辯證視域下基于OBE-5E的“電力電子技術(shù)”課程探究

[基金項(xiàng)目]2023年度河北省應(yīng)用技術(shù)大學(xué)研究會研究項(xiàng)目“探究式教學(xué)法在應(yīng)用型人才培養(yǎng)中的研究與實(shí)踐——以“電力電子技術(shù)’課程為例”（JY2023149）

[作者簡介]（1989—），男，河南信陽人，碩士，講師，主要從事電氣工程相關(guān)研究；瑤（1989—），男，河北石家莊人，碩士，講師，主要從事電氣工程相關(guān)研究；（1986—），男，河北唐縣人，碩士，副教授（通信作者），主要從事電氣工程相關(guān)研究。

[中圖分類號]G642.0 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A [文章編號]1674-9324（2025）31-0081-04 [收稿日期］2023-12-01

作為電氣類專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，“電力電子技術(shù)”一直都是培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維的關(guān)鍵課程。在新課程改革和工程教育認(rèn)證大背景下，傳統(tǒng)教學(xué)模式和教學(xué)方法難以滿足人才培養(yǎng)需求，它們對學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維的培養(yǎng)不足，導(dǎo)致學(xué)生缺乏對復(fù)雜問題全面分析的能力[1]。同時，過于理論化的教學(xué)模式無法滿足學(xué)生的需求，高校應(yīng)采用更加注重實(shí)際操作和實(shí)際應(yīng)用的教學(xué)手段[2]。課程理論脫節(jié)、學(xué)生實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)匱乏、創(chuàng)新思維培養(yǎng)不足等問題給“電力電子技術(shù)”課程的教學(xué)質(zhì)量和對學(xué)生全面素養(yǎng)的培養(yǎng)帶來了挑戰(zhàn)。有學(xué)者提出項(xiàng)目式教學(xué)[3]案例式教學(xué)[4]等方法，以提高學(xué)生的課堂參與度和動手實(shí)踐能力。然而，這類方式往往忽略了課程理論知識點(diǎn)的連續(xù)性，難以做到實(shí)踐效果的循環(huán)反饋和改進(jìn)，無法很好地兼顧個體發(fā)展和創(chuàng)新性培養(yǎng)。因此，本文將辯證思維、OBE（outcome-basededucation）5E循環(huán)探究式教學(xué)有機(jī)組合，構(gòu)建了一種新型教學(xué)模式，并結(jié)合具體方案闡述其在提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐能力方面的可行性、有效性。

一、新型循環(huán)探究式教學(xué)模式的內(nèi)涵

（一）辯證思維在教學(xué)中的應(yīng)用

辯證思維是一種全面而多元的思考方式，強(qiáng)調(diào)事物的矛盾統(tǒng)一和全面發(fā)展。辯證思維的引入有助于解決傳統(tǒng)課程中存在的理論脫節(jié)問題。將辯證思維引入課程設(shè)計(jì)的各個環(huán)節(jié)，可以培養(yǎng)學(xué)生對問題的多層次思考和全面理解能力。通過全面、多層次地思考問題，學(xué)生能夠更好地理解“電力電子技術(shù)”課程理論和實(shí)際應(yīng)用之間的聯(lián)系。學(xué)生將更容易理解理論知識與實(shí)際應(yīng)用之間的聯(lián)系。將辯證思維引入課程，其內(nèi)涵不僅包括對辯證法基本原理的介紹，還深入闡述如何將矛盾統(tǒng)一的思想融人“電力電子技術(shù)”的具體案例中。例如，通過對電力電子器件工作特性的辯證性分析，學(xué)生能夠更好地理解其中的矛盾關(guān)系，為實(shí)際問題的解決提供更全面的視角。

