基于成果产出为导向的开关电源原理与设计课程教学改革

马旭 郝帅 程勇 许昕琪

摘要：针对开关电源原理与设计课程中教学内容与社会需求不匹配、教学内容过于抽象、教学模式单一以及缺乏教学实践环节等问题，文章提出了以OBE为基础的课程教学改革方法，通过深入企业调研、调整教学大纲、增加课程实践教学环节，使教学内容能够满足社会企业实际需求。文章提出的教学改革方法能够丰富教学内容并增强学生电源技术思维和创新能力，同时也为相关专业课程的改革提供一定的借鉴。

关键词：开关电源;成果导向教育;教学改革

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2020）21-0195-02

引言

开关电源原理与设计是按照自动化专业认证要求开设的一门新课程，在本科教学中还处于初级阶段。该课程知识覆盖面广、实践性强，因此，教师若采用传统的教学方式会造成学生理论学习难度较大和学习兴趣不强等问题。本部分开设该课程的院校中，任课老师仅凭借课本中的图以及电路图原理来进行简单教学，这样的教学方式过于单一机械化，模糊了开关电源原理与设计这门课程开设的真正意图—让学生在深入了解开关电源原理的同时，一并了解开关电源设计的规范性和标准性，侧重对学生工程问题设计思维和创新能力的培养。

随着经济和科学技术的发展，我国社会对应用型人才有着越来越强烈的需求。针对目前课程教学中存在的问题，本项目采用基于成果产出为导向（OBE）的教育理念，积极调研企业需求，有针对性地进行教学改革设计。在理论教学的基础上，适当地加入实践环节，不仅可以使学生在理解理论知识的同时也感受到学习的趣味性，而且还有助于学生实践能力的提升。本文通过对企业调研和教研团队实践，将对应的教学内容与电源工程师素质相匹配，可以有效推动《开关电源原理与应用》课程教学设计和提升学生的学习效果。

一、课程教学现状

开关电源原理与设计是自动化专业一门重要的专业课，具有非常强的实践性。其课堂教学共计40个课时，单纯的课堂理论学习使得学生往往只知道电源的基本拓扑结构、基本概念以及公式，对于如何制作电源却知之甚少，更谈不上一进入工作岗位就能够研发。目前所采用的教学方法和模式的局限性主要在于以下三个方面：

（一）教学内容与教材的不适配

前期课程主要讲述开关电源中DC/DC变换器的基本电路原理，包括整流、滤波、稳压电路的原理及电路参数的计算，该部分的内容与前修课程电力电子技术有部分重叠，导致学生的学习积极性不高。教材和教学内容的选择需要根据实际需求进行适当的调整。以整流电路的学习为例，既然模电课程主要讲述整流电路的分类及主要工作原理，那么本课程就可以着重讲解整流电路中二极管参数的计算。此外，教师还要避免讲授过多的公式推导，应注重理论与实践的结合，注重教会学生如何将理论知识应用到实际生活与工作中去。

（二）教学内容过于抽象，教学模式单一

开关电源技术多涉及电路的设计与计算，课程理论知识的学习难度较大，知识点的直观性弱，显得内容枯燥，很难引起学生的学习兴趣。课堂教学通常以电路图和图像讲解为主，从根本上使得该课程成为单一的灌输类课程，导致学生只有听力在长时间运作，忽视了学生在整个课程中的参与互动身份，尤其对学生好奇心和理解能力的忽视更会引起学生对该课程的厌恶情绪，从而出现走神、理解速度慢、概念模糊不清等现象。这样的教学模式造成了老师和学生在思想上的脱节，最终实现不了知识的有效传递，束缚了学生的求知欲，导致学生动手能力差、不愿意思考、不能够深入理解问题的实质。

（三）缺乏教学实践环节

该门课程综合性强、涉及知识點众多，学生往往只知道课堂上所学习的开关电源基本拓扑、基本概念以及公式。当面对一个实际而又复杂的问题时，学生往往难以下手，缺乏分析和解决实际复杂问题的能力。衡量该课程教学效果的检验标准不仅是学生是否熟练掌握了理论知识，还包括学生能否很好地将所学知识与实践相结合，不再纸上谈兵，实现从理论知识到实践应用的过渡，这才是该课程教学最终的目标。

