基于成果產(chǎn)出為導(dǎo)向的開關(guān)電源原理與設(shè)計課程教學(xué)改革

馬旭 郝帥 程勇 許昕琪

摘要：針對開關(guān)電源原理與設(shè)計課程中教學(xué)內(nèi)容與社會需求不匹配、教學(xué)內(nèi)容過于抽象、教學(xué)模式單一以及缺乏教學(xué)實踐環(huán)節(jié)等問題，文章提出了以O(shè)BE為基礎(chǔ)的課程教學(xué)改革方法，通過深入企業(yè)調(diào)研、調(diào)整教學(xué)大綱、增加課程實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使教學(xué)內(nèi)容能夠滿足社會企業(yè)實際需求。文章提出的教學(xué)改革方法能夠豐富教學(xué)內(nèi)容并增強學(xué)生電源技術(shù)思維和創(chuàng)新能力，同時也為相關(guān)專業(yè)課程的改革提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：開關(guān)電源;成果導(dǎo)向教育;教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9324（2020）21-0195-02

引言

開關(guān)電源原理與設(shè)計是按照自動化專業(yè)認(rèn)證要求開設(shè)的一門新課程，在本科教學(xué)中還處于初級階段。該課程知識覆蓋面廣、實踐性強，因此，教師若采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式會造成學(xué)生理論學(xué)習(xí)難度較大和學(xué)習(xí)興趣不強等問題。本部分開設(shè)該課程的院校中，任課老師僅憑借課本中的圖以及電路圖原理來進(jìn)行簡單教學(xué)，這樣的教學(xué)方式過于單一機械化，模糊了開關(guān)電源原理與設(shè)計這門課程開設(shè)的真正意圖—讓學(xué)生在深入了解開關(guān)電源原理的同時，一并了解開關(guān)電源設(shè)計的規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)性，側(cè)重對學(xué)生工程問題設(shè)計思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

隨著經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國社會對應(yīng)用型人才有著越來越強烈的需求。針對目前課程教學(xué)中存在的問題，本項目采用基于成果產(chǎn)出為導(dǎo)向（OBE）的教育理念，積極調(diào)研企業(yè)需求，有針對性地進(jìn)行教學(xué)改革設(shè)計。在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，適當(dāng)?shù)丶尤雽嵺`環(huán)節(jié)，不僅可以使學(xué)生在理解理論知識的同時也感受到學(xué)習(xí)的趣味性，而且還有助于學(xué)生實踐能力的提升。本文通過對企業(yè)調(diào)研和教研團(tuán)隊實踐，將對應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容與電源工程師素質(zhì)相匹配，可以有效推動《開關(guān)電源原理與應(yīng)用》課程教學(xué)設(shè)計和提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

一、課程教學(xué)現(xiàn)狀

開關(guān)電源原理與設(shè)計是自動化專業(yè)一門重要的專業(yè)課，具有非常強的實踐性。其課堂教學(xué)共計40個課時，單純的課堂理論學(xué)習(xí)使得學(xué)生往往只知道電源的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、基本概念以及公式，對于如何制作電源卻知之甚少，更談不上一進(jìn)入工作崗位就能夠研發(fā)。目前所采用的教學(xué)方法和模式的局限性主要在于以下三個方面：

（一）教學(xué)內(nèi)容與教材的不適配

前期課程主要講述開關(guān)電源中DC/DC變換器的基本電路原理，包括整流、濾波、穩(wěn)壓電路的原理及電路參數(shù)的計算，該部分的內(nèi)容與前修課程電力電子技術(shù)有部分重疊，導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高。教材和教學(xué)內(nèi)容的選擇需要根據(jù)實際需求進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。以整流電路的學(xué)習(xí)為例，既然模電課程主要講述整流電路的分類及主要工作原理，那么本課程就可以著重講解整流電路中二極管參數(shù)的計算。此外，教師還要避免講授過多的公式推導(dǎo)，應(yīng)注重理論與實踐的結(jié)合，注重教會學(xué)生如何將理論知識應(yīng)用到實際生活與工作中去。

