課程思政融入“電力電子技術”的教學設計

李建文　田艷軍　孫麗玲

摘 要 針對“電力電子技術”專業基礎課以碎片化植入思想政治教育元素，系統性教學設計不足問題，本文嘗試系統化進行貫穿課程思政價值鏈條的“電力電子技術”教學設計：首先建立價值觀塑造、能力培養、知識傳授三位一體的教學目標，然后系統梳理該專業基礎課程中涉及的思政教育資源，最后深入挖掘教學各個環節，與樹德立人、價值引領深度融合，從而構建“電力電子技術”專業基礎課“潤物無聲”的課程思政教學設計。

關鍵詞 “電力電子技術” 課程思政 教學設計 系統化

中圖分類號：G424 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2021.02.049

The Teaching Design of Power Electronics Technology Integrated

with Ideological and Political Education

LI Jianwen， TIAN Yanjun， SUN Liling

（Department of Electrical Engineering， North China Electric Power University， Baoding， Hebei 071003）

Abstract Aiming at the problem that the specialty basic course， Power Electronics Technology， is embedded with ideological and political education elements and systematic teaching design is insufficient， this paper attempts to systematically carry out the teaching design of Power Electronics Technology throughout the value chain of ideological and political education. First， the trinity teaching goal of value shaping， ability training， and knowledge imparting is established.Then， the ideological and political education resources involved in the specialty basic courses are systematically sorted out. Finally， all aspects of teaching are digged deeply， being integrated with building moral and value leading， so as to construct the “hidden but influential” teaching design of ideological and political education for the specialty basic course of Power Electronics Technology.

Keywords power electronics technology; ideological and political education; teaching design; systematization

0 引言

“電力電子技術”課程是電氣工程及自動化等專業的一門專業基礎課程，精準梳理出知識目標、能力目標、價值目標是該課程思政教學改革的依據，在知識傳授與技能培養中顯示價值引領的作用，將價值傳播凝聚在教學各個環節。[1]

目前專業基礎課普遍存在課程思政植入思想政治教育元素碎片化，課程思政元素結合教學內容融入性不高等問題。本文從建立價值觀塑造、能力培養與知識傳授三位一體的教學目標課程目標，有機結合思政教育資源與專業教學內容，同步協調教學環節與價值引領三方面展開研究，最終實現完整系統的“電力電子技術”課程思政教學設計。

1 三位一體的“電力電子技術”教學目標

課程教學目標包含知識傳授、技能培養與價值引領，在原有知識目標基礎上，將能力培養細節化，將價值引領貫穿到課程教學全過程。

1.1 知識目標

使學生掌握電力電子器件的特性、參數和應用領域、四種變換電路的分析方法和工作原理、電力電子技術在電力系統中的典型應用，建立程序化、高階知識圖譜，培養優秀的電氣工程師、電氣專業科研工作者應具備豐富的電氣知識儲備及知識結構體系。

1.2 能力目標

重點開展科學方法、科學思維的訓練，把培養理性思考、批判精神、求實創新、勇于探索能力作為重點內容。

（1）使學生建立起從半導體材料/PN結/電力電子器件/電力電子變換電路/電力電子裝置系統幾個遞進層面的知識體系，培養運用基礎知識分析復雜工程問題的能力，發現其內在變化的科學規律，培養學生具備自主學習和終身學習意識和素質。

（2）使學生掌握常規設備、儀表使用方法，培養學生具備實驗數據測量及處理的習慣，提高學生的實際操作能力。

（3）使學生了解該學科發展的基礎、學科應用及技術發展的前沿及瓶頸，為進一步學習及工作打下堅實基礎。

1.3 價值目標

通過工程案例應用引入，提煉出其科學問題，吸引學生興趣，通過電力電子器件的通斷，分析電路的變換，使學生感受到思考、對比與探索的樂趣，逐漸對電力電子技術產生興趣，勇于探索電力電子的變換實質，培育學生立志成為技藝精湛、做事踏實、吃苦耐勞的大國工匠。

2 系統梳理融合“課程思政”的教學內容

“以學生為中心”的教育理念，是教育應以有利于學生的發展為出發點和落腳點， 該思想與“課程思政”在價值上具有內在的統一性，如何將積極的世界觀、人生觀、價值觀、堅定的意志，清晰的邏輯、過硬的專業素質潛移默化促進學生的成長，深入挖掘“電力電子技術”課程思政的德育元素，更多的 “思政點”與教學內容的“基因式”融入課程教學與實踐教學環節中，已達到學生水到渠成生成內在價值觀。具體體現在各部分教學內容以工程案例應用背景引入，[2]深入挖掘教學內容中的思政元素。

2.1緒論部分

掌握電力電子技術的概念和分類，了解電力電子技術的發展歷程及其應用領域等基本內容，明晰電力電子技術在我國現代化建設中應用的場景及發揮的作用，使學科概念與我國新時代的建設任務相聯系。

2.2電力電子器件部分

了解電力電子器件的概念、特點和分類;掌握各種常用電力電子器件的工作原理、基本特性、主要參數以及選擇和使用中應注意的問題。使學生建立電力電子技術知識體系，意識到基礎學科的發展對電力電子行業發展的重要性，如半導體材料及基礎物理學等，加強學生對基礎學科的認識和理解。

2.3相控整流電路部分

從高壓直流輸電工程案例引入，了解整流電路的分類和電路形式;掌握最常用的幾種可控整流電路的工作原理、分析方法、基本數量關系以及負載性質對整流電路的影響;掌握變壓器漏抗對整流電路的影響;熟悉常用的電容濾波的二極管整流電路;掌握整流電路的諧波特點和功率因數定義。學習過程中滲透相控整流電路技術與現代化建設的發展關系;從我國電力機車的發展以及直流輸電技術等的發展相互輝映，使學生明白學科技術發展與現代化建設同步并進的關系。

