《電力電子技術》課程思政研究

王長全，蘇 希

(北京勞動保障職業學院,北京 100029)

1 引言

2016年12月8日，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調，要用好課堂教學這個主渠道，各類課程都要與思想政治理論課同向同行，形成協同效應。課程思政是指以構建全員、全程、全課程育人格局的形式將各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應，把“立德樹人”作為教育的根本任務的一種綜合教育理念[1]。立德樹人不僅要求教師自身具有良好的職業道德和專業素養，還要求教師必須引導學生樹立正確的人生觀、世界觀和價值觀[2]。縱觀高校的所有課程,任何一門課堂都具有一定的教育意義,因此教師在實際的教學活動中應該充分的將課程思政的思想概念融入到專業課教學之中。只有這樣,教師才能更好地為學生傳授為人處事的道理,才能滿足社會主義核心價值觀的需求。同時專業課教學結合課程思政也能激勵學生為實現中華民族偉大復興的理想做出自己的貢獻[3]。課程思政把教師的政治態度、政治認同融入專業課程教育教學中，寓價值觀引導于知識傳授之中，通過知識和技能傳授，使學生在渴望求知的興奮、愉悅和暗示下接受熏陶，啟發學生自覺認同，產生共鳴與升華，實現潛移默化的效果[4]。

根據社會主義核心價值觀及思想政治教育的需要，北京勞動保障職業學院提出了線上線下課堂教學過程中“無雜音”要求，要求將思想政治教育貫穿于教學之中，而很多工科教師反映，很難將含有思想教育的文科內容有效地融入到工科專業課堂之中。課程思政如何融入專業課程業已成為當今“職教界”的研究熱點， 越來越多的學校和教師在探尋課程思政如何融入專業人才培養全過程的解決之道[5]。《電力電子技術》課程是電氣工程及其自動化專業、城市軌道交通機電技術專業、機電一體化專業等機電類專業的一門較難學的專業基礎課程，有非常強的理論性、實踐性和應用性[6]。該課程主要內容包括電力電子器件以及交流-直流、直流-直流、直流-交流、交流-交流4類轉換電路和控制電路。該課程的教學目標是培養熟悉學生電力電子器件的檢測及使用方法，掌握電力電子電路的結構、工作原理、控制方法和實驗技能等，提高學生分析和解決實際問題的綜合能力。若將課程思政引入《電力電子技術》課程的課堂教學中,可調動學生學習興趣和學習動力,有利于提高教學效果[7]。

2 《電力電子技術》包含的思政元素

《電力電子技術》課程中包含的思政元素主要有科學精神、工匠精神、團隊合作精神、鉆研精神、愛國精神、責任擔當、家國情懷、法治意識和環保意識等。

2.1 科學精神

科學精神是反映科學發展內在要求并體現在科學工作者身上的一種精神狀態。作為精神狀態，如科學探索者的信念、勇氣、意志、工作態度、理性思維、人文關懷和犧牲精神等[8]。

2.2 工匠精神

工匠精神是一種嚴謹認真、精益求精、追求完美、勇于創新的精神。2019年9月，習近平總書記對我國選手在世界技能大賽取得佳績作出重要指示強調：“勞動者素質對一個國家、一個民族發展至關重要。技術工人隊伍是支撐中國制造、中國創造的重要基礎，對推動經濟高質量發展具有重要作用”，“要在全社會弘揚精益求精的工匠精神，激勵廣大青年走技能成才、技能報國之路”。這就要求倡導尊崇工匠精神的社會風尚，為弘揚工匠精神營造良好社會氛圍[9]。

2.3 團隊合作精神

團隊合作精神是大局意識、協作精神和服務精神的集中體現，在尊重個人的興趣和成就的同時協同合作，統一個體利益和整體利益，從而保證組織的高效率運轉[10]。

2.4 鉆研精神

鉆研精神是指用心思慮，費盡心思對某件事情進行深入細致地研究，這是完成創新性開拓工作的基礎。

2.5 愛國精神

愛國精神就是指熱愛自己的國家的意識行為。愛國體現了人們對自己祖國的深厚感情，反映了個人對祖國的依存關系，是人們對自己故土家園、民族和文化的歸屬感、認同感、尊嚴感與榮譽感的統一[11]。

