《电力电子技术》课程教学方法改革与实践
电气教研室-包西平
《电力电子技术》是高职高专强电类、机电类专业的一门专业必修课。该课程的主要目标旨在培养从事电机电器、电力牵引及电气控制设备的运行、维护、技术改造、安装调试等第一线岗位的专业技术人员。该课程具有较强的理论性和实践性，如何使学生在掌握必要理论基础的同时亦具有较强的实践应用能力，是该课程教学过程中的难点问题。一边是专业急需，一边受常规教学等诸多层面的局限，对该课程的教学内容、教学手段等方面进行改革十分迫切。
一、电力电子技术课程存在的问题
目前高职课程在教学过程中，普遍存在这样的矛盾局面:一方面是学科迅速发展，社会需求旺盛；另一方面，教育模式和教学方式落后，传统教学模式在实践环节上的缺乏及不足与社会人才市场的需求远远不相适应。上述两个方面的主要问题导致高职学生普遍动手能力差、缺乏系统的观念和能力，在课堂上学到的理论、方法和技能无法应用到实际项目开发中。《电力电子技术》作为一门重要的应用性、实践性非常强的专业课程，如何展开课堂、实验和实践教学，如何保证各环节的教学效果，需要认真研究和设计。
从企业调研可知，电气类、机电类专业的主要就业岗位为机电一体化设备的安装、调试。所需职业技术能力包括:具有较强的机械与电气识图与绘图能力；具有较强的计算机操作能力、能运用绘图软件绘制电气工程图；具有较强的电工操作能力和维修能力；具有一般机电一体化产品的设计与计算能力；具有阅读本专业相关的一般英语资料的能力；具有较强的电气自动化设备安装维护、检测及故障排除能力。
我认为，高职《电力电子技术》教学改革的重点是要让学生学以致用，为社会、市场培养可用的高素质技能型专业人才。课程要“因材施教”，通过启发式教学、任务驱动、情景教学、计算机仿真等丰富教学资源，加强实验、实践环节的教学，促进学生对理论知识的学习兴趣和热情。培养学生自主式学习的能力、团队协作能力、实践能力和创新能力。打破传统的“本科压缩型”教学模式，创设鲜明的高职特色。
二、课程教学改革实践
1. 建立起专业课程模块的联系
在专业课程设置方面，对应用性、实践性强的课程进行模块化、理实一体化改革，以课程模块式结构将相关课程联系起来，注意这些课程模块的知识点在前续课程和后继课程的连续性，同时在课时方面进行调整，加大某些课程的理论、实践课时量。
高职电气与机电类专业相关课程模块设置举例，电工基础、模拟电子技术、电力电子技术和变频器应用技术为电气自动化技术与机电一体化技术专业核心课程，将以上课程分别模块化。在模块设置时，应建立起课程模块之间的联系，即前续课程中所涉及到的模块要为我所用，同时，本课程中模块的设置要为后继课程所用。前续课程《电工基础》的模块四和《模步以电子技术》的模块二是本门课程《电力电子技术》模块一的基础，而本门课程《电力电子技术》模块六又为后继课程《变频器应用技术》模块一提供了知识储备。该例不仅反映了基础与应用的关联及拓展，而且说明了高职学生通用能力、专业基础能力和职业岗位能力培养的协调性。可以看到，电力电子技术在专业课程体系中处于比较关键的位置，位于课程链路的中间端，对应能力链的衔接位。该课程教与学的好坏，将会影响到后继应用性课程的学习及职业岗位能力的培养。
2. 基于岗位职业能力的《电力电子技术》课程设计
