电力电子技术课程混合式教学创新设计与研究.pdf

教育信息化论坛/2023.07信息化教学研究XINXIHUA JIAOXUE YANJIU电力电子技术课程的主要特点是理论性较强，其内容往往会涉及高等数学、工程数学、电路分析基础、模拟电子技术、数字电子技术课程中的知识1。同时，电力电子技术还是一门对工程实践要求比较高的专业核心课程，如何处理好理论知识与工程实践的关系，是课程教学的关键。电力电子技术是电气工程及其自动化专业针对大三学生开设的一门专业课程2。大三学生虽然已经有了相关的课程知识基础，但部分学生的基础不是特别扎实，数学分析能力较差，互动意识不足，且合作意识不强，导致课程教学的开展有一定难度。比较好的方面是，学生比较在意期末考核分数，在有相关目标驱动的时候，学生学习效果会得到明显提升3。学生要想掌握电力电子技术课程知识，不仅要牢固掌握电气工程及其自动化专业的基础知识，还要掌握高等数学、数字电子技术等多门课程的相关知识。一、开展电力电子技术课程教学改革的必要性电力电子技术课程是电气工程及其自动化专业的必修课程之一，对学生的专业知识基础要求较高。部分高校教师在开展电力电子技术课程教学时，采用的教学方式往往比较传统，而学生的基础理论知识较弱，因此，对纯理论的教学内容很难提起兴趣，而传统教学以理论授课为主，这将削弱对学生应用能力的培养，对学生未来发展作用甚微。在实施教学改革之前，电力电子技术课程主要采用以教材为载体的面对面“满堂灌”的教学模式，针对这一教学模式下的课堂教学效果对学生开展了问卷调查。其中，有95.4%的学生认为课程教学内容较为枯燥，比较难理解；有90.2%的学生认为课程教学内容与实际联系不紧密，无法做到学以致用；仅有 18.5%的学生对课程教学内容感兴趣，能够学得进去。基于此，为了提升教学效率，促进学生的全面发展，实施教学改革迫在眉睫。二、电力电子技术课程改革理念与目标基于以往学生在课程学习中存在的问题，从2018级学生开始，开展电力电子技术课程教学改革。课程践行“以学生为中心”的教育教学理念，坚持作者简介：刘康，广东白云学院讲师，研究方向为电力电子技术；熊宇，广东白云学院高级工程师，研究方向为电力电子与电力传动；曾光，广州东芝白云菱机电力电子有限公司高级工程师，研究方向为电力电子与电力传动。电力电子技术课程混合式教学创新设计与研究刘康1熊宇1曾光2（1.广东白云学院广东广州510450；2.广州东芝白云菱机电力电子有限公司广东广州510450）摘要：电力电子技术是针对电气工程及其自动化专业大三学生开设的一门与实践联系紧密的专业核心课程，然而，该课程的传统教学模式难以达到帮助学生更好发展的目的。基于此，对电力电子技术课程教学模式进行改革创新。该课程创新的理念和思路是以增强学生学习效果为中心，培养学生的创新思维能力，提高学生运用理论知识解决实际工程问题的能力。在具体的课程教学创新设计中，实施以项目融合课程教学、线上线下协同合作的教学模式改革，以实现知识、能力、素养一体化培养目标。关键词：电力电子技术；混合式教学；教学改革注：本文系广东省普通高校青年创新人才项目“Z源逆变器光伏并网控制策略研究”（2019KQNCX225）、广东省教育厅2021年广东省本科高校教学质量与教学改革工程建设项目“白云东芝菱机电力系统校企联合实验室”（CXQX-ZL202102）研究成果。24JULY,2023/Educational Informatization ForumXINXIHUA JIAOXUE YANJIU信息化教学研究“以学生为主体，以教师为主导”的教学模式，围绕教学目标、教学设计、教学评价一致性原则，实行全新的课堂教学模式及考核方式。针对在之前的教学过程中，部分学生课前不预习，或者预习效果较差的问题，基于现在信息技术迅速发展，线上学习资源比较丰富的背景，提出利用慕课、超星学习通等线上资源让学生在课前做好预习，为上课做好充足的准备。针对以往授课过程中无法将理论与实践相结合的问题，提出采用项目化教学，将与电力电子技术相关的典型项目融入课程教学环节，并在授课结束后对项目进行考核，让学生做到学以致用。