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序论:在您撰写电力电子课程设计总结时,参考他人的优秀作品可以开阔视野,小编为您整理的7篇范文,希望这些建议能够激发您的创作热情,引导您走向新的创作高度。
“电力电子技术”课程教学的基本框架还是以所选教材为基础,但在具体内容上应当以让学生认识该课程的用途与重要性为出发点进行设计,紧扣行业应用,提高学生的学习积极性与主动性。首先,注意开好头,要重视绪论课的教学,如在介绍“1.3电力电子技术的应用”时应将重点侧重到交通运输和电子这一领域中,重点介绍电力电子技术在汽车与轨道车辆上的应用。针对新能源汽车专业学生可举例介绍车辆能源系统的“骨架结构”,如油电混合动力汽车等新能源汽车的能量系统的基本结构图与基本工作原理;针对城市轨道车辆专业学生介绍地铁车辆的电源系统结构图等等,紧紧抓住行业应用为起始点引发学生的兴趣。另外针对电子装置用电源可从大家时刻不离身的手机充电器说起,让学生认识到电力电子技术无处不在,实用性很强,提高学生积极性。其次,随着课程内容教学的深入,应继续围绕专业行业应用,将原来的“骨架结构”补充上“血肉”,即实际具体电路,进行内容的丰富。如介绍DC/DC变换时,可以将原先介绍的地铁车辆电源系统中DC/DC的变流电路具体化,在知识认知的体系结构中进一步具体化,加深知识点的理解和印象。最后为提高学生对电力电子技术的关注度,提高学生资料收集与自学能力,一方面对部分内容调整为课后自学内容,要求学生利用网络、图书馆等资源条件完成学习,如器件中IGCT、功率集成电路、脉宽调节电路等的相关内容将由学生进行资料收集并选择部分主题由学生在课堂上给大家进行介绍,提高学习的相关性。另外一方面提供一些已经完成的电源板,让有兴趣的同学进行实际调试,在实践中体会电能的变换与控制,实现“自主行走”。这些同学能在今后相关的实践设计中有较好的基础,且能帮助并带动其他同学提高实践能力。
2“电力电子技术”课程设计改革
“电力电子技术”课程应用性强,因此要求学生有较强的动手实践能力。课程开设了6个学时的实验,对学生来说实践时间较少。因此率先在车辆工程专业新能源汽车专业方向开设了“汽车电力电子技术课程设计”课题,时间为一周,精选了“太阳能电动车SPWM控制逆变电路设计”、“车载逆变电源—推挽式直流变换电路设计”、“车载逆变电源—工频逆变电路设计”等设计课题,要求学生通过课程设计能充分了解电力电子技术在汽车上的应用以及应用设计,要求学生“脚踏实地”进行电路方案论证比较,完成电力电子电路的参数计算、器件的选型、绘制电路原理图等过程,掌握电力电子电路的设计,并能够掌握电力电子器件常用的驱动电路设计,合理设计保护电路。同时对于电路原理图要求采用EDA(电子设计自动化,ElectronicDesignAu-tomation)软件进行绘图,将学生所学的电力电子技术、自动控制技术、EDA技术等几门课程在汽车电力电子技术课程设计中进行融合,提高学生的实际设计能力。对multisim实践能力较强、学有余力的同学进一步指导其采用仿真手段(Matlab或者Multisim)进行仿真实习,论证设计结果。通过紧张而充实的课程设计,大部分的同学对电力电子技术在汽车上的应用有了进一步的认识,并对所学的相关课程进行贯通融合,充分了解所学专业课程之间的相互联系,增强了对自身所学专业知识架构的认识,能够熟练利用相关课程、相关技术手段进行电路设计,实现在专业知识架构中的“自由天地”。
3总结
关键词:电力电子;教学改革;应用人才培养;工程能力
作者简介:茅靖峰(1976-),男,浙江宁波人,南通大学电气工程学院,副教授;顾菊平(1971-),女,江苏南通人,南通大学电气工程学院,教授。(江苏 南通 226019)
基金项目:本文系江苏省高校“青蓝工程”基金项目、南通大学教学研究基金项目(项目编号:2011B50、2010B10)的研究成果。
中图分类号:G642.0?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)33-0032-02
近20年来,电力电子技术受计算机技术、控制技术与材料科学等关键技术的推动,得到了快速发展,其工程应用领域得到了迅猛扩张。由现代电力电子技术支撑的新型产业和对传统行业的技术改造,如新能源、绿色交通、智能电网、先进伺服驱动、极端环境探索、节能减排等,都取得了巨大的技术经济效益与社会效益,展现出了良好应用前景。[1,2]
为了适应电气信息类工程应用学科的发展,保持教学内容的新颖性,跟踪电力电子技术的最新热点,自2006年以来,南通大学电气工程学院开设了“现代电力电子技术”课程,在传统“电力电子技术”课程学习的基础上,结合地方经济发展特色和技术需求,讲授现代电力电子技术高级原理、新器件与新型工程应用,以此提高学生理论联系实际的工作能力,培养市场应用型人才。本文从该课程的教学目标、教学内容、实践教学和网络教学等方面,介绍了课程教研组对这门课程的教学改革和实践情况。
一、传统教学存在的问题分析
1.装置与系统级的概念不突出
传统的“电力电子技术”课程教学,侧重于器件级的理论分析,强调基于电力电子器件的电路拓扑解算,即以电力电子器件为核心,在器件基本结构、原理和特性学习的基础上,针对典型电力电子拓扑原理电路,从电力电子器件的通和断两个状态入手,对电力电子电路换流的物理过程、波形特性、电参数之间的数量关系进行分析和计算。
该教学结构的优点是概念清楚、体系完备、机理分析透彻,但也存在诸多弊端。例如,学生将电力电子学过多地关注在了电力电子器件上,弱化了从装置级和系统级的角度对电力电子电路进行理解和认知;割裂了电力电子功率电路与基于反馈原理的数模电控制电路、自动控制原理、工程实际应用电路之间的关系;大篇幅的基于晶闸管器件的理论分析和计算,降低了学生学习的兴趣;单一和过少的工程应用实例,减少了学生对课程实用性的认同感等等。
2.实践教学环节薄弱
电力电子技术作为工程技术需要有一定量的实验和实践环节才能保障学习效果。但在传统的“电力电子技术”课程实验项目中,基础性和简单验证性实验较多,不能很好地与当前的工程实际应用相联系,致使许多新技术、新方法无法通过实验来直观的体验。
而且电力电子实验设备的常用形式为基于挂件结构的实验台和实验箱,基本上与实验内容相关的重要元器件、电路和系统都被封闭于内。实验过程中,学生们无法看到功率元器件、配件及电子仪表的外观和关键连线。学生依照原理图机械地连接主电路、记录实验数据和波形,即使不了解电路的工作原理,也能较顺利地完成实验。因此,无法发挥学生的主观能动性,没有探索学习的动力,锻炼创新思维和动手能力的教学内容和平台也不足。
二、课程教学改革措施
1.以服务地方经济发展为导向,确立教改思路和目标
