“电力电子技术”课程思政教学改革与实践

任晓芳 郭志成 李双科

(兰州工业学院 电气工程学院, 兰州 730050)

立德树人是高校教育的中心任务。长期以来,“德”“能”教育融入性不够、契合度不高的现象比较普遍。习近平总书记在2019年3月指出,“要坚持显性教学和隐性教学相统一,挖掘其他课程和教学方式中蕴含的思想政治教育资源,实现全员全程全方位育人”[1]。专业课课程思政教育研究及实践迫在眉睫。

“电力电子技术”是兰州工业学院是自动化类、电气工程类专业的专业基础课,课程理论性与实践性结合紧密。课程主要研究通过功率器件的控制实现电能变换和提供工业所需的电源,以及利用器件的控制技术来完成电网的质量管理和电力装置的驱动控制。

兰州工业学院“电力电子技术”课程于2018年被评为省级精品资源共享课,2020年被评为省级一流课程,通过持续的课程教学改革、课程思政建设及实践,取得一定成果。但也存在以下问题,主要有:

1)思政案例较多,缺乏核心价值引领,在专业教学体系中与专业总德育目标关系不明确。

多门课程配合开展是推动“课程思政”良好建设的有效途径,也是推动专业人才培养目标实现的最直接的方法。根据专业人才培养目标的思政要求,将目标划分到各个课程中,进行“课程思政”教改精细化管理,从而在多个课程协调开展下,实现预期的思政教育目标,全面推进素质教育发展。

2)思政案例多以教师讲授为主,学生未直接参与德育教学。

课程思政的特点是知识传授过程中渗透思想政治教育。现阶段思政案例是以教师讲、学生听的方式教授,学生并未深入了解。改革课程思政的教学方法和策略,推动学生主动思考、积极探究总结,学生将直接参与到德育教学中。

3)课程考核方式中,课程思政效果的体现途径与评价方式需进一步探索尝试。

思想政治教育与知识教育不一样,考核方式也不一样,需要更多地关注学生在学习过程中的表现和变化[2]。因此过程考核评价指标应包括知识、技能、素质三个方面。制定科学有效的课程考核形式和考核标准,注重德育渗透教学效果的评估,有利于实现对课程目标达成及教学成效的有效评价。

遵循思想政治教育的规律与本质,开展“电力电子技术”课程思政教育教学改革,是以人为本教育理念的内涵,也是时代发展的选择。为满足社会发展需要,实现一流课程与课程思政相结合,本课程在课程思政视角下进行教学改革与实践。

1 课程教学目标确定(自动化专业)

依托学校人才培养定位,自动化专业以培养能在装备制造、能源等领域从事工程设计、技术开发、生产制造、运行维护等方面工作的应用型人才为目标,培养学生能成为自动化及相关工程领域的工程师或技术骨干。工程师、技术骨干应具有严谨、责任心、工程师良知等品质。

“电力电子技术”课程作为自动化专业的专业基础课程,在教学体系中有着承上启下的作用。为支撑专业培养目标及总德育目标,本课程教学目标分为知识与技能目标、思政育人目标。

1)知识与技能目标

(1)掌握典型电力电子器件的工作特性、基本特征和主要技术参数。了解其他新型电力电子器件的发展前沿。

(2)掌握电力电子变换电路的基本构成和控制规律,及在不同负载时的工作原理、波形分析和参数计算方法。了解电力电子技术的应用。

(3)了解软开关技术的基本原理,掌握PWM控制的基本原理和控制方法。

(4)通过单相桥式全控整流电路、三相桥式全控整流及有源逆变电路、降压斩波电路、单相交流调压电路等实验,掌握电力电子电路原理、参数计算、设计、分析实验、调试方法。

2)思政育人目标

(1)通过引入电力电子技术应用领域中的标志性成果、我国电力电子技术攻关事迹、电力电子技术在学科竞赛中的应用等案例,引导学生以勤为本,明确社会责任,培养学生具有求真务实、探索创新的科学精神与严谨认真、精益求精的工匠精神,加强学生的爱国情怀培养,树立学生科技强国的信念,增强学习专业知识的时代责任和历史使命感,为今后从事自动化领域有关的技术工作奠定良好的职业道德素养。

(2)采用引导式的实验教学方法,使学生运用所学知识指导自己的实践,引申出辩证唯物主义的核心内容——实践和认识的辩证关系。

2 教学内容重构

重组、优化教学内容,增加工程案例,科教融合、赛教融合,并合理融入课程思政,根据知识传授、重点内化、技术外化三个层次划分教学内容,形成网络化的教学内容体系。

知识传授是“线上”学习,课程内容为课程基础知识及较容易理解的知识点,讲授新课前学生在雨课堂上完成教师提前发布的预习课件及测试,该环节以自学为主;重点内化为“线下”学习,课程内容为学生在雨课堂中留言未学会的知识点及课程中综合的、较难的内容,教师在课堂内讲授、答疑、检查和总结,该环节以课堂教授为主;技术外化是“线上”+“线下”学习,课程内容为拓展知识及课后作业,学生自学为主,阅读教师在雨课堂上发布或者课程资源网站上的资料完成学习报告及课后拓展作业,同时通过实验、课程设计、毕业设计等方式,进一步加深学生对课程的理解。

