STEAM教育在高職《電力電子技術》課程中的應用

賀大康

（江蘇省南京工程高等職業(yè)學校，江蘇 南京 211135）

本文研究STEAM教育在高職《電力電子技術》課程中的應用。STEAM教育是世界流行的培養(yǎng)學生未來競爭力的綜合教育理念，在創(chuàng)新教育模式，是一種以問題為導向（PBL）的跨學科教育。通過跨學科的學習方式培養(yǎng)懂科學、會工程、有藝術的創(chuàng)新綜合性人才。

1 STEAM教育

STEAM教育，是一種融合的創(chuàng)新教育方式。以學生為中心的整合模式，強調“設計教育”者可以主動介入、研究和發(fā)現(xiàn)新的教育環(huán)境，讓學生在蘊含豐富跨學科知識的環(huán)境中進行交互、探究與發(fā)現(xiàn)創(chuàng)造[1]。

2 《電力電子技術》課程中應用

電力電子器件、電力電子電路系統(tǒng)是《電力電子技術》課程主要研究內容。隨著現(xiàn)代電力工業(yè)自動化水平的提高，電力電子技術在供配電系統(tǒng)、交通運輸、工業(yè)生產及居民生活等方面的應用愈發(fā)廣泛，這些電力電子電路在生活中也是處處可見，如晶閘管調光燈電路、變頻調速電路等。

單向晶閘管調光燈是最典型的電力電子電路之一，晶閘管整流調光電路通過旋動調光旋鈕，即滑動變阻器，從而改變燈的亮度，燈的明暗發(fā)生變化。學生通過數(shù)學計算來選擇合適的晶閘管型號。本文以單向晶閘管調光電路的項目化教學過程為例，結合信息化教學平臺介紹了STEAM教育在《電力電子技術》中的應用。

2.1 教學目標

S（科學）：認識元器件單向晶閘管，識別單結晶體管典型電路工作原理。T（技術）：能夠完成電路焊接與調試。E（工程）：讓燈點亮光線可調。A（藝術）：制作臺燈的外觀造型。M（數(shù)學）：能夠通過計算選擇器件的型號。

2.2 教學設計

以家用調光臺燈案例引入，通過實踐探究的方式讓學生得出臺燈光線可調，鞏固所學的知識，拓展應用，提高學生的綜合解決問題的能力、創(chuàng)新的意識。要求學生掌握電晶閘管、單結晶體管的檢測與判別，理解調光臺燈的工作原理，分析和設計實際生活中的電熱毯、電熨斗等應用產品。

本次課學習過程由課前、課堂、課后三個環(huán)節(jié)來完成。其中課前環(huán)節(jié)包括復習鞏固課前預習；課堂環(huán)節(jié)包括創(chuàng)設情境新課引入、合作探究獲取新知、制定計劃實施任務、任務總結師生評價；課后環(huán)節(jié)包括知識鞏固，任務延伸。

任務準備包括學生和教師兩方面的準備。高效教學均離不開課前的精心籌劃和準備。根據(jù)需要，此次教學將運用到多媒體課件，所涉及的任務書除了紙質版材料外還會在moodle平臺上發(fā)布電子版任務書，同時發(fā)布的還包括儀器儀表的使用。首先課前環(huán)節(jié)，學生在家中或學校利用手機端moodle平臺，閱讀任務書，熟悉實訓內容。觀看電路工作視頻，了解電路基本原理。課前預習中，遇到不懂的問題，學生可以，在任務反饋欄中留下問題，教師則可以根據(jù)學生留的問題適當調整課堂教學內容。學生在預習過程中，MOODLE平臺能夠根據(jù)學生的預習情況，推送“個性化”的學習資源。如：周仲秋同學焊接工藝需要加強，平臺自動推送焊接的微課視頻。例如：范靜哲同學基本元器件檢測方法，掌握不牢，平臺自動推送相關元器件檢測的仿真學習軟件，點擊打開仿真軟件，可以支持手機端上模擬操作練習。

學生完成課前預習任務后，由系統(tǒng)自動頒發(fā)“素質”勛章。學生按綜合能力，互補搭配，三人一組并推舉組長，由組長組織資料查詢，鞏固儀器及軟件使用，做好課前知識準備[2]。

2.2.1 項目導入階段

在項目導入階段，首先由教師播放一段視頻，視頻中是關于家用調光臺燈的控制，引入問題，即家用調光臺燈的燈光溫馨而柔和，調光臺燈有哪些元件構成的？燈光的控制是如何實現(xiàn)的？學生通過觀察視頻與思考，將技能與生活相結合，學生從而覺得學有所用。利用播放器自帶的減速和暫停功能，慢速展示瞬變的電路過程，有利于不同基礎的學生分析電路的功能和元件構成，并制作元件表，上傳到網(wǎng)絡教學平臺，教師審核。