在进行课程设计时应突出岗位职业能力的培养，以岗位职业能力为依据，结合学生的认知特点和教学规律，把传统的多重循环学习体系变为以就业为导向，岗位技术为导入的课程体系，教学内容按照“项目导向—任务驱动”的模式，以身边的实际产品作为载体，在理论教学上不应过多讲授理论的来龙去脉，而是以够用为标准，强调其应用特征，把理论和实践深度融合，将课程内容进行“序化”，设计几个大的模块，包含多个子项目，每一项目都反映了各种与电力电子相关技术的工作岗位需要的知识和技能要求，同时又不失项目的生活化和趣味化，调动学生的学习自主性。
某些模块的实践教学过程尽量情景化，即在实践场所创设一个真实的岗位环境，教学任务布置一个真实的机电一体化工作任务。某些模块的设计还是基于实际的科研项目，这样做可以增强学生的科研参与积极性和培养学生良好的科研创新意识，做到高职科研贴近教学、服务教学的目热《电力电子技术》课程教学情
境设计如下表所示。所设置的六个教学情境全部是实际产品，并且大多数学生都接触过，其中中频感应加热源电路是电气教研室的研究课题之一，而高职院校技能大赛所用“智能电梯”和“自动生产线系统”为变频器模块的教学提供了贴近真实职业岗位的实训条件。
《电力电子技术》学习情境设计
3. 教学方法与手段 (1)任务驱动。随着对教育目的的不断深入理解“能力为本”的教育理念己经被广泛接受和推广。采用科学的教育方法，注重能力培养，形成以学生为主体、以教师为主导的开放式教学环境对激发学生学习兴趣至关重要。采用“任务驱动—教、学、做一体化”教学模式，实训教学与理论教学有机结合，课程模块内容以课程任务为开端，展开理论与实训教学内容，完全摒弃教师满堂灌输的方式，让学生自主学习，增强学生实际动手能力和团队合作精神。
针对学习情境一(调光灯) 和模块五(无级调速电风扇) 系统硬件不是很复杂，学生基本上在四个课时内可以将系统所需电路板焊接、功能调试完成，课程灵活安排在电子工艺实训室来进行，教师重点指导学生使用电烙铁、剥线钳、镊子等常用工具的要领，以及使用万用表、示波器等常用仪表进行系统功能调试的方法。
（2）虚拟场景。采用虚拟顶岗操作的方式，即由具有企业经验的讲师担任指导教师，采用“师傅带徒弟”的指导方式。由于课程中采用的项目均来源于实际产品，上学即上班，每次课给出一个虚拟场景，在这个场景中学生扮演各种角色。实训室的教学采用完全企业化的管理方式，让学生逐渐适应企业员工的角色，教师转换为项目经理，教材转换为实际项目，上课转换为做项目，考试转换为项目评测，教务转换为企业管理，教学监督转换为质量控制。这种角色的转换与扮演
可为学生适应企业工作环境、毕业后求职、就业打下坚实的基础。在机电一体化技术和电气自动化技术两个专业第四学期临近结束时，针对滚筒式智能炒药锅控制系统给学生设计一个综合实训环节，即让学生应用所学自动控制原理(该系统采用PID 闭环控制) 、电力电子技术(模块七:变频器) 、组态控制技术、变频器应用技术等课程的知识，分组、分岗位完成以下系统功能:机械装调、电气控制柜硬件安装、变频器参数设置、触摸屏工艺组态、PLC 程序编制、系统调试、文档整理、课题结题并交付使用，即在实践场所创设一个真实的岗位环境，教学任务布置一个真实的机电一体化工作任务。
(3)系统仿真。学习情境二、三、四、六所涉及的系统较为复杂，学校的实验实训条件也有限，还有受到学时的限制，所以，采用系统仿真为主的教学方法。仿真实训不受时间、空间和物质条件的限制，学生也可以在课外自行上机。给学生安装了Matlab / Simulink仿真软件，平时的理论课安排在仿真实训室，对以上学习情境中电力电子应用电路介绍后可紧接着进行仿真，通过直观的仿真结果，帮助学生理解器件和电路的工作原理和特点，以提高学生解决问题的能力。
