基于混合式教學的“電力電子技術”課程的改革與研究

陸玉正

(南京曉莊學院 電子工程學院，江蘇 南京 211171)

0 引言

“電力電子技術”課程是一門研究如何對電能進行控制的理論與實踐相結合的課程。其研究內容主要包括電力電子器件和電力變換以及相關的驅動與保護。該課程的實踐應用領域也非常廣泛，在電氣工程、電子器械、自動化、機械制造等領域都有著非常深入而廣泛的應用[1]。“電力電子技術”是自動化專業的核心課程之一，其先導課程為“模擬電子技術”“數字電子技術”“電路”“電工技術”等，后續課程有“電力拖動自動控制系統-運動控制系統”等，因此，“電力電子技術”在整個專業課體系中起著承上啟下的作用。學生學習“電力電子技術”課程后能夠掌握電力電子器件的特性和4種電力變換電路的基本拓撲結構、工作原理、波形分析和數量關系，熟練運用現代工具(比如Matlab)的建模進行仿真研究，并具備極強的實際操作能力、分析和解決工程問題能力以及相應的溝通與團隊合作能力。[2]

1 現階段“電力電子技術”課程存在的問題

1.1 學習興趣不高

由于“電力電子技術”課程的教學內容涉及多課程的知識融合，知識面涉及較廣，有較強的理論性深度，因此需要學生具備良好的知識儲備。實際教學中，由于很多學生學習目的不明確，理論知識不扎實，在學習過程中學習熱情和主動性都不高，遇到難理解、難消化的知識時容易出現畏難情緒，長時間的畏懼情緒最終會影響課程的學習效果。

1.2 教學手段單一

現階段，“電力電子技術”課程采用的多是主動灌輸的方式，幫助學生理解較為復雜的電子知識，即教師將授課內容整理成PPT，上課時以PPT演示加板書的方式講解。同時輔以上課提問、課堂練習等與學生互動的方式。教學手段單一，互動方式陳舊，不能有效地調動學生的積極性。

1.3 內容體系陳舊

目前較為通用的“電力電子技術”課程多按照電力電子器件介紹、電力電子變換電路及其控制技術和電力電子裝置進行授課。雖然書本上著力介紹較為新型的電子器件，但由于電力電子技術發展較快，國內外電子器件日益更新，現行的教材體系對這些內容的介紹程度有限，使得實際應用與教學內容相脫節，影響學生的知識范圍。

1.4 實驗環節缺失

“電力電子技術”課程的實驗課多結合試驗臺及相關的儀器儀表設備進行試驗活動。教師在實驗過程中多是從演示者的角度，使學生程序化、按部就班地進行模仿試驗，對試驗過程中出現的現象的原因或原理，未能引導學生進行深入的思考以及發散，因此，實驗環節種種弊端的存在，未能使教學達到理想的教學效果。

2 基于混合式教學的“電力電子技術”課程改革

為了響應“新工科”建設需要，自動化專業應該利用互聯網等信息化技術推動傳統教學模式改革。改革的內容從教學理念、教學方法、教學內容、實驗方面以及考核辦法幾方面出發，結合學生的人才培養方案與“電力電子技術”課程標準，旨在拓寬學生的學習渠道、提升學生的學習積極性，增強學生的學習效果。

2.1 教學理念方面

首先，在日常的教學過程中加入對學生創新意識的培養，提升學生的創新能力，讓學生在學習過程中發現問題、提出問題、解決問題。把“線上資源”變為豐富的“創新來源”，把“線下教授過程”變為開放的“創新引導”，把“教室+實驗室”轉變為“創新平臺”，把“教師”變成 “啟發者”。通過在學習知識過程中加入“為什么、有什么不同、”的思維引導，培養學生的發現能力和創新能力。

2.2 教學方法方面

結合目前應用面比較廣泛信息化教學方法，采用線上線下的教學方式，如圖1所示。具體方法是：課前采用線上教學，即學生通過學校教學平臺對每次教學內容涉及的相關知識、應用范圍與應用案例進行先導了解，通過學生反饋學習效果，及時調整教學重點，設計教學內容，選取教學方法。課中采用線下線上同步教學，即線下教學的同時，把學生學習中的難點錄成微視頻、結合教學過程中設計的圖形、文字、案例、PPT等放到教學平臺，讓學生可以課后學習、下載，進而幫助學生消化課堂未理解的知識點，提升學習興趣。

