应用型地方院校《电工技术》课程模块化与思政化融合研究

王 雄,张 菁,李 艳,杨宏斌

(榆林学院 能源工程学院,陕西 榆林 719000)

当前,我国已经建成世界上最大规模的高等教育体系,高等教育已从大众化迈入普及化[1]。2019年10月,教育部出台了《关于深化本科教育教学改革全面提高人才培养质量的意见》,其中明确指出 “全面提高课程建设质量”,要求提高课程建设规划性和系统性,同时指出“把思想政治教育贯穿人才培养全过程”,要求把课程思政建设作为落实立德树人根本任务的关键环节[2]。

榆林学院地处国家能源化工基地,定位为应用型地方本科院校。对于应用型地方院校来讲,“全面提高课程建设质量”的载体是课程,实质还是指应用能力,而应用的前提是课程内容的模块化[3]。“把思想政治教育贯穿人才培养全过程”体现的是课程的思政化[4]。如何依据学校定位,结合地方特色,构建“模块化和思政化”的融合课程是必须要面对的挑战。

通过调研榆林学院机械专业的电工技术课程,发现如下现象。

(1)课程知识杂乱繁琐,在教授时容易分散,分块内容并不明确,甚至与专业培养方向不相符,导致学生在学习时目标定位也不清晰。这就要求授课团队提炼知识点,依据课程目标重构课程,根据能力要素模块化教学内容。

(2)学校定位为应用型,因此机械专业的课程应该偏重于应用,而先前是以普通课本为基础开展教学的,很多内容偏理论。这就要求授课团队关注知识的实践和应用。

(3)先前课程思政并未与专业知识点联系,引入思政牵强,甚至生搬硬套,导致学生对于思政的理解并不深刻。这就要求授课团队构建思政案例库,通过知识点关联课程思政内容。

针对上述问题,本文提出以《电工技术》课程为例,开展“应用型地方院校课程模块化与思政化融合研究”,从而深化教学改革。

1 课程内容模块化

由专业的培养方案可知培养目标,进而获知支撑培养目标的毕业要求,从而设置课程及课程目标支撑毕业要求[5-6]。而模块化的关键在于设置进一步支撑课程目标的分模块、能力需求及相关知识点。

1.1 课程目标

榆林学院机械专业的人才培养目标是培养能源化工机械行业第一线从事设计制造、技术开发与应用研究、运行管理等方面工作的高素质应用型人才。

经过相关行业、企业调研分析,最终设定如图1所示的两个课程目标及能力需求。

图1 课程目标

其中目标1为对电路所研究的基本现象和基本分析方法有全面的认识,对应培养学生分析和解决基本电路问题的能力,进而支撑毕业要求工程知识指标点;目标2为对变压器、三相电动机及其控制方法有系统的认识,对应培养学生变压器和电机相关分析能力,进而支撑毕业要求的问题分析指标点,从而支撑人才培养目标

1.2 课程内容

模块化是根据如图1所示的机械专业在榆林地区能源化工行业的能力需求,同时参考教材建设课程内容将《电工技术》课程内容分为了两个部分,分别为电路部分和电机及其控制部分。依据能力要素,将电路分为5个模块,电机及其控制分为3个模块。如图2所示。

图2 课程内容

而每个模块又设置若干能力要素。如表1所示,因篇幅有限,本文在每个模块中仅列举一个能力要素及凝练的相关知识点。

表1 能力要素及相关知识点

2 课程模块化与思政化融合

本文提到的融合,即指以知识点为核心,采用类比联想法由知识点联想衍生课程思政元素潜移默化融入课堂,在加深学生专业知识理解的同时,进一步对学生进行思政教育。方法如图3所示,通过内涵类比,帮助学生树立正确的价值观和人生观,提升自身素养;通过政策类比,引导学生理解党和国家的政策,培养爱国精神;通过衍生类比,激发学生科学思维,提升学生知识的创新应用能力。

