新能源汽车电力电子技术分组探究混合学习课堂的实践探索与思考

◆文/广东 冯津

冯津(本刊编委会委员)

广东合赢教育科技股份有限公司董事长，高级工程师、高级技师，广东省职业技术教育学会职教先进个人、广东省人力资源研究会副会长、广州市创业就业促进会副会长、广东省汽车虚拟仿真工程研究中心总工程师、广东省教育厅特聘技能大师、华南理工大学机械与汽车学院工程硕士校外导师、华南农业大学创新创业导师、机械工业出版社优秀作者、贵州交通职业技术学院等数所学校特聘教授。

一、电力电子技术课程教学存在的问题和教学痛难点

电子课堂要“带电”，专业教师却“亏电”；专业教师不“输电”，专业建设就“停电”；基础课程不“通电”，专业教学就“耗电”；实训教学不“充电”，课堂学生不“来电”。

以上文字表达的意思是，职业院校新能源汽车专业普遍存在电力电子技术课程教学内容和专业教学内容严重脱节的问题，专业教师普遍缺乏关于电方面的知识与技能，还有学校电力电子技术教学实训条件普遍薄弱，教学资源配套也极度缺乏等问题。因此，导致电力电子技术课堂打瞌睡的“特困生”很多，教师抱怨学生难教，学生抱怨课程难学。

电力电子技术是新能源汽车专业一门重要的专业基础课，学好这门课可以为新能源汽车电池包充放电管理、交直流变换、直流逆变、电机拖动与能量回收等专业教学打下牢固的基础。但是因为这门课程存在理论深奥、原理抽象，导致教师和学生都怕“触电”，为了解决这一课程教学难点和痛点，一方面我们每年开办师资培训班专门培训电力电子方面的知识与技能，另一方面我们和顺德中专、深圳技师、贵州交通和增城职校等开展了多年的协同创新和协同育人改革探索，探索出虚实交互和分组探究教学可以有效解决这一难题。

二、破解课程教学难点和痛点的实践探索过程

1.建设虚实交互的教学环境为探究课堂提供支撑

把需要工作的人培养成工作需要的人，需要建设知行合一的教学场景，为此我们校企协同创新编制了电力电子技术实训环境建设方案。在教学环境中建设包括配套信息技术教学交互设备、分组实训用的电力电子积木实训套件、展示结构组成用的新能源汽车关键零部件总成。同时，还要配套围绕项目任务教学用的电子电路虚拟仿真软件及课程数字化资源。一些场地大、资金足和条件好的学校还可以配备一台新能源整车，这对教学会更有帮助。总之，实训环境建设要兼顾软硬配套教师易用和虚实交互，让学生更易学(图1)。

图1 软硬配套和虚实交互电力电子技术实训室(扫码可观看情景视频)

2.以兴趣激发为核心设计分组探究教学过程

教的目的是为了“不教”，学的目标是为了“乐学”，这需思考激发兴趣。教而“不教”的发展过程是：灌则生烦、动则生趣、趣则求成、成则生乐、乐则生欲、欲则生情、情则不移。学而“乐学”的发展过程是：听而多忘、见而后思、思而欲动、动而后悟、悟而求用、用而后乐、乐而不疲。要达到以上完美目标就必须围绕课程教学开发，可以开展分组探究混合学习的教学实训任务，并开发软硬配套和虚实交互的数字化教学资源。

例如，高压安全防护是新能源汽车检测维修人员必须牢固掌握的知识与技能，必须做到十拿十稳，不能十拿九稳，否则一旦出了安全事故剩下的就是急救之“吻”了。为了给高压安全防护专业课教学打好基础，电力电子技术课程第一个学习任务就是“电流对人体的作用”。通过“触电”体验让学生认知电流对人体的作用机理及安全防护措施，目的是让学生明白在真实高压条件下如何做好安全防护。为此我们设计了一个“电流对人体的作用”积木实训板，实训板可以输出电压0~250V的高压电，通过调电压来改变流经人体的电流，让人体感受在不同电流引起的反应，但电流会被限制2mA以内，这个电流在人体安全可承受的范围内。

在设计“电流对人体作用”探究活动时，出发点是教学内容服务专业课教学、分组探究坚持以学生为中心、任务驱动培养学生知行合一的匠人精神。落脚点是行动导向体验式学习调动学生学习激情、设计探究问题结论具有开放性培养学生创新精神、分组探究和课堂竞技培育团队竞争与合作精神、实训成功激发学生求知欲和上进心。具体的操作步骤是：让学生将两个手指放在正负电极之间，调节电压让流过人体的电流发生变化，在不同的电流条件下，人体对电流的感受是不一样的，让学生记录和分析实验数据并归纳结论，让学生从怕“触电”到“来电”，进而主动“导电”和自我“充电”(图2)。

图2 电流对人体作用实训教学让老师们“来电”了

3.配套开发虚实交互数字资源破解难教难学痛点

课堂犹如饭堂，教师犹如厨师，好的饭菜色香味俱全，可以强烈刺激人的食欲，白米饭则不能。因此，课堂教学不能是白米饭课堂，有营养没味道没人吃，好的课堂应是口味多样、味道丰富的自助餐式的课堂，这必须有大厨和好的原材料，这个大厨就是教师，好的原材料就是软硬配套、虚实交互的课程资源。为此我们联合学校开发了专业教材和课程资源包，数字化资源包包括教师用的教学课件，学生理论学习用的电子教材、教学视频、虚拟素材，实训用的实训工单、操作视频、随堂测验、过程评价、技术资料、维修案例，学生课后能力拓展用的创新项目。

