應用型地方院校《電工技術(shù)》課程模塊化與思政化融合研究

王 雄,張 菁,李 艷,楊宏斌

(榆林學院 能源工程學院,陜西 榆林 719000)

當前,我國已經(jīng)建成世界上最大規(guī)模的高等教育體系,高等教育已從大眾化邁入普及化[1]。2019年10月,教育部出臺了《關(guān)于深化本科教育教學改革全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的意見》,其中明確指出 “全面提高課程建設(shè)質(zhì)量”,要求提高課程建設(shè)規(guī)劃性和系統(tǒng)性,同時指出“把思想政治教育貫穿人才培養(yǎng)全過程”,要求把課程思政建設(shè)作為落實立德樹人根本任務的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[2]。

榆林學院地處國家能源化工基地,定位為應用型地方本科院校。對于應用型地方院校來講,“全面提高課程建設(shè)質(zhì)量”的載體是課程,實質(zhì)還是指應用能力,而應用的前提是課程內(nèi)容的模塊化[3]?！鞍阉枷胝谓逃灤┤瞬排囵B(yǎng)全過程”體現(xiàn)的是課程的思政化[4]。如何依據(jù)學校定位,結(jié)合地方特色,構(gòu)建“模塊化和思政化”的融合課程是必須要面對的挑戰(zhàn)。

通過調(diào)研榆林學院機械專業(yè)的電工技術(shù)課程,發(fā)現(xiàn)如下現(xiàn)象。

(1)課程知識雜亂繁瑣,在教授時容易分散,分塊內(nèi)容并不明確,甚至與專業(yè)培養(yǎng)方向不相符,導致學生在學習時目標定位也不清晰。這就要求授課團隊提煉知識點,依據(jù)課程目標重構(gòu)課程,根據(jù)能力要素模塊化教學內(nèi)容。

(2)學校定位為應用型,因此機械專業(yè)的課程應該偏重于應用,而先前是以普通課本為基礎(chǔ)開展教學的,很多內(nèi)容偏理論。這就要求授課團隊關(guān)注知識的實踐和應用。

(3)先前課程思政并未與專業(yè)知識點聯(lián)系,引入思政牽強,甚至生搬硬套,導致學生對于思政的理解并不深刻。這就要求授課團隊構(gòu)建思政案例庫,通過知識點關(guān)聯(lián)課程思政內(nèi)容。

針對上述問題,本文提出以《電工技術(shù)》課程為例,開展“應用型地方院校課程模塊化與思政化融合研究”,從而深化教學改革。

1 課程內(nèi)容模塊化

由專業(yè)的培養(yǎng)方案可知培養(yǎng)目標,進而獲知支撐培養(yǎng)目標的畢業(yè)要求,從而設(shè)置課程及課程目標支撐畢業(yè)要求[5-6]。而模塊化的關(guān)鍵在于設(shè)置進一步支撐課程目標的分模塊、能力需求及相關(guān)知識點。

1.1 課程目標

榆林學院機械專業(yè)的人才培養(yǎng)目標是培養(yǎng)能源化工機械行業(yè)第一線從事設(shè)計制造、技術(shù)開發(fā)與應用研究、運行管理等方面工作的高素質(zhì)應用型人才。

經(jīng)過相關(guān)行業(yè)、企業(yè)調(diào)研分析,最終設(shè)定如圖1所示的兩個課程目標及能力需求。

圖1 課程目標

其中目標1為對電路所研究的基本現(xiàn)象和基本分析方法有全面的認識,對應培養(yǎng)學生分析和解決基本電路問題的能力,進而支撐畢業(yè)要求工程知識指標點;目標2為對變壓器、三相電動機及其控制方法有系統(tǒng)的認識,對應培養(yǎng)學生變壓器和電機相關(guān)分析能力,進而支撐畢業(yè)要求的問題分析指標點,從而支撐人才培養(yǎng)目標

1.2 課程內(nèi)容

模塊化是根據(jù)如圖1所示的機械專業(yè)在榆林地區(qū)能源化工行業(yè)的能力需求,同時參考教材建設(shè)課程內(nèi)容將《電工技術(shù)》課程內(nèi)容分為了兩個部分,分別為電路部分和電機及其控制部分。依據(jù)能力要素,將電路分為5個模塊,電機及其控制分為3個模塊。如圖2所示。

