以学生为中心的《电力电子技术》课程教学改革研究

马飞，李琦

（辽宁科技大学 电子与信息工程学院，辽宁鞍山 114051）

创新驱动，人才为本的指导思想对新时代的教学提出了新的要求。高等学校教师需要帮助学生提高知识掌握水平，培养学生创新能力，以最终达到提高人才培养质量、提升科学研究水平的目的。

我国现行教学模式主要是知识型教学，以教师围绕课程知识点讲授、学生以被动听课为主，学生主要把注意力放在对知识要点的掌握上，并不关心知识点的来龙去脉，只关心如何通过考试。学生花费巨大的精力和时间去获得“标准知识答案”。传统教学模式对于培养一些流水线上的工程师或者是中层管理干部可能是有效的，但不能适应新工业“4.0”的要求[1]。

近几年在国家的大力倡导下，高校采用互动式教学方法，尝试各种新的教学模式，鼓励学生学会主动思考，提高批判思维的能力，与教师充分互动共同学习。目前，国际国内流行翻转课堂和慕课网络教学方式，这些模式在一定程度上提高了学生的互动性和自学能力，体现了以学生为本的教学理念。但是这些也只能在部分主动性较强的学生中起到很好的作用，对于从小形成被动接受式学习模式的学生收效不大。这就体现出教育是系统工程，传授学习的能力比传授知识更为重要[2]。

本文尝试以学生为本，以教师为引，融合多种教学方法，注重因材施教，采取灵活多变的策略，构建系统化、多元化思维体系，推进向能力型教学模式转变。

1 《电力电子技术》课程特点及教学情况

我校的《电力电子技术》课程是自动化专业的一门传统课程，随着技术的发展，课程名字与内容也历经《半导体变流技术》《电力电子学》两代，2010年后改为现在的《电力电子技术》。课程跟随技术进步，不断改进完善教学资源，教学形式持续改进。现课程共48 学时（理论38 学时，实验10 学时）。主要任务是培养学生熟悉电力电子技术的发展概况、技术动向和新的应用领域。了解与熟悉常用的电力电子器件的工作机理、电气特性和主要参数。理解和掌握基本的电力电子电路的工作原理、电路结构、电气性能、波形分析方法和参数计算，并使学生具有一定的电力电子电路实验和调试的能力及初步的系统设计能力。并在此基础上，使学生学会电力电子系统的设计，继而培养学生在实际中分析问题和解决问题的能力，尤其是面对未来我国对电子技术发展的巨大需求，更需要培养学生在电子技术领域的基本素养，适应国家发展需要。

2 课程与教学改革要解决的重点问题

2.1 教学内容更新问题

电力电子技术是一门发展较快的学科，与时代的发展联系较为紧密。这样就导致教课内容需要不断调整，需要跟随国家对相关领域的发展要求来适时调整教学内容和培养目标。但是在传统教学中，受限于教学大纲设定、课时有限以及考核方式侧重点等原因，内容更新有限。同时对长期存在的“重理论，轻应用”问题的解决还不够理想。尽管在这方面不断进行局部调整，但实际效果仍然不够理想，此问题有待在教学改革中进一步解决。

2.2 课程的难度与学生整体接受程度的矛盾

该课程教学方式经过多次改进，从按部就班地依照指定教材进行灌输式教育，到多媒体融合教学，再到翻转课堂的应用，可以使学生在一些理论结构比较清晰、易懂的知识点上取得较好的学习效果，但在讲授难度较高的知识点时收效甚微。出现过一个知识点换了多种方法教学，学生都难以掌握的窘境。这对学生和教师都有影响，学生方面，导致学生的学习兴趣降低、主观学习动力下降；教师方面，产生挫败感，降低教学积极性。大学生需要有更高的电子技术方面的素养，这就要求这门课从传统的以变流为主的教学内容向注重变流器件的量子物理学原理和变流原理相结合的教学方向发展，让学生更能适合未来社会发展的需求。在这种情况下，加入的量子力学内容更凸显了这种矛盾。为了让学生更好地接受，需要更有效的教学方式，以更形象的教学内容吸引学生。

2.3 考试模式问题

传统的课程考核形式是以笔试成绩为主，结合实验成绩和平时成绩来决定最后成绩。此考核方式相对比较合理，但是考题标准化，容易使学习模式和教学模式流于“应试”，过于灵活又会使学生难于把握方向，大量增加记忆量和难度，使学生将更多精力用到背书上，不利于提高应用能力和创造能力。由此，制定与该门课程相适应的新的考核体系是体现课程侧重点的方式之一，也能够使学生进一步明确学习方向，领略课程精髓，达到教学目的。

以上是这门课程开设以来遇到的较为普遍的问题。在教学改革过程中，教师团队长期致力于尝试各种优秀的教学模式和有效的考核方式来提高教学效果，真正帮助学生做到学以致用，灵活掌握知识，以培养出符合社会需要的人才[3]。

3 课程教学改革思路及措施

教学是为了让学生学会自学，否则以有限的学时是无法将专业知识讲全面的。学生如果不能学会自学，毕业工作以后也很难实现自我提升。“教”的最终目标是“学”，因此“教”是“学”的外部条件，离开“学”，便没了“教”，教法、学法与学习效果三者之间是复杂的因果关系[4]。因此我们提出以脑科学为依托，构建深度学习模式，倡导终身学习理念，深度激发学生的自我认知、认可，激发学生自我学习的动力和能力，使学生真正愿意学习、学会学习。

