互联网教育背景下基于技术翻转课堂的高电压技

0 概况

2019年全国两会将“互联网+教育”首次写入政府工作报告，《国家十三五规划(2016-2020年)》中将虚拟现实技术明确列入国家大力支持的行业中，虚拟现实技术与教学的深度融合势在必行。Web3D技术是互联网与虚拟现实技术相结合的产物（互联网+虚拟现实技术VR），通过建立三维虚拟世界，能更好地观察抽象的现实世界。[1]因此，随着“互联网+教育”时代的到来，Web3D技术为高等教育教学改革提供了广阔的发展前景。[2]

自2007年美国学者Jon Bergmann和Aaron Sams提出新兴教学模式翻转课堂以来，[3]基于翻转课堂的教学方式在国内快速兴起，学生参与课程学习的热情和积极性有所提高，该教学模式已在众多高等院校推广，解决了以往学生被动学习、自主学习能力不足、师生缺乏沟通、课堂效果差的局面，得到了师生的一致好评。[4]但现有教学中仍存在一些问题，翻转课堂提高了学生参与学习的积极性，但未解决抽象知识点理解难、理论与实际缺乏联系等问题，使得学生对相关知识点难以掌握，自主学习及课堂教学还是达不到预期。

高电压技术作为三峡大学特色专业输电线路工程的必修核心专业课程之一，内容多、难度大，抽象概念多，如电介质放电机理、雷电、波过程、过电压等，学生难以理解掌握；同时，还包含了大量工程实际知识点，如高压电气设备结构、高压绝缘试验等。[5-6]这些抽象晦涩的理论及工程实际知识点，仅依靠传统课堂讲解以及课外翻转教学效果依然有限。如能利用Web3D技术制作三维模型VR，再结合翻转课堂，将极大地丰富学习内容，激发学生兴趣，真正实现主动学习和个性化教学。

本文针对现有教学模式存在的问题，提出了基于“Web3D技术+翻转课堂”的教学模式，对高电压技术课程中的知识点进行归类，对复杂晦涩理论及工程性强的知识点利用Web3D技术制作三维动画及视频，综合课外视频及理论讲授，实现课堂翻转，培养大学生自主学习能力，提高教学质量。

1 Web 3D+翻转课堂教学模式实现

本文以三峡大学输电线路工程专业人才培养方案为基础，以提高学生自主学习能力、激发学习兴趣为目标，基于Web3D技术和翻转课堂，构建高电压技术课程混合式教学模式。总体实施框图如图1，具体实施方案如下：

（1）构建整体框架。高电压技术课程内容主要包括放电理论、高压试验、电力系统过电压及防护、绝缘配合等，具有较强的理论性和实践性。根据教学大纲、教学目标，结合以往教学经验及考核方式，并通过对学生人群及企业调研，综合反馈意见，对课程内容安排进行分析，确定课堂讲授内容、翻转教学内容及3D虚拟场景内容，构建整体教学框架及实施流程，形成新的教学实施方案。

（2）课外教学设计。根据高电压技术课程知识点的特点，选取合理知识点构建翻转课堂教学微视频，并对重难点知识制作3D虚拟场景动画；如针对放电理论部分，可制作电介质放电/击穿过程的3D视频和动画；针对复杂电力设备，如变压器、断路器等，可利用Web 3D技术构建三维立体模型，通过旋转、放大等操作清晰地显示各部分的结构；对于高压绝缘试验部分，可根据实际高压实验室布局及设备结构，构建真实三维虚拟场景，让学生产生身临其境的效果，真正实现理论与实际相结合的目标。通过理论教学视频、3D虚拟场景展示，并辅以详细的语音讲解，将大大地提高学生的自主学习效率，提升学习理解能力，激发想象力。同时，可基于雨课堂和SPOC等网络空间构建知识点3D展示和微视频播放综合平台，形式开放包容；将视频资源通过云盘空间或SPOC网络空间共享，通过雨课堂向学生推送PPT、视频链接等方式开展课下学习，让学生及时观看教学视频和3D虚拟动画，并配套互动测评，反馈学生自主学习情况。使教师可以有效地管理课程，并加强与学生的互动，有效监控学生的学习进度和效果。

（3）课堂教学设计。课堂教学主要分为两个方面：①对学生课外自主学习情况进行汇总分析，结合3D虚拟动画，对部分重难点知识进行针对性讲解，帮助学生加深理解；②构建多元化的交流讨论交流环节，通过师生交流、小组讨论、成果展示等方式，实践“微视频—虚拟现实场景—师生互动交流—总结反馈”的教学模式，如让学生参与3D虚拟场景制作，并进行现场演示，分享学习心得，提高课堂中学生的参与度，引导学生发现问题、解决问题，激发学习兴趣。

（4）教学评价机制。教学评价是教学模式的关键环节，其好坏直接决定了教学模式是否可行。而现有评价模式仍以“卷面考试+平时成绩”的评价方式为主，应形成“课前学习+课堂讨论+学习平台交流+理论考试”的多元化评价机制；同时，形成师生互评的评价体系，在整个教学过程中实现动态评价，老师依据评价结果不断反思和调整教学思路，学生不断优化学习方式，提高学习效率；充分调动学生和老师的积极性，形成教和学相互促进的良好局面。[7]

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