1. 引言
近年来，随着特高压、特高压输电的兴起，我国已建成以特高压、超高压线路为主干、世界领先的大型电网，我国的高压技术水平走在世界前列。“高电压技术”课程成为电气工程及自动化专业的一门重要必修课[1]。然而，随着以新技术、新业态、新产业、新模式为特点的新经济的蓬勃发展，传统高电压技术课程内容陈旧单一、教学方式弊端突出、考评模式局限、创新型人才培养不足等问题便凸显出来[2]。
2017年教育部发布《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》，我国高校纷纷开始了新工科的建设。新工科建设是基于国家战略发展新需求，国际竞争新形势、立德树人新要求而提出的我国工程教育改革方向[3] [4]。在这样的背景下，高电压技术作为电气工程一级学科下的二级学科分支，以高电压技术为纽带，将课程学习与学科热点相结合，构成新时期“高电压技术”课程的核心[5]。
OBE (Outcome-Based Education，基于结果的教育)，是以明确的目标和评估标准来指导教学活动。OBE强调最终的成果来决定而不是中间的进程来决定，所以用学习的成果作为导向目标，结合学生毕业时及毕业后的成果来制定本科四年的毕业要求与培养目标，反向构建合理的课程体系，以课程的学习目标作为达成学习效果的途径。在此理念的驱动下，以成果为导向进行反向设计，将OBE理念融入教学改革是高等教育研究的最新着眼点[6]。
2. 改革措施
2.1. 基于OBE理念的知识体系建立
“高电压技术”是电气工程及其自动化专业一门非常重要的核心课程，对实现电气专业人才培养目标起着至关重要的作用。课程目标需要根据本科工程技术人才培养的特点，结合电气工程专业的毕业要求和能力矩阵来制定，见表1。接着再根据制定的课程目标，结合课程体系内部知识结构，制定教学大纲和教学目标。
Table 1. Correspondence between course objectives, graduation requirement indicators, and teaching processes
表1. 课程目标、毕业要求指标点、教学环节的对应关系
课程目标 |
毕业要求指标点 |
教学环节 |
课程目标1 |
1.1能够运用数学、自然科学的基本概念分析工程基础
和电气工程领域中的基本原理。 |
理论授课、课后作业、期末考查 |
课程目标2 |
5.3能够将计算机类的信息技术工具应用于电气工程领
域复杂工程问题的设计。 |
理论授课、上机仿真、期末考查 |
课程目标3 |
7.1理解电气工程技术对于可持续发展的影响，理解电
气行业与环境保护的关系 |
理论授课、课后作业、期末考查 |
“高电压技术”课程的教学大纲按照成果导向的理念，应该能够反映工程实践能力培养的要求，所以改革后的教学大纲增加了工程实践样例，通过将课本中的理论知识应用到实际的工程案例中，使学生更好的理解和掌握课堂上讲授的内容。同时，增加实验学时比重，其中绝缘预防性实验，包括绝缘电阻实验、吸收比测量实验、介质损耗角正切实验和局部放电实验学生分组完成实验，高压耐压实验由教师进行集中演示。通过增加实验学时不仅提高学生动手能力，而且加深了学生对课本知识的理解，为以后解决实际工程问题奠定基础。
Figure 1. Online question bank
图1. 线上题库
Figure 2. Online experimental video
图2. 线上实验视频
组织建立教学团队，建设和完善线上线下教学资料和教学文件，包括探索新教学模式、研究课程内容、更新教学资源(教材、课件、在线课程、案例、试题库、实验等)、完善教学文件(课程介绍、课程大纲、实验大纲、课程日历等)，同时组织团队进行教研项目申报，外出参加教研活动学习，参加创新教学比赛等活动，以提升教学水平，最终使学生满足毕业要求的相应指标点。例如图1所示为建立的试题库，图2所示为录制并上传的实验视频，方便学生随时观看学习。
2.2. 基于OBE理念的教学模式设计
