主动教学方法在专业课教学中的应用研究

师洪涛+潘俊涛+张白

摘 要 针对大学生在专业课学习中存在的问题，提出一种主动教学方法，并与仿真实践相互促进，通过教师引导、学生主动学习的教学设计，尝试改变原有单一的教学模式，激发学生学习兴趣，培养主动学习的学习习惯，增强教学效果。

关键词 主动学习；仿真实践；电力电子技术

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）18-0087-03

Research on Application of Active Teaching Methods in Teaching

of Specialized Courses： Taking Power Electronics for Example//SHI Hongtao， PAN Juntao， ZHANG Bai

Abstract In view of the existence question in specialized Courses studying， the active teaching method combining the simulation prac-

tice is proposed in this paper. In the teaching， the students are guided to study actively， and then the study interest can be enhanced. By using the proposed method， the single teaching mode is chanced， the

active study habit of student is trained， and the teaching effect is im-proved.

Key words active study； simulation practice； power electronics

1 引言

快速發展的社会对能源的需求日益增加，在传统能源逐步枯竭、环境问题日益增多的同时，新能源发电技术得到越来越多的关注与发展。其中以光伏发电、风电、地热等为基础的分布式发电是当今研究的热点。新能源发电并网的核心装置为电力电子变流器，如光伏发电系统，其通过一级或者多级电力电子变换器，将直流电变换为符合电能质量规定的交流电并入电网中；而风力发电装置则一般先将风机发出的交流电整流为直流电，然后逆变为交流电再并入电网。电力电子变流器是实现上述电能变换的核心装置，其性能诸如效率、稳定性等指标是新能源并网时优先考虑的问题。

在上述背景下，国内外电力电子行业得到迅猛发展，众多的企业、研究机构、高等院校等，均从事电力电子变流器的研究、开发与生产。随之而来的，上述单位急需具备电力电子专业知识的人才。为此，北方民族大学电信学院针对电力行业对人才的需求，积极适时调整本科人才培养目标及方案，为电气、自动化等专业的学生设置专业课——电力电子技术，并在本科生的大三第二学期开设。开设此课程目的是使学生理解并掌握电力电子变换中常用的开关器件、典型拓扑、电力电子典型控制方法等，为学生以后就业、深造等打下良好基础。

结合实际教学经验，笔者研究电力电子技术课程的教学内容与学生实际的学习状态，从中发现学生在学习过程中存在的问题，包括：对专业知识缺乏学习兴趣，学习动力不足；专业课程往往内容较多，学生在学习过程中不容易抓住学习的重点；不理解自己所学专业知识在实际生产生活中的应用场合；学生虽在大二至大三阶段学习了众多专业课，但在大四毕业设计过程中，不能有效联系已经学过的专业知识对实际的电路进行有效分析，对仿真及实际电路仍然感到陌生。

综上所述，在现有情况下，学生面对的专业知识几乎从教材上获取，途径单一；而现有教学方式也存在不足，比如单向的讲授方式，造成学生学习兴趣匮乏，学习动力不足，课堂学习效果差。因此，如何进行教学改革，培养学生的创新思维，提高的学生实践能力，是当今关心的问题[1-3]。

本文针对以上问题，提出基于主动教学方法的应用研究，通过课堂引导与仿真实践课题两方面的相互融合与促进，使学生养成主动思考的学习习惯，提高学习的主动性，增强学习效果。

2 主动教学方法的实施

主动式教学引导模式 把教材中的专业知识与实际的科研、工业应用、实际生活相结合，以问题的方式提出，引导学生自己思考问题的解决方法，然后与课本的理论内容进行对比。在项目中期，通过教师的引导与训练，使学生能够自己提出问题，与教师相互讨论，进而解决问题，在课堂中形成共同讨论解决问题的氛围。在具体的实施中，主动式教学方法包括以下要点。

