仲林林 何嘉弘 高丙團(tuán) 顧 偉 吳在軍

(東南大學(xué) 電氣工程學(xué)院， 南京 210096)

高電壓與絕緣技術(shù)是電氣工程的二級(jí)學(xué)科之一，主要研究高電壓與絕緣放電理論及其測(cè)試技術(shù)、過(guò)電壓及其防護(hù)技術(shù)，以及它們?cè)诿}沖功率、等離子體、納米材料、新型傳感器等新興交叉學(xué)科中的應(yīng)用，對(duì)電氣工程學(xué)科的發(fā)展起著重要的支撐和推動(dòng)作用[1-2]。在我國(guó)，高電壓與絕緣技術(shù)學(xué)科的發(fā)展還助力了特高壓輸電技術(shù)作為我國(guó)的閃亮名片走上領(lǐng)先世界的國(guó)際舞臺(tái)。然而，由于學(xué)科發(fā)展的一些歷史原因以及當(dāng)下社會(huì)急功近利風(fēng)氣的影響，在如今年輕一代的學(xué)生中出現(xiàn)了唱衰高電壓與絕緣技術(shù)甚至唱衰電氣工程的聲音。有少數(shù)學(xué)生認(rèn)為，電氣工程是夕陽(yáng)學(xué)科，不如計(jì)算機(jī)、人工智能、電子信息等熱門(mén)學(xué)科有前途；高電壓與絕緣技術(shù)又是電氣工程中比較辛苦、掙錢(qián)不多的學(xué)科。此類(lèi)現(xiàn)象不僅反映在本科生專(zhuān)業(yè)分流、研究生讀研深造等方面，而且將導(dǎo)致在這樣的錯(cuò)誤認(rèn)知下一些優(yōu)秀的電氣工程畢業(yè)生沒(méi)有走上國(guó)家真正需要、能夠真正發(fā)揮專(zhuān)業(yè)特長(zhǎng)的工作崗位，這與國(guó)家和社會(huì)對(duì)青年人才的期盼相去甚遠(yuǎn)。

造成上述現(xiàn)象的一個(gè)重要原因，是目前的“高電壓與絕緣技術(shù)”課程體系偏重具體理論和技術(shù)的教學(xué)，忽視了對(duì)學(xué)生學(xué)科歷史觀和認(rèn)同感的塑造，未能在學(xué)科知識(shí)傳授的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生價(jià)值觀的引領(lǐng)。因此，在“高電壓與絕緣技術(shù)”教學(xué)中開(kāi)展課程思政不僅非常必要，也十分迫切。然而，作為一門(mén)自然科學(xué)課程，本身知識(shí)體系并不像哲學(xué)社會(huì)科學(xué)課程那樣具有天然的價(jià)值觀導(dǎo)向、家國(guó)情懷和民族精神培養(yǎng)等意識(shí)形態(tài)屬性，需要授課人以課程為載體，充分挖掘課程的德育因素和資源[3]。

為此，東南大學(xué)電氣工程學(xué)院“高電壓與絕緣技術(shù)”課程組，以學(xué)科發(fā)展服務(wù)國(guó)家建設(shè)為藍(lán)本，努力在高電壓與絕緣技術(shù)領(lǐng)域挖掘思政資源，嘗試在課程設(shè)計(jì)中融入思政元素，在傳播高電壓與絕緣技術(shù)理論知識(shí)的同時(shí)，注重培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立科學(xué)理性的學(xué)科歷史觀，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)高電壓與絕緣技術(shù)和電氣工程學(xué)科的認(rèn)同感、責(zé)任感、使命感，以及對(duì)學(xué)科在社會(huì)發(fā)展中所發(fā)揮的巨大推動(dòng)作用的自豪感，引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生投身中國(guó)特色社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的內(nèi)在動(dòng)力。

