“高电压与绝缘技术”课程思政教学实践
时间：2023-06-12 21:25:12 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
仲林林 何嘉弘 高丙团 顾 伟 吴在军
(东南大学 电气工程学院， 南京 210096)
高电压与绝缘技术是电气工程的二级学科之一，主要研究高电压与绝缘放电理论及其测试技术、过电压及其防护技术，以及它们在脉冲功率、等离子体、纳米材料、新型传感器等新兴交叉学科中的应用，对电气工程学科的发展起着重要的支撑和推动作用[1-2]。在我国，高电压与绝缘技术学科的发展还助力了特高压输电技术作为我国的闪亮名片走上领先世界的国际舞台。然而，由于学科发展的一些历史原因以及当下社会急功近利风气的影响，在如今年轻一代的学生中出现了唱衰高电压与绝缘技术甚至唱衰电气工程的声音。有少数学生认为，电气工程是夕阳学科，不如计算机、人工智能、电子信息等热门学科有前途；
高电压与绝缘技术又是电气工程中比较辛苦、挣钱不多的学科。此类现象不仅反映在本科生专业分流、研究生读研深造等方面，而且将导致在这样的错误认知下一些优秀的电气工程毕业生没有走上国家真正需要、能够真正发挥专业特长的工作岗位，这与国家和社会对青年人才的期盼相去甚远。
造成上述现象的一个重要原因，是目前的“高电压与绝缘技术”课程体系偏重具体理论和技术的教学，忽视了对学生学科历史观和认同感的塑造，未能在学科知识传授的同时，实现对学生价值观的引领。因此，在“高电压与绝缘技术”教学中开展课程思政不仅非常必要，也十分迫切。然而，作为一门自然科学课程，本身知识体系并不像哲学社会科学课程那样具有天然的价值观导向、家国情怀和民族精神培养等意识形态属性，需要授课人以课程为载体，充分挖掘课程的德育因素和资源[3]。
为此，东南大学电气工程学院“高电压与绝缘技术”课程组，以学科发展服务国家建设为蓝本，努力在高电压与绝缘技术领域挖掘思政资源，尝试在课程设计中融入思政元素，在传播高电压与绝缘技术理论知识的同时，注重培养学生树立科学理性的学科历史观，增强学生对高电压与绝缘技术和电气工程学科的认同感、责任感、使命感，以及对学科在社会发展中所发挥的巨大推动作用的自豪感，引导学生树立正确的世界观、人生观、价值观，进一步激发学生投身中国特色社会主义现代化建设的内在动力。
所谓万事开头难，“高电压与绝缘技术”作为电气工程学科的专业主干课，讲好开学第一课至关重要。专业课程的第一节课通常以绪论的形式进行，主要围绕“是什么”“学什么”“为什么学”“怎么学”等内容展开[4]，对课程及其所代表的专业在学科历史上的发展、作用以及对经济社会乃至国家战略的贡献，缺乏系统性介绍。学生不仅不易建立起对课程的整体认识，而且不易培养对专业和学科的认同感、责任感、使命感。
1.1 以专业讲座的形式讲授第一课
为此，课程组尝试在常规绪论课之前，以专业讲座的形式向学生讲授“高电压与绝缘技术”第一课。讲座题目为“高电压与绝缘技术若干前沿技术―我们的征途不只是电力系统”，意在告诉学生该讲座的内容聚焦专业前沿技术，同时打破学生的高电压技术只是面向电力系统应用的刻板印象，向学生展现该专业方向波澜壮阔的前沿研究和应用场景，激发学生对高电压与绝缘技术的兴趣，增强他们对高电压与绝缘技术与国民经济主战场息息相关的自豪感和使命感。如图1所示，讲座的内容包括：①我们研究什么；
②大国重器—特高压输电；
③绿色低碳—环保型绝缘气体；
④人造太阳—可控核聚变；
⑤流浪地球—等离子推进器；
⑥隐形斗篷—等离子体隐身技术；