二、基于OBE理念的教学改革措施

我国教育部对高校的办学和就业率有评估，对专业也有一定的考核，评估是多层面的，包括对学校、专业和课堂教学的评估。而“评估学习产出”是最能体现OBE特色的步骤，工程教育专业认证遵循三个基本理念：成果导向、以学生为中心、持续改进。这些理念对引导专业建设与教学改革、保障和提高工程教育人才培养质量至关重要。

OBE作为一种先进的教育理念，当前应用型人才培养方案缺少“反向设计”课程体系的做法。相对于传统教育的“正向”而言，反向设计是从需求开始，由需求决定培养目标，由培养目标决定毕业要求，再由毕业要求决定课程体系。OBE模式设定教学和学习的核心是学习产出，它贯穿于所有过程，多种教学模式都是以最终的产出结果为依据的。不管是教学内容和教学方法的选择，还是评价考核方式的设定，都必须对学习产出负责。

根据学习产出的要求，这门课程需要熟练掌握最基本的几种电路拓扑的工作原理、开关管的驱动电路设计、重要电力电子元件的选型、开关电源目前常用的多种PWM和PFC控制芯片的控制方式、变压器和电感的设计参数计算、各种保护电路的设计应用、功率因数的计算、闭环电路的调试方法等。对于开关电源这种实践性较强的课程，传统的教学内容和教学方法无法完成学生现阶段的既定目标，达不到实际产出的要求。因此，针对上述开关电源原理与设计课程存在的问题，以OBE理念为导向，提出以下课程教学改革措施。

（一）调整教学大纲与教学内容

基于OBE的教学方法，将教学大纲设计得更加明确学习结果。传统教学活动将开关电源原理和设计课程内容看作是核心，课程目标依据课程内容而定。在OBE模式下，课程目标包括了当前课程的培养目标，更包括了未来工作需求要达到的目标。明确教学目标，指引教学大纲设计，明确教学内容及相关知识点，指导课程教学设计，面向企业人才需求，侧重能力培养目标和培养结果的测评方法。

（二）根据教学大纲进行课程教学设计

课程设计包括：明确预期学习结果，并且将专业培养目标、知识点和预期学习结果相对应;利用软件平台，增加课程的电路仿真环节，形象生动地反映电流电压等变化过程;结合企业人才需求，培养学生对开关电源结构和工作过程进行分析和调试的能力。

在课程设计中，削弱对抽象理论和术语定义的讲解，突出实际案例分析，加强对学生实践技能的培养。将企业调研和教研团队的实践、教学内容与电源工程师素质相匹配，强化学习结果中的应用和分析能力。

（三）基于实践导向的开关电源设计案例开发

在实践教学中，将制作开关电源实物作为考核标准之一，可以更好地结合理论与实践。结合开关电源原理与设计课程特点，设计实验实践环节，增强学生的动手能力，将理论学习结果扩展到实践层面，将制作开关电源实物作為一项考核，以检验学习成果。

三、结语

本文分析了开关电源原理与设计课程的现状与传统教学中存在的问题，结合企业人才能力需求的调研，提出在OBE的理念下，修订教学大纲及课程教学设计，并将改进后的课程设计应用到实际教学中，让学生们一边学习理论一边在实践环节中巩固学习效果，进行电源制作和电路故障排除以及电源设计，加强对学生电源技术思维和创新能力的培养。

参考文献：

[1]阚加荣.开关电源及其技术教学模式的改革与探索[J].高校实验室工作研究，2015，（03）：12-13.

[2]沈汉鑫，黄剑平，熊飞兵，等.OBE教育模式下的课程设计类实践课教学改革—以照明驱动电源设计课为例[J].现代职业教育，2016，（36）：32-33.

Abstract： Aiming at the problems of mismatch between teaching content and social demands， too abstract teaching content， single teaching mode and lack of practice teaching in Principle and Design of Switching Power Supply， a teaching reform based on OBE is proposed. Through in-depth enterprise research， adjustment of the teaching syllabus， and increased practical teaching links， the teaching content can meet the actual needs of social enterprises. The teaching reform methods proposed in this paper can enrich the teaching content and enhance the students' power technology thinking and innovation ability， and also provide some reference for the reform of related professional courses.

Key words： switching power supply; Outcome-based Education; teaching reform