課程思政融入“電力電子技術(shù)”的教學(xué)設(shè)計

李建文　田艷軍　孫麗玲

摘 要 針對“電力電子技術(shù)”專業(yè)基礎(chǔ)課以碎片化植入思想政治教育元素，系統(tǒng)性教學(xué)設(shè)計不足問題，本文嘗試系統(tǒng)化進(jìn)行貫穿課程思政價值鏈條的“電力電子技術(shù)”教學(xué)設(shè)計：首先建立價值觀塑造、能力培養(yǎng)、知識傳授三位一體的教學(xué)目標(biāo)，然后系統(tǒng)梳理該專業(yè)基礎(chǔ)課程中涉及的思政教育資源，最后深入挖掘教學(xué)各個環(huán)節(jié)，與樹德立人、價值引領(lǐng)深度融合，從而構(gòu)建“電力電子技術(shù)”專業(yè)基礎(chǔ)課“潤物無聲”的課程思政教學(xué)設(shè)計。

關(guān)鍵詞 “電力電子技術(shù)” 課程思政 教學(xué)設(shè)計 系統(tǒng)化

中圖分類號：G424 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2021.02.049

The Teaching Design of Power Electronics Technology Integrated

with Ideological and Political Education

LI Jianwen， TIAN Yanjun， SUN Liling

（Department of Electrical Engineering， North China Electric Power University， Baoding， Hebei 071003）

Abstract Aiming at the problem that the specialty basic course， Power Electronics Technology， is embedded with ideological and political education elements and systematic teaching design is insufficient， this paper attempts to systematically carry out the teaching design of Power Electronics Technology throughout the value chain of ideological and political education. First， the trinity teaching goal of value shaping， ability training， and knowledge imparting is established.Then， the ideological and political education resources involved in the specialty basic courses are systematically sorted out. Finally， all aspects of teaching are digged deeply， being integrated with building moral and value leading， so as to construct the “hidden but influential” teaching design of ideological and political education for the specialty basic course of Power Electronics Technology.

Keywords power electronics technology; ideological and political education; teaching design; systematization

0 引言

“電力電子技術(shù)”課程是電氣工程及自動化等專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，精準(zhǔn)梳理出知識目標(biāo)、能力目標(biāo)、價值目標(biāo)是該課程思政教學(xué)改革的依據(jù)，在知識傳授與技能培養(yǎng)中顯示價值引領(lǐng)的作用，將價值傳播凝聚在教學(xué)各個環(huán)節(jié)。[1]

目前專業(yè)基礎(chǔ)課普遍存在課程思政植入思想政治教育元素碎片化，課程思政元素結(jié)合教學(xué)內(nèi)容融入性不高等問題。本文從建立價值觀塑造、能力培養(yǎng)與知識傳授三位一體的教學(xué)目標(biāo)課程目標(biāo)，有機(jī)結(jié)合思政教育資源與專業(yè)教學(xué)內(nèi)容，同步協(xié)調(diào)教學(xué)環(huán)節(jié)與價值引領(lǐng)三方面展開研究，最終實現(xiàn)完整系統(tǒng)的“電力電子技術(shù)”課程思政教學(xué)設(shè)計。

1 三位一體的“電力電子技術(shù)”教學(xué)目標(biāo)

課程教學(xué)目標(biāo)包含知識傳授、技能培養(yǎng)與價值引領(lǐng)，在原有知識目標(biāo)基礎(chǔ)上，將能力培養(yǎng)細(xì)節(jié)化，將價值引領(lǐng)貫穿到課程教學(xué)全過程。

1.1 知識目標(biāo)

使學(xué)生掌握電力電子器件的特性、參數(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域、四種變換電路的分析方法和工作原理、電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的典型應(yīng)用，建立程序化、高階知識圖譜，培養(yǎng)優(yōu)秀的電氣工程師、電氣專業(yè)科研工作者應(yīng)具備豐富的電氣知識儲備及知識結(jié)構(gòu)體系。