圖1 混合式教學實施流程

課后采用線下教學，即通過學校教學平臺發布課后測試，反饋學生的學習情況，輔以相關案例和行業最新動態，讓學生與行業發展同步，了實際應用幫助學生了解到其在工業生產、物流運輸、家用日常等領域的實踐應用。通過持之以恒的堅持，學生便可以了解到“電力電子技術”這門課程的實際意義，這門課絕對不是空洞乏味的理論研究，而是能夠對我們人類的日常生活產生息息相關的影響。學生可以在這一過程中清晰地了解到電力電子系統在日常生活中發揮作用的方式，加深對所學知識的理解運用。

同時，引入項目驅動法提高學生的動手能力和團隊合作能力。在“電力電子技術”課程中，根據學習內容結合使用廣泛或者當前熱門的課題，例如電池充電器、開關電源、高頻逆變焊接電源、電動汽車動力電池、不間斷電源、變頻調速裝置、太陽能發電、風力發電等。選取其中一些簡單案例，采用項目驅動教學法進行教學。教師根據課程知識點和教授內容，結合學生線上自主學習、線下互動教學的效果，啟發、講授、引導、讓學生掌握每個器件的適用場合與實際應用中的不足。此外，學生可以以小組為單位，在一周時間內完成電力電子技術設計，他們通過選題、設計、完善、拓展，從而完成與電子技術相關的課程設計。在課程設計的過程中，學生之間通過分配任務、查找相關資料、設計電路、購買元器件、測試、調整電路等，培養學生團隊協作、解決問題的職業能力。同時，在進行課程設計的過程中，師生之間通過尋求幫助、提出建議、檢查電路設計完整性等活動，彌補了傳統教學中師生互動不足的問題。

2.3 教學內容方面

根據自動化專業的人才培養方案和職業技能要求，結合學生在課內實驗和課程設計的教學目的，對學生采用項目式教學。教師在進行教學工作的時候，可以根據教學目標對教學內容進行分解，結合實際應用案例增加、拓展相關內容。在理論教學中過程，在元件相關知識教學方面，輕元件結構，重元件的控制與應用發展；在電路方面，輕電路結構，重電路分析思路與原理，著力加深學生對內容的認識和理解，提高學生分析問題的能力和電路設計能力。[3]在傳授知識的同時，幫助學生培養獨立思考、自主探究的能力。

(1)首先要讓學生了解“電力電子技術”課程的教學目的、實際應用范圍以及該課程與后續課程的聯系，讓學生有目的地去學習。

(2)教學過程中多介紹簡單實用的相關應用案例，讓學生所學的知識能夠結合實際應用，進而激發學生的學習興趣。

(3)在掌握了基本知識后，可以設計遞進式案例，提高學生學習的深度和廣度，進而培養他們的發散思維能力和解決問題的能力[4]。

2.4 實踐方面

在“電力電子技術”課程的教學過程中，一定要明確學生是教學的主體，教師是教學的引導者、啟發者。教師在教授實踐內容的時候既要提供實體資源供學生觀察理解，還要指導學生動手實踐，此外在學生實踐過程中遇到問題，教師要引導學生查找問題[5]。通過持續的知識疊加，一方面增強學生理論與實踐的結合，另一方面培養學生發現問題、解決問題的能力。

作為輔助教學，實驗結合教學平臺，把實驗環節分為線上線下兩個部分。線上：通過學習平臺，學習實驗的步驟、具體實施方法、了解所應用元器件的型號、所涉及實驗的原理以及最終的現象[6]。線下：通過實驗設備對知識進行驗證，遇到問題可以在學習平臺在線提問、也可以就某個問題發起討論或者尋求教師或同學的幫助。試驗過后，總結實驗過程中遇到的問題、通過實驗了解的原理應用以及通過實驗可以拓展的創新想法。

2.5 考核方面

考核的目的是為了掌握學生本門課程的學習情況，因此，“電力電子技術”課程的考核應加大過程的考核比重[7]。考核的內容結合線上、線下的學習、討論情況、實驗的完成情況、課程設計情況、以及期末考試成績5部分，分別為20%、10%、15%、15%、40%的比重。該考核方式加大了對線上線下學生的過程學習所占分值，意在培養學生在日常學習中發現問題、提出問題、共同解決問題的能力，增強學生團隊合作的意識。

3 結語

本文對“電力電子技術”課程的混合式教學模式進行了初步的研究和改革，開展了基于線上線下的教學方法設計，以創新型人才培養為教學理念，結合以注重過程為導向的考核方式，提升了學生自主探究的學習能力，為應用型本科院校專業課程的人才培養提供有效支撐和借鑒。