《電力電子技術(shù)》課程思政研究

王長(zhǎng)全，蘇 希

(北京勞動(dòng)保障職業(yè)學(xué)院,北京 100029)

1 引言

2016年12月8日，習(xí)近平總書記在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào)，要用好課堂教學(xué)這個(gè)主渠道，各類課程都要與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)。課程思政是指以構(gòu)建全員、全程、全課程育人格局的形式將各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)，把“立德樹人”作為教育的根本任務(wù)的一種綜合教育理念[1]。立德樹人不僅要求教師自身具有良好的職業(yè)道德和專業(yè)素養(yǎng)，還要求教師必須引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的人生觀、世界觀和價(jià)值觀[2]?？v觀高校的所有課程,任何一門課堂都具有一定的教育意義,因此教師在實(shí)際的教學(xué)活動(dòng)中應(yīng)該充分的將課程思政的思想概念融入到專業(yè)課教學(xué)之中。只有這樣,教師才能更好地為學(xué)生傳授為人處事的道理,才能滿足社會(huì)主義核心價(jià)值觀的需求。同時(shí)專業(yè)課教學(xué)結(jié)合課程思政也能激勵(lì)學(xué)生為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的理想做出自己的貢獻(xiàn)[3]。課程思政把教師的政治態(tài)度、政治認(rèn)同融入專業(yè)課程教育教學(xué)中，寓價(jià)值觀引導(dǎo)于知識(shí)傳授之中，通過知識(shí)和技能傳授，使學(xué)生在渴望求知的興奮、愉悅和暗示下接受熏陶，啟發(fā)學(xué)生自覺認(rèn)同，產(chǎn)生共鳴與升華，實(shí)現(xiàn)潛移默化的效果[4]。

根據(jù)社會(huì)主義核心價(jià)值觀及思想政治教育的需要，北京勞動(dòng)保障職業(yè)學(xué)院提出了線上線下課堂教學(xué)過程中“無(wú)雜音”要求，要求將思想政治教育貫穿于教學(xué)之中，而很多工科教師反映，很難將含有思想教育的文科內(nèi)容有效地融入到工科專業(yè)課堂之中。課程思政如何融入專業(yè)課程業(yè)已成為當(dāng)今“職教界”的研究熱點(diǎn)， 越來越多的學(xué)校和教師在探尋課程思政如何融入專業(yè)人才培養(yǎng)全過程的解決之道[5]。《電力電子技術(shù)》課程是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)、城市軌道交通機(jī)電技術(shù)專業(yè)、機(jī)電一體化專業(yè)等機(jī)電類專業(yè)的一門較難學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，有非常強(qiáng)的理論性、實(shí)踐性和應(yīng)用性[6]。該課程主要內(nèi)容包括電力電子器件以及交流-直流、直流-直流、直流-交流、交流-交流4類轉(zhuǎn)換電路和控制電路。該課程的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)熟悉學(xué)生電力電子器件的檢測(cè)及使用方法，掌握電力電子電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、控制方法和實(shí)驗(yàn)技能等，提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的綜合能力。若將課程思政引入《電力電子技術(shù)》課程的課堂教學(xué)中,可調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)力,有利于提高教學(xué)效果[7]。

2 《電力電子技術(shù)》包含的思政元素

《電力電子技術(shù)》課程中包含的思政元素主要有科學(xué)精神、工匠精神、團(tuán)隊(duì)合作精神、鉆研精神、愛國(guó)精神、責(zé)任擔(dān)當(dāng)、家國(guó)情懷、法治意識(shí)和環(huán)保意識(shí)等。

2.1 科學(xué)精神

科學(xué)精神是反映科學(xué)發(fā)展內(nèi)在要求并體現(xiàn)在科學(xué)工作者身上的一種精神狀態(tài)。作為精神狀態(tài)，如科學(xué)探索者的信念、勇氣、意志、工作態(tài)度、理性思維、人文關(guān)懷和犧牲精神等[8]。

2.2 工匠精神

工匠精神是一種嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、精益求精、追求完美、勇于創(chuàng)新的精神。2019年9月，習(xí)近平總書記對(duì)我國(guó)選手在世界技能大賽取得佳績(jī)作出重要指示強(qiáng)調(diào)：“勞動(dòng)者素質(zhì)對(duì)一個(gè)國(guó)家、一個(gè)民族發(fā)展至關(guān)重要。技術(shù)工人隊(duì)伍是支撐中國(guó)制造、中國(guó)創(chuàng)造的重要基礎(chǔ)，對(duì)推動(dòng)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展具有重要作用”，“要在全社會(huì)弘揚(yáng)精益求精的工匠精神，激勵(lì)廣大青年走技能成才、技能報(bào)國(guó)之路”。這就要求倡導(dǎo)尊崇工匠精神的社會(huì)風(fēng)尚，為弘揚(yáng)工匠精神營(yíng)造良好社會(huì)氛圍[9]。

