基于德融课堂的电力电子技术课堂教学案例设计

梁玮　肖中俊

摘  要：把德育元素有机地融入到能力培养和知识传授中，是齐鲁工业大学（山东省科学院）大力推动以德融课堂为目标的课堂教学改革。文章以电力电子技术课程为例，介绍课堂案例和德育教育的协同开展，以达到“立德树人、教书育人”目的。

关键词：德融课堂;电力电子技术;教学案例

中图分类号：G642 文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2022）10-0098-04

Abstract： It is Qilu University of Technology（Shandong Academy of Sciences） that integrates moral education elements organically into ability cultivation and knowledge impartation to vigorously promote the classroom teaching reform aimed at Moral Education Integrated into the Classroom. Taking the course of Power Electronics Technology as an example， this paper introduces the cooperative development of classroom cases and moral education， so as to achieve the goal of "cultivating people by virtue， teaching and educating people".

Keywords： moral education integrated into the class; Power Electronics Technology; teaching case

一、电力电子技术课程概述

电力电子技术是覆盖电力、控制、电子三个领域的一门新兴学科，是自动化专业、电气工程及自动化专业的核心专业基础必修课。课程开设在大学三年级上学期，共56学时，其中理论学习40学时，实验实践16学时。本门课程以电力电子知识为基本对象，围绕电力电子元器件和电力电子电路这两个核心，传授电力电子电路基本原理、控制方式以及应用方法等内容。课程内容分为四大模块，分别是电力电子器件、电力电子电路、PWM控制技术、电力电子器件的应用。其中第一模块是本门课程的基础，第二、第三模块是本门课程的主体，第四模块是本门课程知识点的深入。

电力电子技术课程标准，规定了学生要达到的知识和能力目标，明确了蕴含丰富思政元素的素质目标。总体培养目标是：学生掌握电力电子器件的特点，以便后续能够具备器件选用的能力;学生掌握电路分析能力，能够概述电路的工作原理，分析电路的输出波形、电能的变换过程;知道本领域技术的应用范围及其发展趋势，建立全面的知识体系架构，培养学生独立思考、勇于创新、敢于实践的科学研究能力，以及为了增强国家技术的实力，勇于攀登，爱国爱家的情怀。课程的具体目标由知识目标、能力目标和素质目标组成。

（一）知识目标

领悟电力电子器件的基本知识和概念;熟悉各种电力电子电路的结构、工作原理以及数量计算;理解PWM控制技术。

（二）能力目标

学生具备器件选用的能力、电路结构分析能力、电路波形分析能力;能够解决电力电子技术在常用电能变换器中的典型应用问题。

（三）素质目标

培养学生实事求是的科学态度，勇于探索的工作作风和创新精神;培养学生的科学审美观，努力发掘相关专业课程的内在规律;培养学生独立学习的能力;使学生牢固树立辩证唯物主义的世界观。

二、德融教学设计及内容

电力电子技术教学是以电力电子知识为基本对象， 围绕电力电子元器件和电力电子电路这两个核心，传授电力电子电路基本原理、控制方式、应用方法等内容，具有客观性并超越意识形态，具有通约性和普遍性。因此，长期以来，电力电子技术课程教学对课程思政重视程度不够，侧重于传递知识、育“才”重“器”，对育“人”育“德”考虑不足，缺乏针对思政目标的教学内容准备、教学环节设计和教学方法研究， 难以与思政课程形成协同效应。同时，电力电子技术课程的授课对象是电气工程、自动化等专业的学生，普遍存在掌握技术多、社会情怀少的现象，迫切需要在课程授课中让学生提升家国情怀和政治担当。

把思政教育融入教学过程中，应以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，培养学生崇尚科学知识，形成严谨的学习风气，树立正确的人生观和价值观;加强学生学习专业知识的时代责任、历史使命和奉献精神，为新时代下我国特色社会主义建设作出应有的贡献，为今后从事与电气工程等领域相关的技术工作奠定良好的职业道德素养。

根据本课程的教学内容，形成知识点思维导图，构建知识点与思政内容的无缝衔接，形成以学生为中心，智育为主、德育为辅的专业课程思政体系。

比如我们讲完电力电子技术课程中全部的变流电路后，学生可以感受到电力电子技术作为一种能源转换技术，在我们的生活、工作和学习中处处可见。从自然辩证法的角度来分析，任何事物都需要辩证地看待，电力电子技术的发展既然有有利的方面，肯定也存在不利因素。比如该技术被不法分子利用，用来制作毁灭性武器，给人类的生活带来灾难，这就是不利因素。同学们在学习技术、利用技术和创新技术的过程中，要努力减少不利的一面，努力为社会的进步以及人类的发展做出有利的贡献。要尊重自然，按照自然规律办事。引导学生不但要在技术发展面前去辯证的思考，在我们的生活，学习及分析时事的过程中，也要用辩证思维来看待，不可以偏概全。