1 以“開(kāi)學(xué)第一課”激發(fā)專(zhuān)業(yè)使命感

所謂萬(wàn)事開(kāi)頭難，“高電壓與絕緣技術(shù)”作為電氣工程學(xué)科的專(zhuān)業(yè)主干課，講好開(kāi)學(xué)第一課至關(guān)重要。專(zhuān)業(yè)課程的第一節(jié)課通常以緒論的形式進(jìn)行，主要圍繞“是什么”“學(xué)什么”“為什么學(xué)”“怎么學(xué)”等內(nèi)容展開(kāi)[4]，對(duì)課程及其所代表的專(zhuān)業(yè)在學(xué)科歷史上的發(fā)展、作用以及對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)乃至國(guó)家戰(zhàn)略的貢獻(xiàn)，缺乏系統(tǒng)性介紹。學(xué)生不僅不易建立起對(duì)課程的整體認(rèn)識(shí)，而且不易培養(yǎng)對(duì)專(zhuān)業(yè)和學(xué)科的認(rèn)同感、責(zé)任感、使命感。

1.1 以專(zhuān)業(yè)講座的形式講授第一課

為此，課程組嘗試在常規(guī)緒論課之前，以專(zhuān)業(yè)講座的形式向?qū)W生講授“高電壓與絕緣技術(shù)”第一課。講座題目為“高電壓與絕緣技術(shù)若干前沿技術(shù)―我們的征途不只是電力系統(tǒng)”，意在告訴學(xué)生該講座的內(nèi)容聚焦專(zhuān)業(yè)前沿技術(shù)，同時(shí)打破學(xué)生的高電壓技術(shù)只是面向電力系統(tǒng)應(yīng)用的刻板印象，向?qū)W生展現(xiàn)該專(zhuān)業(yè)方向波瀾壯闊的前沿研究和應(yīng)用場(chǎng)景，激發(fā)學(xué)生對(duì)高電壓與絕緣技術(shù)的興趣，增強(qiáng)他們對(duì)高電壓與絕緣技術(shù)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)息息相關(guān)的自豪感和使命感。如圖1所示，講座的內(nèi)容包括：①我們研究什么；②大國(guó)重器—特高壓輸電；③綠色低碳—環(huán)保型絕緣氣體；④人造太陽(yáng)—可控核聚變；⑤流浪地球—等離子推進(jìn)器；⑥隱形斗篷—等離子體隱身技術(shù)；⑦未來(lái)在哪里。

1.2 激發(fā)學(xué)生專(zhuān)業(yè)責(zé)任感和使命感

開(kāi)學(xué)第一課的專(zhuān)業(yè)講座不僅向?qū)W生系統(tǒng)介紹高電壓與絕緣技術(shù)的研究領(lǐng)域和方向，而且選擇典型的應(yīng)用場(chǎng)景向?qū)W生介紹該專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域與國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的密切聯(lián)系和突出貢獻(xiàn)。其中，大國(guó)重器部分以特高壓輸電為例，介紹特高壓絕緣、短路開(kāi)斷、過(guò)電壓抑制等技術(shù)的研究和進(jìn)步對(duì)我國(guó)特高壓輸電工程的貢獻(xiàn)；綠色低碳部分則以C4F7N、C5F10O等新型環(huán)保絕緣氣體研究為例，介紹國(guó)內(nèi)外，特別是我國(guó)學(xué)者在綠色低碳高壓電力設(shè)備領(lǐng)域的探索和貢獻(xiàn)；人造太陽(yáng)部分則以托卡馬克等可控核聚變的研究為例，向?qū)W生展示人類(lèi)對(duì)終極能源的不懈追求、我國(guó)在該領(lǐng)域的領(lǐng)先進(jìn)展以及可控核聚變中涉及的高壓脈沖功率技術(shù)、放電等離子體技術(shù)等；流浪地球部分則以電影《流浪地球》為切入點(diǎn)，介紹與放電等離子體技術(shù)密切相關(guān)的等離子空間推進(jìn)技術(shù)，意在向?qū)W生展示高電壓與絕緣技術(shù)在電力系統(tǒng)應(yīng)用之外更加廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域；隱形斗篷部分通過(guò)介紹等離子體隱身技術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注高電壓與絕緣技術(shù)在前沿軍事技術(shù)研究中的應(yīng)用，增強(qiáng)專(zhuān)業(yè)使命感和責(zé)任感。