（二）OBE理念

OBE理念是以學(xué)生為中心、成果導(dǎo)向、連續(xù)改進(jìn)的教學(xué)理念[5]。OBE理念的實(shí)施使得教學(xué)更加貼近學(xué)生個體差異和實(shí)際應(yīng)用需求。以學(xué)生為中心，注重挖掘?qū)W生的興趣點(diǎn)和優(yōu)勢，使課程內(nèi)容更具吸引力和針對性。成果導(dǎo)向：通過設(shè)定明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，確保學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中真正掌握“電力電子技術(shù)”課程并能夠應(yīng)用其解決實(shí)際問題。連續(xù)改進(jìn)則要求不斷調(diào)整課程設(shè)計(jì)，根據(jù)學(xué)生反饋和實(shí)際效果進(jìn)行改進(jìn)。OBE理念確保學(xué)生個體差異被充分考慮，成果導(dǎo)向使實(shí)際應(yīng)用能力成為核心目標(biāo)。

（三）5E循環(huán)探究式教學(xué)模式

作為一種可引起學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)模式和教學(xué)方法，5E循環(huán)探究式教學(xué)模式包括引入（engage）探究（explore）解釋（explain）、拓展（elabo-rate）評估（evaluate）五個階段[6]。其為學(xué)生提供了系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)循環(huán)，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐與理論的緊密聯(lián)系，有機(jī)地結(jié)合了激發(fā)興趣、探究問題、解釋理論、拓展應(yīng)用以及成果評估。這五個階段有機(jī)結(jié)合，進(jìn)而形成一種以興趣為導(dǎo)向、以問題探究為引導(dǎo)，涵蓋相關(guān)知識學(xué)習(xí)和解釋、拓展新情境以及最終評估學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成度的新模式。這有助于將知識融入實(shí)際問題解決中，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考和解決問題的能力。構(gòu)建循環(huán)推進(jìn)教學(xué)模式，全面提升學(xué)生對課程理論和實(shí)際應(yīng)用的理解。因此，5E模式構(gòu)建了系統(tǒng)性學(xué)習(xí)循環(huán)，有助于將知識融入實(shí)際問題解決中，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考和解決問題的能力。

（四）辯證思維與OBE-5E深度融合

本文融合上述所介紹的辯證思維、OBE理念和5E循環(huán)，形成新型循環(huán)探究式教學(xué)模式，如圖1所示。

本文所提出的新型循環(huán)探究式教學(xué)模式整體采用OBE架構(gòu)，并在人才培養(yǎng)方案制訂中充分考慮“辯證思維”，以保證其能貫穿整個教學(xué)環(huán)節(jié)。同時，本文在教學(xué)方式方法中，融入5E循環(huán)探究式教學(xué)模式。這種教學(xué)模式以學(xué)生為中心、兼顧個體發(fā)展且注重培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新能力，更強(qiáng)調(diào)對實(shí)際應(yīng)用能力的培養(yǎng)，為學(xué)生更好地適應(yīng)電氣工程領(lǐng)域的需求奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

二、新型教學(xué)模式在“電力電子技術(shù)”課程中的具體實(shí)施

本文以河北水利電力學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生的實(shí)際課程教學(xué)為例，以整流電路章節(jié)中的“單相橋式整流電路原理”為課程設(shè)計(jì)對象，設(shè)計(jì)新型教學(xué)模式下的實(shí)施方案。

（一）實(shí)施方案

1.學(xué)習(xí)自標(biāo)的設(shè)定。在人才培養(yǎng)目標(biāo)和課程大綱指導(dǎo)下，教師明確了課程教學(xué)目標(biāo)，確保其具體、可衡量，涵蓋了“電力電子技術(shù)”課程目標(biāo)要求的知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和思政目標(biāo)等。教師秉持OBE的“以學(xué)生為中心、成果導(dǎo)向”的核心理念，以學(xué)生能力來指引教學(xué)改進(jìn)，而非僅僅強(qiáng)調(diào)理論知識的傳遞。

2.5E循環(huán)模式的引人。在教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師采用5E循環(huán)探究式教學(xué)模式，通過引入、探究、解釋、拓展、評估五個階段引導(dǎo)學(xué)生全方位把握課程的理論知識和實(shí)踐應(yīng)用。同時，教師結(jié)合OBE“持續(xù)改進(jìn)”理念，不斷優(yōu)化課程目標(biāo)和循環(huán)探究模式。