电力电子技术课程不仅仅是要学生单纯地学习理论概念知识，更是要学生具有实际操作的能力。依据课程的培养目标，以重点知识点为元素，设计了七个学习项目，重构课程内容，扩大学生的应用视野，增强学生的实践能力。授课过程中，每个项目在教学中加入思政元素，加深学生对专业知识应用领域的认识，深度挖掘蕴含在专业知识和技能中的思政教育内容组织教学，不仅可以提高学生的专业素质能力，而且可以培育学生的个人素质能力，覆盖了学生素养的各个方面，积极推动学生的全面发展。每个项目中思政元素的融入，见表1。

例如：在讲解PWM控制技术这一内容模块时，设计了开关电源项目。教学过程分为温习回顾，导入课程，原理讲解，凝练核心，总结归纳，实验导入。

1. 单相桥式PWM逆变电路采用 全控性器件，所以在讲这一内容模块之前，让同学们温习回顾全控型器件的知识。由此延伸融入思政元素：做人做事能够收放自如，曲张有度。做充满正能量的人，多做正能量的事。德融体现：温故而知新，熟而能生巧。

2. 给学生讲解开关电源的原理图。交流电通过滤波、整流变为高压直流电，通过功率变换器的导通与截止将直流电压变成连续的脉冲，再经整流、滤波后变为低压的直流电。功率变换器的导通与截止由开关电源控制器发出的驱动信号控制。开关电源控制器所用的核心技术就是PWM控制技术。从而引入本节课的知识点：PWM控制技术。PWM技术是一种新型技术，没有此技术之前采用的是线性电源，开关电源在很多方面比线性电源具有明显优势。引入思政元素：让学生崇尚科学知识，明白科技对人类进步的作用。

3. PWM的调制原理。在讲解的过程中。通过问题“如何改变正弦波波形幅值？”“如何改变正弦波形频率？”来鼓励学生在遇到问题时，要具备探索和创新精神，不能轻易放弃。

4. 凝练核心知识点。提炼PWM的含义，加深对PWM控制原理的理解和认识。引导学生做任何事情，一定要精益求精，严谨认真，努力做到最好。PWM调制法由单极性、双极性PWM控制方式延伸到知识的应用往往是综合性的。个人的成长也是综合发展的结果。要充分利用在校時间参加各种学习及社团活动，让自己成为综合型的高素质人才。

5. 归纳总结。总结归纳本节课的重点知识点，引导学生吾日三省吾身，养成严以律己、知错必改的精神，最终成为学识渊博、品德高尚的人。

知识点讲完后通过小组讨论进行波形分析。引导学生要学以致用，知行合一。

6. 安排相应的实践课，让学生上电力电子技术实验台进行接线操作，分析得出的波形。培养学生团队协作、共存共荣的精神。

由此可见，在教学过程中的每个环节围绕课程目标，挖掘出了思政内容，使学生在学习专业知识的同时，加强了道德教育。

三、教学方法及手段

德融教学要做到“润物细无声”，在教学过程中进行合理的教学设计，还要选择合适的教学方法和手段，实现德融教学目标。本课程主要采取以下方法和手段。

（一）项目驱动引领教学法

电力电子技术课程对于学生来说较抽象，不容易理解。本课程在教学过程中，采用项目引领教学法，通过将生活中常见的、易懂的项目引入基础知识点，讲解知识点在项目中所起的作用和其工作过程。比如通过调光灯设计项目的引入，让学生掌握晶闸管的工作原理，会分析单相半波整流电路的工作原理，知道触发电路与主电路电压同步的概念。使生活中的常见现象和课本知识融入在一起，激发了学生的好奇心，诱导学生学习的情绪，营造一个良好的学习氛围。并且让学生意识到科学技术在生产实际中的重要作用，激发学生倾注精力、投入时间认真学习知识、技术的持续兴趣，培养学生的钻研精神。

（二）视频录像分析法

本课程有大量的电路图和波形绘制内容。课堂知识枯燥无味，在课堂中插入部分和电力电子技术相关的录像视频，使学生对电路和波形有更深入的理解与认识，能够提高学生的感性认识，激发学生的学习兴趣。比如在讲解PWM控制技术内容时，把往届学生参加大学生智能小车竞赛时所设计的循迹小车录像拿给学生看，告知学生小车循迹过程中的减速和增速就是应用本章节的PWM控制技术。提高学生对电子器件设计的兴趣，激发他们不断探索的能力。同时也为大学生竞赛提供知识储备和服务，鼓励学生积极参赛。