课程思政建设聚焦专业背景、岗位核心素养及时事要点三个方向,将爱国情怀、敬业精神、创新能力与责任担当、工匠精神等要素,有机融合到知识传授中[3],使专业教育与思想教育相结合,同频共振,全方位育人。同时,契合新工科建设背景下专业转型升级,将电力电子技术应用领域中出现的新器件、新产品、新技术融入到课程教学内容中,将科学技术发展过程中出现的先进人物、标志性成果、攻关事迹融入到知识点讲解中,增加课程思政的宽度和高度。

各教学单元融入课程思政内容如表1所示。

3 教学模式改革

以学生为中心,按照OBE教育理念,形成“线上”与“线下”混合式教学反馈闭环模式。以实现课程教学目标为导向,通过前序课成绩、与学生交谈、调查问卷、往届考试成绩分析等方式分析学情,反向推导,确定线上线下教学方案,形成良性的教学反馈闭环。基于OBE理念的混合式教学模式如图1所示。

图1 基于OBE理念的混合式教学模式

“线上”学习以学生自主学习为主,课前进行,完成教师布置的学习任务及测试,并就不懂、有疑问的地方在信息平台上留言[4]。

“线下”学习以课堂讲授为主,教师提前在信息平台检查学生预习的情况及收集、汇总、提炼线上学习中存在的共性与个性问题。在课堂学习中,按照“创设情境、引出知识-讲师讲解、获取知识-启发探究、运用知识-教师点评、升华知识-总结归纳”五个步骤进行。

“线上线下”为课后学习,“线上”通过课程资源网站学习拓展知识,“线下”完成作业、实验、设计及参加各级各类学科竞赛。作业分为基础性作业、补充作业和大作业。基础性作业是理解、识记课程主要知识点;补充作业是教材之外的练习题;综合性作业是结合竞赛及教师科研成果布置的大作业,学生通过理论计算后进行仿真验证,并做出实物。

教师在每节课课后通过课前线上掌握的学情信息及课堂中教学反馈,及时对授课做出调整、补充,课后不断反思,优化教学方案。

4 课堂教学设计

课堂教学实施知识传授、能力培养、价值塑造的主要渠道,做到科学性与价值性、知识性与思想性的辩证统一[5]。一方面要在教学内容、教学方法进行不断改进,另一方面要精心设计课堂教学环节,将课程思政的元素有机地融入到教学中,潜移默化地开展课程思政,提高课程学习的趣味性,同时帮助学生树立正确的“三观”,为学生成为一名合格的自动化工程师奠定基础。

4.1 理论教学

围绕核心价值观塑造,紧扣教学大纲要求设计思政元素,“课堂内外、校园内外、线上线下”结合,通过“听故事-查资料-做调研-自己讲”的多元化方式开展课程思政教学,提升了学生学习的参与度,使学生自然接受,并在掌握课程专业知识的同时,了解工程师良知、严谨、责任心的品质,引起学生情感共鸣,激发学生成为一名自动化工程师的决心。例如:讲解电力电子技术的应用时,引入中国制造的电力机车的发展这一案例。课前,信息平台发布讨论题“中国铁路的标志性成果”,学生发表各自观点。课中,通过图片、视频等多种方式讲解中国制造的电力机车发展;通过实物作品展示整流电路在电子竞赛中的应用。课后,学生查阅资料,完成电力机车运行时速调研。学生深刻体会到“中国速度”及专业知识的重要性,达到了课程育人与育才目标的统一。

4.2 实验教学

电力电子技术在大功率电能变换场合应用较多,考虑安全性因素,课程实验使用实验箱完成,学生自主完成电路设计、调试的机会不多。因此以学生为本,改革课程实验教学,增加设计性实验项目,采用半开放性管理、引导式实验教学方法,每一次实验前学生先预习实验教学视频,再通过Matlab仿真验证实验结果,最后在实验室中独立操作、调试。学生领悟到实践的重要性,认识到实践是检验真理的唯一标准。

通过实验,一方面提高学生动手能力和学习专业知识的热情,另一方面培养学生树立科学的发展观,养成吃苦耐劳、艰苦奋斗的精神。

5 考核方式改革

从学生的学习成效、综合能力、能动性三方面设计多元考核标准。通过考查学生对课程知识点的掌握情况、预习能力、听课效果和总结、归纳能力评价学习效果;通过考查学生是否按时上课、课堂内小组合作、诚信考试评价综合能力;通过考查学生课后作业的完成率、实验的出勤与纪律评价能动性。

“电力电子技术”课程成绩由过程成绩(40%)、实验成绩(10%)、期末考试成绩(50%)三部分组成。过程成绩考核分别从考堂考勤、课后作业、线上测、学习报告、课堂讨论、视频学习六方面进行评价。课后作业评价学生掌握课程知识点的程度;线上测试评价学生预习能力、听课效果、掌握能力;学习报告评价学生的总结、归纳能力;课堂讨论评价了学生运用所学知识解决实际问题的能力,反映课堂上学习的效果、表达及交流沟通能力;视频学习评价学生自学能力。课程考核内容及考核标准如表2所示。

表2 过程性考核具体考核内容及考核标准

通过多元化考核方式改革,在整个教学过程中考查学生专业能力及德育素质,提升了课程学习的广度、深度与挑战度,同时对学生德育素质进行了有效的评价。

6 结语

结合“一流课程”建设要求及“课程思政”要求,从课程育人目标、教学方法、教学实施、考核方式等方面对“电力电子技术”课程改革,将显性知识与隐性知识结合,将教育活动与不断发展的社会科技接轨,切实贯彻“知识、能力、价值”三位一体的育人目标,为学生成为一名合格的自动化工程师或技术骨干奠定基础,为其他工科课程教学改革提供参考。