1）以问题的方式串联知识点。即在教学中，知识点的讲解不是采用传统的平铺直叙的方式，而是从具体的电路分析出发，由浅至深，逐步提出问题。如在电力电子的单相半波整流电路的讲解中，在分析电路的工作原理时，首先提问：“晶闸管的开通条件是什么？”这个问题既可以使学生回顾之前课程已经讲解的内容，又加深对现在电路中晶闸管导通与关断时刻的理解，进而对电路的原理及电路中各变量的波形有正确分析。在这个问题的基础上，进而提问：“晶闸管触发脉冲的移相角的工作范围如何？”进而将知识点推进，最终推导直流侧电压的平均值。

采用知识点串联提问的方式，可以调动学生学习的积极性，他们主动参与思考、主动学习，在不停提问、不断思考中，完成一个课程节段的学习。在这种情况下，学生不仅学习兴趣较高，而且对知识点的理解也更为深刻。

2）逐步引导学生找到问题的答案。在主动式教学方法进行的初期，学生对教学方法适应需要一个渐进的过程，对专业知识的理解也需要逐步加深。因此，在教学初期可能出现教师提问，而学生很难思考出正确答案的现象。在这种情况下，教师需对学生进行逐步引导，让学生的思维逐步步入正确的方向，直至找出问题的最终答案，从而培养学生解决问题的逻辑思维。endprint

如教学单相桥式整流电流中，开关管可能承受的最大正向电压与最大反向电压部分，仍然采用提问的方式：“在实际的应用中，如何对单相桥式整流电路中晶闸管进行选型？”此时大多学生已经能够回答：“需要考虑晶闸管能够承受的最大正向与反向电压。”教师进而提问：“在此电路中如何分析晶闸管承受的最大正向与反向电压？”由于学生刚刚接触电力电子电路，而桥式电路中晶闸管的数目较多，因此很难迅速分析出答案，此时教师引导：“桥式电路中的晶闸管的工作此时分为两个状态，一个是所有开关管都不导通的状态，一个是只有一对开关管导通的状态。”在这样的引导下，部分学生就可以通过进一步分析得到问题的答案。因此，采用逐步引导方式，可以使学生培养主动的思维模式，并逐渐掌握分析问题与解决问题的方法。

基于PSCAD的电力电子仿真实践 传统的专业课教学中，课程教学虽然可以覆盖教学大纲要求的知识点，但学生仍然对专业知识的应用缺乏理解，导致学生在毕业设计中，或者在以后的工作中，仍然不能很好地运用专业知识。因此，本文提出理论课程教学与仿真实践结合的方法。在具体的实施中，首先把专业课程中的典型电路，如单相整流电路、三相整流电路、BUCK电路、BOOST电路、调压电路、逆变电路、功率因数校正电路、全桥变换电路、半桥变换电路、软开关电路等，设置为仿真对象，并基于PSCAD仿真软件，指导学生独立搭建仿真模型，并对仿真结果进行分析。在仿真题目设定与学生选题过程中，主要考虑以下两个方面。

1）分层次的题目设定。在这个过程中主要体现学生为教学的主体。在实际教学中，由于学生基础不同、兴趣不同、对知识接受速度不同等个体差异，必然对专业知识的学习效果存在差异，因此在题目设定中充分考虑学生的特点，将题目难度设置为不同层次。比如：按照一定的比例，一些题目只要求对基础的电路拓扑进行仿真，一部分题目需要结合电路拓扑与相应的控制技术，一部分题目需要对电路中的元件参数进行设计。不同难度层次的题目，供不同层次的学生选题。同时，学生选题难度也与小组人数相关，当小组成员较多时，则选择难度较高的题目。

2）课题小组分工明确。在选题之前，学生按照自己的意愿进行分组，每组不超过四人；在选题完成后，随即提交课题小组分工方案。在课题任务完成后，按照分工方案与仿真结果，对每个课题小组成员进行考核，确定每个成员的成绩，从而最大限度避免一人完成、多人得分的局面。