为了破解电力电子技术难入门的问题，在教学环节中专门安排虚实交互的仿真教学环节，设计一些不同难度的电路让学生通过虚拟仿真学习相关知识，可以培养学生的逻辑思维和接受挑战的创新思维，在很大程度上降低了教学的难度，缩短了教学时间，解决了职业院校学生多设备少的难题，图3所示电力电子从基础到专业的积木实训套件。

图3 从技术基础到典型车型技术的积木实训套件

4.以培养能力为目标开展知行合一的分组探究实训

分组探究混合学习的目标定位是培养学生获取、收集和处理信息的能力，发现问题的能力、分析问题和解决问题的能力，以及团队合作精神等。进而让学生在轻松和谐的教学活动中精神愉悦、主动求知、乐于探究、善于合作、勇于创新。

教无定法，贵在得“法”，这个“法”就是成功激励教学法，成功激励教学法就是要探索分组探究混合教学课堂。分组探究实训活动中，学生动手操作、动脑思考、动口交流、动心学习，最终动情热爱。因材施教，寓教于乐，能力的培养就会在知行合一且快乐的任务学习中潜移默化。

分组探究混合学习课堂教学中把学生分成5~8个学习小组，教师讲解重难点后，学生就开始分组完成任务并展示学习成果，然后教师进行课堂点评和课堂互动，具体教学过程如图4所示。

图4 分组探究混合学习课堂教学流程设计

5.开发智慧云平台开展过程评价促进教学有机结合

教、学、练、考、评是一体化教学的五大环节，其中评价是促进合作学习有效开展的重要环节。对于分组探究混合学习课堂，评价的主要目的是对学习质量做出及时和合理的判断，促使学生积极反思总结，进而促进学生在知识获取、技能训练、团队合作、素质培养和素养养成等方面全面发展，同时通过教学活动过程评价收集存在的问题，帮助教师对教学进行科学诊断并不断改进教学。这样就可以达到教与学相互促进的完美境界，但过程评价一直是一个难题。

为了解决评价难的难题，我们配套开发了合赢云学智慧平台。合赢云学智慧平台具备全时域可联网学习、全过程教学监控、全周期大数据分析等功能，且评价因子可由教师自主根据不同类型的课程灵活设计，如探究课堂可以设计知识理解、团队合作、安全纪律、工具使用、问题分析、学习成果等评价选项。一体化教学过程中，学生和教师只需在手机或电脑上操作，平台即可自动进行数据统计、大数据分析、班级小组排名等。

6.以创新项目为载体拓展优秀学生的创新能力

在教学过程中，班级内有学习能力强和学习兴趣浓的学生，他们不满足于课堂教学内容，因此课后有提升自己能力的欲望。为了满足这部分优秀学生的学习需求，我们开发了难度级别高的创新实训项目，如永磁电机SPWM 控制电路设计、电池包BMS充放电和均衡管理、直流升压和降压控制等创新项目，这些创新项目要求学生完成电路原理图设计、参数计算、元器件选型、PCB画板、电路仿真和实际电路调试等环节。通过创新项目设计与调试，学生能够对电力电子技术在新能源汽车上的应用有进一步的认识，以便优秀学生可以在未来岗位上承担更大的责任和发挥更大的作用。

三、分组探究混合学习课堂教学成效分析与思考

分组探究混合学习课堂让学生“触电”后“导电’ “号电”后“来电” “来电”后“充电” “充电”后“发电”“发电”后“发光”，彻底改变“特国生”上课就“停电’、学习专业课异常“耗电”的被动局面，实践证明，分组探究混合学习创新课堂可以有效解决电力电子技术课程放学诸多难题，可以起到事半功倍、减负增效的显著效果，而推行这一高效课堂需要专业教师主动“充电”，才能在课堂上给学生不断“放电”，让学生“来电”到“充电”，最终让课堂教学很“省电’。

分组探究湿合学习将教学重难点设计成一个个知行合一的探究学习过程，通过分组探究调动学生的学习积极性，培养学生解决实际问题的能力，还可以培养学生的团队合作精神，提升学生的心理素质、语言的表达能力和沟通能力等。使学生职业能力得到全面发展，无疑是值得探索和推广的高效课堂(图5)。

图5 电力电子技术分组探究混合学习师资培训课堂

在合作探究过程中组内成员合作学习、沟涌交流、碰模观点，营造独立思考、探究思辨、竞争向上、团结和谐的学习菜围，如此学生学会了学习、学会了技能、学会了方法、学会了沟通，同时还可以培养学生关注集体与关爱他人的人文精神，总而言之，通过分红探究混合学习，授人以鱼，激发好奇产生兴趣；授人以渔，行动导向传授方法；授人以誉，成功激励树立荣誉；授人以娱，声光交互离教于乐；授人以欲，职业认同激发欲望；授人以玉，知行合一培养素质。

电力电子技术是新能源智能汽车专业建设的基础，筑好基础才能建设大厦，这是一个简单的道理，因此需要专业负责人和专业者师在“三教”改革和分组探究混合学习课堂方面持续探索，虽然学精电控确实不易。但莫言理论深。莫道学习难，探究则生欲；莫言课难裁，莫道生难管，有泉则易训；莫言课堂闷，莫道效果差。创指则改变；莫言改革难，莫道过程苦，驾行则较远。