基于成果產出為導向的開關電源原理與設計課程教學改革

馬旭 郝帥 程勇 許昕琪

摘要：針對開關電源原理與設計課程中教學內容與社會需求不匹配、教學內容過于抽象、教學模式單一以及缺乏教學實踐環節等問題，文章提出了以OBE為基礎的課程教學改革方法，通過深入企業調研、調整教學大綱、增加課程實踐教學環節，使教學內容能夠滿足社會企業實際需求。文章提出的教學改革方法能夠豐富教學內容并增強學生電源技術思維和創新能力，同時也為相關專業課程的改革提供一定的借鑒。

關鍵詞：開關電源;成果導向教育;教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9324（2020）21-0195-02

引言

開關電源原理與設計是按照自動化專業認證要求開設的一門新課程，在本科教學中還處于初級階段。該課程知識覆蓋面廣、實踐性強，因此，教師若采用傳統的教學方式會造成學生理論學習難度較大和學習興趣不強等問題。本部分開設該課程的院校中，任課老師僅憑借課本中的圖以及電路圖原理來進行簡單教學，這樣的教學方式過于單一機械化，模糊了開關電源原理與設計這門課程開設的真正意圖—讓學生在深入了解開關電源原理的同時，一并了解開關電源設計的規范性和標準性，側重對學生工程問題設計思維和創新能力的培養。

隨著經濟和科學技術的發展，我國社會對應用型人才有著越來越強烈的需求。針對目前課程教學中存在的問題，本項目采用基于成果產出為導向（OBE）的教育理念，積極調研企業需求，有針對性地進行教學改革設計。在理論教學的基礎上，適當地加入實踐環節，不僅可以使學生在理解理論知識的同時也感受到學習的趣味性，而且還有助于學生實踐能力的提升。本文通過對企業調研和教研團隊實踐，將對應的教學內容與電源工程師素質相匹配，可以有效推動《開關電源原理與應用》課程教學設計和提升學生的學習效果。

一、課程教學現狀

開關電源原理與設計是自動化專業一門重要的專業課，具有非常強的實踐性。其課堂教學共計40個課時，單純的課堂理論學習使得學生往往只知道電源的基本拓撲結構、基本概念以及公式，對于如何制作電源卻知之甚少，更談不上一進入工作崗位就能夠研發。目前所采用的教學方法和模式的局限性主要在于以下三個方面：

（一）教學內容與教材的不適配

前期課程主要講述開關電源中DC/DC變換器的基本電路原理，包括整流、濾波、穩壓電路的原理及電路參數的計算，該部分的內容與前修課程電力電子技術有部分重疊，導致學生的學習積極性不高。教材和教學內容的選擇需要根據實際需求進行適當的調整。以整流電路的學習為例，既然模電課程主要講述整流電路的分類及主要工作原理，那么本課程就可以著重講解整流電路中二極管參數的計算。此外，教師還要避免講授過多的公式推導，應注重理論與實踐的結合，注重教會學生如何將理論知識應用到實際生活與工作中去。

（二）教學內容過于抽象，教學模式單一

開關電源技術多涉及電路的設計與計算，課程理論知識的學習難度較大，知識點的直觀性弱，顯得內容枯燥，很難引起學生的學習興趣。課堂教學通常以電路圖和圖像講解為主，從根本上使得該課程成為單一的灌輸類課程，導致學生只有聽力在長時間運作，忽視了學生在整個課程中的參與互動身份，尤其對學生好奇心和理解能力的忽視更會引起學生對該課程的厭惡情緒，從而出現走神、理解速度慢、概念模糊不清等現象。這樣的教學模式造成了老師和學生在思想上的脫節，最終實現不了知識的有效傳遞，束縛了學生的求知欲，導致學生動手能力差、不愿意思考、不能夠深入理解問題的實質。

（三）缺乏教學實踐環節

該門課程綜合性強、涉及知識點眾多，學生往往只知道課堂上所學習的開關電源基本拓撲、基本概念以及公式。當面對一個實際而又復雜的問題時，學生往往難以下手，缺乏分析和解決實際復雜問題的能力。衡量該課程教學效果的檢驗標準不僅是學生是否熟練掌握了理論知識，還包括學生能否很好地將所學知識與實踐相結合，不再紙上談兵，實現從理論知識到實踐應用的過渡，這才是該課程教學最終的目標。

