基于德融課堂的電力電子技術課堂教學案例設計

梁瑋　肖中俊

摘? 要：把德育元素有機地融入到能力培養(yǎng)和知識傳授中，是齊魯工業(yè)大學（山東省科學院）大力推動以德融課堂為目標的課堂教學改革。文章以電力電子技術課程為例，介紹課堂案例和德育教育的協(xié)同開展，以達到“立德樹人、教書育人”目的。

關鍵詞：德融課堂;電力電子技術;教學案例

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2022）10-0098-04

Abstract： It is Qilu University of Technology（Shandong Academy of Sciences） that integrates moral education elements organically into ability cultivation and knowledge impartation to vigorously promote the classroom teaching reform aimed at Moral Education Integrated into the Classroom. Taking the course of Power Electronics Technology as an example， this paper introduces the cooperative development of classroom cases and moral education， so as to achieve the goal of "cultivating people by virtue， teaching and educating people".

Keywords： moral education integrated into the class; Power Electronics Technology; teaching case

一、電力電子技術課程概述

電力電子技術是覆蓋電力、控制、電子三個領域的一門新興學科，是自動化專業(yè)、電氣工程及自動化專業(yè)的核心專業(yè)基礎必修課。課程開設在大學三年級上學期，共56學時，其中理論學習40學時，實驗實踐16學時。本門課程以電力電子知識為基本對象，圍繞電力電子元器件和電力電子電路這兩個核心，傳授電力電子電路基本原理、控制方式以及應用方法等內容。課程內容分為四大模塊，分別是電力電子器件、電力電子電路、PWM控制技術、電力電子器件的應用。其中第一模塊是本門課程的基礎，第二、第三模塊是本門課程的主體，第四模塊是本門課程知識點的深入。

電力電子技術課程標準，規(guī)定了學生要達到的知識和能力目標，明確了蘊含豐富思政元素的素質目標。總體培養(yǎng)目標是：學生掌握電力電子器件的特點，以便后續(xù)能夠具備器件選用的能力;學生掌握電路分析能力，能夠概述電路的工作原理，分析電路的輸出波形、電能的變換過程;知道本領域技術的應用范圍及其發(fā)展趨勢，建立全面的知識體系架構，培養(yǎng)學生獨立思考、勇于創(chuàng)新、敢于實踐的科學研究能力，以及為了增強國家技術的實力，勇于攀登，愛國愛家的情懷。課程的具體目標由知識目標、能力目標和素質目標組成。

（一）知識目標

領悟電力電子器件的基本知識和概念;熟悉各種電力電子電路的結構、工作原理以及數(shù)量計算;理解PWM控制技術。

（二）能力目標

學生具備器件選用的能力、電路結構分析能力、電路波形分析能力;能夠解決電力電子技術在常用電能變換器中的典型應用問題。

（三）素質目標

培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度，勇于探索的工作作風和創(chuàng)新精神;培養(yǎng)學生的科學審美觀，努力發(fā)掘相關專業(yè)課程的內在規(guī)律;培養(yǎng)學生獨立學習的能力;使學生牢固樹立辯證唯物主義的世界觀。

二、德融教學設計及內容

電力電子技術教學是以電力電子知識為基本對象， 圍繞電力電子元器件和電力電子電路這兩個核心，傳授電力電子電路基本原理、控制方式、應用方法等內容，具有客觀性并超越意識形態(tài)，具有通約性和普遍性。因此，長期以來，電力電子技術課程教學對課程思政重視程度不夠，側重于傳遞知識、育“才”重“器”，對育“人”育“德”考慮不足，缺乏針對思政目標的教學內容準備、教學環(huán)節(jié)設計和教學方法研究， 難以與思政課程形成協(xié)同效應。同時，電力電子技術課程的授課對象是電氣工程、自動化等專業(yè)的學生，普遍存在掌握技術多、社會情懷少的現(xiàn)象，迫切需要在課程授課中讓學生提升家國情懷和政治擔當。

