王玉萍 鄭爽 李一丹 湯旭日 于雁南

【摘 ?要】突出以學(xué)生為主的教學(xué)模式，應(yīng)用PBL式教學(xué)法對電力電子技術(shù)課程進(jìn)行教學(xué)改革與實(shí)踐。通過優(yōu)化教學(xué)模式、應(yīng)用以問題為導(dǎo)向的教學(xué)方法、構(gòu)建多層次實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐平臺等舉措，提升教學(xué)質(zhì)量，創(chuàng)新教育理念，構(gòu)建滿足電力特色人才培養(yǎng)的的教學(xué)模式。

【關(guān)鍵詞】PBL;問題導(dǎo)向;教學(xué)改革

近年來，以我國加入《華盛頓協(xié)議》為契機(jī)，我校在工程教育認(rèn)證倡導(dǎo)的理念與要求下，提出對工程師培養(yǎng)的新要求，并積極引導(dǎo)和促進(jìn)專業(yè)建設(shè)與教學(xué)改革，保障和提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量。

“電力電子技術(shù)”課程作為具有電力特色的應(yīng)用型人才培養(yǎng)的重要課程之一，在學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)塑造、實(shí)踐能力提高中具有重要作用。該課程在教學(xué)中具有實(shí)踐性強(qiáng)，更新發(fā)展快，強(qiáng)調(diào)理論而又偏重實(shí)踐，與生產(chǎn)實(shí)際和工程應(yīng)用結(jié)合緊密的特點(diǎn)。在傳統(tǒng)的“以教師為主導(dǎo)”的教學(xué)模式中，教師作為知識的傳授者往往忽略學(xué)生的實(shí)際需求和興趣點(diǎn)，導(dǎo)致教學(xué)過程成了“復(fù)制”知識的過程。在被動的環(huán)境中學(xué)習(xí)，限制了學(xué)生思維的活躍性，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和合作精神。所以在教學(xué)方法的改革上，我們以“工程應(yīng)用”為目標(biāo)，設(shè)計(jì)課程的教學(xué)內(nèi)容、制定學(xué)生的學(xué)習(xí)成果和評估方法，突破傳統(tǒng)的大課堂授課模式，在以學(xué)生為中心的主動學(xué)習(xí)環(huán)境中，通過以問題為引導(dǎo)的學(xué)習(xí)，力求使學(xué)生在獲取知識的過程中，同步提高自身的綜合素質(zhì)與能力。本文主要探討PBL式“以問題為導(dǎo)向，以學(xué)生為主體”的教學(xué)方法在電力電子技術(shù)課程中的應(yīng)用。

1.PBL教學(xué)模式

PBL，是基于問題式學(xué)習(xí)的簡稱，是1969年由美國神經(jīng)學(xué)教授Barrows創(chuàng)立的。PBL教學(xué)模式起源于醫(yī)學(xué)教育類專業(yè)的教學(xué)改革，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全球已有上千所醫(yī)學(xué)院進(jìn)行了PBL教學(xué)模式的實(shí)踐。基于在醫(yī)學(xué)專業(yè)的成功探索與實(shí)踐，在近幾年非醫(yī)學(xué)類課程已經(jīng)開始進(jìn)行PBL教學(xué)模式的研究與探索，目前已成為國際上各專業(yè)教學(xué)中較為流行的一種教學(xué)模式。在我國的應(yīng)用和研究還是主要集中在臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)過程中?；赑BL教學(xué)模式的電氣類相關(guān)課程教學(xué)模式改革研究較少。

PBL教學(xué)模式是突出“以問 題為導(dǎo)向，以學(xué)生為主體”的教學(xué)思想，將知識點(diǎn)通過問題或者任務(wù)的方式發(fā)布給學(xué)習(xí)者，學(xué)習(xí)者在自主探究或?qū)W習(xí)者之間相互協(xié)作基礎(chǔ)上，通過解答問題或者完成任務(wù)達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)。教學(xué)過程中，教師不再是單純的知識傳遞著，而是知識的引導(dǎo)者、促進(jìn)者。通過引導(dǎo)學(xué)生解決復(fù)雜的、實(shí)際的問題，使學(xué)生建構(gòu)起寬厚而靈活的知識基礎(chǔ)，發(fā)展有效的問題解決技能，發(fā)展自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的能力，促使他們成為有效的合作者，并培養(yǎng)學(xué)生成為合格的電氣工程師。

2.PBL教學(xué)模式在電力電子技術(shù)課程中的應(yīng)用探索

2.1 更新教學(xué)內(nèi)容

“電力電子技術(shù)”課程的教學(xué)內(nèi)容，從最初單一的晶閘管整流電路，發(fā)展到今天集四種電力變換電路為一體。它是應(yīng)用于各行各業(yè)的一門支撐技術(shù)，凡是有能源的地方都離不開電力電子技術(shù)。同時它也是電氣工程領(lǐng)域發(fā)展較快、應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)，這就要求對該門課程教學(xué)內(nèi)容體系要及時更新。

以前的教學(xué)重點(diǎn)在整流電路的原理分析和設(shè)計(jì)，按照課時安排這部分內(nèi)容占比達(dá)到50%。但是現(xiàn)在的工程實(shí)際應(yīng)用中整流往往采用整流模塊直接實(shí)現(xiàn)，且電路簡單、實(shí)現(xiàn)方便，學(xué)生較容易掌握其應(yīng)用方法。相對應(yīng)用較多的是直流-直流變換電路和逆變電路的原理分析和設(shè)計(jì)，結(jié)合我校電氣工程專業(yè)畢業(yè)生的信息反饋、實(shí)際工程應(yīng)用和電子設(shè)計(jì)大賽的實(shí)際情況，對電力電子課程教學(xué)大綱進(jìn)行修訂，教學(xué)內(nèi)容逐漸將整流電路的比例弱化，提高逆變電路和直流-直流變換電路的教學(xué)與實(shí)踐比重。