1.2 能力目標(biāo)

重點開展科學(xué)方法、科學(xué)思維的訓(xùn)練，把培養(yǎng)理性思考、批判精神、求實創(chuàng)新、勇于探索能力作為重點內(nèi)容。

（1）使學(xué)生建立起從半導(dǎo)體材料/PN結(jié)/電力電子器件/電力電子變換電路/電力電子裝置系統(tǒng)幾個遞進(jìn)層面的知識體系，培養(yǎng)運(yùn)用基礎(chǔ)知識分析復(fù)雜工程問題的能力，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)在變化的科學(xué)規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生具備自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)意識和素質(zhì)。

（2）使學(xué)生掌握常規(guī)設(shè)備、儀表使用方法，培養(yǎng)學(xué)生具備實驗數(shù)據(jù)測量及處理的習(xí)慣，提高學(xué)生的實際操作能力。

（3）使學(xué)生了解該學(xué)科發(fā)展的基礎(chǔ)、學(xué)科應(yīng)用及技術(shù)發(fā)展的前沿及瓶頸，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)及工作打下堅實基礎(chǔ)。

1.3 價值目標(biāo)

通過工程案例應(yīng)用引入，提煉出其科學(xué)問題，吸引學(xué)生興趣，通過電力電子器件的通斷，分析電路的變換，使學(xué)生感受到思考、對比與探索的樂趣，逐漸對電力電子技術(shù)產(chǎn)生興趣，勇于探索電力電子的變換實質(zhì)，培育學(xué)生立志成為技藝精湛、做事踏實、吃苦耐勞的大國工匠。

2 系統(tǒng)梳理融合“課程思政”的教學(xué)內(nèi)容

“以學(xué)生為中心”的教育理念，是教育應(yīng)以有利于學(xué)生的發(fā)展為出發(fā)點和落腳點， 該思想與“課程思政”在價值上具有內(nèi)在的統(tǒng)一性，如何將積極的世界觀、人生觀、價值觀、堅定的意志，清晰的邏輯、過硬的專業(yè)素質(zhì)潛移默化促進(jìn)學(xué)生的成長，深入挖掘“電力電子技術(shù)”課程思政的德育元素，更多的 “思政點”與教學(xué)內(nèi)容的“基因式”融入課程教學(xué)與實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，已達(dá)到學(xué)生水到渠成生成內(nèi)在價值觀。具體體現(xiàn)在各部分教學(xué)內(nèi)容以工程案例應(yīng)用背景引入，[2]深入挖掘教學(xué)內(nèi)容中的思政元素。

2.1緒論部分

掌握電力電子技術(shù)的概念和分類，了解電力電子技術(shù)的發(fā)展歷程及其應(yīng)用領(lǐng)域等基本內(nèi)容，明晰電力電子技術(shù)在我國現(xiàn)代化建設(shè)中應(yīng)用的場景及發(fā)揮的作用，使學(xué)科概念與我國新時代的建設(shè)任務(wù)相聯(lián)系。

2.2電力電子器件部分

了解電力電子器件的概念、特點和分類;掌握各種常用電力電子器件的工作原理、基本特性、主要參數(shù)以及選擇和使用中應(yīng)注意的問題。使學(xué)生建立電力電子技術(shù)知識體系，意識到基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展對電力電子行業(yè)發(fā)展的重要性，如半導(dǎo)體材料及基礎(chǔ)物理學(xué)等，加強(qiáng)學(xué)生對基礎(chǔ)學(xué)科的認(rèn)識和理解。