把思政教育融入教學過程中，應以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導，培養(yǎng)學生崇尚科學知識，形成嚴謹?shù)膶W習風氣，樹立正確的人生觀和價值觀;加強學生學習專業(yè)知識的時代責任、歷史使命和奉獻精神，為新時代下我國特色社會主義建設作出應有的貢獻，為今后從事與電氣工程等領域相關的技術工作奠定良好的職業(yè)道德素養(yǎng)。

根據(jù)本課程的教學內容，形成知識點思維導圖，構建知識點與思政內容的無縫銜接，形成以學生為中心，智育為主、德育為輔的專業(yè)課程思政體系。

比如我們講完電力電子技術課程中全部的變流電路后，學生可以感受到電力電子技術作為一種能源轉換技術，在我們的生活、工作和學習中處處可見。從自然辯證法的角度來分析，任何事物都需要辯證地看待，電力電子技術的發(fā)展既然有有利的方面，肯定也存在不利因素。比如該技術被不法分子利用，用來制作毀滅性武器，給人類的生活帶來災難，這就是不利因素。同學們在學習技術、利用技術和創(chuàng)新技術的過程中，要努力減少不利的一面，努力為社會的進步以及人類的發(fā)展做出有利的貢獻。要尊重自然，按照自然規(guī)律辦事。引導學生不但要在技術發(fā)展面前去辯證的思考，在我們的生活，學習及分析時事的過程中，也要用辯證思維來看待，不可以偏概全。

電力電子技術課程不僅僅是要學生單純地學習理論概念知識，更是要學生具有實際操作的能力。依據(jù)課程的培養(yǎng)目標，以重點知識點為元素，設計了七個學習項目，重構課程內容，擴大學生的應用視野，增強學生的實踐能力。授課過程中，每個項目在教學中加入思政元素，加深學生對專業(yè)知識應用領域的認識，深度挖掘蘊含在專業(yè)知識和技能中的思政教育內容組織教學，不僅可以提高學生的專業(yè)素質能力，而且可以培育學生的個人素質能力，覆蓋了學生素養(yǎng)的各個方面，積極推動學生的全面發(fā)展。每個項目中思政元素的融入，見表1。

例如：在講解PWM控制技術這一內容模塊時，設計了開關電源項目。教學過程分為溫習回顧，導入課程，原理講解，凝練核心，總結歸納，實驗導入。

1. 單相橋式PWM逆變電路采用 全控性器件，所以在講這一內容模塊之前，讓同學們溫習回顧全控型器件的知識。由此延伸融入思政元素：做人做事能夠收放自如，曲張有度。做充滿正能量的人，多做正能量的事。德融體現(xiàn)：溫故而知新，熟而能生巧。

2. 給學生講解開關電源的原理圖。交流電通過濾波、整流變?yōu)楦邏褐绷麟?，通過功率變換器的導通與截止將直流電壓變成連續(xù)的脈沖，再經(jīng)整流、濾波后變?yōu)榈蛪旱闹绷麟?。功率變換器的導通與截止由開關電源控制器發(fā)出的驅動信號控制。開關電源控制器所用的核心技術就是PWM控制技術。從而引入本節(jié)課的知識點：PWM控制技術。PWM技術是一種新型技術，沒有此技術之前采用的是線性電源，開關電源在很多方面比線性電源具有明顯優(yōu)勢。引入思政元素：讓學生崇尚科學知識，明白科技對人類進步的作用。

3. PWM的調制原理。在講解的過程中。通過問題“如何改變正弦波波形幅值？”“如何改變正弦波形頻率？”來鼓勵學生在遇到問題時，要具備探索和創(chuàng)新精神，不能輕易放棄。

4. 凝練核心知識點。提煉PWM的含義，加深對PWM控制原理的理解和認識。引導學生做任何事情，一定要精益求精，嚴謹認真，努力做到最好。PWM調制法由單極性、雙極性PWM控制方式延伸到知識的應用往往是綜合性的。個人的成長也是綜合發(fā)展的結果。要充分利用在校時間參加各種學習及社團活動，讓自己成為綜合型的高素質人才。

