電力電子技術課程是一門新興的交叉學科, 它融合了電力技術、電子技術、控制技術等學科的知識, 是電氣自動化專業的基礎課程, 對于培養學生掌握電力電子元器件, 對電能進行變換和控制發揮著重要的作用。但電力電子技術課程在實際教學中, 因其理論性較強, 一些概念較為抽象, 學生學習起來具有一定的難度, 需要以OBE-CDIO模式的方式進行教學, 發揮學生的聰明才智, 使學生在理論中學習, 學習中實踐, 將電力電子技術的理論與實踐結合起來, 提高學生的工程能力。
一、依據OBE教學理念確立教學目標
將OBE-CDIO模式應用到電力電子技術課程教學中, 應根據OBE-CDIO模式的教學理念, 根據學生的學習需求確立教學目標。在電力電子技術課程上, 學生表現出強烈的學習欲望, 期望能夠通過完成電力電子技術課程, 掌握電氣自動化的入門知識。但是因為電力電子技術課程中存在著較多的電路圖和抽象的概念, 使學生的學習有一定的難度。因而在基于OBE-CDIO模式下所確立的教學目標, 應突出學生的主體地位, 圍繞培養學生的能力而展開。其教學目標主要內容如下: (1) 知識與能力。通過組織學生學習《電力電子與變頻技術》的課程, 使學生能夠掌握與電力電子變頻技術相關的知識, 理解電力電子的相關概念。培養學生能夠運用電力電子相關的知識解決實際問題, 從而培養學生發現問題、解決問題的能力。 (2) 過程與方法。在教學方法的選用上, 教師要根據OBE-CDIO模式的教學理念, 強調學生是課堂的主體地位, 以結果為本, 將理論教學與學生實踐相結合, 使學生由被動的學習變為主動的探究。在探究過程中, 以小組探究的方式, 逐步使學生由獨立的學習變為團隊的合作, 培養學生的團隊合作精神, 使生能選擇合適的電力電子器件和外圍變換電路來實現設計項目的需求。
二、面向產品設計的工程項目教學
基于OBE-CDIO模式下的工程項目教學, 應將教師的引導作用和學生的主體作用結合起來, 由師生共同來完成教學活動。
(一) 教學任務
在開展工程項目教學時, 教師要根據教學目標的要求, 制定相應的教學任務, 并將教學任務在教學活動開始之前下達給學生。教師需要注意所制定的教學任務, 既要與《電力電子與變頻技術》的內容相關, 又要符合學生的能力, 使學生能夠通過合作探究完成。如在《晶閘管的結構與工作原理分析》一節的教學上, 根據OBE-CDIO模式所確立的教學目標為:通過實踐活動, 使學生掌握晶閘管的結構及符號的概念;在了解晶閘管工作原理基礎之上, 能夠運用晶閘管的理論知識, 進行調光燈電路的安裝與測試工作。為了完成該教學任務, 教師在開展教學活動之前, 應圍繞金閘管的教學目標, 確立具體的教學任務, 即要求學生根據晶閘管的結構圖, 自行學習晶閘管結構圖中各符號的含義, 在了解了各符號的含義基礎之上, 依據晶閘管的等效電路, 分析晶閘管的工作原理。然后將教學任務中的要求告知學生, 引導學生從尋找資料開始進行探究。
(二) 教學過程
基于OBE-CDIO模式的教學過程, 主要是學生自主探究的過程, 即充分發揮學生的作用, 從探究方案的設計到實施, 均由學生自行設計, 在完成初設計方案后, 撰寫方案可行性報告。然后由各工作小組互相點評, 并由指導教師給出修改性意見, 學生通過具體研究確定最終設計方案并完成詳細設計工作, 加工制造工程樣機或者虛擬樣機系統。如在《溫度控制器電路的原理分析》一節的教學上, 教師在確立了教學目標, 即自行設計一個溫度控制器, 相關任務要求為運用晶閘管的知識, 選擇合適的電路方案, 所設計的溫度控制器感應的溫度范圍為5-70℃, 控制精度誤差值不超過正負1。在確立了教學任務以后, 教師要求學生自主查閱資料, 以小組的方式進行探究。在分組上教師要注意所分的小組成員要合理。學生在查閱了相關資料以后, 所確立的任務方案為以89C52單片機為核心, 以AD600傳感器為溫度控制器, 使用PID算法完成該任務, 該方案需要完成溫度采樣、后向控制、主系統、鍵盤顯示等模塊的設計和構建。在探究過程中, 學生充分運用了前期所學的晶閘管和雙向晶閘管的知識, 同時查閱了89C52單片機、AD600溫度傳感器等器械的工作原理, 然后在89C52單片機的基礎上, 構建了溫度控制器的主系統。