⑦未来在哪里。
1.2 激发学生专业责任感和使命感
开学第一课的专业讲座不仅向学生系统介绍高电压与绝缘技术的研究领域和方向，而且选择典型的应用场景向学生介绍该专业领域与国民经济、社会发展的密切联系和突出贡献。其中，大国重器部分以特高压输电为例，介绍特高压绝缘、短路开断、过电压抑制等技术的研究和进步对我国特高压输电工程的贡献；
绿色低碳部分则以C4F7N、C5F10O等新型环保绝缘气体研究为例，介绍国内外，特别是我国学者在绿色低碳高压电力设备领域的探索和贡献；
人造太阳部分则以托卡马克等可控核聚变的研究为例，向学生展示人类对终极能源的不懈追求、我国在该领域的领先进展以及可控核聚变中涉及的高压脉冲功率技术、放电等离子体技术等；
流浪地球部分则以电影《流浪地球》为切入点，介绍与放电等离子体技术密切相关的等离子空间推进技术，意在向学生展示高电压与绝缘技术在电力系统应用之外更加广阔的应用领域；
隐形斗篷部分通过介绍等离子体隐身技术，引导学生关注高电压与绝缘技术在前沿军事技术研究中的应用，增强专业使命感和责任感。
开学第一课专业讲座的最后，鼓励学生以专业学识为抓手，立足当下，展望未来。激励学生在学好“高电压与绝缘技术”课程相关知识的基础上，积极开拓专业视野，与不同专业应用领域交叉融合，面向国民经济主战场，主动服务国家、回报社会。
图1 开学第一课：“高电压与绝缘技术若干前沿技术-我们的征途不只是电力系统”专题讲座课件目录
习近平总书记指出：“要从党和国家事业发展全局的高度，坚守为党育人、为国育才。”电力工业作为国民经济的支柱性产业之一，其发展一直与国家建设和民族复兴同频共振[5]。高电压与绝缘技术作为电气工程的二级学科之一，为国家重大工程建设培养了大批杰出人才，创造了大量高水平科技成果，做出了重要贡献。因此，作为该二级学科的专业主干课，“高电压与绝缘技术”课程非常有必要在教学过程中践行“为党育人、为国育才”的课程思政理念，进一步培养学生的家国情怀和民族自信。
2.1 在教学中融入大国重器介绍
高铁、特高压等大国重器的铸造，为“高电压与绝缘技术”课程思政提供了丰富素材。为此，课程组尝试以大国重器为蓝本，将大国重器坚苦卓绝的铸造过程中所展现的家国情怀和民族自信，融入“高电压与绝缘技术”知识点的传授中。例如，如图2所示，在学习沿面放电的过程中，以绝缘子表面的沿面闪络过程及其物理机理为切入点，介绍特高压工程建设过程中绝缘子，特别是绝缘套管，从最初被西方国家“卡脖子”、不得不花大量外汇购买，到最后成功实现国产化的艰苦历程。再例如，在学习绝缘子污闪、间歇电弧接地导致操作过电压等内容时，以电弧放电机理为切入点，介绍我国高铁建设过程中高速列车如何通过小小受电弓从高压线路中获取电能的问题，以及如何解决高压受电弓电弧烧蚀的问题。特别提到，随着我国在高铁、特高压等关键技术领域的突破，国外相关巨头公司纷纷放下原本高傲的姿态，并争相降阶以争取获得中国的订单。
图2 将“大国重器”融入“高电压与绝缘技术”知识点教学，助力培养学生家国情怀和民族自信心
2.2 培养学生家国情怀和民族自信
这一过程中，既注意讲解特高压绝缘子或绝缘套管的设计、生产和制造的关键问题是绝缘材料问题，高铁受电弓电弧烧蚀的关键问题是电弧等离子体特性的调控问题，从而提醒学生关注基础科学问题，认识“基础科学研究是整个科学体系的源头，是所有技术问题的总机关”；
