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电力电子技术实验提高工程能力的教学实践

王仁明1 张传来2

1.山东蓝沐环保技术有限公司,山东淄博,255000;2.山东和润环保科技有限公司,山东淄博,255000

摘要: 改革后,在社会发展的影响下,带动了我国教育事业的进步。其中,“电力电子技术”是电气类专业的必修课,具有很强的专业性和实践性,电力电子技术实验作为理论教学的组成部分,对培养实践应用型人才具有重要作用。针对传统实验教学中学生机械式地完成实验任务,独立思考和解决问题的能力难以得到提升,提出了在实验中设置障碍,增加实验的困难和干扰,培养和锻炼学生在实验中“发现问题—分析问题—解决问题”的思维,进一步提高学生运用理论知识解决实际问题的工程实践能力。实践教学表明,改革后的实验教学方法提高了学生的学习热情,满足了工程能力培养的要求,具有良好的教学效果。
关键词: 电力电子技术;实验教学;设置障碍;工程实践
DOI:10.12721/ccn.2024.159776
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引言

我国历来重视高校思想政治教育工作,思想政治教育是加强马克思主义思想在高校学生中的影响力,增强学生爱党爱国思想、树立正确理想信念和价值观念的有力举措。但仅依靠思政课程,无法取得最佳效果,还要结合各门专业课程,使各类课程与思想政治理论课同向同行,形成协同效应。有效地开展融入式教育,才能更好地培养中国特色社会主义建设者和接班人。“电力电子技术”作为电气工程专业的重要核心课程,在专业知识体系中既为“电路”等专业基础课的延伸,又与“电机及其拖动基础”等专业课相互交叉,包含从事电力电子设备研发与维修工作必须要掌握的专业知识。特别是“电力电子技术”课程的实验内容,其不仅是提升学生动手能力,使其掌握开关电源、变频器和逆变器等设备基本原理的重要媒介,更是高校电气工程专业培养应用型人才的重要部分。为此,需在“电力电子技术实验”教学过程中融入思想政治教育,使学生树立正确的人生观和价值观,具备良好的职业道德基础,从而实现培养适应21世纪发展需要的优秀人才。

1实验障碍设计

相比于理论课上公式推导的繁多枯燥,以及电路分析的错综复杂,实验课教学具有直观明了的优势,因此,学生学习的积极性普遍较高。在这样有利的环境下对学生进行有效引导,更能发掘出学生自身的内在学习动力,让学生主动学习,主动思考,主动实践,在亲身实践中活跃思维,提高能力。因此,在电力电子技术实验中归纳总结了大部分学生的实验操作问题,有计划地设置实验障碍,让学生在实验中受挫,然后再通过查阅资料、小组内讨论、测试工具排错等,最后找到纠错的方法,这一系列分析和解决问题的操作不仅让学生加深了对理论知识的理解,更提高了学生解决问题的能力。

在实验中设置的障碍包括:1)由于很多同学不对测试工具进行校正和测试,想当然认为所有的设备都是正常的,造成实验失败而不知从何下手。针对这种情况,在电力电子技术实验中将示波器探头的地线换成损坏的地线,或者将坏探头给学生测试用,增加实验的干扰,培养学生检查实验测试工具的基本技能和职业素质。2)对于实验中要用到的元器件,有意将电源、电阻,或者电感等器件的保险丝拆除,使之不能正常连接在线路里,造成输出波形错误、畸变,让学生通过示波器、万用表等常用的检测设备对电路进行测试检查,根据已有的电路理论知识判断电路故障,进一步培养学生理论联系实践的能力。

由于学生对理论知识点掌握不牢、理解不深入,达不到灵活运用、举一反三的要求,不能很好地指导实践。基于此,在实验过程中,有意改变实验参数或实验步骤,使得输出的波形或数据出现偏差,进而让学生学会从实验原理入手,通过一步一步测试实验元器件的输出,找到问题的根本原因。在此过程中,不仅能够将理论知识关键点挖掘出来,让学生通过实验反复摸索、探究,牢固掌握这一知识,提高学生的理论知识水平,还能锻炼和培养学生分析问题和解决问题的思维和能力,提高知识迁移的技能。