3.辯證思維的貫穿。辯證思維貫穿整個課程設(shè)計(jì)。在理論教學(xué)方面，教師強(qiáng)調(diào)“電力電子技術(shù)”課程中的矛盾與統(tǒng)一，引導(dǎo)學(xué)生通過辯證的思考方式深入理解相關(guān)理論。例如，教師在講解電力電子器件特性時，通過解釋“開關(guān)頻率”與“開關(guān)損耗”不可兼得的矛盾關(guān)系，闡述研發(fā)一種既具有很高的開關(guān)頻率又損耗很小的電力電子器件幾乎是不可能的，只能借助輔助軟開關(guān)等技術(shù)來降低損耗。

4.教學(xué)過程設(shè)計(jì)舉例。在上述實(shí)施方案基礎(chǔ)上，教師設(shè)計(jì)了如圖2所示的基于新型循環(huán)探究式教學(xué)模式的教學(xué)過程設(shè)計(jì)舉例。其以某類電能變換為例展開，通過設(shè)定學(xué)習(xí)目標(biāo)、運(yùn)用5E循環(huán)、貫穿辯證思維，形成新型教學(xué)模式。因?yàn)椤半娏﹄娮蛹夹g(shù)”課程主要介紹電力電子器件和4類電力變換技術(shù)，所以，本文所提出的新型模式適用于該課程大多數(shù)章節(jié)的講解。

之后，教師結(jié)合實(shí)際拓展新問題，比如家用充電器的輸入如果是三相交流電，該如何設(shè)計(jì)變流電路，進(jìn)一步與學(xué)生互動。最后，教師可以拓展相應(yīng)的知識點(diǎn)，引出三相整流電路的基本原理，為后續(xù)教學(xué)做鋪墊。此處為了更充分地體現(xiàn)以學(xué)生為中心，在拓展部分教師應(yīng)結(jié)合學(xué)生的掌握情況適當(dāng)展開，不應(yīng)“滿堂灌”。

同時，根據(jù)實(shí)際教學(xué)資源，教師可以在拓展部分增加與原有單相整流電路對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，可采用仿真實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)視頻、實(shí)驗(yàn)室教學(xué)等方式，以加深學(xué)生對知識點(diǎn)的理解和掌握，并盡可能提高學(xué)生的實(shí)踐能力。

3.評估與反饋。在成果導(dǎo)向機(jī)制下，通過連續(xù)循環(huán)的評估與反饋，教師能夠更準(zhǔn)確地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和掌握情況，并幫助其在后續(xù)教學(xué)過程中及時調(diào)整教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容，確保教學(xué)目標(biāo)的有效完成，提升教學(xué)質(zhì)量。

（二）具體實(shí)施過程

1.引人與探究。引入激發(fā)階段強(qiáng)調(diào)與實(shí)際的聯(lián)系，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。教師在引人階段提出“手機(jī)充電器”的生活案例，拉近課程與實(shí)際的距離，使學(xué)生學(xué)習(xí)積極性顯著提升，進(jìn)而更主動參與到課程內(nèi)容的探究和解釋中。之后，教師引導(dǎo)學(xué)生分組自主討論，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、分析問題的能力。同時，教師堅(jiān)持成果導(dǎo)向的激勵機(jī)制，激發(fā)學(xué)生不斷探究實(shí)際問題背后的知識點(diǎn)和原理

2.解釋與拓展。在較充分的自主探究之后，教師進(jìn)行系統(tǒng)性的知識點(diǎn)講解，這一解釋環(huán)節(jié)是課程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。教師還應(yīng)圍繞學(xué)生前期自主探究的成果進(jìn)行點(diǎn)評和分析，指明其中的不足并結(jié)合知識點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步講解。在講解過程中，教師要注意引導(dǎo)學(xué)生用好辯證思維，科學(xué)全面地認(rèn)識本次課與之前所學(xué)習(xí)的知識點(diǎn)。比如整流電路器件數(shù)量和經(jīng)濟(jì)性的矛盾性：單相橋式整流電路與單相半波整流電路，其使用開關(guān)器件的數(shù)量雖然會增加實(shí)際經(jīng)濟(jì)成本，卻又能夠支持更大的功率輸出。再比如負(fù)載電感值與輸出電壓之間存在矛盾：整流電路實(shí)際負(fù)載多為感性，電感值越大越能夠保證電流波的連續(xù)性，但輸出電壓的負(fù)半波會更多，這會進(jìn)一步降低輸出電壓平均值。如果學(xué)生把握了這里的對立與統(tǒng)一特點(diǎn)，就能全方位把握知識點(diǎn)，形成更加全面且牢固的知識體系。