在構建出溫度控制器的主系統以后。學生在經過探究后發現若要使溫度控制器的主系統進行工作, 在溫度采樣時, 每次采樣的結果, 跟實際溫度有較大的差距, 最大誤差值可以達到23℃, 較大差距, 使學生認識完成溫度采樣的工作, 需要使用到采樣設備。因此學生在查閱了中國知網的資料, 并咨詢了教師的意見以后, 選擇了A/D采樣設備, A/D采樣設備的主控芯片為ADC0805, 在使用了A/D采樣設備以后, 再次進行溫度采樣, 發現溫度采樣率的準確率大大提高, 準確程度高達95%以上。但是隨著測試次數的增多, 準確率再次發生下降, 學生在請教教師后, 對實驗的過程進行了檢查, 最后發現當隨著檢測次數的增加, 溫度控制器的溫內部的溫度將會升高, 導致A/D采樣芯片的采樣結果發生了較大的偏差, 因此需要使用可控硅作為輔助, 才能實現對溫度的精準監測, 學生在經過翻閱資料后, 選擇了MOC3041可控硅。在以上探究過程中, 學生不斷的發現新問題, 然后主要是通過網絡和圖書館, 查閱相關的資料, 自行解決發現的問題。在遇到無法解決的問題時, 會尋找教師尋求幫助, 因而基于OBE-CDIO模式的教學過程, 能夠切實提高學生自主探究的能力, 使學生在實踐過程中, 加深對理論知識的認識, 提高了學生的理解能力和動手操作能力。
(三) 總結與評價
傳統教學模式中的評價, 關注的重點在于學生的期末成績, 這是一種重理論輕過程的考核方式, 不適應OBE-CDIO模式下的考核需要。因而在OBE-CDIO模式下的總結與評價工作, 應將關注點放到學生的實踐過程中, 關注學生的成長。首先在自主探究活動完成以后, 教師也能夠組織學生, 就實踐過程進行總結, 主要是總結實踐過程的方案設計、實驗過程、優點、不足之處, 并就不足之處提出相應的改進意見, 改進意見可以是可行的也可以是不可行的。然后總結前期的全部設計工作成果, 按照標準格式撰寫工程項目報告及相關技術文檔。在報告完成以后, 將該報告上交給教師。教師則根據學生所提交的報告, 結合學生在實踐過程中的表現, 對學生的表現做綜合性評價和個人工作評價。其中綜合評分依據預先制定的標準, 包括資料調研情況、方案設計可行性、總結報告和技術文件質量、項目答辯等, 通過項目組互評和指導教師測評作加權平均。個人評分依據基礎知識掌握能力、知識運用能力和實際動手能力、團隊協作能力等標準由本組組員互評計分。
三、加強校企合作, 為教師、學生搭建實踐平臺
高校要重視與企業之間的合作, 為教師和學生到企業中進行實踐活動創造必要的條件。為此高校要大力發展與多家企業建立校企合作關系, 可以根據企業的要求, 培養定向專業的人才。然后將學生派駐到企業中去, 在一線工作中進行鍛煉, 使學生可以參與到企業項目中去, 積累開發經驗和工程經驗, 安排教師到企業掛職鍛煉, 熟悉項目開發流程, 參與項目開發, 提高教師的實踐能力、工程創新能力, 也可更清晰的了解企業用人需求, 以求更好地開展課程實踐教學。
四、結語
隨著OBE-CDIO模式在電力電子技術課程教學中的應用, 本文以《電力電子與變頻技術》的相關內容, 就如何推進OBE-CDIO模式在高校中的落實, 以實現現有教學模式的改革進行了探究。通過開展OBE-CDIO模式的教學活動, 能夠有效提高學生參與學習的積極性, 提高學生的自主探究能力。
摘要：OBE-CDIO模式是一種在全球范圍內廣泛推行的工程教育模式, 它的教學特點是在教學過程中突出學生的主體地位, 將理論知識與實踐過程相結合, 注重知識的遷移運用, 讓學生探究中學到知識和運用知識。OBE-CDIO模式的教學目的是為了培養學生學習的獨立性、主動性和創造性, 充分發掘學生的個人價值與潛力, 培養學生應對未來、適應未來的能力。本文以電力電子技術課程仿真教學為例, 探究了OBE-CDIO模式下的教學改革工作。
關鍵詞：OBE-CDIO模式,教學改革,仿真教學,電力電子技術
參考文獻
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