2.2.2 任務實施階段

該階段分為四個任務，化整為零，逐個突破。利用任務引領，幫助學生掌握新知。

任務一、元件識別和檢測。按照企業(yè)工作模式，由組長領取項目套件，簽字確認后分發(fā)組員，培養(yǎng)學生責任意識。并選擇工具，通過元件明細表找出本次任務所需元器件，完成晶閘管和單結晶體管等元器件好壞的檢測，極性的判別。從而養(yǎng)成嚴謹細致的工作作風和工匠精神。

任務二、單向晶閘管調光電路的安裝。影響電路功能的實現(xiàn)的關鍵技術是焊接質量，為此組織學生觀看平臺，上傳的焊接視頻，幫助學生鞏固裝配焊接工藝，提升實踐能力。然后根據(jù)原理圖進行自主探究實踐操作，在整個裝配實施環(huán)節(jié)中要求學生安全用電、熟悉7S法則，培養(yǎng)學生的安全意識，實現(xiàn)學生做中學，老師做中教。

任務三、單向晶閘管調光電路的調試。該任務通過一查、二斷、三通、四測這四個步驟完成?！耙徊椤保翰榭措娐酚袩o漏焊、虛焊等?！岸唷保簲嚯娊与娫?。“三通”：通電觀察燈是否亮，能否可調?！八臏y”：根據(jù)任務書要求，測試并記錄數(shù)據(jù)和繪制波形。組織學生觀看平臺發(fā)布的測試視頻，簡化調試。從而突破本次課的重點[3]。

任務四、晶閘管調光電路排故。我們將故障檢修流程總結為“一析、二查、三修”三個步驟?！耙晃觥奔捶治鲭娐饭ぷ髟??！岸椤奔词褂萌f用表查找故障點?！叭蕖奔葱蘩砉收宵c。教師之所以能夠迅速判斷故障范圍，檢測出故障點。一是因為教師能夠熟練運用電路原理和依據(jù)故障現(xiàn)象分析可能發(fā)生的故障原因，進一步判斷出故障范圍。二是因為教師有較豐富的故障檢修經(jīng)驗，而學生缺乏故障檢修的經(jīng)驗，依據(jù)故障現(xiàn)象，進一步判斷故障范圍的能力有待提高。因此，我們將典型故障制作成軟件案例包。學生利用仿真軟件，進行故障模擬檢修練習。在練習過程中，分析故障現(xiàn)象、原因和原理三者之間的聯(lián)系，積累故障檢修經(jīng)驗。學生依據(jù)故障檢修導引，進行硬件電路故障檢修，如果學生無法自主完成檢修任務，由老師引導學生完成電路的故障原因分析和檢修。從而化解教學難點。

以上各項任務完成后，學生進行電路焊接工藝的互評，并將評分上傳到手機端MOODLE平臺上，完成在線自測，檢驗學生課內知識掌握情況，測試結果由系統(tǒng)自動給出，并作為學生過程學習成績。

根據(jù)學生的學習能力，差異性進行分層次教學，適應不同層次學生學習需求，培養(yǎng)學生的持續(xù)學習能力，我設計了三個不同層次的拓展思考題，供不同學生選擇，做到學有所思、學有所悟、學有所得，最大程度地挖掘學生的潛能[4]。

3 結束語

基于生活情境，結合科學、技術、藝術、數(shù)學和工程項目解決實際問題，最終通過具體化產品或設計呈現(xiàn)學生在這個過程中的提升。

以STEAM項目作為教學載體，有助于激發(fā)學生的學習興趣，同時建立科學思想方法。項目探究式流程如下：①描述問題，包括找出限制條件。②探索，找出輸入的方法，收集資料。③設計，用你所擁有的知識找出一些解決方法，選出你認為最好的一個，建立模型。③創(chuàng)造，實現(xiàn)你的方法。⑤嘗試、測試你的作品。⑥改進、為你的作品作出評估并且考慮如何進一步完善設計。

多元化的教學手段使教學方針策略得以實現(xiàn)。Moodle教學平臺全過程記錄學習過程數(shù)據(jù)，實現(xiàn)線上線下混合式教學，構建了做中學，學中做的學習大數(shù)據(jù)分析環(huán)境。通過學生邊練邊分析的教學活動安排，讓學生在實踐中學習方法，積累經(jīng)驗、提升技能。功在課前、效在課中、思在課后。學生通過實踐操作、觀察思考，思索如何進行后期電路改進成產品，將白熾燈換成電熨斗、電熱毯或電風扇，是否可以實現(xiàn)連續(xù)可調。讓制作源于生活而用于生活，從而達到學以致用的目的。