（二）教學(xué)內(nèi)容過于抽象，教學(xué)模式單一

開關(guān)電源技術(shù)多涉及電路的設(shè)計與計算，課程理論知識的學(xué)習(xí)難度較大，知識點的直觀性弱，顯得內(nèi)容枯燥，很難引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。課堂教學(xué)通常以電路圖和圖像講解為主，從根本上使得該課程成為單一的灌輸類課程，導(dǎo)致學(xué)生只有聽力在長時間運作，忽視了學(xué)生在整個課程中的參與互動身份，尤其對學(xué)生好奇心和理解能力的忽視更會引起學(xué)生對該課程的厭惡情緒，從而出現(xiàn)走神、理解速度慢、概念模糊不清等現(xiàn)象。這樣的教學(xué)模式造成了老師和學(xué)生在思想上的脫節(jié)，最終實現(xiàn)不了知識的有效傳遞，束縛了學(xué)生的求知欲，導(dǎo)致學(xué)生動手能力差、不愿意思考、不能夠深入理解問題的實質(zhì)。

（三）缺乏教學(xué)實踐環(huán)節(jié)

該門課程綜合性強、涉及知識點眾多，學(xué)生往往只知道課堂上所學(xué)習(xí)的開關(guān)電源基本拓?fù)?、基本概念以及公式。?dāng)面對一個實際而又復(fù)雜的問題時，學(xué)生往往難以下手，缺乏分析和解決實際復(fù)雜問題的能力。衡量該課程教學(xué)效果的檢驗標(biāo)準(zhǔn)不僅是學(xué)生是否熟練掌握了理論知識，還包括學(xué)生能否很好地將所學(xué)知識與實踐相結(jié)合，不再紙上談兵，實現(xiàn)從理論知識到實踐應(yīng)用的過渡，這才是該課程教學(xué)最終的目標(biāo)。

二、基于OBE理念的教學(xué)改革措施

我國教育部對高校的辦學(xué)和就業(yè)率有評估，對專業(yè)也有一定的考核，評估是多層面的，包括對學(xué)校、專業(yè)和課堂教學(xué)的評估。而“評估學(xué)習(xí)產(chǎn)出”是最能體現(xiàn)OBE特色的步驟，工程教育專業(yè)認(rèn)證遵循三個基本理念：成果導(dǎo)向、以學(xué)生為中心、持續(xù)改進(jìn)。這些理念對引導(dǎo)專業(yè)建設(shè)與教學(xué)改革、保障和提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量至關(guān)重要。

OBE作為一種先進(jìn)的教育理念，當(dāng)前應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案缺少“反向設(shè)計”課程體系的做法。相對于傳統(tǒng)教育的“正向”而言，反向設(shè)計是從需求開始，由需求決定培養(yǎng)目標(biāo)，由培養(yǎng)目標(biāo)決定畢業(yè)要求，再由畢業(yè)要求決定課程體系。OBE模式設(shè)定教學(xué)和學(xué)習(xí)的核心是學(xué)習(xí)產(chǎn)出，它貫穿于所有過程，多種教學(xué)模式都是以最終的產(chǎn)出結(jié)果為依據(jù)的。不管是教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的選擇，還是評價考核方式的設(shè)定，都必須對學(xué)習(xí)產(chǎn)出負(fù)責(zé)。

根據(jù)學(xué)習(xí)產(chǎn)出的要求，這門課程需要熟練掌握最基本的幾種電路拓?fù)涞墓ぷ髟?、開關(guān)管的驅(qū)動電路設(shè)計、重要電力電子元件的選型、開關(guān)電源目前常用的多種PWM和PFC控制芯片的控制方式、變壓器和電感的設(shè)計參數(shù)計算、各種保護(hù)電路的設(shè)計應(yīng)用、功率因數(shù)的計算、閉環(huán)電路的調(diào)試方法等。對于開關(guān)電源這種實踐性較強的課程，傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法無法完成學(xué)生現(xiàn)階段的既定目標(biāo)，達(dá)不到實際產(chǎn)出的要求。因此，針對上述開關(guān)電源原理與設(shè)計課程存在的問題，以O(shè)BE理念為導(dǎo)向，提出以下課程教學(xué)改革措施。