2.3相控整流電路部分

從高壓直流輸電工程案例引入，了解整流電路的分類和電路形式;掌握最常用的幾種可控整流電路的工作原理、分析方法、基本數(shù)量關(guān)系以及負(fù)載性質(zhì)對整流電路的影響;掌握變壓器漏抗對整流電路的影響;熟悉常用的電容濾波的二極管整流電路;掌握整流電路的諧波特點和功率因數(shù)定義。學(xué)習(xí)過程中滲透相控整流電路技術(shù)與現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展關(guān)系;從我國電力機(jī)車的發(fā)展以及直流輸電技術(shù)等的發(fā)展相互輝映，使學(xué)生明白學(xué)科技術(shù)發(fā)展與現(xiàn)代化建設(shè)同步并進(jìn)的關(guān)系。

2.4直流斬波電路部分

以直流微網(wǎng)應(yīng)用引入，了解直流斬波電路的分類和電路形式;掌握基本降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路的工作原理、分析方法以及數(shù)量關(guān)系。使學(xué)生建立起物理世界中能量變換規(guī)律及特性，從能源角度和物理學(xué)角度，理解和體斬波電路的功能，激發(fā)學(xué)生對于電氣學(xué)科能量關(guān)系的思考。

2.5交流電力控制電路

以異步電機(jī)降壓起動、調(diào)速與電力系統(tǒng)靜止無功補(bǔ)償引入，了解交流電力控制電路的分類和電路形式;掌握交流調(diào)壓電路、交流調(diào)功電路、交流電力電子開關(guān)電路的工作原理、分析方法和數(shù)量關(guān)系。通過其在實際場景中應(yīng)用，使學(xué)生建立起從工科學(xué)科到實際工程過渡關(guān)系，使學(xué)生建立起工程角度的印象和興趣。

2.6逆變電路部分

以光伏發(fā)電系統(tǒng)引入，了解逆變和逆變電路的基本概念、分類方法和電路形式;掌握換流方式的分類及適用條件;掌握電壓型和電流型逆變電路、負(fù)載諧振型逆變電路的工作原理和分析方法。使學(xué)生建立起從整流到逆變的物理變化過程，使學(xué)生聯(lián)想到哲學(xué)領(lǐng)域雙面性的思維方式，從而學(xué)會從正反兩個角度去思考問題，使學(xué)生的人生觀和世界觀更加全面，思考問題角度更加多面。

2.7 PWM控制技術(shù)部分

以PWM控制效果優(yōu)勢引入，掌握 PWM 逆變電路控制方法。使學(xué)生建立起量變與質(zhì)變，宏觀與微觀，長時間尺度下調(diào)制波與短時間內(nèi)方波兩個層面的物理世界觀。

3 價值引領(lǐng)深入融合的各教學(xué)環(huán)節(jié)

電力電子技術(shù)是一門應(yīng)用性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，應(yīng)加強(qiáng)對學(xué)生實際操作能力與理論聯(lián)系實際能力的培養(yǎng);[3]在課堂教學(xué)中注重聯(lián)系相關(guān)應(yīng)用實例，擴(kuò)大學(xué)生的知識面，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

3.1 課堂教學(xué)環(huán)節(jié)

（1）掌握電力電子電路的基本原理，使學(xué)生具有分析裝置原理的科學(xué)思維;（2）理解電力電子電路的基本分析方法，具有求解計算典型問題或?qū)?fù)雜電路進(jìn)行仿真分析的能力;（3）分析電力變換中電壓、電流、功率量隨調(diào)節(jié)量變化規(guī)律，運(yùn)用科學(xué)原理與方法，解釋數(shù)據(jù)變化所體現(xiàn)的系統(tǒng)內(nèi)在科學(xué)規(guī)律;（4）拓展科研中新問題，培養(yǎng)具備學(xué)生自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識和素質(zhì)。

3.2 實驗教學(xué)環(huán)節(jié)