（三）头脑风暴讨论法

提出一些难以获得统一答案的问题，并引导学生进行讨论，从而让学生对该问题及其衍生出的深层次的问题进行思考，帮助学生养成深入思考的习惯，并在讨论中，获得德育教学效果。例如在讲电力电子技术应用章节时，引导学生说出其应用领域。让学生明白如今要找到一个完全不用电力电子技术的领域已不太容易。鼓励学生认真、努力学好本门课程，在学好基础知识的前提下，进行技术创新和科学研发，提高国家的科技竞争力。让他们认识到，为自己、为国家进行科技研发和技术进步的必要性，使学生产生对应的使命感。

（四）实践教学法

本课程的实践教学是通过实验学时来完成的。学生以小组为单位，在实验台上完成实验操作过程，锻炼学生的动手能力，同时培养学生的团结协作意识与创新意识。实验结束后的波形分析非常重要，理论分析和实验测得的数据总有一定的误差，教师引导学生分析实验误差的原因，并以此告诉学生，实验和理论犹如现实和理想，总有差距。想让现实与理想更接近，只有付出足够的努力才能拥有相应的收获。

（五）理论现实类比法

根据课程中相对抽象问题的特点，将需要讲解的德育教学知识点，与课程中存在的相类似的内容进行类比，在对具体知识点进行讲解的时候，拓展类比到现实生活中的问题，宏观上打通知识和应用之间的鸿沟，微观上提高学生对德育教学内容的认同和接受程度，提高德育教学效果。例如在讲斩波电路这一部分内容时，斩波电路是一种将电压恒定的直流电变换为电压可调的直流电的电力电子变流装置。在原有的直流信号基础上，用一个电子开关按一定频率不断开关，这样的话，原有的直流波形就成了一个类似方波的东西，相当于原来的直线被斩成了很多段，使电压在一定范围内连续可调。通过类比分析，引导学生在做人做事方面也应该收放自如，曲张有度，懂适可而止，在生活中也能做到行事把握分寸，说话留有余地。

（六）信息化教学手段辅助德融教学

采用网络教学平台，利用手机、电脑等电子产品帮助开展德融教学活动，既可以提高教学效率，又可以让学生熟悉使用手机等电子产品进行学习的过程，帮助学生抵御电子产品的诱惑，还可以在学生感兴趣的领域进行德育教学。比如，采用手机考勤的方法，既可以方便快捷地收集和整理教学信息，又可以让学生熟悉现代社会依靠手机进行工作和学习的方式，对上课时手机的应用环境进行思考。再如，通过网络化教学平台，让学生之间进行作业的互评，让学生站在教师的角度观察课程内容，既能帮助学生建立更高水平的知识观察视角，又能让学生在别人分析问题的角度，真正体验到为他人着想、相互理解的过程，促进学生发自内心的与人为善。

四、教学效果

实行德融课堂教学后，教学效果、学生的学习状态和学习成绩都有明显改善。

学生学习的信心明显提升。通过课下和学生的交流，了解到大部分学生对学好本门课程都充满信心，少了往届学生学习过程中的畏难情绪，学习积极性明显提高。从课堂表现来看，学生的精神状态明显好转，玩手机的学生明显减少，学生参与课堂教学过程的积极性得到提高，师生互动的实施变得更加容易。

学生科学作风更加严谨。和往届相比，作业抄袭的现象明显减少，实验报告撰写更加认真，实验步骤更加完善，实验结果更加科学、合理和充分。

学生团队协作的精神更加突出。从学生的实验过程来看，需要分组合作的实验项目，同组内学生协作分工更加和谐，过去大部分人观看，少部分操作的现象得以改善。从研究实验报告步骤，到搭建电路结构、实验数据记录和波形分析，大部分都能做到分工明确，协调有序。

学生学习成绩明显提升。2020/2021学年相比2019/2020学年不及格率降低了4.13%;优秀率提高了38.39%。

学生学习实践能力明显增强。在2020年“TI杯”山东省大学生电子设计竞赛中，荣获二等奖3项，三等奖10项的好成绩。

教师教学研究能力明显提升，2020年11月，主讲教师发表了基于本课程的教学过程撰写的教研论文：线上教学与疫情后课程建设的有机衔接研究——以“电力电子技术课程”为例。

总之，德育融入专业教学是双赢的行为，既潜移默化地培养了学生的能力和品质，又提高了学生对专业学习的认可度和参与度。考虑到每门专业课程有自己的特点，每位主讲老师有自己的教学风格，不同年代、不同专业的学生学情也有所差别，教师在实施专业课程的德融教学时，应根据具体情况有的放矢、不拘一格、灵活应变。

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基金项目：本文系2020年山东省教学研究面上项目“高校教师教学质量评价机制与体系的探索与实践”（M2020075）;齐鲁工业大学（山东省科学院）校级项目“《电力电子技术》在线课程建设研究与实践”（kczx202007）、“以高阶学习为导向面向新工科的《电力电子技术》课程混合式教学改革研究”（2020yb06）阶段性研究成果

作者简介：梁玮（1980-），女，汉族，山东德州人，博士，讲师，研究方向为课程改革，人才培养，学科建设等。