以學生為中心的《電力電子技術》課程教學改革研究

馬飛，李琦

（遼寧科技大學 電子與信息工程學院，遼寧鞍山 114051）

創新驅動，人才為本的指導思想對新時代的教學提出了新的要求。高等學校教師需要幫助學生提高知識掌握水平，培養學生創新能力，以最終達到提高人才培養質量、提升科學研究水平的目的。

我國現行教學模式主要是知識型教學，以教師圍繞課程知識點講授、學生以被動聽課為主，學生主要把注意力放在對知識要點的掌握上，并不關心知識點的來龍去脈，只關心如何通過考試。學生花費巨大的精力和時間去獲得“標準知識答案”。傳統教學模式對于培養一些流水線上的工程師或者是中層管理干部可能是有效的，但不能適應新工業“4.0”的要求[1]。

近幾年在國家的大力倡導下，高校采用互動式教學方法，嘗試各種新的教學模式，鼓勵學生學會主動思考，提高批判思維的能力，與教師充分互動共同學習。目前，國際國內流行翻轉課堂和慕課網絡教學方式，這些模式在一定程度上提高了學生的互動性和自學能力，體現了以學生為本的教學理念。但是這些也只能在部分主動性較強的學生中起到很好的作用，對于從小形成被動接受式學習模式的學生收效不大。這就體現出教育是系統工程，傳授學習的能力比傳授知識更為重要[2]。

本文嘗試以學生為本，以教師為引，融合多種教學方法，注重因材施教，采取靈活多變的策略，構建系統化、多元化思維體系，推進向能力型教學模式轉變。

1 《電力電子技術》課程特點及教學情況

我校的《電力電子技術》課程是自動化專業的一門傳統課程，隨著技術的發展，課程名字與內容也歷經《半導體變流技術》《電力電子學》兩代，2010年后改為現在的《電力電子技術》。課程跟隨技術進步，不斷改進完善教學資源，教學形式持續改進。現課程共48 學時（理論38 學時，實驗10 學時）。主要任務是培養學生熟悉電力電子技術的發展概況、技術動向和新的應用領域。了解與熟悉常用的電力電子器件的工作機理、電氣特性和主要參數。理解和掌握基本的電力電子電路的工作原理、電路結構、電氣性能、波形分析方法和參數計算，并使學生具有一定的電力電子電路實驗和調試的能力及初步的系統設計能力。并在此基礎上，使學生學會電力電子系統的設計，繼而培養學生在實際中分析問題和解決問題的能力，尤其是面對未來我國對電子技術發展的巨大需求，更需要培養學生在電子技術領域的基本素養，適應國家發展需要。

2 課程與教學改革要解決的重點問題

2.1 教學內容更新問題

電力電子技術是一門發展較快的學科，與時代的發展聯系較為緊密。這樣就導致教課內容需要不斷調整，需要跟隨國家對相關領域的發展要求來適時調整教學內容和培養目標。但是在傳統教學中，受限于教學大綱設定、課時有限以及考核方式側重點等原因，內容更新有限。同時對長期存在的“重理論，輕應用”問題的解決還不夠理想。盡管在這方面不斷進行局部調整，但實際效果仍然不夠理想，此問題有待在教學改革中進一步解決。

2.2 課程的難度與學生整體接受程度的矛盾

該課程教學方式經過多次改進，從按部就班地依照指定教材進行灌輸式教育，到多媒體融合教學，再到翻轉課堂的應用，可以使學生在一些理論結構比較清晰、易懂的知識點上取得較好的學習效果，但在講授難度較高的知識點時收效甚微。出現過一個知識點換了多種方法教學，學生都難以掌握的窘境。這對學生和教師都有影響，學生方面，導致學生的學習興趣降低、主觀學習動力下降；教師方面，產生挫敗感，降低教學積極性。大學生需要有更高的電子技術方面的素養，這就要求這門課從傳統的以變流為主的教學內容向注重變流器件的量子物理學原理和變流原理相結合的教學方向發展，讓學生更能適合未來社會發展的需求。在這種情況下，加入的量子力學內容更凸顯了這種矛盾。為了讓學生更好地接受，需要更有效的教學方式，以更形象的教學內容吸引學生。

2.3 考試模式問題

傳統的課程考核形式是以筆試成績為主，結合實驗成績和平時成績來決定最后成績。此考核方式相對比較合理，但是考題標準化，容易使學習模式和教學模式流于“應試”，過于靈活又會使學生難于把握方向，大量增加記憶量和難度，使學生將更多精力用到背書上，不利于提高應用能力和創造能力。由此，制定與該門課程相適應的新的考核體系是體現課程側重點的方式之一，也能夠使學生進一步明確學習方向，領略課程精髓，達到教學目的。

以上是這門課程開設以來遇到的較為普遍的問題。在教學改革過程中，教師團隊長期致力于嘗試各種優秀的教學模式和有效的考核方式來提高教學效果，真正幫助學生做到學以致用，靈活掌握知識，以培養出符合社會需要的人才[3]。

3 課程教學改革思路及措施

教學是為了讓學生學會自學，否則以有限的學時是無法將專業知識講全面的。學生如果不能學會自學，畢業工作以后也很難實現自我提升。“教”的最終目標是“學”，因此“教”是“學”的外部條件，離開“學”，便沒了“教”，教法、學法與學習效果三者之間是復雜的因果關系[4]。因此我們提出以腦科學為依托，構建深度學習模式，倡導終身學習理念，深度激發學生的自我認知、認可，激發學生自我學習的動力和能力，使學生真正愿意學習、學會學習。