作为地方综合性高校,南通大学的电气工程及其自动化专业的定位是培养应用型工程技术人才,为区域经济发展提供智力支撑和人才支持。因此,本课程作为电气工程及其自动化专业的主干专业课程之一,其教学目标的确立需结合本区域的产业分布与发展特点,同时又紧紧围绕本专业的学科方向。
形成了以帮助学生从装置和系统角度理解和掌握电力电子技术,培养理论与实践能力兼具的创新型电力电子应用技术人才为目的,以新能源、运动控制、电源技术、柔流输配电等应用领域为背景,以讲授电力电子技术在实际工程应用中所需要处理的相关问题为主要内容的课程教学思路和培养目标。
2.整合教学内容,突出应用能力培养
根据培养目标,在学院学科特色和现有教学资源的基础上,对课程体系和内容进行了合理调整。舍弃了传统的以大篇幅晶闸管半控器件分析为主线的教学内容体系,建立了“以基于全控器件的实际应用为主线,以电力电子主拓扑电路结合系统级的自动控制原理及其实现电路分析为主要技术内容,培养学生从整体的角度认识和设计电力电子电路的能力”的课程教学体系。
整合后的教学内容由三部分组成:功率器件、典型电路、应用及其系统。功率器件是基础,重点讲授开关全控器件及其驱动电路;典型电路是主体,重点讲授基于全控器件的直直、逆变和整流三种变换电路及其控制机理;应用及其系统是提升,重点讲授电力电子在新能源发电、运动控制、电源和柔流输配电技术中的应用原理及其典型系统设计案例。三者层次明晰,但学时又有所侧重。即前两部分作为前续“电力电子技术”课程内容的回顾与拓展,讲授学时占总理论学时的近一半,第三部分作为工程应用与系统提升的重要部分,需着重讲授,以逐次勾勒出一个电力电子技术及其工程应用的整体全貌。
在教学内容的组织与讲授中,凝炼理论教学的内容,在原理的讲授中注意培养学生面向工程的意识和思维,并及时动态地将教学团队获得的最新科研成果以及科研项目的最新进展融合到相关的课程内容中去,让学生接受到来自科研和工程研发第一线的新知识、新技术。
另外,针对基于电力电子技术应用的电气工程及其自动化专业发展的趋势和前沿内容,以及课程中被压缩掉或被取消的专业知识,设置为系列课外专题讲座,聘请对专题内容有深入研究和独特造诣的教师及企业的科技人员讲授,以开拓学生的知识面、培养学生理论联系实际的思维及能力。
3.加强课内实验环节教学,注重理论联系实际
课内实验是在课堂教学的基础上,巩固理论知识,培养动手能力和初步设计技能,增强解决问题和分析问题的能力的必要教学一环。为了突出课程的工程实用性,采取了优选验证性实验,增加了设计型和综合型实验项目的课内实验设置方法。
注重电路的工作机理分析与工程实际问题是验证性实验项目的选择标准。优选的该类实验项目包括:常用PWM控制器件及特性、不控整流的谐波与抑制、SPWM/SVPWM/方波PWM逆变策略的实现电路及特性等。
注重工程实用性是设计型和综合型实验项目的选择标准。我们要求学生们对该类型的实验项目遵循“理论设计计算—>计算机仿真验证—>硬件实验电路测试—>波形数据分析总结”的顺序开展路线,以强化学生对知识点的掌握和实验内容的理解,并促进学生形成理论联系实际的科学实验作风。
增设的实验项目包括:各型升/降压直直变换器设计、有源功率因数校正器设计、谐振软开关设计、三相高频PWM整流器设计,以及他们的复合系统设计等。
课内实验项目设置为必修和开放式的选修两类,以弥补实验授课学时不足的矛盾,同时采取“案例讲解法”、“实物演示法”等不同的教学方法,在实验课上认真讲解实验内容、步骤和注意事项,以激发学生兴趣,调动其积极性。
此外,应改革课内实验成绩的评定方式,突出对实验过程的考核,鼓励探索性的设计型实验。具体措施包括增加课内实验在课程总成绩中的权重,增加实验预习报告、实验操作测评、实验过程问辩三方面的成绩考核项等,通过确立科学合理的考核方法,调动学生自主学习的积极性,形成务实的学习风气。
4.优化课程设计环节,培养工程设计能力
课程设计是对学生工程设计和应用能力、创新意识和创新精神培养的重要环节,其课时安排在全部理论课程讲授完毕后进行。
该实践环节依托于以现代电力电子技术与运动控制实验室为主体,以工程训练中心、控制电机、虚拟仪器、风力发电动模实验室等其他专业实验室为辅助的课程设计开放式创新训练实验平台。[3,4]课程设计内容以学生熟悉并感兴趣的热点工程为背景,从南通大学电气工程学院专业与学科特色以及科研项目中,提炼出其中典型的技术问题,设计出合理的课程设计项目。可选的背景包括:风力发电、光伏发电、精密电机伺服驱动、电力无功与谐波控制、磁悬浮控制、特种电源等。其中的典型技术问题包括:整流、正弦逆变、直直变换、Delta逆变、闭环自动控制、检测技术等。
针对少部分优秀学生采用“导师制”的课程设计教学方法,通过细致的指导,紧密的设计过程跟踪,来进一步提高课程设计质量,并促进这部分学生研究性论文、专利、小制作等方面成果的形成。
针对大部分学生采用“项目驱动教学法”的课程设计教学方法。学生以小组为单位,在选题库中自由选题,利用书刊、网络查找相关资料,自主形成完成项目的各种设计思路,以培养学生独立思考问题、解决问题的能力。
通过课程设计的锻炼,使学生将书本上的理论知识和实践经验真正融入了自己的知识链,提高了其综合能力以及自主创新和团队协作能力。
5.注重网络教学资源建设,提高自主性学习能力
网络教学是弥补课堂教学学时局限,开拓课程学习的知识面,引导学生开展自主性学习,提高人才培养质量的重要途径。课程组以校Blackboard网络教学平台为基础,通过长期投入、持续积累、动态跟踪的建设方式,建立了课程的网络辅助教学平台。
网站的教学材料提供了与课程相关的丰富的资源,内容包括教学资源库(课程教学大纲、多媒体课件、实验指导书、数值仿真实验例程、实验设备操作视频等文件)、参考资源库(经典学术论文、典型芯片和模块的使用手册、常用仿真软件说明、典型应用设计案例、产业趋势和研究热点等信息)、复习思考题库等版面区。
此外,课程组充分利用Blackboard网络平台的交互功能,完成诸如教学信息、在线电子试卷测试、远程答疑和讨论等教学工作,提高了教学的效率和效果。
三、结语
通过上述教学改革措施,同学们在课程学习的主动性、系统级的分析设计能力、实践动手能力以及理论联系实际的工程应用能力等方面均得到了提高,培养的学生在近年来的挑战杯、机器人和电子设计大赛等学科竞赛中均取得了良好成绩。
显然,基于应用型人才培养的课程改革是一项持续而动态的工作,课程教学中需依据卓越工程师教育培养思想,以实现人才培养需求与区域经济社会发展需求的无缝对接为导向,明确树立学生的主体观,合理安排理论和实践教学内容,运用合理的教学方法和手段以及科学的评价体系,以切实提高教学效果和人才培养质量。
参考文献:
[1]陈坚,康勇.电力电子学:电力电子变换和控制技术[M].第三版.北京:高等教育出版社,2011.