5. 歸納總結?？偨Y歸納本節(jié)課的重點知識點，引導學生吾日三省吾身，養(yǎng)成嚴以律己、知錯必改的精神，最終成為學識淵博、品德高尚的人。

知識點講完后通過小組討論進行波形分析。引導學生要學以致用，知行合一。

6. 安排相應的實踐課，讓學生上電力電子技術實驗臺進行接線操作，分析得出的波形。培養(yǎng)學生團隊協(xié)作、共存共榮的精神。

由此可見，在教學過程中的每個環(huán)節(jié)圍繞課程目標，挖掘出了思政內容，使學生在學習專業(yè)知識的同時，加強了道德教育。

三、教學方法及手段

德融教學要做到“潤物細無聲”，在教學過程中進行合理的教學設計，還要選擇合適的教學方法和手段，實現(xiàn)德融教學目標。本課程主要采取以下方法和手段。

（一）項目驅動引領教學法

電力電子技術課程對于學生來說較抽象，不容易理解。本課程在教學過程中，采用項目引領教學法，通過將生活中常見的、易懂的項目引入基礎知識點，講解知識點在項目中所起的作用和其工作過程。比如通過調光燈設計項目的引入，讓學生掌握晶閘管的工作原理，會分析單相半波整流電路的工作原理，知道觸發(fā)電路與主電路電壓同步的概念。使生活中的常見現(xiàn)象和課本知識融入在一起，激發(fā)了學生的好奇心，誘導學生學習的情緒，營造一個良好的學習氛圍。并且讓學生意識到科學技術在生產實際中的重要作用，激發(fā)學生傾注精力、投入時間認真學習知識、技術的持續(xù)興趣，培養(yǎng)學生的鉆研精神。

（二）視頻錄像分析法

本課程有大量的電路圖和波形繪制內容。課堂知識枯燥無味，在課堂中插入部分和電力電子技術相關的錄像視頻，使學生對電路和波形有更深入的理解與認識，能夠提高學生的感性認識，激發(fā)學生的學習興趣。比如在講解PWM控制技術內容時，把往屆學生參加大學生智能小車競賽時所設計的循跡小車錄像拿給學生看，告知學生小車循跡過程中的減速和增速就是應用本章節(jié)的PWM控制技術。提高學生對電子器件設計的興趣，激發(fā)他們不斷探索的能力。同時也為大學生競賽提供知識儲備和服務，鼓勵學生積極參賽。

（三）頭腦風暴討論法

提出一些難以獲得統(tǒng)一答案的問題，并引導學生進行討論，從而讓學生對該問題及其衍生出的深層次的問題進行思考，幫助學生養(yǎng)成深入思考的習慣，并在討論中，獲得德育教學效果。例如在講電力電子技術應用章節(jié)時，引導學生說出其應用領域。讓學生明白如今要找到一個完全不用電力電子技術的領域已不太容易。鼓勵學生認真、努力學好本門課程，在學好基礎知識的前提下，進行技術創(chuàng)新和科學研發(fā)，提高國家的科技競爭力。讓他們認識到，為自己、為國家進行科技研發(fā)和技術進步的必要性，使學生產生對應的使命感。

（四）實踐教學法

本課程的實踐教學是通過實驗學時來完成的。學生以小組為單位，在實驗臺上完成實驗操作過程，鍛煉學生的動手能力，同時培養(yǎng)學生的團結協(xié)作意識與創(chuàng)新意識。實驗結束后的波形分析非常重要，理論分析和實驗測得的數(shù)據(jù)總有一定的誤差，教師引導學生分析實驗誤差的原因，并以此告訴學生，實驗和理論猶如現(xiàn)實和理想，總有差距。想讓現(xiàn)實與理想更接近，只有付出足夠的努力才能擁有相應的收獲。