3.1 構建問題為導向的深度學習模式[5]

先讓學生思考起來，不是被動枯燥地接受知識，產生探究電力電子技術奧秘的學習動機。我們把課程內容以問題形式拋給學生，針對每節內容設計不同的問題引入課程。

比如在第一部分電力電子器件工作原理的教學中，我們設計了如下的問題引起學生思考。

（1）電力電子技術解決的是什么問題（緒論中講過）？

（2）以前學的知識中有沒有相關內容（允許學生互相討論）？

（3）在這些應用中電力電子器件都發揮了什么樣的功能？

（4）電力電子器件如果要發揮開關的功能，需要有什么樣的特性？

通過這些問題，學生會變得踴躍思考，有的翻書，有的在網上搜尋答案，在經過一些提示，基本就能把定性的問題總結得比較全面。在此基礎上我們稍加指導，概念性的問題就都解決了。

3.2 形象化的教學方法消除學生對抽象理論的畏懼

學生對網上教學資源的利用率較高，喜歡形象化的教學內容，我們就合理采用流行的“嗶哩嗶哩”“YouTube”等視頻網站的視頻內容，結合國家建設的慕課資源，更靈活地給學生提供豐富多彩的教學內容。比如講緒論時我們就使用了特斯拉電動車宣傳視頻，通過視頻，學生不但了解了電動車的工作原理，也了解了電力電子技術的內容和應用。在講器件原理時應用了PN 節形成的動畫、電子能級變化的動畫等，這些動畫視頻增加了學生的興趣，降低了學生理解難度，非常受學生歡迎。同時向學生推薦相關的教學資源，讓他們課后參照學習，多角度學習這門課程，更深入地理解知識。

3.3 以腦科學為基礎養成學習習慣

一旦著手解決某個數學、科學問題，就會發現你做到的每個步驟，都會指示下一步的進行。內化吸收解題技巧能夠加強神經活動，當你看一眼就能看出某題解法，即對題目有真正的了解，說明你已經成功構建出了一個命令組塊[6]。在學習中很重要的一環就是如何記憶和內化復雜的專業課知識。這就需要我們遵循大腦的工作規律去建立自己的學習習慣，構建記憶模組。為了幫助學生形成記憶模組，我們對每個重要知識點都設計了循環教學步驟。

（1）根據知識點提出一個應用問題，讓學生從定性的角度去思考解決辦法，并將思路記下來在課堂上進行討論。

（2）在討論得到的不同思路的觸發下再對問題重新思考，修正思路，探討出大家都可以接受的方案。

（3）教師對方案進行啟發式點評，針對方案優缺點具體設問，留作課后思考。

（4）第二節課就該問題重新討論，得出合理的解決方案。

（5）由教師對該方案從定量的角度進行分析講解。

（6）提出難度進階的問題，然后重復前幾個步驟，直到該章內容結束。

（7）建議學生主動重復這個學習模式，并且在研究方案的時候多借用各種資源拓展知識和思路。

3.4 以學生為本構建開放式考核模式

該課程在考試模式的改革上注重以學生為本，充分調動學生的自覺性和參與意愿，考核的結果更多地與學生自己的行為掛鉤，改變以往的專注理論知識的考核模式，打破依靠期末一張卷紙決定成績的單一考核模式，將學生能力的培養作為該門課程的終極考核目標。改革后的課程考核體系由課上演講成績、期末筆試成績及項目設計成績三部分組成，分別占20%、50%和30%。演講環節是學生課前預習后，對新內容發表個人見解，并由學生和教師共同探討和糾正。項目設計則是學生就自己感興趣的內容進行研究設計，不設固定題目。這些措施的施行，不僅能考核學生對理論知識的掌握程度，更能調動學生的參與感，增強學生學習的內驅力，為培養學生自主學習能力打下了基礎。同時，題型方面也要做出相應的調整，題型設計更趨靈活化，減少單純記憶性理論題目，增加專業新技術、新應用分析類考題，例如結合新能源的發展趨勢，增加了風力發電和太陽能發電應用等相關內容，增強學生對新知識、新應用的了解，有效地提高了學生的應用能力和創新能力。

4 結語

《電力電子技術》課程的教學改革主要圍繞課程內容和學生的學習方法兩方面進行建設。在內容方面不斷跟蹤技術應用的新發展，拓展廣度和深度，讓課程內容和社會需求緊密結合，順應國家發展要求。在健全理論體系的基礎上，遵循“重思想、重方法、重思維訓練”的原則，以綜合提高學生的學識與能力為目標，不斷完善教學內容和方法，提高本課程在國內同類課程中的水平。

本文所提出的教改方法經過了兩輪的實施，已取得較好的效果，學生學習起來更有主動性，也覺得學得輕松了一些，并逐漸習慣把身邊每天密切接觸的“電”與本課程內容相對照，把《電力電子技術》的內容應用到實際中。

本次教學改革提高了該課程的教學效果和教學質量，但是效果并不能惠及所有學生，內驅力較差的學生受益較小，這也是下一步教學改革努力的方向。