[2]刘晋,牛印锁,文俊.国内外“电力电子技术”课程教学研究[J].中国电力教育,2012,(6):64-65.
论文摘要:“电力电子技术”是我国高等院校电气工程与自动化类本科专业最为重要的学科基础课之一。主要介绍浙江工业大学多年来在电力电子技术本科生教学方面取得的一些有益的实践经验,如注重建设优秀的教学团队和培养有前途的青年教师、完善适合学校实际情况的课程设计、以学生为本安排内容丰富的教学活动、运用灵活多样的教学方法和教学手段等。为了更充分地发挥“电力电子技术”课程的作用,在现有实践经验的基础上提出今后继续深化电力电子技术本科生教学改革创新的若干设想,如循序渐进地推进电力电子技术的本科生双语教学模式、继续完善电气工程与自动化类本科专业教学链等。
论文关键词:电力电子技术;课程设计;教学方法
电力电子技术始于20世纪50年代末、60年代初,主要研究电力领域中使用电力电子器件对电能进行高效的变换和控制,是电力、电子、控制三大学科的交叉学科。目前,“电力电子技术”课程已成为我国高等院校电气工程与自动化类本科专业最为重要的学科基础课之一,教学内容涵盖电力电子器件、四大类电力变换电路、控制技术以及电力电子新技术等多方面知识,理论性和实用性都非常强。为实现良好的教学效果,该课程要求教师能结合各自学校的实际情况合理地设计课程,均衡理论和实验教学的比例,针对具体不同的授课内容灵活运用多种教学方法和教学手段,注重激发学生的学习兴趣,使学生通过学习掌握相关的基本概念、基本分析方法等理论知识并提高他们理论联系实际和分析解决问题的实践能力。
浙江工业大学(以下简称“我校”)“电力电子技术”课程是全校电气工程与自动化类本科专业教学链中一个承上启下的重要环节。它的前续课程有“电路原理与实验”、“模拟电子技术”、“电机学”、“数字电路与数字逻辑”、“电气工程基础等”,后续课程有“开关电源设计”、“控制电机及应用”、“现代电气传动控制技术”、“DSP原理及应用”、“毕业设计”等。多年来,我校在不断学习国内外高校教学经验的同时不断实践,丰富自身的教学经验,积极改革创新,追求高质量和高水平的教学。
本文将主要介绍我校多年来在电力电子技术本科生教学方面所取得的一些实践经验以及关于今后如何继续提高教学质量和水平的一些设想。
一、注重建设教学团队和培养青年教师
在整个教学过程中,教师不但是知识的教授者、教学活动的组织者,同时还是学生学习效果的评估者。优秀的教师是保证教学高质量和高水平的关键,他们为人师表、具有丰富的知识和经验、富有爱心,能够激发学生求知的热情,既教会学生学习方法,又让学生掌握科学知识。 我校电力电子技术本科生教学团队自组建以来一直定期召开会议讨论并解决教学中遇到的问题,交流并总结教学经验,共同开展教学和科研课题项目,促进各成员教师特别是青年教师在业务上的进步。在培养教学新生力量上,该教学团队引入青年教师导师制度,由多位(副)教授级的教师担任指导教师,对经验尚浅的青年教师进行全程、全方位的培训,包括写教案、制作PPT课件、课堂试讲、实验指导、批改作业、学生答疑、拟考试卷、指导毕业设计等。每个阶段,指导教师都会对青年教师的表现做出中肯的评价,帮助他们尽快熟悉业务、提高水平。在整个团队的关心下,青年教师成长很快,在由学院组织的学评教和教学技能比赛中都取得了良好的成绩。
二、完善适合学校实际情况的课程设计
三、以学生为本的教学活动实践
在具体实施电力电子教学的过程中,教师激发学生的学习兴趣,创造良好的互动教学氛围是非常重要的。这就需要教师以学生为本结合具体的授课内容灵活运用多种教学方法和教学手段。
我校“电力电子技术”是“电路原理与实验”等课程的后续课程,理论性很强。在教授该课程新知识点时,若涉及到相关前续课程重要的旧知识点,教师会采用先温故后知新的教学方法,通过学生回答问题的方式复习旧知识点,由浅入深帮助学生进入状态以便教授新知识点。比如,在讲述变压器漏感对整流电路的影响这一节内容的最开始,先温习理想变压器的特性和非理想变压器的等效电路模型,再把简化后的非理想变压器等效电路模型代入到已学的整流电路中,然后进入正题——分析电路的工作原理。教师在讲授电路工作原理时,会一再强调电力电子器件的开关工作状态和电力电子电路的分段线性分析方法这两个贯穿整个课程始终的基本概念和基本方法,并现场指导学生独立完成一部分电路的分析工作,通过加强学生的参与感来促使他们更积极地把外在的基本知识点转化为内在的电路分析能力。
在传统的口头讲授过程中,教师会适当地借助“静动相宜”的PPT课件、具体的实物教具和灵活的板书等来提高“电力电子技术”课程的理论教学效果。此外,教师还会适当地扩充一些教科书以外的电力电子技术内容,如仿真技术等。教师利用仿真软件PSPICE、MATLAB等在课堂上虚拟地实时演示电路更真实的工作过程,既拓展了学生的视野又能很形象地解说课程中的知识难点,如三相半波可控整流电路中晶闸管的正向耐压问题。电力电子器件的封装材料及形式多种多样,性能也不尽相同。为了让学生更真实、更立体地认识电力电子器件,教师除了展示器件照片外还会提供一些器件的样品让学生亲身接触。关于教材中重要公式的推导,教师会采用PPT课件与板书相结合的方式帮助学生更容易理解和掌握。
“电力电子技术”课程包含很多基本概念,在讲述时教师会根据听课学生的实际英语能力,有意识地就专业术语部分进行中英文双语教学。这不但能增强学生的专业英语水平,而且还可以提高学生使用中英文关键词检索科技文献的能力,为该课程的后续课程特别是“毕业设计”的教学打下良好的基础。
在“电力电子技术”的理论教学过程中,强调电力电子技术对国计民生的重要性是非常必要的。比如,在举例说明电力电子技术的实际应用时,教师会尽量多举些与学生日常生活以及当前社会热点相关的例子(如手机电池充电器、笔记本电脑电源适配器、未来的“光源之星”LED照明、节能环保的电动汽车等)。先抛砖引玉让学生有些感性的认识,再通过启发性的提问鼓励学生积极地去发现身边所遇到的科学技术。在增加学生学习兴趣的同时,提高学生对该课程的重视程度。