同时又要向学生传达，“关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的”，我们只有通过科技创新，自力更生，才能不被别人“卡脖子”，才能实现国家的兴旺发达和民族进步。通过这样的案例，学生不仅能够加深对原有知识点的理解，也能初步认识到所学专业知识与国家战略、国民经济的关系，更能由衷地激发专业自豪感和民族自信心，也有利于学生后续更好地开展学习和工作，更好地服务国家和社会。
2020年9月，习近平总书记在主持召开科学家座谈会时指出：“科学成就离不开精神支撑。科学家精神是科技工作者在长期科学实践中积累的宝贵精神财富。” 2021年9月，科学家精神被纳入第一批中国共产党人精神谱系。高电压与绝缘技术作为电气工程学科的重要分支，其发展历程同样离不开一代又一代科学家潜心研究呕心沥血、勇攀高峰。特别是高电压与绝缘技术在服务国家经济社会发展的过程中，涌现出了许多杰出的科学家，他们胸怀祖国、服务人民，以敢为人先的创新精神，引领了我国在特高压输电等关键科技领域的奋起直追和跨越赶超。这不仅给“高电压与绝缘技术”开展课程思政提供了源泉，而且也有利于鼓舞和激发广大电气学子将来走上工作岗位后，争做重大科研成果的创造者、建设科技强国的奉献者、崇高思想品格的践行者、良好社会风尚的引领者，不断向科学技术广度和深度进军[6]。
3.1 在教学中融入科学家精神学习
为此，课程组通过在“高电压与绝缘技术”的日常教学中，以专业知识点为引子，穿插讲授高电压与绝缘技术领域的杰出科学家和他们对服务国家建设的杰出贡献。例如，在学习雷电放电和雷电过电压防护时，向学生介绍雷暴日、雷暴小时、地面落雷密度、雷电流幅值、雷道波阻抗等雷电参数受气象条件、地形、地质等许多自然因素影响，有很大随机性，而我国又是一个幅员辽阔的国家，各地区雷电的统计规律不尽相同，其相关结果的测量需要大量科研工作者年复一年、日复一日的艰苦付出和无私奉献。同时向学生介绍，雷电防护领域的专家陈维江院士身怀矢志报国的爱国主义情怀，他长期在雷电放电及其过电压防护领域潜心钻研，带领团队勇闯无人区，攻克了防雷领域一个又一个世界难题，才使得我国特高压输电工程能够顺利开展。而在学习强法向电场分量下的沿面闪络时，以特高压绝缘套管的国产化为主线，向学生介绍被业界称为“彭套管”的中国著名套管专家彭宗仁教授，他长期心无旁骛聚焦绝缘套管的材料、结构及特性研究，凭借自己精湛的学术造诣和宽广的学术视野，在解决受制于人的绝缘套管重大瓶颈问题上勇于担当，努力攻关，为我国特高压交直流工程建设做出了卓越贡献。
3.2 引领学生价值观塑造
如图3所示，通过上述这样讲授科学家故事及其他们的卓越贡献，挖掘蕴含其中的理想信念、道德情操，激励学生像卓越科学家一样开拓进取，勇攀科技高峰，并在将来积极有效地参与国家发展建设，勇于承担起对祖国对人民的责任担当。
图3 以“科学家精神”引领高电压与绝缘技术课堂教学过程中的价值观塑造
从“开学第一课”激发专业责任感和使命感、“大国重器”培养家国情怀和民族自信、“科学家精神”引领价值观塑造三个层面，阐述了“高电压与绝缘技术”课程思政的相关课程设计和实践。课程组也以东南大学电气工程及其自动化专业2019级本科生为对象，开展了“高电压与绝缘技术”课程思政教学改革，并通过网络调研、学生座谈等方式获得了良好反馈。同时也认识到，作为一门自然科学课程，开展“高电压与绝缘技术”课程思政依然存在思政资源和思政元素天然不足的问题，还需在后续的教学实践中不断摸索和挖掘，在提高专业课教学质量的同时，真正达到思政育人的目的。
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