2.6 責任擔當

責任擔當，責任是指社會道德上，個體份內應做的事，如職責、盡責任、崗位責任等。而擔當基本意思是承擔擔負任務、責任等[11]。

2.7 家國情懷

家國情懷是主體對共同體的一種認同，并促使其發展的思想和理念。其基本內涵包括家國同構、共同體意識和仁愛之情，其實現路徑強調個人修身、重視親情、心懷天下。

2.8 法治意識

法治意識是人們對法律發自內心的認可、崇尚、遵守和服從[12]。

2.9 環保意識

環保意識是指人們通過一系列心理活動過程而形成的對環境保護的認識和行為傾向，他有環境認知、環保行為傾向二種成分構成，其中，環保認知是環保意識產生的基礎[13]。

3 《電力電子技術》課程思政實施

《電力電子技術》是一門利用電力半導體器件對電能進行控制和轉換的學科，其主要內容包括電力電子器件、變流電路和控制電路3個部分，是現代控制理論、材料科學、電機工程、微電子技術等許多領域相互滲透的綜合性新型工程技術。通常的電力電子技術教材一般包括概述、電力電子器件、四類變換電路(AD-DC、DC-DC、DC-AC、AC-AC)以及工程應用等內容。

3.1 概述部分

概述部分包含電力電子技術的形成和發展歷程，其中半導體器件技術進步對電力電子技術發展有很大的促進作用，而電力電子技術發展對交通運輸、電力系統、新能源、環境保護等領域產生翻天覆地的變化。從科學技術進步對人類生活進步的影響方面，培養學生追求真理、探索創新的科學精神。

3.2 電力電子器件部分

電力電子器件部分主要包含不可控器件、半控型器件和全控型器件的結構、工作原理和特性參數等。通過電力電子器件從不可控的二極管到半控型的晶閘管，再到全控型高壓大電流復合型器件IGBT及集成功率模塊的發展史，這些是很多科學家智慧的結晶，引導學生認識電力電子器件的進步與科學理論技術的進步密不可分，激發學生學習唯物主義方法論和實踐論，培養學生責任擔當、精益求精、嚴謹細致的工匠精神。

3.3 AC-DC整流電路部分

AC-DC整流電路部分主要包括單相整流和三相整流電路的工作原理及不同負載時的電路分析。對于這部分內容，教學中結合我國特高壓直流輸電視頻和相關案例，了解我國目前在運性的特高壓輸電線路有26條，其中2020年7月24日建成的準東-皖南±1100 kV特高壓直流輸電工程是全球輸電能力第一，世界最高電壓等級，輸電功率為800萬kW。在這些特高壓直流輸電工程中，電力電子技術的整流電路是關鍵。讓學生認識到整流電路的重要性和感受到國家強大的民族自豪感和未來的責任感，激發學生愛國精神以及不怕困難、頑強拼搏、奉獻、精益求精、不斷創新的工匠精神。

3.4 DC-DC直流變換電路部分

DC-DC直流變換電路部分主要包括6種斬波變換器和5種間接直流變換電路。通過Buck變換電路、Boost變換電路、Buck-boost變換電路和Cuk變換電路結構的分析，讓學生比較它們的不同之處，并讓學生討論思考這種差異的原因。讓學生意識到，前人為了解決變換電路中的某個缺陷問題，歷經千辛萬苦，進行了各種嘗試，最終獲得了成功。這就像愛迪生發明燈泡一樣，讓學生認識到成功需要持續不斷地探索、鉆研，從而培養學生吃苦耐勞、腳踏實地、不斷追求進步的鉆研精神。在2020年5月18日《自然》子刊首次發表電力電子學科重大成果《電力電子的本質特征以及電力變換融合通信實現“會說話的電能”》，這是浙江大學何湘寧團隊在研究脈沖寬度調制(PWM)控制DC-DC變換器時發現了電力電子的本質特征。這說明我國在電力電子技術方面的研究水平已達世界領先，但是在微電子制造方面稍差一些，譬如，目前常用的脈沖寬度調制控制芯片時沒有一個是我國家制造的，TL494是美國德州儀器公司的，SG3525是美國通用半導體公司的，UC3840是美國Unitrode公司的，SLE4520是德國西門子公司的，讓同學們意識到我國在半導體芯片行業與發達國家的差距，同時結合美國、英國為抑制華為公司的發展而采取打壓的行為，調動起學生內心的危機意識，激發其愛國、強國、奮發向上的家國情懷和不斷努力拼搏的責任擔當意識。

