新能源汽車電力電子技術分組探究混合學習課堂的實踐探索與思考

◆文/廣東 馮津

馮津(本刊編委會委員)

廣東合贏教育科技股份有限公司董事長，高級工程師、高級技師，廣東省職業技術教育學會職教先進個人、廣東省人力資源研究會副會長、廣州市創業就業促進會副會長、廣東省汽車虛擬仿真工程研究中心總工程師、廣東省教育廳特聘技能大師、華南理工大學機械與汽車學院工程碩士校外導師、華南農業大學創新創業導師、機械工業出版社優秀作者、貴州交通職業技術學院等數所學校特聘教授。

一、電力電子技術課程教學存在的問題和教學痛難點

電子課堂要“帶電”，專業教師卻“虧電”；專業教師不“輸電”，專業建設就“停電”；基礎課程不“通電”，專業教學就“耗電”；實訓教學不“充電”，課堂學生不“來電”。

以上文字表達的意思是，職業院校新能源汽車專業普遍存在電力電子技術課程教學內容和專業教學內容嚴重脫節的問題，專業教師普遍缺乏關于電方面的知識與技能，還有學校電力電子技術教學實訓條件普遍薄弱，教學資源配套也極度缺乏等問題。因此，導致電力電子技術課堂打瞌睡的“特困生”很多，教師抱怨學生難教，學生抱怨課程難學。

電力電子技術是新能源汽車專業一門重要的專業基礎課，學好這門課可以為新能源汽車電池包充放電管理、交直流變換、直流逆變、電機拖動與能量回收等專業教學打下牢固的基礎。但是因為這門課程存在理論深奧、原理抽象，導致教師和學生都怕“觸電”，為了解決這一課程教學難點和痛點，一方面我們每年開辦師資培訓班專門培訓電力電子方面的知識與技能，另一方面我們和順德中專、深圳技師、貴州交通和增城職校等開展了多年的協同創新和協同育人改革探索，探索出虛實交互和分組探究教學可以有效解決這一難題。

二、破解課程教學難點和痛點的實踐探索過程

1.建設虛實交互的教學環境為探究課堂提供支撐

把需要工作的人培養成工作需要的人，需要建設知行合一的教學場景，為此我們校企協同創新編制了電力電子技術實訓環境建設方案。在教學環境中建設包括配套信息技術教學交互設備、分組實訓用的電力電子積木實訓套件、展示結構組成用的新能源汽車關鍵零部件總成。同時，還要配套圍繞項目任務教學用的電子電路虛擬仿真軟件及課程數字化資源。一些場地大、資金足和條件好的學校還可以配備一臺新能源整車，這對教學會更有幫助。總之，實訓環境建設要兼顧軟硬配套教師易用和虛實交互，讓學生更易學(圖1)。

圖1 軟硬配套和虛實交互電力電子技術實訓室(掃碼可觀看情景視頻)

2.以興趣激發為核心設計分組探究教學過程

教的目的是為了“不教”，學的目標是為了“樂學”，這需思考激發興趣。教而“不教”的發展過程是：灌則生煩、動則生趣、趣則求成、成則生樂、樂則生欲、欲則生情、情則不移。學而“樂學”的發展過程是：聽而多忘、見而后思、思而欲動、動而后悟、悟而求用、用而后樂、樂而不疲。要達到以上完美目標就必須圍繞課程教學開發，可以開展分組探究混合學習的教學實訓任務，并開發軟硬配套和虛實交互的數字化教學資源。

例如，高壓安全防護是新能源汽車檢測維修人員必須牢固掌握的知識與技能，必須做到十拿十穩，不能十拿九穩，否則一旦出了安全事故剩下的就是急救之“吻”了。為了給高壓安全防護專業課教學打好基礎，電力電子技術課程第一個學習任務就是“電流對人體的作用”。通過“觸電”體驗讓學生認知電流對人體的作用機理及安全防護措施，目的是讓學生明白在真實高壓條件下如何做好安全防護。為此我們設計了一個“電流對人體的作用”積木實訓板，實訓板可以輸出電壓0~250V的高壓電，通過調電壓來改變流經人體的電流，讓人體感受在不同電流引起的反應，但電流會被限制2mA以內，這個電流在人體安全可承受的范圍內。

在設計“電流對人體作用”探究活動時，出發點是教學內容服務專業課教學、分組探究堅持以學生為中心、任務驅動培養學生知行合一的匠人精神。落腳點是行動導向體驗式學習調動學生學習激情、設計探究問題結論具有開放性培養學生創新精神、分組探究和課堂競技培育團隊競爭與合作精神、實訓成功激發學生求知欲和上進心。具體的操作步驟是：讓學生將兩個手指放在正負電極之間，調節電壓讓流過人體的電流發生變化，在不同的電流條件下，人體對電流的感受是不一樣的，讓學生記錄和分析實驗數據并歸納結論，讓學生從怕“觸電”到“來電”，進而主動“導電”和自我“充電”(圖2)。

圖2 電流對人體作用實訓教學讓老師們“來電”了

3.配套開發虛實交互數字資源破解難教難學痛點

課堂猶如飯堂，教師猶如廚師，好的飯菜色香味俱全，可以強烈刺激人的食欲，白米飯則不能。因此，課堂教學不能是白米飯課堂，有營養沒味道沒人吃，好的課堂應是口味多樣、味道豐富的自助餐式的課堂，這必須有大廚和好的原材料，這個大廚就是教師，好的原材料就是軟硬配套、虛實交互的課程資源。為此我們聯合學校開發了專業教材和課程資源包，數字化資源包包括教師用的教學課件，學生理論學習用的電子教材、教學視頻、虛擬素材，實訓用的實訓工單、操作視頻、隨堂測驗、過程評價、技術資料、維修案例，學生課后能力拓展用的創新項目。