圖2 課程內(nèi)容

而每個模塊又設(shè)置若干能力要素。如表1所示,因篇幅有限,本文在每個模塊中僅列舉一個能力要素及凝練的相關(guān)知識點。

表1 能力要素及相關(guān)知識點

2 課程模塊化與思政化融合

本文提到的融合,即指以知識點為核心,采用類比聯(lián)想法由知識點聯(lián)想衍生課程思政元素潛移默化融入課堂,在加深學生專業(yè)知識理解的同時,進一步對學生進行思政教育。方法如圖3所示,通過內(nèi)涵類比,幫助學生樹立正確的價值觀和人生觀,提升自身素養(yǎng);通過政策類比,引導學生理解黨和國家的政策,培養(yǎng)愛國精神;通過衍生類比,激發(fā)學生科學思維,提升學生知識的創(chuàng)新應用能力。

圖3 類比聯(lián)想法

表1已經(jīng)列舉了每個模塊某個能力要素對應的知識點。依據(jù)此知識點,通過類比聯(lián)想法,建設(shè)課程思政內(nèi)容如表2所示。

表2 課程思政

2.1 電源與負載的關(guān)系

電源與負載的知識核心在于:在電源能力允許范圍之內(nèi),負載需要多少,電源就供給多少,即電源的輸出由負載決定。

(1)在家庭中,正在讀書的大學生好似負載,而其父母好似電源。當學生需要多少,其父母會傾其所有,而父母的能力也有限,當需要太多父母肯定無法滿足。因此學生不能向父母索求太多,更要懂得努力學習,無愧于自己,無愧于辛苦的父母。

(2)共產(chǎn)主義社會好似電源,而按需分配個體好似負載。共產(chǎn)主義社會能夠滿足每個人的合理需求,但如果有人一味索取,而不考慮社會的承受能力,則無法實現(xiàn)共產(chǎn)主義社會。因此物質(zhì)文明和精神文明均高度發(fā)達是實現(xiàn)共產(chǎn)主義社會的前提。

(3)在機電系統(tǒng)設(shè)計過程中,關(guān)乎系統(tǒng)、電機、電機驅(qū)動對象三個重要的因素。電機驅(qū)動對象好似負載,而電機好似電源。電機驅(qū)動對象的轉(zhuǎn)速決定了電機的輸出轉(zhuǎn)速,這是選擇電機必須要關(guān)注的因素。

2.2 電阻串并聯(lián)連接方式

電阻串并聯(lián)的知識核心在于:串聯(lián)即順序連接,一條支路中串聯(lián)的各個部分缺一不可。并聯(lián)即并行連接,起點相同且終點相同,多條支路均連接起點與終點。

(1)串聯(lián)的每一個環(huán)節(jié)都是必備環(huán)節(jié),要求學生明白人生道路上會有無法避免或無法逃避的環(huán)節(jié),必須要勇敢面對和克服。并聯(lián)就好像“條條大道通羅馬”,引導學生面對任何問題時都應該多思考、多想辦法,不要一根筋,明白在人生的道路上有很多選擇,要樂觀、豁達。

(2)“一部分地區(qū)、一部分人可以先富起來,帶動和幫助其他地區(qū)、其他的人,逐步達到共同富?！钡恼邔嵤w現(xiàn)的正是“串聯(lián)與并聯(lián)”的關(guān)系。共同富裕是指每個人均以并聯(lián)的方式達到富裕的共同目的,但是實現(xiàn)這個目的需要有人先富,這就是串聯(lián)的體現(xiàn)。

(3)在自動化系統(tǒng)設(shè)計過程中,“串聯(lián)與并聯(lián)”思維極其重要。根據(jù)串聯(lián)設(shè)計思維,必須加載可手動控制的串聯(lián)開關(guān),在關(guān)鍵時候可以直接關(guān)閉系統(tǒng)。根據(jù)并聯(lián)設(shè)計思維,必須加載可手動控制的并聯(lián)開關(guān),在關(guān)鍵時候可以直接開啟系統(tǒng)。