以学习情境四中的BUCK 斩波电路为例，教师利用一个课时的时间进行电路结构及应用的讲授，学生利用一个课时的时间，借助仿真软件进行电路建模、参数设置，以及系统调试，最终通过仿真波形来验证理论分析的正确性。
(3)以赛带练。电力电子技术课程改革得益于以下几件事:徐州工业职业技术学院很早就成立了电子爱好者协会；学院定期举办电子设计、制作大赛; 院系积极组织学生参与全国大学生电子设计大赛以及全国职业院校技能大赛；教师主动引导学生参与自己的科研课题。在近几年的电子设计大赛以及技能大赛中所取得的成绩越来越好，内涵建设慢慢步入良性循环，这与各位教师在课程改革实践中付出的辛勤汗水是分不开的。
（4）考核方式的改革。作为一门实践性很强的课程，考核方式不应该再是传统的单一的纸质试卷考核。在这方面进行了一些探索，情境一(调光灯) 和情境五(无级调速电风扇) 采用过程考核，根据学生硬件焊接以及系统调试的情况打分；情境六(变频器) 以项目完成的方式进行考核；其余情境可采用上机仿真考核的方式来进行，教师在考试前设置几个项目，学生随机抽取试题，按照要求建立正确的仿真模型，以及得到所要测量的电路中某些环节的波形。该门课程形成了“过
程考核+项目考核+仿真考核+理论知识考核”的立体化考核方式，考核方式的多样化改革实践能够更加客观地评价学生的综合能力。
最后，《电力电子技术》课程教学改革是一项长期的系统工程，该课程涉及知识面广泛，其学术性和技术性很强，教研室通过对课程教学内容、教学方法与手段及实践环节等方面进行改革，充分调动了学生的学习积极性和主动性，同时也培养了学生的创新意识和实践能力，形式多样的教学方式在教学过程中取得了较好的教学效果，考核方式的多样化也得到了学生的认可和肯定。
《电力电子技术》课程教学方法改革与实践
电气教研室-包西平
《电力电子技术》是高职高专强电类、机电类专业的一门专业必修课。该课程的主要目标旨在培养从事电机电器、电力牵引及电气控制设备的运行、维护、技术改造、安装调试等第一线岗位的专业技术人员。该课程具有较强的理论性和实践性，如何使学生在掌握必要理论基础的同时亦具有较强的实践应用能力，是该课程教学过程中的难点问题。一边是专业急需，一边受常规教学等诸多层面的局限，对该课程的教学内容、教学手段等方面进行改革十分迫切。
一、电力电子技术课程存在的问题
目前高职课程在教学过程中，普遍存在这样的矛盾局面:一方面是学科迅速发展，社会需求旺盛；另一方面，教育模式和教学方式落后，传统教学模式在实践环节上的缺乏及不足与社会人才市场的需求远远不相适应。上述两个方面的主要问题导致高职学生普遍动手能力差、缺乏系统的观念和能力，在课堂上学到的理论、方法和技能无法应用到实际项目开发中。《电力电子技术》作为一门重要的应用性、实践性非常强的专业课程，如何展开课堂、实验和实践教学，如何保证各环节的教学效果，需要认真研究和设计。
从企业调研可知，电气类、机电类专业的主要就业岗位为机电一体化设备的安装、调试。所需职业技术能力包括:具有较强的机械与电气识图与绘图能力；具有较强的计算机操作能力、能运用绘图软件绘制电气工程图；具有较强的电工操作能力和维修能力；具有一般机电一体化产品的设计与计算能力；具有阅读本专业相关的一般英语资料的能力；具有较强的电气自动化设备安装维护、检测及故障排除能力。