“电力电子技术”是一门理论性和实践性都很强的课程。为了更好地衔接理论知识和实验内容,教师在课堂上除了提供电力电子电路的理想波形图,还会提供一些电力电子电路的实际波形图,让学生自己去发现和思考它们之间的异同。用一连串的疑问激发起学生的强烈求知欲,令他们更主动地去预习实验,更认真地进行实验,并且更努力地去尝试着寻找答案。比如,反激式电路在电流断续工作模式下,由教科书提供的开关管S两端电压的理想波形和在实验中用示波器观察到的S两端电压的实际波形在S关断的部分是有很大差别的。在理论课堂上,当教师同时给出理论和实验波形图加以对照时,学生表现出极大的兴趣,跃跃欲试地去寻找实际电路中S两端电压在S关断时刻出现阻尼振荡现象的原因。此时,教师正好因势利导,鼓励他们认真地去完成相关的实验,通过实验再结合已学理论知识自主地找出答案。实践结果表明该教学效果很好。
四、关于今后教学的一些设想
电力电子技术的发展日新月异,关于“电力电子技术”的教学也需要与时俱进,紧跟潮流,与社会接轨。目前,在我校采用全英文教学电力电子技术的条件还不够成熟。但是,教师可采用循序渐进的方法,从目前以中文为主的双语授课,到中英文各半的双语授课,再到以英文为主的双语授课,最后过渡到全英文授课。目前,最适合我校的办法是课程的重要章节主要采用中文教学,务必让学生掌握必要的基本知识;而次重要章节则可主要采用英文教学,这对扩展学生视野很有利。
层出不穷的电力电子新技术不断丰富着“电力电子技术”的教学内容。全面而系统的“电力电子技术”教学是无法仅通过一门课程来完成的,但它可以通过一系列课程来不断深化。在现有“电力电子技术”课程的基础上,按社会就业的需求配套完善其后续课程。除了强化这些课程之间的内在联系、完善整个教学链,教师还应多鼓励优秀的学生积极参加各类电子设计竞赛、申请由学院提供的建龙基金等,在教师指导下开展一些与电力电子技术相关的小课题。通过一系列课程的学习和科研课题的参与,学生能更深入地了解和掌握电力电子技术,对他们今后从事与电力电子技术相关的工作具有积极的意义。
一、原有课程教学存在的问题
通过对毕业生的信息反馈及用人单位的访谈情况来看,当前高职高专电气自动化技术专业毕业的学生普遍存在很多不足,如专业基础知识掌握不够扎实、实践操作技能不强、对本专业新技术和新技能掌握不够、职业能力欠缺、毕业的学生需较长时间上岗培训才能适应工作岗位等,出现这类问题的根源在于现有的电气自动化技术专业核心课程教学与社会需求相脱节,“电力电子设备的安装与维护”作为该专业的一门核心课程,原课程教学存在的主要问题有以下三点。
1.课程内容选取不当
该课程教学内容选取时没有及时跟踪前沿技术和实际应用情况,如课程的单相和三相整流逆变电路内容主要选用半控器件晶闸管,而当前功率MOSFET和IGBT已经取代了晶闸管成为新一代电力电子技术的核心器件并得到广泛应用。另外,教学内容大都为理论性很强的电力电子技术原理,而涉及的电力电子设备实际应用较少,与电力电子技术行业职业技能人才培养要求相背离,不能满足用人单位的需要。
2.课程实践不贴近职业需要
在课程实践教学方面,实验室设备大部分都是封装,主要为验证性实验和简单的整流电路安装测试。学生虽然能得到一些技能训练,但缺乏对电力电子设备的检修、调试、故障分析能力的学习和培养,因此,课程实践的职业针对性不强,没有与企业实际工作相结合,无法满足学生职业能力培养的需要。
3.课程教学和考核没有重视职业技能
在课程实施方面,主要采用讲授法、多媒体教学法和演示法,这些常规的教学方法相对单一,主要是以教师的“教”为主,让学生自主去实施一个任务,学生的学习兴趣不高,很难掌握教师所教的知识和技能。在课程考核方面,主要是以平时实验和期末考试成绩总评,仅限于教材、笔记或作业,没有突出以能力为主线,不重视技能水平,不能反映出学生的知识、能力、素质的综合水平,不利于学生职业技能和素质的培养。
二、基于工作过程的“电力电子设备的安装与维护”课程设计
针对上面提到的原有的课程教学问题,必须对电气自动化技术专业核心课程进行教学改革,打破传统的学科型课程体系。通过社会调查和专家认证确定专业人才培养目标,对“电力电子设备的安装与维护”课程进行设计,构建“基于工作过程行动导向的教学模式,以职业能力培养为重点,以工作任务为中心,以校企合作为途径,以维修电工职业标准为依据,融‘教、学、做’为一体”的课程体系。[1,3]基于工作过程的课程设计思路如图1所示。
1.课程定位及目标
首先成立课程改革小组,收集往届毕业生的就业去向,对周边地区企业进行电气自动化技术专业人才工作岗位的调研,邀请行业、企业专家到学校访谈,确定电气自动化技术专业适合的岗位群。通过分析每个岗位的职业能力和所对应的工作任务,由职业能力的复杂程度和性质归纳出典型工作任务,依据典型工作任务来确定行动领域,再根据学生认知及职业成长规律将其转换为核心学习领域,从而构建出一个基于工作过程系统化的课程体系,使校内学习与实际工作相一致,重点培养学生的职业能力。课程组对照课程培养目标,设计一个相互独立、相互递进和相互包容的学习情境,组织学生完成每个学习情境相对应的工作过程,最后对课程教学进行总结评价。电气自动化技术专业核心学习领域如图2所示。“电力电子设备的安装与维护”是电气自动化技术专业的一门实践性很强的核心课程,它的前续专业课程有“电工及电气测量技术应用”、“电子技术应用与实践”、“工业信号检测与控制”等,也是进一步学习“PLC控制系统的设计与维护”、“工业控制系统运行与维护”和“毕业顶岗实习”等课程的基础,在专业的课程教学中起到承前启后的作用。针对电气自动化技术专业岗位涉及的典型工作任务进行分析,制定出切合企业需求的课程培养目标,目的是使学生具备电力电子器件的选用,电力电子设备的安装、调试和维护等能力,同时培养学生自主学习和创新意识,树立爱岗敬业、团结协作、吃苦耐劳的职业精神。
2.学习情境设计
依据行业、企业对电气自动化技术专业人才的能力要求和本课程的培养目标,结合课程自身特点及现有的教学资源,课程组教师与行业企业实践专家共同设计以电力电子设备为载体,以专业能力为主线,具有实用性、可操作性的学习情境。[4]电力电子设备主要学习的内容包括器件、主电路和控制电路,根据学生的职业成长规律,对电力电子元器件的识别、电路图的分析到设备的安装与维护等典型工作任务进行重构,设计五个“教、学、做”为一体的学习情境,每个学习情境包含若干个工作任务,以任务导向来引导学生从简单到复杂,从单一到综合来完成学习与工作过程。学习情境设计如图3所示。
3.课程组织实施