“高电压技术”课程教学模式必须要适应课程体系的转变。“高电压技术”课程内容的分成三部分，分别是电介质(气体、液体和固体)的电气强度、电气设备的绝缘试验(绝缘预防性实验和高电压实验)、电力系统的过电压与绝缘配合。在有限的规定学时内，为保证更好的学习效果需要不断的改进教学模式。因此，在查阅分析当前国内外高电压技术新知识新理论和新工程的基础上，使用新内容穿插替换陈旧过时的内容，并结合实际工程案例来说明高电压技术的具体应用。比如通过2024年春节期间高铁纷纷晚点，引导学生知道主要原因就是雨雪造成高压线路构成的接触网覆冰，引起受电弓接触不良从而高铁只能降速行驶。进一步可以引导学生考虑电力系统中传输电能的高压线路覆冰有哪些危害？目前解决高压线覆冰的办法有哪些？它们各自有什么优缺点？利用我们的专业知识，可以有哪些更好的解决方案和技术？这些都可以进一步展开，将实际应用和课本内容结合起来，比如高压线覆冰的危害之一是会发生冰闪事故，那么可以引导学生比较冰闪、湿闪和污闪的产生过程，各自特点，这样学生会记忆深刻，也明确知道自己所学有何用途。通过改进，适当简化复杂的公式推导等，通过真实案例引导学生记忆理解高电压技术原理应用等知识，将教学内容的重心聚焦于学生工程应用能力的培养上。
2.3. 基于OBE理念的实践教学架构设计
工程教育中最重要的就是实践能力的培养，根据“高电压技术”课程的培养目标，建立三层实践教学架构，在每一层开展相应的实践教学活动。
第一层是基础层，开展验证型实验和设计，培养学生掌握基本的操作技能。例如进行“高压电缆介质损耗角正切的测量”实验，通过该实验学生掌握了西林电桥和其他常用仪器仪表的使用。第二层是应用层，开展综合设计性的实验内容。综合应用类的实验体现了“自主性、设计性、创新性”。以任务为导向，学生自由组队后选出组长、各组讨论确定最终方案、组员任务分配，过程中发现问题解决问题。学生通过完成有一定深度和难度的综合设计性实验项目后，动手能力和团队合作能力大幅提高。第三层是提高层，组织和指导学生参加各种大学生比赛，使学生开阔视野，培养运用理论专业知识解决复杂工程问题的能力。鼓励学生参与教师的科研项目，让学生接触到最新科技的发展，通过撰写科研相关材料培养学生的科学研究和学术能力。
2.4. 基于OBE理念的反馈改进上升机制建立
根据汇总的各项教学反馈，建立螺旋式上升的改进机制。教学反馈信息包括线上和线下学生的答疑、测验、作业、期末考试等，还有学校督导听评课、学院老师互评课、每周二下午的教研活动、教学中期检查等，这些在本学期后续教学中的进行相应改进。另一方面，每学期课程结束后，学生需要完成“高电压技术”课程的评价报告，教师需要进行“高电压技术”课程目标达成度评价，并完成课程达成度分析报告，这些在下一年度后续教学中会进行相应改进。通过上面的改进工作，形成一套完整的“高电压技术”课程教学体系。
例如表2是高电压技术课程目标达成度计算结果，图3是课程目标达成情况。其中课程目标1由平时考核(占比20%)及期末考试(占比60%)来达成；学生课后作业平均得分85.7，期末考试平均得分78.1，故课程目标1达成度为：0.821。课程目标2由平时考核(占比5%)及期末考试(占比5%)；学生课后作业平均得分85.7，期末考试平均得分78.1，故课程目标2达成度为：0.818。课程目标3由平时考核(占比5%)及期末考试(占比5%)；学生课后作业平均得分85.7，期末考试平均得分78.1，故课程目标3达成度为：0.813。从上述分析结果来看，部分学生在课程目标1、2、3达成情况不理想，这部分表现不佳的学生需要通过补习、个别辅导等途径提高课程目标达成度，尤其要加强综合分析方面的训练，从整体情况来看，课程目标1达成目标情况比较符合预期。
Figure 3. Achievement of course objectives
图3. 课程目标达成情况图
Table 2. Calculation of course goal achievement
表2. 课程目标达成度计算
类别 |
项目 |
分数 |
课程目标1 |
课程目标2 |
课程目标3 |
满分 |
得分 |
分值 |
成绩 |
分值 |
成绩 |
分值 |
成绩 |
平时成绩(30%) |
合计 |
30 |
25.7 |
20 |
17.1 |
5 |
4.3 |
5 |
4.3 |
期末成绩(70%) |
合计 |
70 |
56.4 |
61.6 |
49.8 |
4.2 |
3.3 |
4.2 |
3.2 |
合计 |
100 |
82.1 |
81.6 |
66.9 |
9.2 |
7.6 |
9.2 |
7.5 |
课程目标达成度 |
66.9/81.6 = 0.82 |
7.6/9.2 = 0.82 |
7.5/9.2 = 0.815 |
3. 结语
通过以上措施，以学生毕业成果为导向，对教学和实验内容进行提炼、融合和集成，明确各部分环节对毕业要求相应指标点的支撑和贡献，提高学生理论联系实际的能力，进而提升学生解决复杂工程问题的能力和创新能力。
基金项目
河北工程大学教育教学改革研究与实践项目(JG2023016)；煤炭行业教育研究课题(2021MXGJ048)。