2.2 優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)

（1）設(shè)置問題引新課——課前設(shè)置問題

PBL的教學(xué)模式的起點(diǎn)是提出問題。那么設(shè)置什么樣的問題，如何設(shè)置問題就是本課程改革的重點(diǎn)。圍繞應(yīng)用型人才培養(yǎng)定位，結(jié)合課程教學(xué)目標(biāo)，問題設(shè)置主要選自實(shí)際的工程項(xiàng)目、生產(chǎn)應(yīng)用的典型案例以及設(shè)計(jì)型大賽題目等方面。在課前設(shè)置教學(xué)導(dǎo)入的問題，并提出學(xué)習(xí)目標(biāo)，在問題的導(dǎo)向下引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)資料，并以課程小組的形式展開討論并進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，形成設(shè)計(jì)報(bào)告，并在課堂上匯報(bào)。

（2）帶著問題學(xué)理論——課堂解決問題

解決問題是PBL教學(xué)模式的核心。課堂上首先聽取學(xué)生的設(shè)計(jì)方案，請同學(xué)分析設(shè)計(jì)是否能滿足設(shè)計(jì)要求。通過學(xué)生互相問答的形式，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的問題，最終由教師綜述問題癥結(jié)，并和學(xué)生們一塊總結(jié)本次課程內(nèi)容和知識點(diǎn)。采用匯報(bào)和提問的形式，既深化和鞏固了學(xué)習(xí)本節(jié)知識的前置課程知識，又能使學(xué)生在問題基礎(chǔ)上激活學(xué)生自主學(xué)習(xí)、深入探究的動力。因此，教師應(yīng)將相關(guān)知識相互串聯(lián)，形成有效的知識體系，并實(shí)現(xiàn)知識點(diǎn)遷移，形成良好的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。

（3）驗(yàn)證問題見實(shí)效——課后驗(yàn)證問題

實(shí)踐是檢驗(yàn)理論的主要手段。課后指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用SIMULINK仿真軟件結(jié)合實(shí)際問題，搭建電路拓?fù)?、設(shè)計(jì)控制程序以及對仿真結(jié)果進(jìn)行分析和測試等。通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施情況以及存在問題，進(jìn)一步提高學(xué)生的創(chuàng)新意識以及實(shí)踐能力。

3.以PBL教學(xué)模式為導(dǎo)向，搭建多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺

借助信息技術(shù)和軟件平臺，結(jié)合疫情期間的實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例，以PBL模式為導(dǎo)向，搭建多層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺。實(shí)現(xiàn)提升自主學(xué)習(xí)能力、開拓創(chuàng)新意識以及培養(yǎng)工程實(shí)際能力的教學(xué)目標(biāo)。

（1）驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)打基礎(chǔ)

利用學(xué)院實(shí)驗(yàn)室平臺，設(shè)置基于認(rèn)知和理解的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)。以實(shí)現(xiàn)基本的電力變換功能為目標(biāo)，使學(xué)生能夠運(yùn)用基本理論知識搭建簡單的電力電子電路，并通過實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行分析說明，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)波形做出分析報(bào)告，實(shí)現(xiàn)能力和思維從低階向高階晉升。

（2）設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)強(qiáng)能力

結(jié)合工程實(shí)際與企業(yè)需求，設(shè)置設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。采用提出問題，學(xué)生以小組的形式自主討論、提出設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行驗(yàn)證的方式。結(jié)合仿真軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，這部分內(nèi)容難度有所提升，目的在于鍛煉學(xué)生工程意識、設(shè)計(jì)分析能力及解決問題能力。

（3）創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)促挑戰(zhàn)

研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)在開放實(shí)踐基地完成，學(xué)生利用課余時間組隊(duì)，目的在于提高學(xué)生科研能力和創(chuàng)新能力。所有項(xiàng)目的訓(xùn)練均采用“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的教學(xué)模式。定期聘請專家進(jìn)行學(xué)術(shù)講座，組織指導(dǎo)學(xué)生參加電子設(shè)計(jì)競賽，提倡電力電子專業(yè)的本科生參加教師的研究課題和實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目，通過撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告和論文等方法充實(shí)電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)涵，促進(jìn)本科生創(chuàng)新思維和科研能力。

4.總結(jié)

基于 PBL 教學(xué)模式的《電力電子技術(shù)》課堂教學(xué)以驅(qū)動性的問題作為項(xiàng)目引導(dǎo)，鼓勵學(xué)生自主分析、合作解答。同時，通過對電力電子實(shí)驗(yàn)平臺的改造，將其與科研實(shí)踐平臺融合，豐富教學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法，掌握最新的科研成果，訓(xùn)練科研實(shí)踐技能。此外，本課程結(jié)合網(wǎng)絡(luò)平臺優(yōu)化教學(xué)資源，支持學(xué)生個性化發(fā)展，創(chuàng)新化學(xué)習(xí)。但是，在該教學(xué)模式下，如何優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式還需進(jìn)一步研究。

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基金項(xiàng)目：

黑龍江科技大學(xué)教學(xué)研究項(xiàng)目（JY17-23）;黑龍江省高等教育改革項(xiàng)目（SJGY20190590）

（作者單位：黑龍江科技大學(xué) ?電氣與控制學(xué)院）