基于工作过程的课程教学主要关注学生在行动过程中的学习体验和创造性表现,着重培养学生将知识转化为应用的能力和解决问题的能力,强调对学习过程的思考、反馈和分析。校内专任教师和企业兼职教师主要围绕设计的五个学习情境开展教学活动。在教学过程中,根据学生的总体情况、学习情境内容及教师的教学特点,在校内外实训基地进行组织实施。先由教师对学习情境的工作任务进行分解并作必要的示范性指导,然后让学生分组围绕各自的工作任务进行讨论、协作、实践和总结,最后以共同完成学习情境的情况来评价学生是否达到教学目的。教学方法是从示范教学到项目教学,教学特点是从封闭型到开放型,再到开放创新型,使学生的主体性逐步增强,教师的指导逐步减少。最后完成学生从教师指导下学习变为引导下学习直到自主创新完成项目的过程,逐步提高学生的自学和实践动手能力。在任务实施过程中以学生为主体,教师为主导,围绕如何完成工作任务而展开,将知识点嵌入工作任务中,突出知识的应用性,引导学生自主学习与思考。[5]每个学习情境基本按照“任务布置—任务分析—知识学习—任务实施—任务检查—总结评价”六步教学步骤完成。教师从知识传授者的角色转为工作过程的组织者、咨询者、指导者和评估者,教学过程中引导学生,培养学生操作技能和独立思考的能力,逐步提升其职业技术水平。学习情境的实施过程如图4所示。
三、课程教学实施保障条件
为了更好地培养学生的职业能力和素质,课程教学必须具备一些必要的保障条件,主要由教学团队、实训基地、学习资源和监控体系等构成,使课程教学得以顺利实施。首先,教学团队必须由具备较强的实践操作能力、教学设计能力及教学实施能力的双师型专任教师和经验丰富的技术型兼职教师组成;其次,要有“教、学、做”为一体的校内实训基地以及与课程教学内容相关的校外实践基地;同时,为了保证学生获得更多的学习资源,课程组要与企业合作共同开发基于工作过程的课程教学资料和构建电力电子技术学习网站;最后,为了保证课程实施效果,必须建立一个质量监控体系。
四、课程设计的特点
1.重构知识体系,选择符合职业要求的学习内容,满足就业需要
先将电力电子设备学习知识细分为电力电子器件、主电路和控制电路,并对这些学习知识进行组织和重构,以不同电力电子设备为载体,把知识融入到真实的工作任务中,设计符合学生职业能力发展的学习情境。由真实的工作任务引导学生学习知识和技能,将课程“核心知识和能力”渗透到整个教学过程中,以便尽可能地满足就业需要。
2.校企合作,使课程实践贴近职业需要,提升学生的职业技能
基于工作过程的课程教学必须密切校企之间的合作,由企业提供一些学习情境的平台,让学生参与实际生产的课程实践,通过“教”与“做”的过程,学会电力电子设备的安装与维护,同时,课程实践也是体验和积累工作经验的过程,有利于提升学生的职业技能。
3.教学方法多样化,资源丰富,增强教学效果
根据不同的学习情境采取相应的教学方法,可以由双师型教师和企业兼职教师、学校与企业现场、课堂与网络学习等多种组合实施教学,同时,学习过程多以小组方式进行,在小组学习中充分发挥学生的创造能力和动手能力,培养学生的团队协作精神,从而提高学习的目的性、趣味性和实效性。教学资源丰富,学校、合作企业和专业网站可以提供与学生学习相关的各方面知识和技术的学习平台。
关键词:电力电子技术;电气工程;课程设置
作者简介:刘晋(1974-),男,河北涿州人,华北电力大学电气与电子工程学院,讲师;牛印锁(1973-),男,河北定州人,华北电力大学电气与电子工程学院,高级工程师。(北京100026)
基金项目:本文系华北电力大学2010年教改项目的研究成果。
中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)06-0064-02
随着电力电子器件制造技术和微机技术的发展,电力电子技术在电气工程的各个领域得到了广泛的应用,电力电子技术在各个领域的应用带来了相应领域的技术革命。
在电力系统领域,电力电子技术除了广泛地应用于发电、输电、配电和用电等环节,在太阳能光伏发电、风力发电等可再生能源发电领域、电动汽车应用和节能等领域也得到广泛的应用。电力电子技术的广泛应用对电力电子技术教学和研究都提出了新的要求和内容。
“电力电子技术”已经成为电气工程专业重要的专业基础课。由于专业背景和就业方向的不同,国内不同高校以及国外大学在“电力电子技术”的课程设置、教学内容、教学重点、教学手段、实验内容以及后续专业课程设置等方面存在许多异同点。
本文对国内外几所大学“电力电子技术”本科教学方面的情况进行了初步的对比,对其教学安排、教学内容与手段和实验情况进行了对比总结,希望这些对比和总结能够帮助从事电力电子方面教学的教师开拓教学思路、丰富教学手段、提高教学效果,为该课程的教学提供有益的参考和借鉴。
国内大部分理工科院校都开设了“电力电子技术”课程,本文选取了国内的清华大学、西安交通大学、浙江大学、南京航空航天大学和华北电力大学进行了比较分析;国外大学选取了美国麻省理工学院和英国曼彻斯特大学进行了比较分析。
一、课程设置比较
清华大学电机工程与应用电子系、信息科学技术学院自动化系开设了“电力电子技术”课程,机械工程学院汽车工程系开设了“汽车电力电子学”。后续相关课程有“直流输电技术”、“电力传动与控制”、“电力拖动与运动控制”。
西安交通大学电气工程学院、电子与信息工程学院自动化科学与技术系开设了“电力电子技术”课程,共56学时,包括8学时的4个实验项目。
浙江大学电子信息工程、电气工程及其自动化和自动化等专业开设了“电力电子技术”课程,共56学时,包括16学时的实验项目,实验学时数相对较多。
南京航空航天大学电气工程及其自动化和自动化等专业开设了“电力电子技术”课程,共72学时,包括16学时的实验项目,总学时数和实验学时数相对较多。
华北电力大学电气与电子工程学院电气工程及其自动化专业、信息工程专业,控制与计算机工程学院自动化专业开设了“电力电子技术”课程,共48学时,包括8学时的4个实验项目。后续相关课程有“电力电子技术应用”(专业选修)、“HVDC与FACTS技术”、“电力电子课程设计”和“电力电子综合实验”。
国内几所高校课程开设情况见表1。
美国麻省理工学院EECS(电气工程与计算机科学)系开设了“电力电子技术”(Power Electronics)课程。