2.3 團(tuán)隊(duì)合作精神

團(tuán)隊(duì)合作精神是大局意識(shí)、協(xié)作精神和服務(wù)精神的集中體現(xiàn)，在尊重個(gè)人的興趣和成就的同時(shí)協(xié)同合作，統(tǒng)一個(gè)體利益和整體利益，從而保證組織的高效率運(yùn)轉(zhuǎn)[10]。

2.4 鉆研精神

鉆研精神是指用心思慮，費(fèi)盡心思對(duì)某件事情進(jìn)行深入細(xì)致地研究，這是完成創(chuàng)新性開拓工作的基礎(chǔ)。

2.5 愛國(guó)精神

愛國(guó)精神就是指熱愛自己的國(guó)家的意識(shí)行為。愛國(guó)體現(xiàn)了人們對(duì)自己祖國(guó)的深厚感情，反映了個(gè)人對(duì)祖國(guó)的依存關(guān)系，是人們對(duì)自己故土家園、民族和文化的歸屬感、認(rèn)同感、尊嚴(yán)感與榮譽(yù)感的統(tǒng)一[11]。

2.6 責(zé)任擔(dān)當(dāng)

責(zé)任擔(dān)當(dāng)，責(zé)任是指社會(huì)道德上，個(gè)體份內(nèi)應(yīng)做的事，如職責(zé)、盡責(zé)任、崗位責(zé)任等。而擔(dān)當(dāng)基本意思是承擔(dān)擔(dān)負(fù)任務(wù)、責(zé)任等[11]。

2.7 家國(guó)情懷

家國(guó)情懷是主體對(duì)共同體的一種認(rèn)同，并促使其發(fā)展的思想和理念。其基本內(nèi)涵包括家國(guó)同構(gòu)、共同體意識(shí)和仁愛之情，其實(shí)現(xiàn)路徑強(qiáng)調(diào)個(gè)人修身、重視親情、心懷天下。

2.8 法治意識(shí)

法治意識(shí)是人們對(duì)法律發(fā)自內(nèi)心的認(rèn)可、崇尚、遵守和服從[12]。

2.9 環(huán)保意識(shí)

環(huán)保意識(shí)是指人們通過一系列心理活動(dòng)過程而形成的對(duì)環(huán)境保護(hù)的認(rèn)識(shí)和行為傾向，他有環(huán)境認(rèn)知、環(huán)保行為傾向二種成分構(gòu)成，其中，環(huán)保認(rèn)知是環(huán)保意識(shí)產(chǎn)生的基礎(chǔ)[13]。

3 《電力電子技術(shù)》課程思政實(shí)施

《電力電子技術(shù)》是一門利用電力半導(dǎo)體器件對(duì)電能進(jìn)行控制和轉(zhuǎn)換的學(xué)科，其主要內(nèi)容包括電力電子器件、變流電路和控制電路3個(gè)部分，是現(xiàn)代控制理論、材料科學(xué)、電機(jī)工程、微電子技術(shù)等許多領(lǐng)域相互滲透的綜合性新型工程技術(shù)。通常的電力電子技術(shù)教材一般包括概述、電力電子器件、四類變換電路(AD-DC、DC-DC、DC-AC、AC-AC)以及工程應(yīng)用等內(nèi)容。

3.1 概述部分

概述部分包含電力電子技術(shù)的形成和發(fā)展歷程，其中半導(dǎo)體器件技術(shù)進(jìn)步對(duì)電力電子技術(shù)發(fā)展有很大的促進(jìn)作用，而電力電子技術(shù)發(fā)展對(duì)交通運(yùn)輸、電力系統(tǒng)、新能源、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域產(chǎn)生翻天覆地的變化。從科學(xué)技術(shù)進(jìn)步對(duì)人類生活進(jìn)步的影響方面，培養(yǎng)學(xué)生追求真理、探索創(chuàng)新的科學(xué)精神。

3.2 電力電子器件部分

電力電子器件部分主要包含不可控器件、半控型器件和全控型器件的結(jié)構(gòu)、工作原理和特性參數(shù)等。通過電力電子器件從不可控的二極管到半控型的晶閘管，再到全控型高壓大電流復(fù)合型器件IGBT及集成功率模塊的發(fā)展史，這些是很多科學(xué)家智慧的結(jié)晶，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)電力電子器件的進(jìn)步與科學(xué)理論技術(shù)的進(jìn)步密不可分，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)唯物主義方法論和實(shí)踐論，培養(yǎng)學(xué)生責(zé)任擔(dān)當(dāng)、精益求精、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工匠精神。