（五）理論現(xiàn)實類比法

根據(jù)課程中相對抽象問題的特點，將需要講解的德育教學知識點，與課程中存在的相類似的內容進行類比，在對具體知識點進行講解的時候，拓展類比到現(xiàn)實生活中的問題，宏觀上打通知識和應用之間的鴻溝，微觀上提高學生對德育教學內容的認同和接受程度，提高德育教學效果。例如在講斬波電路這一部分內容時，斬波電路是一種將電壓恒定的直流電變換為電壓可調的直流電的電力電子變流裝置。在原有的直流信號基礎上，用一個電子開關按一定頻率不斷開關，這樣的話，原有的直流波形就成了一個類似方波的東西，相當于原來的直線被斬成了很多段，使電壓在一定范圍內連續(xù)可調。通過類比分析，引導學生在做人做事方面也應該收放自如，曲張有度，懂適可而止，在生活中也能做到行事把握分寸，說話留有余地。

（六）信息化教學手段輔助德融教學

采用網(wǎng)絡教學平臺，利用手機、電腦等電子產品幫助開展德融教學活動，既可以提高教學效率，又可以讓學生熟悉使用手機等電子產品進行學習的過程，幫助學生抵御電子產品的誘惑，還可以在學生感興趣的領域進行德育教學。比如，采用手機考勤的方法，既可以方便快捷地收集和整理教學信息，又可以讓學生熟悉現(xiàn)代社會依靠手機進行工作和學習的方式，對上課時手機的應用環(huán)境進行思考。再如，通過網(wǎng)絡化教學平臺，讓學生之間進行作業(yè)的互評，讓學生站在教師的角度觀察課程內容，既能幫助學生建立更高水平的知識觀察視角，又能讓學生在別人分析問題的角度，真正體驗到為他人著想、相互理解的過程，促進學生發(fā)自內心的與人為善。

四、教學效果

實行德融課堂教學后，教學效果、學生的學習狀態(tài)和學習成績都有明顯改善。

學生學習的信心明顯提升。通過課下和學生的交流，了解到大部分學生對學好本門課程都充滿信心，少了往屆學生學習過程中的畏難情緒，學習積極性明顯提高。從課堂表現(xiàn)來看，學生的精神狀態(tài)明顯好轉，玩手機的學生明顯減少，學生參與課堂教學過程的積極性得到提高，師生互動的實施變得更加容易。

學生科學作風更加嚴謹。和往屆相比，作業(yè)抄襲的現(xiàn)象明顯減少，實驗報告撰寫更加認真，實驗步驟更加完善，實驗結果更加科學、合理和充分。

學生團隊協(xié)作的精神更加突出。從學生的實驗過程來看，需要分組合作的實驗項目，同組內學生協(xié)作分工更加和諧，過去大部分人觀看，少部分操作的現(xiàn)象得以改善。從研究實驗報告步驟，到搭建電路結構、實驗數(shù)據(jù)記錄和波形分析，大部分都能做到分工明確，協(xié)調有序。

學生學習成績明顯提升。2020/2021學年相比2019/2020學年不及格率降低了4.13%;優(yōu)秀率提高了38.39%。

學生學習實踐能力明顯增強。在2020年“TI杯”山東省大學生電子設計競賽中，榮獲二等獎3項，三等獎10項的好成績。

教師教學研究能力明顯提升，2020年11月，主講教師發(fā)表了基于本課程的教學過程撰寫的教研論文：線上教學與疫情后課程建設的有機銜接研究——以“電力電子技術課程”為例。

總之，德育融入專業(yè)教學是雙贏的行為，既潛移默化地培養(yǎng)了學生的能力和品質，又提高了學生對專業(yè)學習的認可度和參與度。考慮到每門專業(yè)課程有自己的特點，每位主講老師有自己的教學風格，不同年代、不同專業(yè)的學生學情也有所差別，教師在實施專業(yè)課程的德融教學時，應根據(jù)具體情況有的放矢、不拘一格、靈活應變。

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基金項目：本文系2020年山東省教學研究面上項目“高校教師教學質量評價機制與體系的探索與實踐”（M2020075）;齊魯工業(yè)大學（山東省科學院）校級項目“《電力電子技術》在線課程建設研究與實踐”（kczx202007）、“以高階學習為導向面向新工科的《電力電子技術》課程混合式教學改革研究”（2020yb06）階段性研究成果

作者簡介：梁瑋（1980-），女，漢族，山東德州人，博士，講師，研究方向為課程改革，人才培養(yǎng)，學科建設等。