2.4直流斬波電路部分

以直流微網應用引入，了解直流斬波電路的分類和電路形式;掌握基本降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路的工作原理、分析方法以及數量關系。使學生建立起物理世界中能量變換規律及特性，從能源角度和物理學角度，理解和體斬波電路的功能，激發學生對于電氣學科能量關系的思考。

2.5交流電力控制電路

以異步電機降壓起動、調速與電力系統靜止無功補償引入，了解交流電力控制電路的分類和電路形式;掌握交流調壓電路、交流調功電路、交流電力電子開關電路的工作原理、分析方法和數量關系。通過其在實際場景中應用，使學生建立起從工科學科到實際工程過渡關系，使學生建立起工程角度的印象和興趣。

2.6逆變電路部分

以光伏發電系統引入，了解逆變和逆變電路的基本概念、分類方法和電路形式;掌握換流方式的分類及適用條件;掌握電壓型和電流型逆變電路、負載諧振型逆變電路的工作原理和分析方法。使學生建立起從整流到逆變的物理變化過程，使學生聯想到哲學領域雙面性的思維方式，從而學會從正反兩個角度去思考問題，使學生的人生觀和世界觀更加全面，思考問題角度更加多面。

2.7 PWM控制技術部分

以PWM控制效果優勢引入，掌握 PWM 逆變電路控制方法。使學生建立起量變與質變，宏觀與微觀，長時間尺度下調制波與短時間內方波兩個層面的物理世界觀。

3 價值引領深入融合的各教學環節

電力電子技術是一門應用性較強的專業基礎課程，應加強對學生實際操作能力與理論聯系實際能力的培養;[3]在課堂教學中注重聯系相關應用實例，擴大學生的知識面，注重培養學生的創新意識。

3.1 課堂教學環節

（1）掌握電力電子電路的基本原理，使學生具有分析裝置原理的科學思維;（2）理解電力電子電路的基本分析方法，具有求解計算典型問題或對復雜電路進行仿真分析的能力;（3）分析電力變換中電壓、電流、功率量隨調節量變化規律，運用科學原理與方法，解釋數據變化所體現的系統內在科學規律;（4）拓展科研中新問題，培養具備學生自主學習和終身學習的意識和素質。

3.2 實驗教學環節

（1）掌握實際電力電子變換主電路拓撲設計與變換的控制方法，選擇合適的電路模塊搭建實驗系統，驗證工作原理，并能夠分析正常或故障條件下的波形特點，動手能力與思考能力并重;（2）實驗小組成員通過合理分工合作共同完成實驗項目，最終以團隊形式完成報告并評定成績，增強團隊合作意識，深刻體會理解團隊中個體和團隊成員的定位和作用;（3）完成實驗報告，采用口頭與書面兩種方式進行實驗結果匯報，培養學生書面和口頭語言表達能力及溝通能力。

3.3 仿真實踐環節

（1）將應用電力電子技術遇到的工程問題，例如直流輸電的換流失敗、諧波等問題，通過仿真研究其機理，培養學生為電氣工程復雜工程問題提供理論支撐;（2）將先進的多重化、多電平、模塊化技術以及新的控制策略應用到電力變換中，培養學生應用新技術新方法、與前沿技術接軌的思維方式;（3）將工程問題轉成數學模型，針對復雜的應用環境，能夠用科學的眼光抓住核心問題的本質，培養學生具有持續學習并適應工程背景的應變能力。

在教學實施中可以采用“課堂派”等智慧教學平臺實現內容與思政深度融合。從課程思政的教育教學方法角度，突出現代技術與方法創新。“因事而化、因時而進、因勢而新”不僅是對教學理念的要求也是對教學方法改進的要求。“電力電子技術”教學利用智慧教學平臺通過課前資源共享，課上多元教學模式互動融合，課下實踐仿真環節，全過程通過微視頻、典型案例、布置作業等方式融入課程思政元素，推動學生思政教育由“內化”向“外化”、由“被動”向 “主動”轉變，并不斷調動學生的學習積極性與興趣，使學生真正達到靈活掌握知識，使用仿真工具解決復雜電氣工程問題的能力，獲得積極向上的人生態度。利用智慧教學平臺，從多維度增強學生對工程案例的直觀感受、對課程的專業自信和對“思政”的思想認同。同時利用智慧教學工具制定靈活的考核形式，增加過程考核的占分比，使學生平時就要做到真正透徹理解專業知識，提高專業素養，滲透思政認識。

4 結語

“電力電子技術”課程教學過程中，明確建立教學的目標、深入系統挖掘課程內容及其教學環節中蘊含的思想政治教育資源。知識傳授中注重能力的培養，凸顯了育人的功能，即將知識傳授、技能培養、價值引領有機融合，做到科學性與價值性、知識性與思想性的辯證統一，從而實現思想政治教育元素基因式融入該課程教學中，實現立體化滲透、浸潤式演繹，將“電力電子技術”課程真正打造成了“潤物無聲” 的專業思政課程。

基金項目：2019年河北省高等教育教學改革研究與實踐項目（2019GJJG405）;華北電力大學（保定）2018年優秀青年教師教學支持計劃項目

參考文獻

[1] 朱飛.高校課程思政的價值澄明與進路選擇[J].思想理論教育，2019（8）：67-72.

[2] 史敬灼. “電力電子技術”課程問題導向式授課方法[J].電氣電子教學學報，2019，41（6）：100-102.

[3] 牛天林，樊波，張強，等.“電力電子技術”課程教學中虛實融合式手段實踐[J].電氣電子教學學報，2018，40（3）：119-122.