開(kāi)學(xué)第一課專(zhuān)業(yè)講座的最后，鼓勵(lì)學(xué)生以專(zhuān)業(yè)學(xué)識(shí)為抓手，立足當(dāng)下，展望未來(lái)。激勵(lì)學(xué)生在學(xué)好“高電壓與絕緣技術(shù)”課程相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)上，積極開(kāi)拓專(zhuān)業(yè)視野，與不同專(zhuān)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域交叉融合，面向國(guó)民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)，主動(dòng)服務(wù)國(guó)家、回報(bào)社會(huì)。

圖1 開(kāi)學(xué)第一課：“高電壓與絕緣技術(shù)若干前沿技術(shù)-我們的征途不只是電力系統(tǒng)”專(zhuān)題講座課件目錄

2 以“大國(guó)重器”培養(yǎng)家國(guó)情懷

習(xí)近平總書(shū)記指出：“要從黨和國(guó)家事業(yè)發(fā)展全局的高度，堅(jiān)守為黨育人、為國(guó)育才?！彪娏I(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱性產(chǎn)業(yè)之一，其發(fā)展一直與國(guó)家建設(shè)和民族復(fù)興同頻共振[5]。高電壓與絕緣技術(shù)作為電氣工程的二級(jí)學(xué)科之一，為國(guó)家重大工程建設(shè)培養(yǎng)了大批杰出人才，創(chuàng)造了大量高水平科技成果，做出了重要貢獻(xiàn)。因此，作為該二級(jí)學(xué)科的專(zhuān)業(yè)主干課，“高電壓與絕緣技術(shù)”課程非常有必要在教學(xué)過(guò)程中踐行“為黨育人、為國(guó)育才”的課程思政理念，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的家國(guó)情懷和民族自信。

2.1 在教學(xué)中融入大國(guó)重器介紹

高鐵、特高壓等大國(guó)重器的鑄造，為“高電壓與絕緣技術(shù)”課程思政提供了豐富素材。為此，課程組嘗試以大國(guó)重器為藍(lán)本，將大國(guó)重器堅(jiān)苦卓絕的鑄造過(guò)程中所展現(xiàn)的家國(guó)情懷和民族自信，融入“高電壓與絕緣技術(shù)”知識(shí)點(diǎn)的傳授中。例如，如圖2所示，在學(xué)習(xí)沿面放電的過(guò)程中，以絕緣子表面的沿面閃絡(luò)過(guò)程及其物理機(jī)理為切入點(diǎn)，介紹特高壓工程建設(shè)過(guò)程中絕緣子，特別是絕緣套管，從最初被西方國(guó)家“卡脖子”、不得不花大量外匯購(gòu)買(mǎi)，到最后成功實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的艱苦歷程。再例如，在學(xué)習(xí)絕緣子污閃、間歇電弧接地導(dǎo)致操作過(guò)電壓等內(nèi)容時(shí)，以電弧放電機(jī)理為切入點(diǎn)，介紹我國(guó)高鐵建設(shè)過(guò)程中高速列車(chē)如何通過(guò)小小受電弓從高壓線(xiàn)路中獲取電能的問(wèn)題，以及如何解決高壓受電弓電弧燒蝕的問(wèn)題。特別提到，隨著我國(guó)在高鐵、特高壓等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的突破，國(guó)外相關(guān)巨頭公司紛紛放下原本高傲的姿態(tài)，并爭(zhēng)相降階以爭(zhēng)取獲得中國(guó)的訂單。