2.3 電阻、電容的參數(shù)

電阻、電容的參數(shù)知識核心在于:電阻關(guān)注電阻值和功率,電容關(guān)注電容值和電壓,但電阻、電容等元器件均有標稱值,因此設(shè)計的電子元器件均要求在市場上能夠買到。

(1)如果設(shè)計的元器件因為參數(shù)的原因不能夠在市場上買到,那么應用價值就不高。從而告訴學生,思考任何問題時都要考慮所處環(huán)境和面對對象,不能片面或者隨意考慮問題,而且要適應規(guī)則和規(guī)矩。

(2)現(xiàn)今世界政治格局發(fā)生重大變化,科學已有了國界,因此黨中央提出構(gòu)建以國內(nèi)大循環(huán)為主體、國內(nèi)國際雙循環(huán)相互促進的新發(fā)展格局。但無論如何,個體發(fā)展還是要依靠群體,因此倡導西方國家不要對中國進行高科技限制。因為歷史證明,只有團結(jié)、全球流通才能推動人類文明發(fā)展,進而讓學生更深層次的理解黨中央提出的“人類命運共同體”。

(3)在電路設(shè)計過程中,當發(fā)現(xiàn)所設(shè)計的器件在市場上買不到或在實驗室找不到,這時可以采用取代思維。如所選電容為10 μF,則可采用兩個20 μF的電容串聯(lián)替換。

2.4 功率因數(shù)調(diào)整方法

功率因數(shù)調(diào)整方法知識核心在于:從無功功率角度來講,串聯(lián)和并聯(lián)電容器均可抵消電感產(chǎn)生的無功功率,但為了保證原負載的工作狀態(tài)不變,最終采用在感性負載兩端并聯(lián)靜電電容器從而提高功率因數(shù)。

(1)由上可知,要想對某一指標進行改進,一定要考慮到原有指標的客觀要求,調(diào)整的方式方法要盡可能的滿足指標的合理需求。引導學生在優(yōu)化事物或事件時,要多維度、多因素、多角度考慮,采用合理的方法。

(2)“一國兩制”是鄧小平同志提出的具有中國特色社會主義理論之一,是為解決臺灣問題,恢復對香港、澳門行使主權(quán),實現(xiàn)祖國和平統(tǒng)一而提出的重大戰(zhàn)略決策和科學構(gòu)想。一國兩制的構(gòu)想恰恰體現(xiàn)了解決問題時,要多角度采用合理且優(yōu)化的方法。

(3)在系統(tǒng)設(shè)計時,某些環(huán)節(jié)自身設(shè)計的很好,但是不代表其在系統(tǒng)中適用。因此在具體設(shè)計時,除了考慮自身功能實現(xiàn),還要考慮對其它環(huán)節(jié)或系統(tǒng)整體的影響,即所謂的整體思維。

2.5 負載星型聯(lián)結(jié)方式

負載星型聯(lián)結(jié)方式的知識核心在于:負載采用星形聯(lián)接時,要盡量保持負載對稱,從而保證中性線上的電流盡可能少。

(1)在大學生活中,學生比較關(guān)注的是評獎評優(yōu),而在實際評審過程中,評審小組更多地會考慮到平衡,除非特別貧困,要不然不會將助學金連續(xù)兩年給予同一個人。因此學生得知評審結(jié)果后,要綜合考慮評審小組的平衡思維,理性面對。

(2)由此容易想到國家近年來提到的振興東北、西部大開發(fā)、長江經(jīng)濟帶、絲綢之路等,都是為了發(fā)展平衡。社會主義國家要做到人人吃飽穿暖,這是精準扶貧的原因。因此引導學生理解黨和國家的好政策,進一步提升優(yōu)越感。

(3)在區(qū)域供電設(shè)計時,特別要注意保持平衡性。三相電對應的三個區(qū),基本上要做到負載對稱,因此在負荷計算后劃分范圍,進而設(shè)計區(qū)域供電方案,從而保證實施后區(qū)域供電安全穩(wěn)定。