我认为，高职《电力电子技术》教学改革的重点是要让学生学以致用，为社会、市场培养可用的高素质技能型专业人才。课程要“因材施教”，通过启发式教学、任务驱动、情景教学、计算机仿真等丰富教学资源，加强实验、实践环节的教学，促进学生对理论知识的学习兴趣和热情。培养学生自主式学习的能力、团队协作能力、实践能力和创新能力。打破传统的“本科压缩型”教学模式，创设鲜明的高职特色。
二、课程教学改革实践
1. 建立起专业课程模块的联系
在专业课程设置方面，对应用性、实践性强的课程进行模块化、理实一体化改革，以课程模块式结构将相关课程联系起来，注意这些课程模块的知识点在前续课程和后继课程的连续性，同时在课时方面进行调整，加大某些课程的理论、实践课时量。
高职电气与机电类专业相关课程模块设置举例，电工基础、模拟电子技术、电力电子技术和变频器应用技术为电气自动化技术与机电一体化技术专业核心课程，将以上课程分别模块化。在模块设置时，应建立起课程模块之间的联系，即前续课程中所涉及到的模块要为我所用，同时，本课程中模块的设置要为后继课程所用。前续课程《电工基础》的模块四和《模步以电子技术》的模块二是本门课程《电力电子技术》模块一的基础，而本门课程《电力电子技术》模块六又为后继课程《变频器应用技术》模块一提供了知识储备。该例不仅反映了基础与应用的关联及拓展，而且说明了高职学生通用能力、专业基础能力和职业岗位能力培养的协调性。可以看到，电力电子技术在专业课程体系中处于比较关键的位置，位于课程链路的中间端，对应能力链的衔接位。该课程教与学的好坏，将会影响到后继应用性课程的学习及职业岗位能力的培养。
2. 基于岗位职业能力的《电力电子技术》课程设计
在进行课程设计时应突出岗位职业能力的培养，以岗位职业能力为依据，结合学生的认知特点和教学规律，把传统的多重循环学习体系变为以就业为导向，岗位技术为导入的课程体系，教学内容按照“项目导向—任务驱动”的模式，以身边的实际产品作为载体，在理论教学上不应过多讲授理论的来龙去脉，而是以够用为标准，强调其应用特征，把理论和实践深度融合，将课程内容进行“序化”，设计几个大的模块，包含多个子项目，每一项目都反映了各种与电力电子相关技术的工作岗位需要的知识和技能要求，同时又不失项目的生活化和趣味化，调动学生的学习自主性。
某些模块的实践教学过程尽量情景化，即在实践场所创设一个真实的岗位环境，教学任务布置一个真实的机电一体化工作任务。某些模块的设计还是基于实际的科研项目，这样做可以增强学生的科研参与积极性和培养学生良好的科研创新意识，做到高职科研贴近教学、服务教学的目热《电力电子技术》课程教学情
境设计如下表所示。所设置的六个教学情境全部是实际产品，并且大多数学生都接触过，其中中频感应加热源电路是电气教研室的研究课题之一，而高职院校技能大赛所用“智能电梯”和“自动生产线系统”为变频器模块的教学提供了贴近真实职业岗位的实训条件。
《电力电子技术》学习情境设计
3. 教学方法与手段 (1)任务驱动。随着对教育目的的不断深入理解“能力为本”的教育理念己经被广泛接受和推广。采用科学的教育方法，注重能力培养，形成以学生为主体、以教师为主导的开放式教学环境对激发学生学习兴趣至关重要。采用“任务驱动—教、学、做一体化”教学模式，实训教学与理论教学有机结合，课程模块内容以课程任务为开端，展开理论与实训教学内容，完全摒弃教师满堂灌输的方式，让学生自主学习，增强学生实际动手能力和团队合作精神。
针对学习情境一(调光灯) 和模块五(无级调速电风扇) 系统硬件不是很复杂，学生基本上在四个课时内可以将系统所需电路板焊接、功能调试完成，课程灵活安排在电子工艺实训室来进行，教师重点指导学生使用电烙铁、剥线钳、镊子等常用工具的要领，以及使用万用表、示波器等常用仪表进行系统功能调试的方法。