當(dāng)然，上述方案的實(shí)施既需要教師投入更多的時間進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，又需要學(xué)生適應(yīng)并積極配合新的教學(xué)模式。

（三）實(shí)施效果分析

近年來，課程團(tuán)隊(duì)緊扣新型循環(huán)教學(xué)模式的核心內(nèi)涵，遵循“兼顧學(xué)生個體發(fā)展、強(qiáng)化成果導(dǎo)向與持續(xù)反饋改進(jìn)”的教育理念，圍繞電氣工程及其自動化專業(yè)核心課程“電力電子技術(shù)”開展教學(xué)改革實(shí)踐探索。

在改革推進(jìn)過程中，團(tuán)隊(duì)采用“以點(diǎn)帶面”的優(yōu)化路徑：基于動態(tài)學(xué)情反饋數(shù)據(jù)，持續(xù)迭代每節(jié)課的5E教學(xué)方法設(shè)計(jì)，深度契合OBE理念，著力提升學(xué)生對知識點(diǎn)的理解深度與實(shí)踐應(yīng)用能力。實(shí)踐表明，在新型教學(xué)模式賦能下，課程教學(xué)質(zhì)量呈現(xiàn)持續(xù)提升態(tài)勢，學(xué)生的工程實(shí)踐能力顯著增強(qiáng)。盡管教學(xué)成效受多重因素影響，但統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析結(jié)果從量化維度驗(yàn)證了將辯證思維培養(yǎng)與OBE-5E教學(xué)框架有機(jī)融合的新型循環(huán)探究式教學(xué)模式，在工科專業(yè)人才培養(yǎng)中展現(xiàn)出顯著的正向促進(jìn)作用。

結(jié)語

在新課程改革和工程教育認(rèn)證需求背景下，本文結(jié)合河北水利電力學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)“電力電子技術(shù)”課程的教學(xué)探究和人才培養(yǎng)實(shí)例，提出一種將辯證思維與OBE理念、5E循環(huán)探究式教學(xué)模式相融合的新型教學(xué)模式。基于此模式，本文給出其在“電力電子技術(shù)”這一專業(yè)課程中的具體實(shí)施方案，并通過實(shí)際應(yīng)用反饋的數(shù)據(jù)證明該方法的有效性。這一深度融合的教學(xué)模式既確保了理論知識的傳遞，又注重了對學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力的培養(yǎng)，為應(yīng)用型本科課程改革提供了借鑒思路。

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Curriculum Exploration ofPowerElectronics TechnologyBased on OBE-5E fromaDialectical Perspective GAO Bo，DU Yao，LU Wen-mei， PENG Chen （Department of Electrical Engineering，Hebei University of Water Resources and Electric Engineering， Cangzhou， Hebei 061001， China）

Abstract： The Power Electronics Technology course has the characteristics of having numerous knowledge points，abstract theoretical knowledge，and strong practicality. Under the background of the new curriculum reformandengineering educationcertification，how to beter cultivate students’interest in learning and improve their practical abilities hasbecome a key issue.By deeply integrating thecore elements of the 5E teaching model， “Engage-Explore-Explain-Elaborate-Evaluate，”with the OBEconceptof“student-centered，outcome-oriented， continuous improvement，”and incorporating dialectical thinking throughout the teaching process，a new cyclic inquiry-basedteachingmodel hasbeendeveloped totakeintoaccount individual studentdevelopment，emphasize outcomeorientationand feedback，andconstantly improve teaching methods.Based on this model，specificcourse Im plementation plans are presented to demonstrate the positive impact of the new teaching model on improving students’interest in learningand practical abilities.

KeyWords： Power Electronics Technology; dialectical thinking; OBE;5E; inquiry-based teaching