英国曼彻斯特大学EE&E(电气与电子工程)学院为电气与电子工程专业、机械电子工程专业2年级开设了“电机、拖动与电力电子”(Machines,Drivers & Power electronics)课程,上述两个专业在3年级开设了“调速”(Variable Speed Driver)和“电力电子”(Power Electronics)课程。
英国诺丁汉大学EE&E(电气与电子工程)系为电气与电子工程专业2年级开设Power Supply Electronics;为电气工程与可再生能源系统专业2年级开设Power Supply Electronics,3年级开设Power Electronic Design,Renewable Generation Technologies and Control,FACTS and Distributed Generation,Energy Conversion for Motor and Generator Drives,以及选修课程Advanced AC Drives,Technologies for Wind Generation,Advanced AC Drives with Project,Advanced Electrical Machines等相关课程。
从课程设置上看,国内大多数高校电气工程专业基本都将“电力电子技术”作为专业基础课程。但不同专业特色的学校在其后续课程设置上差别较大,该专业学生未来就业的方向和领域对后续课程的设置影响很大,这也是各个学校在电力电子技术教学上最具专业特色的地方。
二、教学内容比较
国内高校在“电力电子技术”课程教学内容上相差不多,主要内容有:电力电子器件、整流电路、逆变电路、直流斩波电路、交流―交流电力变换、电路脉宽调制(PWM)技术、软开关技术和电力电子应用介绍等内容。南京航空航天大学还增加了功率变换器中的磁性元件设计方面的教学内容。
麻省理工学院EECS系“电力电子技术”课程内容主要有:整流器,功率因数畸变检测与校正,磁场,DC/DC变换器,隔离DC/DC变换器,DC/AC变换器,EMI滤波器,损耗与吸收电路,软开关,热设计,控制,三相系统介绍,多相整流器,开关电源,谐振变换器,实际的电力电子系统设计中的相关问题和课程设计等内容。
英国曼彻斯特大学EE&E学院的“电机、拖动与电力电子”(Machines,Drivers & Power electronic)课程内容主要有:交流感应电机、交流同步电机、变压器、相控整流电路及其应用。“调速”(Variable Speed Driver)的主要内容有:感应电机特性,变频调速原理等。
通过对比可以看出,国内外大学在“电力电子技术”课程内容上差别比较大,侧重点也各不相同。国内使用的“电力电子技术”本科教材大都是在介绍电力电子开关器件的基础上,对各种交、直流电能变换电路的结构和工作原理进行定性和定量的分析,并涉及一些相关的应用技术。国外教材则更注重最基本原理介绍和电力电子实际应用电路系统的设计和计算分析。
三、教学方法与手段比较
在教学手段上,国内外大学大体相近,大都采用多媒体、动画技术与黑板相结合的教学手段。另外,国外大学采用手写、打印胶片投影授课也较为普遍,在课前把授课讲义发放给学生。
国内高校教学主要以课堂讲授为主,由于学生人数比国外学生多,课堂的互动性以及课堂讨论比国外高校要少,且效果不好。另外,国内学生课外查阅文献资料和阅读材料的环节常常被忽略,这点与国外高校差别较大。
在辅助教学方面,国内外大学形式上差别不大,主要通过习题课、答疑、平时测验和复习课等方式帮助学生进行课下的自学和考试前的复习。
四、实验环节比较
在基础实验内容上,国内高校基本上以电力电子器件特性、相控整流电路实验、直流斩波电路实验、交流电力控制电路实验、负载换相式逆变电路实验、交―直―交变频电路实验、SPWM逆变实验等作为基础实验。由于各个学校的实验条件和专业特色不同,开放性和设计性实验的内容和开展情况差别较大。
曼彻斯特大学EE&E学院电力电子课程实验内容较少,实验室条件(如实验室面积,实验台套数等)不如国内许多高校,但其学生对撰写的实验报告非常认真,国外学生正是通过认真撰写实验报告加深了对于实验原理和内容的理解。
在后续课程实验中,各学校侧重点各不相同。如华北电力大学在后续课程中开设开发了闭环直流电机脉宽调速实验、静止无功补偿(SVC)实验、高压直流输电(HVDC)实验等针对电力电子技术在电力系统应用的专业实验内容,具有鲜明的电力系统专业特色。
国内多数高校都存在学生人数多而实验室设备套数少,实验重复次数多和实验室教师工作量大的情况,这种情况在短期内很难解决。电力电子网络实验平台和虚拟实验室的研究和建设可以为该问题的解决提供一定的思路。
五、启发与体会
通过对国内外几所大学在电力电子技术本科教学方面的对比,有很多值得我们学习和借鉴的思路和方法,在“电力电子技术”教学改革中,笔者认为应注意以下几点:
(1)建立系统教学的观念。在课程体系的设置、教材编写、课程内容组织和实验项目安排的过程中,从电力电子系统的角度出发,结合本学校开课专业未来的应用领域,将相关的知识与未来实际应用有机融合起来,使学生深入了解电力电子技术在未来工作中的应用,从而提高学生的学习兴趣,使学生学习做到有的放矢。
(2)注重电力电子基础实验和设计性实验相结合,培养学生的电路系统设计思想和能力,根据本校专业发展和应用的实际需要开发相应的专业应用实验项目。
(3)注重课堂教学、仿真验证、实验验证和电路设计有机的结合。丰富教学手段,通过仿真与实验的对比分析,使理论和实践相结合,提高教学效果。
(4)建立电力电子教学资源平台,为国内各个高校相关专业的教师和学生提供一个互相学习、交流和资源共享的网络平台,从而不断提高“电力电子技术”及其相关课程的教学水平,为广大的师生营造良好的学习和学术研讨氛围。
六、总结
本文对国内外几所大学“电力电子技术”本科课程设置、教学内容、教学方法与手段、实验环节等进行了比较和分析,对“电力电子技术”教学提出了一些建议,希望为该课程的教学和教学改革提供一定启发和有益的参考。
参考文献:
[1]关晓菡,张卫平,张东.国内外高校电力电子技术教育现状综述[J].电气电子教学学报,2006,(2).