图3 类比联想法

表1已经列举了每个模块某个能力要素对应的知识点。依据此知识点,通过类比联想法,建设课程思政内容如表2所示。

表2 课程思政

2.1 电源与负载的关系

电源与负载的知识核心在于:在电源能力允许范围之内,负载需要多少,电源就供给多少,即电源的输出由负载决定。

(1)在家庭中,正在读书的大学生好似负载,而其父母好似电源。当学生需要多少,其父母会倾其所有,而父母的能力也有限,当需要太多父母肯定无法满足。因此学生不能向父母索求太多,更要懂得努力学习,无愧于自己,无愧于辛苦的父母。

(2)共产主义社会好似电源,而按需分配个体好似负载。共产主义社会能够满足每个人的合理需求,但如果有人一味索取,而不考虑社会的承受能力,则无法实现共产主义社会。因此物质文明和精神文明均高度发达是实现共产主义社会的前提。

(3)在机电系统设计过程中,关乎系统、电机、电机驱动对象三个重要的因素。电机驱动对象好似负载,而电机好似电源。电机驱动对象的转速决定了电机的输出转速,这是选择电机必须要关注的因素。

2.2 电阻串并联连接方式

电阻串并联的知识核心在于:串联即顺序连接,一条支路中串联的各个部分缺一不可。并联即并行连接,起点相同且终点相同,多条支路均连接起点与终点。

(1)串联的每一个环节都是必备环节,要求学生明白人生道路上会有无法避免或无法逃避的环节,必须要勇敢面对和克服。并联就好像“条条大道通罗马”,引导学生面对任何问题时都应该多思考、多想办法,不要一根筋,明白在人生的道路上有很多选择,要乐观、豁达。

(2)“一部分地区、一部分人可以先富起来,带动和帮助其他地区、其他的人,逐步达到共同富裕”的政策实施体现的正是“串联与并联”的关系。共同富裕是指每个人均以并联的方式达到富裕的共同目的,但是实现这个目的需要有人先富,这就是串联的体现。

(3)在自动化系统设计过程中,“串联与并联”思维极其重要。根据串联设计思维,必须加载可手动控制的串联开关,在关键时候可以直接关闭系统。根据并联设计思维,必须加载可手动控制的并联开关,在关键时候可以直接开启系统。

2.3 电阻、电容的参数

电阻、电容的参数知识核心在于:电阻关注电阻值和功率,电容关注电容值和电压,但电阻、电容等元器件均有标称值,因此设计的电子元器件均要求在市场上能够买到。

(1)如果设计的元器件因为参数的原因不能够在市场上买到,那么应用价值就不高。从而告诉学生,思考任何问题时都要考虑所处环境和面对对象,不能片面或者随意考虑问题,而且要适应规则和规矩。

(2)现今世界政治格局发生重大变化,科学已有了国界,因此党中央提出构建以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进的新发展格局。但无论如何,个体发展还是要依靠群体,因此倡导西方国家不要对中国进行高科技限制。因为历史证明,只有团结、全球流通才能推动人类文明发展,进而让学生更深层次的理解党中央提出的“人类命运共同体”。

(3)在电路设计过程中,当发现所设计的器件在市场上买不到或在实验室找不到,这时可以采用取代思维。如所选电容为10 μF,则可采用两个20 μF的电容串联替换。

2.4 功率因数调整方法

功率因数调整方法知识核心在于:从无功功率角度来讲,串联和并联电容器均可抵消电感产生的无功功率,但为了保证原负载的工作状态不变,最终采用在感性负载两端并联静电电容器从而提高功率因数。

(1)由上可知,要想对某一指标进行改进,一定要考虑到原有指标的客观要求,调整的方式方法要尽可能的满足指标的合理需求。引导学生在优化事物或事件时,要多维度、多因素、多角度考虑,采用合理的方法。

(2)“一国两制”是邓小平同志提出的具有中国特色社会主义理论之一,是为解决台湾问题,恢复对香港、澳门行使主权,实现祖国和平统一而提出的重大战略决策和科学构想。一国两制的构想恰恰体现了解决问题时,要多角度采用合理且优化的方法。

(3)在系统设计时,某些环节自身设计的很好,但是不代表其在系统中适用。因此在具体设计时,除了考虑自身功能实现,还要考虑对其它环节或系统整体的影响,即所谓的整体思维。