实施课程改革后，课程学习目标将从基本的知识与技巧的掌握，到学习方法与能力的锻炼，再到创新思维与创新能力的培养，为学生未来工作或者继续学习打下坚实的基础。课程学习目标要求学生不仅能够较好地对课程中涉及的基本电路知识进行分析，更要具备电路设计能力、工程思维，以及自主学习能力和团队精神。为了督促学生学习，课程采用形成性考核，针对所有的学习过程均有对应的评价方法，不再以期末考试为唯一考核方式。三、电力电子技术课程教学创新实施方案（一）内容创新：项目化教学要想让学生学好电力电子技术这门课程，必须让他们明白这门课的重要性及其在如今社会发展中的地位。因此，在授课内容上，改变传统的以教材为唯一教学资源的模式，以及授课按照章节顺序进行的方式，而采用项目化教学。目前，电力电子技术最重要的应用是电源技术以及新能源技术，于是，在课程开始便将“开关电源”和“太阳能发电”两种典型应用融入课程教学，从项目入手，讲授典型的电力电子器件的特征以及四种变流电路的分析方法。在分析电路时，讲授所用电力电子器件的特征，在讲到IGBT（绝缘栅双极型晶体管）时，以复兴号电力动车组对IGBT的应用为例，融入思政内容，即通过IGBT的国产化，使学生联想到目前的芯片危机，激发学生的民族自信心。在讲到“太阳能发电”时，联系目前的能源危机，使学生产生一种使命感。针对同一种变流电路的不同拓扑，则交由学生分小组展开讨论，以提高学生的自主学习能力，培养学生的团队协作精神。在课程结束时，要求学生能够根据所学内容，自己制作开关电源，并实现能够设计出开关电源的高阶目标，实现理论与实践的结合，能够将知识学以致用，为今后工作的开展打下坚实基础。项目化教学是教师在课程教学中将学习任务以完整实践项目的形式呈现，让学生通过合作交流的方式对学习内容进行探索和掌握。项目化教学内容相比传统的理论教学，更侧重于解决实际问题。教师在开展项目化教学时，可以在一旁进行观察，及时纠正学生的错误以及解答学生的困惑。这样做可以更好地引导学生进行自主探索，从而发挥出混合式教学模式的效用。（二）方法创新：线上课程+讨论式课堂+费曼学习法第一，课前预习。混合式教学模式的特点之一便是以学生为主体进行自主探索学习，但是因为电子电力技术课程内容较为复杂，所以，让学生自己摸索进行学习很难达到预期效果。基于此，在开展混合式教学之前，设计好相关的课前预习环节，以为学生的自主学习做好铺垫，同时可以降低学生的知识理解难度，从而推动课程教学的开展。为锻炼学生的自主学习能力，使教学效能实现最大化，在每次课程教学开始之前，可以给学生布置预习任务。以前，由于线上资源匮乏，学生在预习时只能依赖教材，预习效率较低，甚至完全看不进去，现在利用超星学习通以及慕课等线上资源，学生的预习可以达到较好的效果。教学团队在超星学习通平台创建教学资源，包括PPT课件、微课音视频、作业题等，由教师发布课前学习资料和任务书，而学生可登录超星学习通接收任务，形成小组分工协作，学习讨论课前任务。学生遇到问题可先独立解决，利用“互联网+”资源寻求答案，然后进行小组讨论交流，最后将未解决的问题通过超星学习通平台反馈给教师。除此之外，教师在进行课前预习环节的设计时，采用微课的形式进行设计。相比单纯的知识讲解，微课视频更加直观、易懂，比较符合学生的认知特点。微课视频不会太过枯燥，能活跃课堂教学氛围，为学生进行自主学习奠定基础。第二，课中引导式教学+费曼学习法。依据教学目标、教学活动、教学评价一致性原则，在确定好教学目标和教学内容之后，就可以开始实施教学活动。教学活动包括课前、课中、课后三个阶段，每个阶段都合理利用超星学习通平台，将现代教育技术有效融入课程教学。在开展课前预习的基础上，教师依据学生的课前反馈，围绕项目展开课程教学，运用多种方法实现教学互动，引导学生充分投入课25教育信息化论坛/2023.07信息化教学研究XINXIHUA JIAOXUE YANJIU堂。费曼学习法的核心思想是使学生用自己的语言解释和表达复杂概念，以使其检验自身对知识的理解程度。