2.6 變壓器工作原理

變壓器工作原理的知識核心在于:變壓器實際上是一種轉(zhuǎn)換裝置,為了達成兩側(cè)的統(tǒng)一,才有了升壓和降壓。因此可以將變壓器理解為溝通的橋梁,可以將電耦合和磁耦合理解為溝通的方式方法。

(1)在人與人交往的過程中需要橋梁,需要溝通。學生之間同處一個環(huán)境,更要懂得相互溝通。如果不溝通,小事情會積攢成大事情,甚至會出現(xiàn)嚴重問題。因此倡導在保留氣度的同時,更要懂得通過交流化解矛盾。

(2)中美貿(mào)易多次談判,談判就是很好的溝通橋梁。談判過程中的爭議、糾葛和變壓器中的電磁耦合、糾纏的意義是一樣的。最終通過談判,中美雙方達成了統(tǒng)一意見,這就是溝通的作用。進而引導學生理解中央明確提出的中美和則兩利,斗則兩敗的思想。

(3)在電路設(shè)計過程中,為了彼此匹配進而使能量或者信息正常傳輸,通常都要設(shè)計轉(zhuǎn)換裝置。除了變壓器,電平轉(zhuǎn)換芯片也能夠進行電壓的轉(zhuǎn)換。如某兩種不同的電壓均代表高電平,為了使數(shù)字邏輯匹配,在實際使用時需要用芯片進行電壓轉(zhuǎn)換。

2.7 電動機制動原理

電動機制動原理知識核心在于:產(chǎn)生與電動機旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)矩,以達到迅速停車的目的,而不是斷電后隨著時間慢慢停轉(zhuǎn)。電氣制動與機械制動有著本質(zhì)的區(qū)別,但是均是使被控對象迅速停下來。

(1)制動是人生的急剎車,當出現(xiàn)錯誤時應及時制動,而不是麻痹自己,所謂懸崖勒馬,為時不晚,要學會及時止損。制動不是慢慢停下來,因此在處理相關(guān)事情時要具有當斷則斷、果敢的好品質(zhì)。

(2)當經(jīng)濟過熱時,國家會采取增加稅收、減少政府支出等緊縮財政的方針,或者緊縮信貸、減少貨幣供給量從而給經(jīng)濟剎車。進而宏觀調(diào)控,以保證經(jīng)濟發(fā)展的平穩(wěn)性和持續(xù)性,從而引導學生理解國家經(jīng)濟政策。

(3)在系統(tǒng)穩(wěn)定性設(shè)計時,往往要保留一定的裕度,從而保證相對穩(wěn)定性。這就好比制動不可一蹴而就,必然要經(jīng)過一定的時間,因此設(shè)計時要考慮不可突變的因素,留有緩沖。

2.8 順序控制設(shè)計方法

順序控制設(shè)計方法知識核心在于:通過繼電器和接觸器控制電機順序啟動,有先有后。

(1)引導學生在處理事情要有重點,要有主次順序。應該集中精力解決關(guān)鍵問題和首要問題,不要眉毛胡子一把抓,可能會得不償失。

(2)我們的國家是人民的國家,因此首要解決的問題是人民的溫飽問題。這么多年以來均以經(jīng)濟建設(shè)為中心,集中精力辦大事,基本消除了貧困。從新冠疫情防治來講,世界上沒有任何一個國家能夠像中國做的這么好,這也是生命權(quán)優(yōu)先的原則體現(xiàn),進一步引導學生感恩祖國。

(3)系統(tǒng)設(shè)計過程中也體現(xiàn)了順序的概念。一般情況下,弱信號放在輸入端,而功率放大放在輸出端,這樣的順序設(shè)計能夠使控制更為有效。而反饋信號又是從輸出端反饋到輸入端,這也是順序的體現(xiàn)。

3 結(jié)論

上述課程模塊化、思政化及融合方法已在本校相關(guān)專業(yè)進行了三年的實踐,取得了良好效果,學生應用能力顯著進步,精神面貌得以提升。本文提到的課程建設(shè)模式和方法能夠為其它高校相關(guān)研究提供參考。