二、基于OBE理念的教學改革措施

我國教育部對高校的辦學和就業率有評估，對專業也有一定的考核，評估是多層面的，包括對學校、專業和課堂教學的評估。而“評估學習產出”是最能體現OBE特色的步驟，工程教育專業認證遵循三個基本理念：成果導向、以學生為中心、持續改進。這些理念對引導專業建設與教學改革、保障和提高工程教育人才培養質量至關重要。

OBE作為一種先進的教育理念，當前應用型人才培養方案缺少“反向設計”課程體系的做法。相對于傳統教育的“正向”而言，反向設計是從需求開始，由需求決定培養目標，由培養目標決定畢業要求，再由畢業要求決定課程體系。OBE模式設定教學和學習的核心是學習產出，它貫穿于所有過程，多種教學模式都是以最終的產出結果為依據的。不管是教學內容和教學方法的選擇，還是評價考核方式的設定，都必須對學習產出負責。

根據學習產出的要求，這門課程需要熟練掌握最基本的幾種電路拓撲的工作原理、開關管的驅動電路設計、重要電力電子元件的選型、開關電源目前常用的多種PWM和PFC控制芯片的控制方式、變壓器和電感的設計參數計算、各種保護電路的設計應用、功率因數的計算、閉環電路的調試方法等。對于開關電源這種實踐性較強的課程，傳統的教學內容和教學方法無法完成學生現階段的既定目標，達不到實際產出的要求。因此，針對上述開關電源原理與設計課程存在的問題，以OBE理念為導向，提出以下課程教學改革措施。

（一）調整教學大綱與教學內容

基于OBE的教學方法，將教學大綱設計得更加明確學習結果。傳統教學活動將開關電源原理和設計課程內容看作是核心，課程目標依據課程內容而定。在OBE模式下，課程目標包括了當前課程的培養目標，更包括了未來工作需求要達到的目標。明確教學目標，指引教學大綱設計，明確教學內容及相關知識點，指導課程教學設計，面向企業人才需求，側重能力培養目標和培養結果的測評方法。

（二）根據教學大綱進行課程教學設計

課程設計包括：明確預期學習結果，并且將專業培養目標、知識點和預期學習結果相對應;利用軟件平臺，增加課程的電路仿真環節，形象生動地反映電流電壓等變化過程;結合企業人才需求，培養學生對開關電源結構和工作過程進行分析和調試的能力。

在課程設計中，削弱對抽象理論和術語定義的講解，突出實際案例分析，加強對學生實踐技能的培養。將企業調研和教研團隊的實踐、教學內容與電源工程師素質相匹配，強化學習結果中的應用和分析能力。

（三）基于實踐導向的開關電源設計案例開發

在實踐教學中，將制作開關電源實物作為考核標準之一，可以更好地結合理論與實踐。結合開關電源原理與設計課程特點，設計實驗實踐環節，增強學生的動手能力，將理論學習結果擴展到實踐層面，將制作開關電源實物作為一項考核，以檢驗學習成果。

三、結語

本文分析了開關電源原理與設計課程的現狀與傳統教學中存在的問題，結合企業人才能力需求的調研，提出在OBE的理念下，修訂教學大綱及課程教學設計，并將改進后的課程設計應用到實際教學中，讓學生們一邊學習理論一邊在實踐環節中鞏固學習效果，進行電源制作和電路故障排除以及電源設計，加強對學生電源技術思維和創新能力的培養。

參考文獻：

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Abstract： Aiming at the problems of mismatch between teaching content and social demands， too abstract teaching content， single teaching mode and lack of practice teaching in Principle and Design of Switching Power Supply， a teaching reform based on OBE is proposed. Through in-depth enterprise research， adjustment of the teaching syllabus， and increased practical teaching links， the teaching content can meet the actual needs of social enterprises. The teaching reform methods proposed in this paper can enrich the teaching content and enhance the students' power technology thinking and innovation ability， and also provide some reference for the reform of related professional courses.

Key words： switching power supply; Outcome-based Education; teaching reform