“电力电子技术”混合式教学设计及实施_刘燕.pdf
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1、第 卷第 期 年 月电气电子教学学报 收稿日期:;修回日期:基金项目:常熟市第二批高层次教育人才资助项目();常熟理工学院教学改革研究课题(,);江苏省自动化课程思政示范专业()第一作者:刘燕(),女,硕士,教授,主要从事电气工程与自动化技术的教学与研究工作,:“电力电子技术”混合式教学设计及实施刘 燕 杨浩东 吕 庭 鲁明丽 胡 松(常熟理工学院 电气与自动化学院,常熟)摘要:针对“电力电子技术”课程教学存在的问题,以解决电气及自动化系统开发中的复杂工程问题为建设目标,提出“翻转课堂 实践”的教学模式,给出教学内容重构、教学模式创新、评价体系多元的教学设计方案,构建了线上线下立体化教学资源。
2、以基本斩波电路分析及应用教学单元为例阐述了混合式教学的实施过程。课程教学改革促进了教学内容的创新和高阶,形成以学生为中心、自主研学的新模式。关键词:电力电子技术;以学生为中心;混合式教学;设计与实施中图分类号:文献标识码:文章编号:()(,):,“”,:;“电力电子技术”是研究电源变换的技术,它是电力、电子、控制三大交叉学科产生的技术。主要讲述电能变换电路的拓扑、工作原理、分析及控制。该课程是电气工程及其自动化专业的必修课,在整个专业课程体系中具有承上启下的作用。随着新工科及一流课程建设的不断深入,课程建设朝着培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维推进。课程教学内容既强调广度和深度,还要体现
3、前沿性与时代性;教学方法倡导先进性与互动性,大力推进现代信息技术与教学的深度融合,引导和鼓励学生进行探究式与个性化学习。从以往教学中发现“电力电子技术”课程还存在如下问题:问题:现有的教学模式已经不能满足学生多方位获取知识的需要;教学手段不能全方位呈现电力电子电路拓扑结构多变、理论复杂、波形图动态变化过程。问题:教学内容融合和集成的知识不能解决电气工程领域复杂系统的问题,知识的融会贯通和进阶延伸不足。问题:教与学互动性不强,缺乏激发学生创新意识的教学环节,学生缺乏自主学习、自主实践能力。为此课程将秉承“立德树人”的教育方针,贯彻 的教学理念。从解决电气及自动化系统开发中的复杂工程问题出发提出知
4、识的高阶性、能力的创新性及挑战度,构建一种以学生需求为中心,线下线上联动的教学模式,并制定了相应的教学评价机制。混合式教学设计及评价教学设计将围绕如何应用信息化技术动态形象地呈现电力电子电路多变的拓扑结构和复杂的工作原理;如何构建教学内容与前沿技术的应用联系,提高学生知识的融会贯通能力;如何改变教学模式,加强教与学的互动,激发学生创新意识而进行。通过改革实现以教为主向以学为主转变,以课堂教学为主向课内外结合转变,以结果评价为主向过程相结合评价转变。在新技术及工程背景下优化“电力电子技术”的教学内容,形成“电力电子器件及应用基础、交流 直流变换电路、直流 交流变换电路、直流 直流变换电路、交流
5、交流变换电路、电力变换电路的综合应用”等教学模块,构建“基础知识层、能力提升层、创新层”三个层次,使教学内容形成知识点 体系 电力电子技术的典型应用脉络。“电力电子技术”课程教学设计如图 所示。图 电力电子技术课程教学设计 教学内容重构)基本知识层在新技术引领下更新知识点,跨章节将器件、变换电路、控制等多知识点进行融合。制定完善的课程教学资料。)能力提升层扩展工程典型应用案例,将近几年电能变换在智能电网、电动汽车、新能源发电、智能电器制造及控制等领域衍生出的变换电路及先进的控制形式迁移到教学中。)创新层增加工程项目的设计与应用,渗透电力变换电路、控制、保护等内容的交叉,跨课程增加对问题深入的原
6、理分析过程,培养学生解决复杂工程问题的能力。)课程思政课程全方位贯穿课程思政,在相应知识节点给学生灌输科学报国、自主创新、工匠精神等核心价值观和情感因素。教学模式及组织实施该课程学时为:(理论)(实验),采用“翻转课堂 实践”教学模式。其中 学时(占总课时)学生在线上 平台自主学习;学时(占总课时)在线下智慧教室或实验室按照“翻转课堂 综合实践”进行。线上以基本知识讲述为主,利用音视频辅助讲解,实现学生广度性学习。线下以重点难点讲授、归纳总结、综合应用为主,实现深度学习。通过思维导图建立知识和应用融合的思维。共安排 次翻转课堂,每次翻转课堂按照线上自学(课前)线下翻转(课中)线下复习巩固(课后
7、)三个阶段实施。具体如下:)线上自学教师发布导学任务,给出学习的目标,强调重点难点要求。学生利用网上 异步学习平台及线上资源任务驱动式自学,并完成相关的预习测试与讨论学习任务。)线下翻转采用实际问题引入,设计重点、难点知识讲述,仿真研究,案例分析,学生讨论探究,进阶拓展等环节,引导思考和感悟,提升学习效果。)线下复习巩固完成线上阶段性测试及课后作业、实践。对于综合研究大作业或拓展性作业,需要采用小组合作的形式完成。完成后的内容撰写报告网上提交,师生、生生互评。教学评价构建过程性考核()与终期学习成果考核()相结合的方式。过程性考核分布于平时教学过程中的各个“柔性”环节;终期学习成果考核安排在课
8、程学习结束后进行,通过闭卷考试的方式量化学生对电力变流知识的理解,变流电路的分析、计算,对学生进行全面细致的考核。两者相互衔接、相互补充。课程成绩构成如下:课程成绩 线上单元测试 单元作业 讨论 实验成绩 大作业 期末成绩。线上考核项目有单元测试及讨论,占总成绩的。线下过程考核项有单元作业、实验、大作业,分数为 分,占总成绩的。期末闭卷考试成绩占总成绩的。资源建设及应用资源建设是混合式教学方法实施的基础。只第 期刘燕,等:“电力电子技术”混合式教学设计及实施有建成丰富的立体化资源才可以助推学生自主研学。课程引用国家精品课程“电力电子学”线上优质教学资源,以高层次内容渐进式提升课程的难度。根据常
9、熟理工学院课程的教学目标和特点,形成差异化特色线上 异步学习平台。在线上平台发布教学大纲、教学进度表、教案、课件、自制视频、工程案例、文献资料、行业技术进展等资料;开展测试、布置作业、讨论、投票问卷等活动。学生课内外通过手机或电脑随时查看。同时建立以下教学资源库:)仿真案例库 仿真案例库能够实现变换电路结构变化、参数变化的动态模拟,既可呈现波形的动态变化、也给出量化的计算结果。)线上实验教学资源库各个实验的原理、步骤、方法及要求均置入线上平台、云教材中,保障学生前期自学、后期探究。)电力电子典型应用案例库集成了近几年电能变换电路的典型应用案例,供学生课内外探究学习。)线上电力电子技术云教材云教
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