（2）虚拟场景。采用虚拟顶岗操作的方式，即由具有企业经验的讲师担任指导教师，采用“师傅带徒弟”的指导方式。由于课程中采用的项目均来源于实际产品，上学即上班，每次课给出一个虚拟场景，在这个场景中学生扮演各种角色。实训室的教学采用完全企业化的管理方式，让学生逐渐适应企业员工的角色，教师转换为项目经理，教材转换为实际项目，上课转换为做项目，考试转换为项目评测，教务转换为企业管理，教学监督转换为质量控制。这种角色的转换与扮演
可为学生适应企业工作环境、毕业后求职、就业打下坚实的基础。在机电一体化技术和电气自动化技术两个专业第四学期临近结束时，针对滚筒式智能炒药锅控制系统给学生设计一个综合实训环节，即让学生应用所学自动控制原理(该系统采用PID 闭环控制) 、电力电子技术(模块七:变频器) 、组态控制技术、变频器应用技术等课程的知识，分组、分岗位完成以下系统功能:机械装调、电气控制柜硬件安装、变频器参数设置、触摸屏工艺组态、PLC 程序编制、系统调试、文档整理、课题结题并交付使用，即在实践场所创设一个真实的岗位环境，教学任务布置一个真实的机电一体化工作任务。
(3)系统仿真。学习情境二、三、四、六所涉及的系统较为复杂，学校的实验实训条件也有限，还有受到学时的限制，所以，采用系统仿真为主的教学方法。仿真实训不受时间、空间和物质条件的限制，学生也可以在课外自行上机。给学生安装了Matlab / Simulink仿真软件，平时的理论课安排在仿真实训室，对以上学习情境中电力电子应用电路介绍后可紧接着进行仿真，通过直观的仿真结果，帮助学生理解器件和电路的工作原理和特点，以提高学生解决问题的能力。
以学习情境四中的BUCK 斩波电路为例，教师利用一个课时的时间进行电路结构及应用的讲授，学生利用一个课时的时间，借助仿真软件进行电路建模、参数设置，以及系统调试，最终通过仿真波形来验证理论分析的正确性。
(3)以赛带练。电力电子技术课程改革得益于以下几件事:徐州工业职业技术学院很早就成立了电子爱好者协会；学院定期举办电子设计、制作大赛; 院系积极组织学生参与全国大学生电子设计大赛以及全国职业院校技能大赛；教师主动引导学生参与自己的科研课题。在近几年的电子设计大赛以及技能大赛中所取得的成绩越来越好，内涵建设慢慢步入良性循环，这与各位教师在课程改革实践中付出的辛勤汗水是分不开的。
（4）考核方式的改革。作为一门实践性很强的课程，考核方式不应该再是传统的单一的纸质试卷考核。在这方面进行了一些探索，情境一(调光灯) 和情境五(无级调速电风扇) 采用过程考核，根据学生硬件焊接以及系统调试的情况打分；情境六(变频器) 以项目完成的方式进行考核；其余情境可采用上机仿真考核的方式来进行，教师在考试前设置几个项目，学生随机抽取试题，按照要求建立正确的仿真模型，以及得到所要测量的电路中某些环节的波形。该门课程形成了“过
程考核+项目考核+仿真考核+理论知识考核”的立体化考核方式，考核方式的多样化改革实践能够更加客观地评价学生的综合能力。
最后，《电力电子技术》课程教学改革是一项长期的系统工程，该课程涉及知识面广泛，其学术性和技术性很强，教研室通过对课程教学内容、教学方法与手段及实践环节等方面进行改革，充分调动了学生的学习积极性和主动性，同时也培养了学生的创新意识和实践能力，形式多样的教学方式在教学过程中取得了较好的教学效果，考核方式的多样化也得到了学生的认可和肯定。