（一）調(diào)整教學(xué)大綱與教學(xué)內(nèi)容

基于OBE的教學(xué)方法，將教學(xué)大綱設(shè)計得更加明確學(xué)習(xí)結(jié)果。傳統(tǒng)教學(xué)活動將開關(guān)電源原理和設(shè)計課程內(nèi)容看作是核心，課程目標(biāo)依據(jù)課程內(nèi)容而定。在OBE模式下，課程目標(biāo)包括了當(dāng)前課程的培養(yǎng)目標(biāo)，更包括了未來工作需求要達(dá)到的目標(biāo)。明確教學(xué)目標(biāo)，指引教學(xué)大綱設(shè)計，明確教學(xué)內(nèi)容及相關(guān)知識點，指導(dǎo)課程教學(xué)設(shè)計，面向企業(yè)人才需求，側(cè)重能力培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)結(jié)果的測評方法。

（二）根據(jù)教學(xué)大綱進(jìn)行課程教學(xué)設(shè)計

課程設(shè)計包括：明確預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果，并且將專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、知識點和預(yù)期學(xué)習(xí)結(jié)果相對應(yīng);利用軟件平臺，增加課程的電路仿真環(huán)節(jié)，形象生動地反映電流電壓等變化過程;結(jié)合企業(yè)人才需求，培養(yǎng)學(xué)生對開關(guān)電源結(jié)構(gòu)和工作過程進(jìn)行分析和調(diào)試的能力。

在課程設(shè)計中，削弱對抽象理論和術(shù)語定義的講解，突出實際案例分析，加強對學(xué)生實踐技能的培養(yǎng)。將企業(yè)調(diào)研和教研團(tuán)隊的實踐、教學(xué)內(nèi)容與電源工程師素質(zhì)相匹配，強化學(xué)習(xí)結(jié)果中的應(yīng)用和分析能力。

（三）基于實踐導(dǎo)向的開關(guān)電源設(shè)計案例開發(fā)

在實踐教學(xué)中，將制作開關(guān)電源實物作為考核標(biāo)準(zhǔn)之一，可以更好地結(jié)合理論與實踐。結(jié)合開關(guān)電源原理與設(shè)計課程特點，設(shè)計實驗實踐環(huán)節(jié)，增強學(xué)生的動手能力，將理論學(xué)習(xí)結(jié)果擴展到實踐層面，將制作開關(guān)電源實物作為一項考核，以檢驗學(xué)習(xí)成果。

三、結(jié)語

本文分析了開關(guān)電源原理與設(shè)計課程的現(xiàn)狀與傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題，結(jié)合企業(yè)人才能力需求的調(diào)研，提出在OBE的理念下，修訂教學(xué)大綱及課程教學(xué)設(shè)計，并將改進(jìn)后的課程設(shè)計應(yīng)用到實際教學(xué)中，讓學(xué)生們一邊學(xué)習(xí)理論一邊在實踐環(huán)節(jié)中鞏固學(xué)習(xí)效果，進(jìn)行電源制作和電路故障排除以及電源設(shè)計，加強對學(xué)生電源技術(shù)思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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Abstract： Aiming at the problems of mismatch between teaching content and social demands， too abstract teaching content， single teaching mode and lack of practice teaching in Principle and Design of Switching Power Supply， a teaching reform based on OBE is proposed. Through in-depth enterprise research， adjustment of the teaching syllabus， and increased practical teaching links， the teaching content can meet the actual needs of social enterprises. The teaching reform methods proposed in this paper can enrich the teaching content and enhance the students' power technology thinking and innovation ability， and also provide some reference for the reform of related professional courses.

Key words： switching power supply; Outcome-based Education; teaching reform