仿真实践与主动学习的相互促进 采用PSCAD软件搭建电力电子电路仿真模型，需要学生对PSCAD软件熟练应用，同时对要仿真的电力电子电路具有较深的认识。因此，在仿真实践的整个过程中，学生将不断遇到问题，其中包括PSCAD软件的使用问题，还包括对电力电子电路的理解问题，此即由实践引发学生主动思考的问题。在这种情况下，教师并不是直接给出问题的答案，而是对学生讲解求解问题的方法，其中包括：如何回归教材的基础理论，如何在图书馆查阅资料，如何利用网络查阅文献、阅读文献，等等。

因此，整个仿真实践对学生是一个综合训练的过程。在教师引导下，学生采用主动方式去查阅教材与各种文献资料，进而解决问题，培养主动学习的习惯，具备发现问题、解决问题的能力，从而与第一部分内容互相促进。

3 具体实施过程

引导式课堂互动交流法，培养学生主动思维模式 在项目初期采用课堂交流法，由教师引导学生（如图1所示）。

从图中可以看出，本项目中的教学方法转变了原有的单向传授模式，在项目初期，学生对本教学方法需要一个适应过程，对课程内容也需要逐步理解。因此，在本教学方法运用初期，主要是由教师提出问题，引导学生回答问题，逐步进入互相讨论的学习状态。具体为：将专业知识与实际的科研及应用结合，将每个理论知识点用多个提问递进的方式逐步提出，与学生互相讨论，找到解决方法，引导学生主动思考；而通过项目前期的训练及对学生的引导，逐步鼓励学生提出问题、共同讨论，最终形成共同讨论的良好氛围。

仿真实践与主动思维互相促进 在项目中期，采用仿真实践的方法（如图2所示）。

教师梳理出专业课程中的典型電路或者典型技术，或由学生自愿提出仿真的电路，根据学生的实际特点，对具体电路进行分层，从而提供给不同层次的学生进行选题。在选题完成后，由各小组首先提交分工方案，进而开始进行仿真实践。在仿真过程中，如上所述，学生将不断发现问题，此时由教师指导学生如何解决问题。在这个过程中，学生在不断的问题求解中，逐步提高对本课程的兴趣，进而增强学习效果，并最终培养主动学习的能力。

明确考核方式 在仿真实践完成后，教师根据小组在选题伊始提交的分工方案，对小组成员进行考核，即根据小组成员答辩、仿真模型、仿真结果、仿真分析、相应材料等方面，明确每个人对课题的贡献，并以此为依据，最终确定个人得分。最后将此部分成绩按照比例计算入总成绩。

教学方法的反思与评价 在课程结束以后，采用两种方式综合对本文提出的主动式教学方法进行评价：一为传统的考试结果，即定量进行对比分析；一为问卷调查，从而反映学生对主动式教学方法的接受程度及受益程度。运用这两种方式综合评价本方法的实施效果，反思其中存在的不足之处，并进行改进。

4 总结

本文针对高等院校学生在专业课学习中存在的学习兴趣不足、理论难以联系实践等问题，提出主动式教学方法，并应用于专业课电力电子技术教学中。提出的教学方法其核心在于培养学生主动思考的习惯，在教学中改变原有的单向教学模式，激发学生的学习兴趣，使学生由被动接受转变为对知识的主动索求，进而提高学习兴趣，并增强学习效果；同时采用仿真实践方法即电力电子仿真实验的方式，使学生在实践中不断发现问题，通过主动思考与提问，不断地解决问题。实践与课堂的主动式教学方法互相促进，从而激发学生学习兴趣，使学生养成主动思考的思维模式，增强学习效果。

参考文献

[1]林健.高校工程人才培养的定位研究[J].高等工程教育研究，2009（5）：11-17.

[2]史洋玲.我国大学生创新能力发展现状与研究培养[D].合肥：安徽大学，2014.

[3]赵欣，李美丽.大学生创新能力培养的现状与对策[J].中国电力教育，2011（10）：19-21.endprint