关键词:IEET工程认证;电力电子;项目教学改革
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2016)04(c)-0000-00
1前言
中华IEET工程认证学会简称IEET,评估受认证的课程或机构是否符合认证机构的学术或专业标准,通过认证的大学院系毕业生,代表其已具备执行工程专业所需之基础教育,且国内学历将为各会员国所承认,扩大国内毕业生的学历适用地区。
电力电子技术这门课程在“机械电子工程专业人才需求”企业调研活动中,84.66%的毕业生主要从事与电力电子技术课程相关的产品开发与设计工作,一般从事机械工业及维修、电子传动、汽车、车床、电路设计、售后服务,产品检修与分析、产品测试以及产品研发等行业,说明了这门课程的工程认证的必要性。
2教学现状
电力电子技术是一门横跨电力、电子、自动控制三门课程的交叉边缘学科,是利用大功率半导体器件对电能进行变换与控制的专业基础课程。
基于种种原因,以往电力电子技术理论学习难较大,课堂教学将学生置于一种被动地位,不利于学生主动进行知识建构,所以急需一种新的教学模式,以此来吸引学生的关注,加强基础理论与工程实例的结合应用,结合电力电子领域的新技术和工程应用技术,为专业模块化课程“机电传动控制”、“机电产品创新设计”、“工业机器人”、“机电一体化系统设计”,以及复合型课程“电动汽车”、“汽车电器与电子技术”、“电动汽车驱动技术”、“智能装置设计”、“智能家居”做知识储备。
随着各高校教学改革的深入,电力电子技术课程的课时量越来越少,实验学时也不断压缩,同时实体的实验设备极易损坏,软件仿真又不能让学生完全的理解概念。只是仿真,见不到实物,对驱动模块和控制模块没有研究,对课程的学习效果大打折扣。例如:简单的整流桥电路,仿真只要选择模块即可,学生根本不知道做实物整流桥用电力电子器件应该如何搭建,若是选集成的芯片也不知道应该选择哪一个,是半控芯片还是全控芯片,控制引脚该如何连接,芯片需要不需要驱动?这些问题都是软件仿真无法解决的,不是单纯改革实验教学就可以解决的,因此需要一种工程认证的思路来进行教学改革,让学生学有所得。
3 教学改革
3.1IEET理念下教师角色的转变
IEET强调七大核心能力:具备资讯工程相关知识的能力,具备设计与执行实验及分析解释数据的能力,具备工程实务流程规划及资讯软硬体系统整合的能力,具备协调、领导及沟通、整合的能力,具备适应职场变化的能力及持续终身学习的习惯,具备第二外语沟通与表达的能力,具备工程伦理与善尽社会责任的能力。这些不是对教师主导作用的弱化,而是对教师在整个教学活动中的掌控能力、自身的知识水平提出了更高的要求,老师的角色要求既不能一味的灌输知识也不能完全的不干涉,而是要作为一名引路人,为学生设计短期或是长期的学习目标,激励学生寻找到达目标的路径和方法,这就要求理论知识的掌握不仅要有广度还要有深度,并且具备解决问题的能力。例如讲解“电力电子器件”时,应当重视各种器件的外部特性的讲解,从使用角度让学生了解其应用的场合,参数的含义,设置这几个参数的意义。而内部结构和工作原理的详细分析可以让学生自行查阅资料深入了解。介绍国内一些大型企业(“株洲南车时代电气股份有限公司”)的最新电力电子器件―脉冲功率组件、集成门极换流晶闸管,然后让学生自己查资料了解这些器件的具体应用范围,扩展学生的知识面。在讲每一种电量变换电路之前,应当把学生引导到某一个应用场景下,这时学生会主动思考在这种情境下电量要如何变换才能满足应用需求。例如,在讲解整流电路之前,可以先引出大家日常会用到的“手机充电器”的场景。手机充电器是从城市电网当中获得交流电,在充电器内部通过整流电流转化成直流电给手机充电的设备,目前手机充电器的充电时间如何缩短?各种不同型号的手机充电器是否可以通用?又有怎样的缺陷?野外如何充电?没有充电线的情况下又是怎样的充电结构?针对这结问题学生会积极的思考,并且和复合型的课程紧密结合在一起,知识点的讲解也就更显通俗易懂。
3.2运用项目
项目教学法是将传统的学科体系中的章节内容转化为若干个教学项目,围绕项目组织和展开教学,使学生直接参与项目全过程的一种教学方法。学生在项目实践的过程中,理解知识点的要求,掌握知识点的技能,体验项目建立和实现的艰难与乐趣,培养分析问题与解决问题的能力,建立团队意识和组织协调能力,这正是IEET工程认证理念的完整体现。
恰当设置项目的题目:巧妙的设计题目是项目教学法运用成功的保证,这要求教师平时的知识更新以及积累,才能既涵盖知识点,又符合社会实际需求,所以项目的题目类型要从―跨学科理论验证、校企结合、创新设计等方面入手,题目层次要分明--包括易、适中、难几个难度。例如:A.每一章节可以首先给学生提出一个设计要求,比如在学习逆变电路时,要求设计一个基于SPWM的三相电压型逆变电路,给出具体性能指标,把问题抛给学生,等课堂知识点讲完之后,学生已经有了大体的调剂思路,完成主电路的设计。B.全部课程上完之后的课程设计的项目会与企业需求相结合,完成时间周期长,如“直流脉宽调速系统驱动电源的设计”。C.此外,项目的题目可以跨学科综合,如“模糊控制下家电产品的电子设计”。
项目完成的考核方法:IEET工程认证模式,更关心的是项目完成的过程而不是结果,所以可以以小组讨论的形式来完成考核。教师从项目组织情况、设计思路、设计文档、技术指标、创新性、项目完成情况等各方面来给学生打分,并且可以在小组讨论时,评出组织者、设计能力者、文档编撰者等有不同优势的同学,检测学生技术层面和团队协作层面的差异。
Matlab、Simplorer等仿真软件的应用:随着新技术的发展,目前高校实验室条件跟不上新技术发展的步伐,学生动手做实验的机会少,许多理论需要通过实验来验证,除了项目教学法的运用,采用软件对电力电子进行仿真可以解决这些矛盾。这两个软件强大的协同仿真功能,建模更容易,和实际电路模型极为相似,易为学生所接受
3.3拟解决的关键问题
按照上述设想,本课程拟解决的主要问题如下:
(1)锻炼学生团队协同合作的能力,为各级比赛提供一批有电子设计基础的学生;
(2)设置电力电子技术的课程设计环节;
(3)调整教学大纲;
(4) 通过项目,培养较强的项目开发、设计和建造的能力;
(5)组织兴趣小组进行实际工程项目作业,理论联系实际,加强对理论内容的理解。以社会需求为教学依据,让学生学有所需,学能所用。
3.4实施计划及可行性分析
电力电子技术课程为专业限选课,一般机电专业学生必选,学生数约100人,拟打算在每年的电力电子技术课程中,分别按照教学改革思路进行对照教学,观察其教学效果,具体实施计划如下:
1)去同类独立院校调研,学习他们电力电子技术类课程的建设经验;
2)调研本专业毕业生就业情况;以毕业生就业行业分布,就业难易程度等情况为依据讨论电力电子技术课程建设,并对教学大纲做相应修正;