圖2 將“大國(guó)重器”融入“高電壓與絕緣技術(shù)”知識(shí)點(diǎn)教學(xué)，助力培養(yǎng)學(xué)生家國(guó)情懷和民族自信心

2.2 培養(yǎng)學(xué)生家國(guó)情懷和民族自信

這一過(guò)程中，既注意講解特高壓絕緣子或絕緣套管的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和制造的關(guān)鍵問(wèn)題是絕緣材料問(wèn)題，高鐵受電弓電弧燒蝕的關(guān)鍵問(wèn)題是電弧等離子體特性的調(diào)控問(wèn)題，從而提醒學(xué)生關(guān)注基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題，認(rèn)識(shí)“基礎(chǔ)科學(xué)研究是整個(gè)科學(xué)體系的源頭，是所有技術(shù)問(wèn)題的總機(jī)關(guān)”；同時(shí)又要向?qū)W生傳達(dá)，“關(guān)鍵核心技術(shù)是要不來(lái)、買(mǎi)不來(lái)、討不來(lái)的”，我們只有通過(guò)科技創(chuàng)新，自力更生，才能不被別人“卡脖子”，才能實(shí)現(xiàn)國(guó)家的興旺發(fā)達(dá)和民族進(jìn)步。通過(guò)這樣的案例，學(xué)生不僅能夠加深對(duì)原有知識(shí)點(diǎn)的理解，也能初步認(rèn)識(shí)到所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)與國(guó)家戰(zhàn)略、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的關(guān)系，更能由衷地激發(fā)專(zhuān)業(yè)自豪感和民族自信心，也有利于學(xué)生后續(xù)更好地開(kāi)展學(xué)習(xí)和工作，更好地服務(wù)國(guó)家和社會(huì)。

3 以“科學(xué)家精神”引領(lǐng)價(jià)值觀塑造

2020年9月，習(xí)近平總書(shū)記在主持召開(kāi)科學(xué)家座談會(huì)時(shí)指出：“科學(xué)成就離不開(kāi)精神支撐。科學(xué)家精神是科技工作者在長(zhǎng)期科學(xué)實(shí)踐中積累的寶貴精神財(cái)富?！?2021年9月，科學(xué)家精神被納入第一批中國(guó)共產(chǎn)黨人精神譜系。高電壓與絕緣技術(shù)作為電氣工程學(xué)科的重要分支，其發(fā)展歷程同樣離不開(kāi)一代又一代科學(xué)家潛心研究嘔心瀝血、勇攀高峰。特別是高電壓與絕緣技術(shù)在服務(wù)國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的過(guò)程中，涌現(xiàn)出了許多杰出的科學(xué)家，他們胸懷祖國(guó)、服務(wù)人民，以敢為人先的創(chuàng)新精神，引領(lǐng)了我國(guó)在特高壓輸電等關(guān)鍵科技領(lǐng)域的奮起直追和跨越趕超。這不僅給“高電壓與絕緣技術(shù)”開(kāi)展課程思政提供了源泉，而且也有利于鼓舞和激發(fā)廣大電氣學(xué)子將來(lái)走上工作崗位后，爭(zhēng)做重大科研成果的創(chuàng)造者、建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)的奉獻(xiàn)者、崇高思想品格的踐行者、良好社會(huì)風(fēng)尚的引領(lǐng)者，不斷向科學(xué)技術(shù)廣度和深度進(jìn)軍[6]。

3.1 在教學(xué)中融入科學(xué)家精神學(xué)習(xí)