為了破解電力電子技術難入門的問題，在教學環節中專門安排虛實交互的仿真教學環節，設計一些不同難度的電路讓學生通過虛擬仿真學習相關知識，可以培養學生的邏輯思維和接受挑戰的創新思維，在很大程度上降低了教學的難度，縮短了教學時間，解決了職業院校學生多設備少的難題，圖3所示電力電子從基礎到專業的積木實訓套件。

圖3 從技術基礎到典型車型技術的積木實訓套件

4.以培養能力為目標開展知行合一的分組探究實訓

分組探究混合學習的目標定位是培養學生獲取、收集和處理信息的能力，發現問題的能力、分析問題和解決問題的能力，以及團隊合作精神等。進而讓學生在輕松和諧的教學活動中精神愉悅、主動求知、樂于探究、善于合作、勇于創新。

教無定法，貴在得“法”，這個“法”就是成功激勵教學法，成功激勵教學法就是要探索分組探究混合教學課堂。分組探究實訓活動中，學生動手操作、動腦思考、動口交流、動心學習，最終動情熱愛。因材施教，寓教于樂，能力的培養就會在知行合一且快樂的任務學習中潛移默化。

分組探究混合學習課堂教學中把學生分成5~8個學習小組，教師講解重難點后，學生就開始分組完成任務并展示學習成果，然后教師進行課堂點評和課堂互動，具體教學過程如圖4所示。

圖4 分組探究混合學習課堂教學流程設計

5.開發智慧云平臺開展過程評價促進教學有機結合

教、學、練、考、評是一體化教學的五大環節，其中評價是促進合作學習有效開展的重要環節。對于分組探究混合學習課堂，評價的主要目的是對學習質量做出及時和合理的判斷，促使學生積極反思總結，進而促進學生在知識獲取、技能訓練、團隊合作、素質培養和素養養成等方面全面發展，同時通過教學活動過程評價收集存在的問題，幫助教師對教學進行科學診斷并不斷改進教學。這樣就可以達到教與學相互促進的完美境界，但過程評價一直是一個難題。

為了解決評價難的難題，我們配套開發了合贏云學智慧平臺。合贏云學智慧平臺具備全時域可聯網學習、全過程教學監控、全周期大數據分析等功能，且評價因子可由教師自主根據不同類型的課程靈活設計，如探究課堂可以設計知識理解、團隊合作、安全紀律、工具使用、問題分析、學習成果等評價選項。一體化教學過程中，學生和教師只需在手機或電腦上操作，平臺即可自動進行數據統計、大數據分析、班級小組排名等。

6.以創新項目為載體拓展優秀學生的創新能力

在教學過程中，班級內有學習能力強和學習興趣濃的學生，他們不滿足于課堂教學內容，因此課后有提升自己能力的欲望。為了滿足這部分優秀學生的學習需求，我們開發了難度級別高的創新實訓項目，如永磁電機SPWM 控制電路設計、電池包BMS充放電和均衡管理、直流升壓和降壓控制等創新項目，這些創新項目要求學生完成電路原理圖設計、參數計算、元器件選型、PCB畫板、電路仿真和實際電路調試等環節。通過創新項目設計與調試，學生能夠對電力電子技術在新能源汽車上的應用有進一步的認識，以便優秀學生可以在未來崗位上承擔更大的責任和發揮更大的作用。

三、分組探究混合學習課堂教學成效分析與思考

分組探究混合學習課堂讓學生“觸電”后“導電’ “號電”后“來電” “來電”后“充電” “充電”后“發電”“發電”后“發光”，徹底改變“特國生”上課就“停電’、學習專業課異常“耗電”的被動局面，實踐證明，分組探究混合學習創新課堂可以有效解決電力電子技術課程放學諸多難題，可以起到事半功倍、減負增效的顯著效果，而推行這一高效課堂需要專業教師主動“充電”，才能在課堂上給學生不斷“放電”，讓學生“來電”到“充電”，最終讓課堂教學很“省電’。

分組探究濕合學習將教學重難點設計成一個個知行合一的探究學習過程，通過分組探究調動學生的學習積極性，培養學生解決實際問題的能力，還可以培養學生的團隊合作精神，提升學生的心理素質、語言的表達能力和溝通能力等。使學生職業能力得到全面發展，無疑是值得探索和推廣的高效課堂(圖5)。

圖5 電力電子技術分組探究混合學習師資培訓課堂

在合作探究過程中組內成員合作學習、溝涌交流、碰模觀點，營造獨立思考、探究思辨、競爭向上、團結和諧的學習菜圍，如此學生學會了學習、學會了技能、學會了方法、學會了溝通，同時還可以培養學生關注集體與關愛他人的人文精神，總而言之，通過分紅探究混合學習，授人以魚，激發好奇產生興趣；授人以漁，行動導向傳授方法；授人以譽，成功激勵樹立榮譽；授人以娛，聲光交互離教于樂；授人以欲，職業認同激發欲望；授人以玉，知行合一培養素質。

電力電子技術是新能源智能汽車專業建設的基礎，筑好基礎才能建設大廈，這是一個簡單的道理，因此需要專業負責人和專業者師在“三教”改革和分組探究混合學習課堂方面持續探索，雖然學精電控確實不易。但莫言理論深。莫道學習難，探究則生欲；莫言課難裁，莫道生難管，有泉則易訓；莫言課堂悶，莫道效果差。創指則改變；莫言改革難，莫道過程苦，駕行則較遠。