3.5 DC-AC逆變電路部分

DC-AC逆變電路部分主要包括電壓型逆變電路、電流型逆變電路、正弦脈沖寬度調制方法和高壓大功率逆變電路。首先，在講解逆變電路時，引入我國電力電子技術專業第一個院士-汪酉生院士的事跡，汪院士在20世紀70年代主持研制成功我國第一臺并聯逆變式可控硅中頻電源和改進型并聯逆變電路。其次，在介紹多電平變換器時，介紹浙江大學何湘寧教授提出的仿生技術在電力電子中的應用，將生物界的自修復功能引入到多電平變換器中，從而提出了多電平變換器的多種新拓撲結構。這些說明，我國電力電子技術領域的專家們正在前仆后繼地提高我國電力電技術的研究和制造水平。然后，結合逆變器在新能源領域的應用，以太陽能發電為例，太陽能經過太陽能電池板轉化為直流電，在經逆變器轉變為交流電，實現并網或離線發電。讓學生理解電力電子技術對節能環保的作用，既提高學生節能、環保意識，也激發學生為國家富強努力學好科學文化知識的斗志。最后，結合城市軌道交通企業常用的不間斷電源(UPS)，通過分析其工作原理圖，讓學生認識到UPS中也采用了逆變電路，了解到我們軌道專業的學生未來到地鐵公司工作就會面對UPS電源的維護，UPS電源的正常與否可影響地鐵運營的安全性和可靠性，而地鐵運營的安全和可靠將直接影響乘客的人身安全。人命關天，不可小視！通過這些實際案例，培養學生責任擔當、法制意識和嚴謹細致的工作作風。

3.6 AC-AC交流變換電路部分

AC-AC交流變換電路部分包括交流電力控制電路和交-交變頻電路。交流電力控制電路包括交流調壓電路和交流調功電路。在講解這部分時，先從交流調壓電路應用于燈光控制及異步電動機的軟起動和調速出發，讓學生了解地鐵動力照明系統，通過對地鐵動力照明系統能耗的簡單分析，讓學生意識到節能的重要性，培養學生的節能節儉意識、愛惜公共財產和不攀比的價值觀。在講解地鐵動力系統時，引申到地鐵需要動力的其他部分，如電動列車牽引系統、車站通風空調系統、車站給排水水泵和車站電梯系統，這些系統都涉及到電動機的調速，而目前交流電動機調速多使用變頻器，變頻器涉及交-交變頻電路，采用變頻電路能有效地實現電機的節能運行，有效地降低能耗，讓學生意識到科學技術在生產實際中的重要作用，激發學生傾注精力、投入時間認真學習知識、技術的持續興趣，培養學生自強不息、“為伊消得人憔悴”的鉆研精神。

3.7 變換電路的實驗實訓

在變換電路的實驗實訓中，對學生進行分組實驗，要求每組的兩個學生都要有操作，在操作中要討論和分析電路接線圖的正確與否，要分析測量結果的準確性和誤差產生的原因，實訓結束要整理實訓臺，清理垃圾并進行分類放置。通過實訓，鍛煉學生動手操作能力、理論聯系實際的能力、分析和解決實際問題的能力以及垃圾分類能力，這樣既可培養學生認真、踏實、嚴謹細致的工作作風，又能培養學生合作意識和環保意識。

3.8 電力電子裝置的工程應用

在講解電力電子裝置的工程應用時，讓學生熟悉認識論的“從簡到繁、從易到難”的認識過程，體會“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”的學以致用、理論聯系實際的實踐論，感悟學科交叉的相互作用規律，培養學生的樹立遠大的理想信念、孜孜不倦學習各種科學知識的終身學習習慣以及為國家奮斗的愛國情懷。

4 結語

課程思政是高職院校培養高素質技術技能型人才的有效途徑，探究課程思政與專業課程的有機融合是提升技術技能型人才綜合素養的必由之路。本文以高職院校的學生學習比較困難的《電力電子技術》課程為例，分析了課程知識點以及其中包含的思政元素，在課程中加以實施，這樣不僅有利于增加課堂興趣，提升高職院校學生的學習能力，增強學生的職業競爭力，而且有利于培養思想覺悟高、政治立場強的高技能人才，增強國家技能型人才的國際競爭力。