2随机融合式教学

在“电力电子技术实验”教学过程中,笔者融入思政元素的方法不拘泥于固定的环节、方式和内容。如在讲解实验原理时,可以引入对应的思想政治内容;在学生进行实验操作时,也可以进一步巩固思政知识,无论是讲解、操作、讨论或是课后环节,只要有合适的切入点,都可以随机进行融合式教学。当课程内容涉及不同思政元素时,也可以随机融入。此外,在融入思政元素时,应结合国家时政和学科时事,让学生领会中央精神,保持思政内容“常讲常新”。通过思政元素与实验内容的互相渗透,让学生在“电力电子技术实验”学习过程中,深化理论知识,掌握实践技能,领会习近平新时代中国特色社会主义思想,做到理论、实践、德育一体化协同发展。

3教学实施流程

课程设计的普遍难点之一是对教学实施过程的监督和把控,要明确教师和学生的责任和义务。对于教师,作为主要指导者和评价者,平时教学过程中需要及时提供指导和答疑,重在及时发现问题,解决问题。教学过程中,特别是结束后重在评估,要求在一套完善的评估体系下,严格把关,科学评价。对于学生,需要了解自己的具体设计任务和内容,并明确区分独立完成和分组协作的部分。特别对于分组协作,都需要在设计报告、答辩、自评环节予以说明。

4多平台融合课程思政实践

课程创新思政实践中实现了“线上资源、线下活动、课前任务、课中项目、课后实践、师生协作、平台监测、过程评价”,具有高阶性、创新性和挑战度的教学方式。线上发布通知,复习和预习课程相关内容。课中翻转课堂讨论、抢答、头脑风暴、雨课堂测试、弹幕反馈,教师线下总结、补充、答疑、拓展。课后师生讨论答疑,作业预留、强化拓展、迁移创新。

共享课、翻转课堂、雨课堂等多平台融合、多种教学手段交互,全面展示教学内容,促进学生高阶思维能力发展。课程思政与多点教学内容融合,对接国家战略。理论实践结合,项目引领。在课程教学中增加了仿真、项目驱动、案例探究、PBL等,结合学科竞赛,培养学生创新能力,突出课程的创新性和挑战度。山东高校联盟的共享资源课为在线学习提供了有力保障,翻转课堂、雨课堂等为讨论、作业等提供平台,项目驱动和学科竞赛等促进理论与实践结合。

结语

通过近年来的教学探索与实践发现,在实验过程中如果一味追求实验最终结果,往往会“欲速则不达”,而通过有计划地设置实验障碍,采用循序渐进的教学方法,让学生在“做中学”“学中做”,注重学生对问题的探索和解答的过程,将被动接受知识转换为主动学习知识,使他们体验到学习的艰辛和收获的乐趣,提升了学生的学习热情。近几年,学生参加各类学科竞赛的积极性也明显提高,实践效果显著。学生在2021年“T1杯全国大学生电子设计竞赛”中,获得国家级一等奖2项、二等奖1项,在2023年“竞业达杯第十八届全国大学生交通运输科技大赛”中,荣获国家级二等奖1项。对电力电子技术实验的教学改革,强化了学生分析问题和解决问题能力的培养和锻炼,对学生在大学阶段的实践学习有很大的帮助,也为他们今后从事电气专业相关工作打下了良好的基础。

参考文献

[1]张静,唐欣.“大思政”格局下高校电类基础课程思政教学的探索与实践[J].大学教育.2020(11):144-146.

[2]何惠英,付少波.思政进“电工学”课堂教学改革的探索与实践[J].电气电子教学学报2021,43(2):9-11.

[3]章燕,刘中华.《生命科学前沿》课程思政的教学改革与实践[J].中国生物化学与分子生物学报,2022,38(5):1-6.