為此，課程組通過(guò)在“高電壓與絕緣技術(shù)”的日常教學(xué)中，以專(zhuān)業(yè)知識(shí)點(diǎn)為引子，穿插講授高電壓與絕緣技術(shù)領(lǐng)域的杰出科學(xué)家和他們對(duì)服務(wù)國(guó)家建設(shè)的杰出貢獻(xiàn)。例如，在學(xué)習(xí)雷電放電和雷電過(guò)電壓防護(hù)時(shí)，向?qū)W生介紹雷暴日、雷暴小時(shí)、地面落雷密度、雷電流幅值、雷道波阻抗等雷電參數(shù)受氣象條件、地形、地質(zhì)等許多自然因素影響，有很大隨機(jī)性，而我國(guó)又是一個(gè)幅員遼闊的國(guó)家，各地區(qū)雷電的統(tǒng)計(jì)規(guī)律不盡相同，其相關(guān)結(jié)果的測(cè)量需要大量科研工作者年復(fù)一年、日復(fù)一日的艱苦付出和無(wú)私奉獻(xiàn)。同時(shí)向?qū)W生介紹，雷電防護(hù)領(lǐng)域的專(zhuān)家陳維江院士身懷矢志報(bào)國(guó)的愛(ài)國(guó)主義情懷，他長(zhǎng)期在雷電放電及其過(guò)電壓防護(hù)領(lǐng)域潛心鉆研，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)勇闖無(wú)人區(qū)，攻克了防雷領(lǐng)域一個(gè)又一個(gè)世界難題，才使得我國(guó)特高壓輸電工程能夠順利開(kāi)展。而在學(xué)習(xí)強(qiáng)法向電場(chǎng)分量下的沿面閃絡(luò)時(shí)，以特高壓絕緣套管的國(guó)產(chǎn)化為主線(xiàn)，向?qū)W生介紹被業(yè)界稱(chēng)為“彭套管”的中國(guó)著名套管專(zhuān)家彭宗仁教授，他長(zhǎng)期心無(wú)旁騖聚焦絕緣套管的材料、結(jié)構(gòu)及特性研究，憑借自己精湛的學(xué)術(shù)造詣和寬廣的學(xué)術(shù)視野，在解決受制于人的絕緣套管重大瓶頸問(wèn)題上勇于擔(dān)當(dāng)，努力攻關(guān)，為我國(guó)特高壓交直流工程建設(shè)做出了卓越貢獻(xiàn)。

3.2 引領(lǐng)學(xué)生價(jià)值觀塑造

如圖3所示，通過(guò)上述這樣講授科學(xué)家故事及其他們的卓越貢獻(xiàn)，挖掘蘊(yùn)含其中的理想信念、道德情操，激勵(lì)學(xué)生像卓越科學(xué)家一樣開(kāi)拓進(jìn)取，勇攀科技高峰，并在將來(lái)積極有效地參與國(guó)家發(fā)展建設(shè)，勇于承擔(dān)起對(duì)祖國(guó)對(duì)人民的責(zé)任擔(dān)當(dāng)。

圖3 以“科學(xué)家精神”引領(lǐng)高電壓與絕緣技術(shù)課堂教學(xué)過(guò)程中的價(jià)值觀塑造

4 結(jié)語(yǔ)

從“開(kāi)學(xué)第一課”激發(fā)專(zhuān)業(yè)責(zé)任感和使命感、“大國(guó)重器”培養(yǎng)家國(guó)情懷和民族自信、“科學(xué)家精神”引領(lǐng)價(jià)值觀塑造三個(gè)層面，闡述了“高電壓與絕緣技術(shù)”課程思政的相關(guān)課程設(shè)計(jì)和實(shí)踐。課程組也以東南大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)2019級(jí)本科生為對(duì)象，開(kāi)展了“高電壓與絕緣技術(shù)”課程思政教學(xué)改革，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)調(diào)研、學(xué)生座談等方式獲得了良好反饋。同時(shí)也認(rèn)識(shí)到，作為一門(mén)自然科學(xué)課程，開(kāi)展“高電壓與絕緣技術(shù)”課程思政依然存在思政資源和思政元素天然不足的問(wèn)題，還需在后續(xù)的教學(xué)實(shí)踐中不斷摸索和挖掘，在提高專(zhuān)業(yè)課教學(xué)質(zhì)量的同時(shí)，真正達(dá)到思政育人的目的。