2.5 负载星型联结方式

负载星型联结方式的知识核心在于:负载采用星形联接时,要尽量保持负载对称,从而保证中性线上的电流尽可能少。

(1)在大学生活中,学生比较关注的是评奖评优,而在实际评审过程中,评审小组更多地会考虑到平衡,除非特别贫困,要不然不会将助学金连续两年给予同一个人。因此学生得知评审结果后,要综合考虑评审小组的平衡思维,理性面对。

(2)由此容易想到国家近年来提到的振兴东北、西部大开发、长江经济带、丝绸之路等,都是为了发展平衡。社会主义国家要做到人人吃饱穿暖,这是精准扶贫的原因。因此引导学生理解党和国家的好政策,进一步提升优越感。

(3)在区域供电设计时,特别要注意保持平衡性。三相电对应的三个区,基本上要做到负载对称,因此在负荷计算后划分范围,进而设计区域供电方案,从而保证实施后区域供电安全稳定。

2.6 变压器工作原理

变压器工作原理的知识核心在于:变压器实际上是一种转换装置,为了达成两侧的统一,才有了升压和降压。因此可以将变压器理解为沟通的桥梁,可以将电耦合和磁耦合理解为沟通的方式方法。

(1)在人与人交往的过程中需要桥梁,需要沟通。学生之间同处一个环境,更要懂得相互沟通。如果不沟通,小事情会积攒成大事情,甚至会出现严重问题。因此倡导在保留气度的同时,更要懂得通过交流化解矛盾。

(2)中美贸易多次谈判,谈判就是很好的沟通桥梁。谈判过程中的争议、纠葛和变压器中的电磁耦合、纠缠的意义是一样的。最终通过谈判,中美双方达成了统一意见,这就是沟通的作用。进而引导学生理解中央明确提出的中美和则两利,斗则两败的思想。

(3)在电路设计过程中,为了彼此匹配进而使能量或者信息正常传输,通常都要设计转换装置。除了变压器,电平转换芯片也能够进行电压的转换。如某两种不同的电压均代表高电平,为了使数字逻辑匹配,在实际使用时需要用芯片进行电压转换。

2.7 电动机制动原理

电动机制动原理知识核心在于:产生与电动机旋转方向相反的转矩,以达到迅速停车的目的,而不是断电后随着时间慢慢停转。电气制动与机械制动有着本质的区别,但是均是使被控对象迅速停下来。

(1)制动是人生的急刹车,当出现错误时应及时制动,而不是麻痹自己,所谓悬崖勒马,为时不晚,要学会及时止损。制动不是慢慢停下来,因此在处理相关事情时要具有当断则断、果敢的好品质。

(2)当经济过热时,国家会采取增加税收、减少政府支出等紧缩财政的方针,或者紧缩信贷、减少货币供给量从而给经济刹车。进而宏观调控,以保证经济发展的平稳性和持续性,从而引导学生理解国家经济政策。

(3)在系统稳定性设计时,往往要保留一定的裕度,从而保证相对稳定性。这就好比制动不可一蹴而就,必然要经过一定的时间,因此设计时要考虑不可突变的因素,留有缓冲。

2.8 顺序控制设计方法

顺序控制设计方法知识核心在于:通过继电器和接触器控制电机顺序启动,有先有后。

(1)引导学生在处理事情要有重点,要有主次顺序。应该集中精力解决关键问题和首要问题,不要眉毛胡子一把抓,可能会得不偿失。

(2)我们的国家是人民的国家,因此首要解决的问题是人民的温饱问题。这么多年以来均以经济建设为中心,集中精力办大事,基本消除了贫困。从新冠疫情防治来讲,世界上没有任何一个国家能够像中国做的这么好,这也是生命权优先的原则体现,进一步引导学生感恩祖国。

(3)系统设计过程中也体现了顺序的概念。一般情况下,弱信号放在输入端,而功率放大放在输出端,这样的顺序设计能够使控制更为有效。而反馈信号又是从输出端反馈到输入端,这也是顺序的体现。

3 结论

上述课程模块化、思政化及融合方法已在本校相关专业进行了三年的实践,取得了良好效果,学生应用能力显著进步,精神面貌得以提升。本文提到的课程建设模式和方法能够为其它高校相关研究提供参考。