（1）掌握實際電力電子變換主電路拓?fù)湓O(shè)計與變換的控制方法，選擇合適的電路模塊搭建實驗系統(tǒng)，驗證工作原理，并能夠分析正?；蚬收蠗l件下的波形特點，動手能力與思考能力并重;（2）實驗小組成員通過合理分工合作共同完成實驗項目，最終以團(tuán)隊形式完成報告并評定成績，增強(qiáng)團(tuán)隊合作意識，深刻體會理解團(tuán)隊中個體和團(tuán)隊成員的定位和作用;（3）完成實驗報告，采用口頭與書面兩種方式進(jìn)行實驗結(jié)果匯報，培養(yǎng)學(xué)生書面和口頭語言表達(dá)能力及溝通能力。

3.3 仿真實踐環(huán)節(jié)

（1）將應(yīng)用電力電子技術(shù)遇到的工程問題，例如直流輸電的換流失敗、諧波等問題，通過仿真研究其機(jī)理，培養(yǎng)學(xué)生為電氣工程復(fù)雜工程問題提供理論支撐;（2）將先進(jìn)的多重化、多電平、模塊化技術(shù)以及新的控制策略應(yīng)用到電力變換中，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用新技術(shù)新方法、與前沿技術(shù)接軌的思維方式;（3）將工程問題轉(zhuǎn)成數(shù)學(xué)模型，針對復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境，能夠用科學(xué)的眼光抓住核心問題的本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生具有持續(xù)學(xué)習(xí)并適應(yīng)工程背景的應(yīng)變能力。

在教學(xué)實施中可以采用“課堂派”等智慧教學(xué)平臺實現(xiàn)內(nèi)容與思政深度融合。從課程思政的教育教學(xué)方法角度，突出現(xiàn)代技術(shù)與方法創(chuàng)新?！耙蚴露?、因時而進(jìn)、因勢而新”不僅是對教學(xué)理念的要求也是對教學(xué)方法改進(jìn)的要求?！半娏﹄娮蛹夹g(shù)”教學(xué)利用智慧教學(xué)平臺通過課前資源共享，課上多元教學(xué)模式互動融合，課下實踐仿真環(huán)節(jié)，全過程通過微視頻、典型案例、布置作業(yè)等方式融入課程思政元素，推動學(xué)生思政教育由“內(nèi)化”向“外化”、由“被動”向 “主動”轉(zhuǎn)變，并不斷調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與興趣，使學(xué)生真正達(dá)到靈活掌握知識，使用仿真工具解決復(fù)雜電氣工程問題的能力，獲得積極向上的人生態(tài)度。利用智慧教學(xué)平臺，從多維度增強(qiáng)學(xué)生對工程案例的直觀感受、對課程的專業(yè)自信和對“思政”的思想認(rèn)同。同時利用智慧教學(xué)工具制定靈活的考核形式，增加過程考核的占分比，使學(xué)生平時就要做到真正透徹理解專業(yè)知識，提高專業(yè)素養(yǎng)，滲透思政認(rèn)識。

4 結(jié)語

“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)過程中，明確建立教學(xué)的目標(biāo)、深入系統(tǒng)挖掘課程內(nèi)容及其教學(xué)環(huán)節(jié)中蘊(yùn)含的思想政治教育資源。知識傳授中注重能力的培養(yǎng)，凸顯了育人的功能，即將知識傳授、技能培養(yǎng)、價值引領(lǐng)有機(jī)融合，做到科學(xué)性與價值性、知識性與思想性的辯證統(tǒng)一，從而實現(xiàn)思想政治教育元素基因式融入該課程教學(xué)中，實現(xiàn)立體化滲透、浸潤式演繹，將“電力電子技術(shù)”課程真正打造成了“潤物無聲” 的專業(yè)思政課程。

基金項目：2019年河北省高等教育教學(xué)改革研究與實踐項目（2019GJJG405）;華北電力大學(xué)（保定）2018年優(yōu)秀青年教師教學(xué)支持計劃項目

參考文獻(xiàn)

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[3] 牛天林，樊波，張強(qiáng)，等.“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)中虛實融合式手段實踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2018，40（3）：119-122.