3)以企业用人需求情况统计表的统计情况,来设置课程项目的题目,决定以下三个方向的题目“电子电工产品生产与加工”、“机电产品开发与设计”以及“企业工程项目管理工作”的侧重点和比例。
4)通过教学日历的完成情况和就业趋势对项目的题目进行微调,令学生自行组织项目合作小组,通过做电力电子技术项目的形式,把课堂理论直接与实践相结合,通过结合实践课程增加学生动手能力、协同合作能力、提高专业素养。
5)对整个教改过程进行总结分析,整合课程项目的题目,根据学生的反馈改进教学方式,为本课程深入教改做准备。
6)作品展示:进行电力电子技术课程的项目实物展示活动,从电力电子的课程项目成品当中,选择具有创新性和实用性的作品进行公开答辩和实物展示,为大学生创新创业项目提供作品,丰富毕业设计作品的内容,也提升了本专业在学校的影响力。
4创新点
特色与创新:
1)电力电子技术是一门理论与实践紧密结合的课程,为了解决理论知识学习难度大的问题,设立项目教学环节。针对理论学科性质拓展了课堂教学的问答环节、实验教学的软件仿真环节、课程设计的项目研发等环节,使该课程教学过程更加生动,使学生主动地学习,加强基础理论与工程实例的结合应用,拓宽学生知识面宽,培养学生创新意识和实践能力,从实践过程中通过项目学习来获取工程能力;
2)形成了校内首个将电力电子技术课程IEET工程模式下的理论与实践相结合的教学模式;
3)本课程所设的项目为“毕业设计选题”、“大学生创新创业的项目”以及“校、企合作的项目”提供了丰富的题目资源,丰富毕业设计作品的内容,也提升了本专业在学校的影响力。
5总结
本论文旨在通过IEET工程认证模式的培养和锻炼,以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。从资讯工程相关知识的能力,设计与执行实验及分析解释数据的能力,工程实务流程规划及资讯软硬体系统整合的能力,协调、领导及沟通、整合的能力,适应职场变化的能力及持续终身学习的习惯,第二外语沟通与表达的能力,工程伦理与善尽社会责任的能力等七个层面达到预定目标。学生可以直接参与本专业的最新应用与工程项目,培养出的学生得到企业的认同,该成果可在独立学院相近专业推广,对本校其它专业也有一定的参考意义。
参考文献:
[1]王兆安,黄俊.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社,2002
[2]刘海波.《电力电子技术》实验教学改革探索与实践[J].实验科学与技术.2012
1“.教学做一体化”的内涵
我国伟大的人民教育家陶行知先生,为我们研究教学,提供了重要思路。他在教学活动上非常重视“做”,在教学方法上,主张“教、学、做合一”。即“事情怎样做就怎样学,怎样学就怎样教”。他强调的知行统一的思想,与当前职业教育以就业为导向,人才培养为目标的办学理念是非常吻合的。“教学做一体化”,即理论实践一体化教学法,打破了理论和实践的界限,将某门课程的理论学习、实践教学、生产、技术服务融于一体,教学环节相对集中,教学场所直接安排在实训基地,来完成某个教学项目。师生双方边教,边学,边做,理论和实践交融渐进,直观和抽象交错出现,理中有实,实中有理,突出学生动手能力和职业能力的培养。也即以职业能力培养为核心,实现教学内容、教学情境与企业工作任务、工作过程相一致,“教学做”为一体。
2.实施“教学做”一体化的条件
2.“1教学做一体化”实训基地
实训基地已经不是单纯的实验室,必然是生产功能与实训基地的结合,即“实训与生产合一”的生成性实训基地。另外,学生创新设计区,黑板、多媒体设备等设置布局合理、有序。这样便于师生互动、学生互动以及学生之间团结协作精神的培养。即结合企业生产真实环境和教学实际建设一个不同于真实企业生产车间也不同于实验室的一种新型的“教学做”一体化生产性实训基地。
2.2双师型师资队伍
教学与实践由同一位教师担任,保证教学与做的一体化,学生既掌握了有关的知识,也将技术练在手上,既学会了怎样做,又懂得了为什么要这样做,知识与技能也就实现了一体化。由同一教师担任教学与实训、实践指导工作,对教师也是一个挑战和学习的过程,不仅要备好理论课还要备好实践课,更重要的是要使两方面的教学有机结合,同时由同一教师担任教学与实训、实践指导工作,便于教师掌握学生学习状况,根据实际教学情况调整理论或实践教学的进度及补充相关的教学内容。
2.3项目化的课程改革
根据专业核心能力培养的需求,完善、创新专业课程体系,在专业、课程指导委员会指导下基于工作过程的任务引领型项目开发。围绕核心能力培养组织教学内容,设计开发项目。项目要与岗位工作建立起联系,实现理论与实践的有机结合,有效实现课程目标和专业培养目标。融“教学做”为一体,实现教学做一体化。
3.电力电子“教学做一体化”的课程设计
3.1课程设计的背景
早期我院电力电子课程理论和实践是分开的,且理论课是按章节,内容缺乏实际操作性,课堂上学生感觉没有实际作用听得累,老师讲得很多,但是不能被学生所接受,实践时又反过来找理论,出现理论实践脱节的现象。为了改变这种现状,实施基于工作过程导向,以项目为载体一体化教学。实现理论实践交融渐进,提高学生的职业水平。例如:对晶闸管的认识、选择与使用任务分析时,在实训基地引导学生,认识其三个电极,搭接电路总结通断条件;认识型号、进行额定电压电流分析;使用万用表进行好坏的判别、选取。这样带着这些问题学生就会自己去学习晶闸管理论了。学生在用中学,老师在学中教,学生在应用中也掌握了需要的理论知识。
3.2课程设计的基本理念
课程依据专业培养目标,以提升学生职业能力为导向,围绕专业典型工作岗位所涉及的电力电子系统的安装、调试、维护、检修能力等工作过程。坚持由浅入深、由简单到复杂的原则,以项目为载体进行课程设计。系统地训练学生对职业工作岗位上将从事电力电子系统的安装、调试、运行与维护等工作过程的实施能力。
3.3课程设计思路
基于工作过程,重构课程体系,内容以主要工作任务为依托、以维修电工(高级)资格证书为载体按项目在电工电子实训基地完成,每个综合项目都完成一个具体工作任务,理论、实践交融渐进,通过若干个综合项目有机整合,完成课程教学。所有项目来源于生产实际,逐步引入到相关电力电子器件的功能知识和测试技能,再深入到其构成电路和对应的触发电路,注重实际操作能力和灵活的应变能力,“教学做一体化”加强学生的技能水平,在课程实施上从教师为主导转向学生为中心,从课堂情境转向工作情境,从知识储备为主转向实际应用为主,在教学实践中成功地应用和推广。实现理论与实践的交融渐进提高,使学生全面掌握某方面电力电子技术的知识和技能。逐步培养学生作为工作者的态度、职业道德、团队协作和沟通能力。
3.4课程教学情境设计
以电力电子教学项目“调光灯系统的安装与调试”为例设计“教学做”一体化教学情境。在此过程中为了突出以学生为中心的教学理念,充分发挥学生的创新能力,突出学生做的重要性。所以在教学中也以项目为载体以工作过程主线来组织教学。