在课堂教学过程中，教师可以配合费曼学习法进行教学内容的优化。具体而言，教师可先让学生用自己的语言对教学内容中的某一知识点进行阐述，并根据学生的阐述，引导学生对相关内容进行回顾反思，最终以学生能理解的方式传授知识技能，实现学生对知识的高效掌握。第三，课后完善拓展项目。混合式教学模式的特点之一便是在课后利用线上教学平台进行知识传输和困惑解答。基于此，笔者所在教学团队对课程教学方式进行了适当调整，以此来引导学生自主掌握知识，从而真正发挥出混合式教学模式的效果。具体而言，教师根据课前自主预习情况和课中教学情况，在超星学习通平台发布课后拓展任务，在线指导学生完成相应的任务。学生在教师的引导下，积极参与项目的完善和拓展，锻炼电路设计、MATLAB仿真验证等工程能力，创新思维能力得到提升。学生在超星学习通平台提交项目成果，教师对学生的学习成果进行评价反馈，并结合平台统计数据分析教学质量，进行教学反思，提出教学改进策略，为下一个教学项目做好准备，实现进阶式教学。（三）考核创新：形成性考核教师在开展电力电子技术课程教学时，要注重优化教学评价，对学生的实际学习情况进行有效整理分析，在帮助学生找到自己的不足的同时，优化调整教学策略，进而完善专业课程体系。相较于传统的教学评价，混合式教学模式下的教学评价有更多的优势。首先，教师可通过在线教育平台来收集学生的在线学习时长、检测成绩等。其次，教师将学生在课堂中的项目完成情况录入大数据软件。通过这样的方式进行教学评价，能够得到较为科学完善的评价结果，从而帮助学生进行知识的查漏补缺，帮助教师更好地优化教学策略，从而发挥出混合式教学的真实效用。在考核创新方面，应形成“教师+学生”“过程+期末”的多维度考核方式。形成性考核以项目为载体，采用“逐项反馈”的原则，对学生的学习态度、团队合作意识、项目成果等进行综合评价。形成性考核由线上、线下两部分组成。线上考核利用超星学习通平台，实时记录教与学的过程；线下考核以能力考核为主，采用教师评价、学生自评、团队互评相结合的方式。教师通过形成性考核对学生的理论知识水平和工程能力进行全面、客观的评价，可提升学生的学习参与度和团结协作能力。四、电力电子技术课程教学改革效果（一）学生学习主动性得到提高开展电力电子技术课程教学改革后，学生作为学习主体，在课堂上的参与度更高，通过主动学习、小组讨论等，锻炼了发现问题、思考问题的能力，学习效果得到显著提升。（二）学生成绩得到大幅提升形成性考核使学生成绩不再由一张试卷决定，学习参与过程均可作为评价内容，因此，学生的成绩及格率相较于实施课程改革前得到了大幅提升，及格率达到100%，优秀率从不足10%上升到23.6%。（三）学生实践创新能力得到大幅提升在实施教学改革后，学生运用所学知识解决问题的兴趣和能力得到较大幅度的提升，具体体现在学生参加电子设计大赛和第二课堂竞赛的积极性有所提高，参赛总人数占学院30%以上，并获得各种国家级及省级竞赛奖。这也说明了电力电子技术课程教学改革可以实现学生对知识技能的牢固掌握，达到有效提升学生实践创新能力的目的。本课程采用的教学创新方法具有以下优势：注重学生未来发展，可提升学生创新设计和实践动手能力，符合应用型大学的教学目标；充分利用信息化教学资源，目前线上资源的日趋丰富，因此，适用于各个大学；采用形成性考核，考核项目包含整个教学过程，但不会过于复杂，不会对教师造成额外的负担，且有助于教师时刻了解学生动态，便于师生互动。综上所述，高校教师进行电力电子技术课程教学设计时，需要从混合式教学模式的优势入手，结合当下教学的难点进行设计。通过设计课前预习、课中教学以及课后评价来建立完善的教学体系，真正发挥出混合式教学模式的真实效用，推动课程教学的有效开展。参考文献：1王兆安,刘进军.电力电子技术M.5版.北京:机械工业出版社,2009.2刘康.“以学生为中心”的电力电子技术教学改革探讨J.电子世界,2019(20):53,55.3王辉,邾玢鑫,粟世玮.电力电子技术混合式一流课程研究与实践J.中国现代教育装备,2023(3):68-71.26