3.3 AC-DC整流電路部分

AC-DC整流電路部分主要包括單相整流和三相整流電路的工作原理及不同負(fù)載時(shí)的電路分析。對(duì)于這部分內(nèi)容，教學(xué)中結(jié)合我國(guó)特高壓直流輸電視頻和相關(guān)案例，了解我國(guó)目前在運(yùn)性的特高壓輸電線路有26條，其中2020年7月24日建成的準(zhǔn)東-皖南±1100 kV特高壓直流輸電工程是全球輸電能力第一，世界最高電壓等級(jí)，輸電功率為800萬(wàn)kW。在這些特高壓直流輸電工程中，電力電子技術(shù)的整流電路是關(guān)鍵。讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到整流電路的重要性和感受到國(guó)家強(qiáng)大的民族自豪感和未來的責(zé)任感，激發(fā)學(xué)生愛國(guó)精神以及不怕困難、頑強(qiáng)拼搏、奉獻(xiàn)、精益求精、不斷創(chuàng)新的工匠精神。

3.4 DC-DC直流變換電路部分

DC-DC直流變換電路部分主要包括6種斬波變換器和5種間接直流變換電路。通過Buck變換電路、Boost變換電路、Buck-boost變換電路和Cuk變換電路結(jié)構(gòu)的分析，讓學(xué)生比較它們的不同之處，并讓學(xué)生討論思考這種差異的原因。讓學(xué)生意識(shí)到，前人為了解決變換電路中的某個(gè)缺陷問題，歷經(jīng)千辛萬(wàn)苦，進(jìn)行了各種嘗試，最終獲得了成功。這就像愛迪生發(fā)明燈泡一樣，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到成功需要持續(xù)不斷地探索、鉆研，從而培養(yǎng)學(xué)生吃苦耐勞、腳踏實(shí)地、不斷追求進(jìn)步的鉆研精神。在2020年5月18日《自然》子刊首次發(fā)表電力電子學(xué)科重大成果《電力電子的本質(zhì)特征以及電力變換融合通信實(shí)現(xiàn)“會(huì)說話的電能”》，這是浙江大學(xué)何湘寧團(tuán)隊(duì)在研究脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制DC-DC變換器時(shí)發(fā)現(xiàn)了電力電子的本質(zhì)特征。這說明我國(guó)在電力電子技術(shù)方面的研究水平已達(dá)世界領(lǐng)先，但是在微電子制造方面稍差一些，譬如，目前常用的脈沖寬度調(diào)制控制芯片時(shí)沒有一個(gè)是我國(guó)家制造的，TL494是美國(guó)德州儀器公司的，SG3525是美國(guó)通用半導(dǎo)體公司的，UC3840是美國(guó)Unitrode公司的，SLE4520是德國(guó)西門子公司的，讓同學(xué)們意識(shí)到我國(guó)在半導(dǎo)體芯片行業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，同時(shí)結(jié)合美國(guó)、英國(guó)為抑制華為公司的發(fā)展而采取打壓的行為，調(diào)動(dòng)起學(xué)生內(nèi)心的危機(jī)意識(shí)，激發(fā)其愛國(guó)、強(qiáng)國(guó)、奮發(fā)向上的家國(guó)情懷和不斷努力拼搏的責(zé)任擔(dān)當(dāng)意識(shí)。

3.5 DC-AC逆變電路部分

DC-AC逆變電路部分主要包括電壓型逆變電路、電流型逆變電路、正弦脈沖寬度調(diào)制方法和高壓大功率逆變電路。首先，在講解逆變電路時(shí)，引入我國(guó)電力電子技術(shù)專業(yè)第一個(gè)院士-汪酉生院士的事跡，汪院士在20世紀(jì)70年代主持研制成功我國(guó)第一臺(tái)并聯(lián)逆變式可控硅中頻電源和改進(jìn)型并聯(lián)逆變電路。其次，在介紹多電平變換器時(shí)，介紹浙江大學(xué)何湘寧教授提出的仿生技術(shù)在電力電子中的應(yīng)用，將生物界的自修復(fù)功能引入到多電平變換器中，從而提出了多電平變換器的多種新拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這些說明，我國(guó)電力電子技術(shù)領(lǐng)域的專家們正在前仆后繼地提高我國(guó)電力電技術(shù)的研究和制造水平。然后，結(jié)合逆變器在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用，以太陽(yáng)能發(fā)電為例，太陽(yáng)能經(jīng)過太陽(yáng)能電池板轉(zhuǎn)化為直流電，在經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，?shí)現(xiàn)并網(wǎng)或離線發(fā)電。讓學(xué)生理解電力電子技術(shù)對(duì)節(jié)能環(huán)保的作用，既提高學(xué)生節(jié)能、環(huán)保意識(shí)，也激發(fā)學(xué)生為國(guó)家富強(qiáng)努力學(xué)好科學(xué)文化知識(shí)的斗志。最后，結(jié)合城市軌道交通企業(yè)常用的不間斷電源(UPS)，通過分析其工作原理圖，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到UPS中也采用了逆變電路，了解到我們軌道專業(yè)的學(xué)生未來到地鐵公司工作就會(huì)面對(duì)UPS電源的維護(hù)，UPS電源的正常與否可影響地鐵運(yùn)營(yíng)的安全性和可靠性，而地鐵運(yùn)營(yíng)的安全和可靠將直接影響乘客的人身安全。人命關(guān)天，不可小視！通過這些實(shí)際案例，培養(yǎng)學(xué)生責(zé)任擔(dān)當(dāng)、法制意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)。