3.1 构建问题为导向的深度学习模式[5]

先让学生思考起来，不是被动枯燥地接受知识，产生探究电力电子技术奥秘的学习动机。我们把课程内容以问题形式抛给学生，针对每节内容设计不同的问题引入课程。

比如在第一部分电力电子器件工作原理的教学中，我们设计了如下的问题引起学生思考。

（1）电力电子技术解决的是什么问题（绪论中讲过）？

（2）以前学的知识中有没有相关内容（允许学生互相讨论）？

（3）在这些应用中电力电子器件都发挥了什么样的功能？

（4）电力电子器件如果要发挥开关的功能，需要有什么样的特性？

通过这些问题，学生会变得踊跃思考，有的翻书，有的在网上搜寻答案，在经过一些提示，基本就能把定性的问题总结得比较全面。在此基础上我们稍加指导，概念性的问题就都解决了。

3.2 形象化的教学方法消除学生对抽象理论的畏惧

学生对网上教学资源的利用率较高，喜欢形象化的教学内容，我们就合理采用流行的“哔哩哔哩”“YouTube”等视频网站的视频内容，结合国家建设的慕课资源，更灵活地给学生提供丰富多彩的教学内容。比如讲绪论时我们就使用了特斯拉电动车宣传视频，通过视频，学生不但了解了电动车的工作原理，也了解了电力电子技术的内容和应用。在讲器件原理时应用了PN 节形成的动画、电子能级变化的动画等，这些动画视频增加了学生的兴趣，降低了学生理解难度，非常受学生欢迎。同时向学生推荐相关的教学资源，让他们课后参照学习，多角度学习这门课程，更深入地理解知识。

3.3 以脑科学为基础养成学习习惯

一旦着手解决某个数学、科学问题，就会发现你做到的每个步骤，都会指示下一步的进行。内化吸收解题技巧能够加强神经活动，当你看一眼就能看出某题解法，即对题目有真正的了解，说明你已经成功构建出了一个命令组块[6]。在学习中很重要的一环就是如何记忆和内化复杂的专业课知识。这就需要我们遵循大脑的工作规律去建立自己的学习习惯，构建记忆模组。为了帮助学生形成记忆模组，我们对每个重要知识点都设计了循环教学步骤。

（1）根据知识点提出一个应用问题，让学生从定性的角度去思考解决办法，并将思路记下来在课堂上进行讨论。

（2）在讨论得到的不同思路的触发下再对问题重新思考，修正思路，探讨出大家都可以接受的方案。

（3）教师对方案进行启发式点评，针对方案优缺点具体设问，留作课后思考。

（4）第二节课就该问题重新讨论，得出合理的解决方案。

（5）由教师对该方案从定量的角度进行分析讲解。

（6）提出难度进阶的问题，然后重复前几个步骤，直到该章内容结束。

（7）建议学生主动重复这个学习模式，并且在研究方案的时候多借用各种资源拓展知识和思路。

3.4 以学生为本构建开放式考核模式

该课程在考试模式的改革上注重以学生为本，充分调动学生的自觉性和参与意愿，考核的结果更多地与学生自己的行为挂钩，改变以往的专注理论知识的考核模式，打破依靠期末一张卷纸决定成绩的单一考核模式，将学生能力的培养作为该门课程的终极考核目标。改革后的课程考核体系由课上演讲成绩、期末笔试成绩及项目设计成绩三部分组成，分别占20%、50%和30%。演讲环节是学生课前预习后，对新内容发表个人见解，并由学生和教师共同探讨和纠正。项目设计则是学生就自己感兴趣的内容进行研究设计，不设固定题目。这些措施的施行，不仅能考核学生对理论知识的掌握程度，更能调动学生的参与感，增强学生学习的内驱力，为培养学生自主学习能力打下了基础。同时，题型方面也要做出相应的调整，题型设计更趋灵活化，减少单纯记忆性理论题目，增加专业新技术、新应用分析类考题，例如结合新能源的发展趋势，增加了风力发电和太阳能发电应用等相关内容，增强学生对新知识、新应用的了解，有效地提高了学生的应用能力和创新能力。

4 结语

《电力电子技术》课程的教学改革主要围绕课程内容和学生的学习方法两方面进行建设。在内容方面不断跟踪技术应用的新发展，拓展广度和深度，让课程内容和社会需求紧密结合，顺应国家发展要求。在健全理论体系的基础上，遵循“重思想、重方法、重思维训练”的原则，以综合提高学生的学识与能力为目标，不断完善教学内容和方法，提高本课程在国内同类课程中的水平。

本文所提出的教改方法经过了两轮的实施，已取得较好的效果，学生学习起来更有主动性，也觉得学得轻松了一些，并逐渐习惯把身边每天密切接触的“电”与本课程内容相对照，把《电力电子技术》的内容应用到实际中。

本次教学改革提高了该课程的教学效果和教学质量，但是效果并不能惠及所有学生，内驱力较差的学生受益较小，这也是下一步教学改革努力的方向。