3.6 AC-AC交流變換電路部分

AC-AC交流變換電路部分包括交流電力控制電路和交-交變頻電路。交流電力控制電路包括交流調(diào)壓電路和交流調(diào)功電路。在講解這部分時(shí)，先從交流調(diào)壓電路應(yīng)用于燈光控制及異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)和調(diào)速出發(fā)，讓學(xué)生了解地鐵動(dòng)力照明系統(tǒng)，通過對(duì)地鐵動(dòng)力照明系統(tǒng)能耗的簡(jiǎn)單分析，讓學(xué)生意識(shí)到節(jié)能的重要性，培養(yǎng)學(xué)生的節(jié)能節(jié)儉意識(shí)、愛惜公共財(cái)產(chǎn)和不攀比的價(jià)值觀。在講解地鐵動(dòng)力系統(tǒng)時(shí)，引申到地鐵需要?jiǎng)恿Φ钠渌糠郑珉妱?dòng)列車牽引系統(tǒng)、車站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、車站給排水水泵和車站電梯系統(tǒng)，這些系統(tǒng)都涉及到電動(dòng)機(jī)的調(diào)速，而目前交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速多使用變頻器，變頻器涉及交-交變頻電路，采用變頻電路能有效地實(shí)現(xiàn)電機(jī)的節(jié)能運(yùn)行，有效地降低能耗，讓學(xué)生意識(shí)到科學(xué)技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)際中的重要作用，激發(fā)學(xué)生傾注精力、投入時(shí)間認(rèn)真學(xué)習(xí)知識(shí)、技術(shù)的持續(xù)興趣，培養(yǎng)學(xué)生自強(qiáng)不息、“為伊消得人憔悴”的鉆研精神。

3.7 變換電路的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)

在變換電路的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，要求每組的兩個(gè)學(xué)生都要有操作，在操作中要討論和分析電路接線圖的正確與否，要分析測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和誤差產(chǎn)生的原因，實(shí)訓(xùn)結(jié)束要整理實(shí)訓(xùn)臺(tái)，清理垃圾并進(jìn)行分類放置。通過實(shí)訓(xùn)，鍛煉學(xué)生動(dòng)手操作能力、理論聯(lián)系實(shí)際的能力、分析和解決實(shí)際問題的能力以及垃圾分類能力，這樣既可培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真、踏實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的工作作風(fēng)，又能培養(yǎng)學(xué)生合作意識(shí)和環(huán)保意識(shí)。

3.8 電力電子裝置的工程應(yīng)用

在講解電力電子裝置的工程應(yīng)用時(shí)，讓學(xué)生熟悉認(rèn)識(shí)論的“從簡(jiǎn)到繁、從易到難”的認(rèn)識(shí)過程，體會(huì)“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”的學(xué)以致用、理論聯(lián)系實(shí)際的實(shí)踐論，感悟?qū)W科交叉的相互作用規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生的樹立遠(yuǎn)大的理想信念、孜孜不倦學(xué)習(xí)各種科學(xué)知識(shí)的終身學(xué)習(xí)習(xí)慣以及為國(guó)家奮斗的愛國(guó)情懷。

4 結(jié)語(yǔ)

課程思政是高職院校培養(yǎng)高素質(zhì)技術(shù)技能型人才的有效途徑，探究課程思政與專業(yè)課程的有機(jī)融合是提升技術(shù)技能型人才綜合素養(yǎng)的必由之路。本文以高職院校的學(xué)生學(xué)習(xí)比較困難的《電力電子技術(shù)》課程為例，分析了課程知識(shí)點(diǎn)以及其中包含的思政元素，在課程中加以實(shí)施，這樣不僅有利于增加課堂興趣，提升高職院校學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，增強(qiáng)學(xué)生的職業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，而且有利于培養(yǎng)思想覺悟高、政治立場(chǎng)強(qiáng)的高技能人才，增強(qiáng)國(guó)家技能型人才的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。