基于CDIO模式和互聯(lián)網(wǎng)的電力電子技術(shù)教學(xué)改革

郭晨

摘要：文章主要分析了基于CDIO教學(xué)模式和互聯(lián)網(wǎng)背景下，電力電子技術(shù)教學(xué)改革的有效策略，并從教學(xué)理念確立教學(xué)目標(biāo)、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐、輔助教學(xué)資源等幾方面進(jìn)行了詳細(xì)探討，以供相關(guān)教育工作者參考。

關(guān)鍵詞：CDIO模式;電力電子技術(shù);實(shí)驗(yàn)教學(xué);教學(xué)改革

引言

基于CDIO模式和互聯(lián)網(wǎng)下，將其應(yīng)用于電力電子技術(shù)教學(xué)中，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以極大提高學(xué)生的綜合能力，因此深入研究CDIO模式的應(yīng)用有著一定的現(xiàn)實(shí)意義。文章結(jié)合高校電力電子學(xué)科特色，加強(qiáng)電力電子技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)改革，提高學(xué)生在分析問題、解決問題和提出問題方面的能力，旨在培養(yǎng)學(xué)生的科研思想，推進(jìn)研究型本科教學(xué)的實(shí)施。

一、CDIO模式應(yīng)用特點(diǎn)及作用

CDIO 模式是非常常用的一種工程教育類教學(xué)模式，主要以教學(xué)項(xiàng)目“構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)現(xiàn)-運(yùn)行”為全過程載體，為高校學(xué)生創(chuàng)設(shè)企業(yè)模擬環(huán)境，讓高校學(xué)生在該模式基礎(chǔ)上深入掌握學(xué)科理論知識，并提升學(xué)生產(chǎn)品設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力。電力電子技術(shù)作為一門實(shí)踐操作性非常強(qiáng)的學(xué)科，因此，通過積極引入 CDIO 模式，并結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，開發(fā)一系列與教學(xué)內(nèi)容相配套的科學(xué)的電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目成為了這門課程教學(xué)改革的一大重點(diǎn)。

此外，在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展下，互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備深入普及，人們的生活、生產(chǎn)及學(xué)習(xí)也越來越離不開手機(jī)。因此，電力電子教學(xué)過程中，通過應(yīng)用手機(jī)讓學(xué)生在客戶端上進(jìn)行問題討論與解決，這對杜絕課堂玩游戲、不參與課堂教學(xué)等教學(xué)問題有著積極的作用。

二、電力電子技術(shù)教學(xué)中存在四個(gè)方面的問題

（一）課程教學(xué)方式較單一

目前高職院校教師大都采用講授法，教學(xué)方式單一，主要以教師對內(nèi)容的介紹、學(xué)生聽課并且做筆記為主，再結(jié)合教師板書、PPT 等為輔。對于各種變換電路，其波形分析較為復(fù)雜，學(xué)生難以理解，即使采用講述介紹以及展示 PPT 的方法，也很難調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。對電力電子實(shí)驗(yàn)裝置難掌握，加之教師授課方式枯燥，使學(xué)生出現(xiàn)厭學(xué)情緒。

（三）實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱

在進(jìn)行電力電子技術(shù)學(xué)習(xí)教學(xué)中，教師采取實(shí)訓(xùn)教學(xué)法是幫助學(xué)生理解并掌握知識的一個(gè)重要方法。但是目前大多數(shù)教師還是用基本的演示性和驗(yàn)證性項(xiàng)目來開展實(shí)訓(xùn)教學(xué)，使得高職學(xué)生缺乏主觀能動(dòng)性的鍛煉。由于受經(jīng)濟(jì)水平的制約，高職院校對電力電子技術(shù)學(xué)科的實(shí)踐教學(xué)上投入不足，不僅實(shí)驗(yàn)設(shè)備老舊嚴(yán)重，數(shù)量也跟學(xué)生人數(shù)不成比例，沒有跟上課堂教學(xué)的節(jié)奏。

（三）輔助教學(xué)資源投入嚴(yán)重不足

很多高職院校由于經(jīng)費(fèi)的限制，對電力電子技術(shù)學(xué)科教學(xué)資源投入不足，對于學(xué)習(xí)平臺的構(gòu)建不完善，學(xué)生無法實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上對教學(xué)知識的理解和掌握，在課外學(xué)習(xí)中遇到的知識難點(diǎn)，無法通過日常交流得到有效的解決，自主學(xué)習(xí)效果不佳。

三、基于 CDIO 模式和互聯(lián)網(wǎng)的電力電子技術(shù)教學(xué)改革策略分析

（一）依據(jù)CDIO教學(xué)理念確立教學(xué)目標(biāo)

將CDIO模式應(yīng)用到電力電子技術(shù)課程教學(xué)中，應(yīng)根據(jù)CDIO模式的教學(xué)理念，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求確立教學(xué)目標(biāo)。在課程教學(xué)中，學(xué)生表現(xiàn)出強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)欲望，期望能夠通過完成電力電子技術(shù)課程，掌握電氣自動(dòng)化的入門知識。但是因?yàn)殡娏﹄娮蛹夹g(shù)課程中存在著較多的電路圖和抽象的概念，使學(xué)生的學(xué)習(xí)有一定的難度。因而在基于 OBE-CDIO 模式下所確立的教學(xué)目標(biāo)，應(yīng)充分發(fā)揮學(xué)生的課堂主體性，其教學(xué)目標(biāo)主要內(nèi)容如下：（1）知識與能力。通過組織學(xué)生學(xué)習(xí)《電力電子與變頻技術(shù)》的課程，幫助學(xué)生進(jìn)一步掌握電力電子技術(shù)相關(guān)理論知識，深入理解電力電子的相關(guān)概念，培養(yǎng)學(xué)生能夠運(yùn)用電力電子相關(guān)的知識解決實(shí)際問題、發(fā)現(xiàn)相關(guān)問題，并解決問題的綜合能力。（2）過程與方法。在教學(xué)方法的選用上，教師要根據(jù) OBE-CDIO 模式的教學(xué)理念，強(qiáng)調(diào)學(xué)生是課堂的主體地位，以結(jié)果為本，將理論教學(xué)與學(xué)生實(shí)踐相結(jié)合，讓學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)下轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)參與、主動(dòng)探究中。在探究過程中，以小組探究的方式，逐步使學(xué)生由獨(dú)立的學(xué)習(xí)變?yōu)閳F(tuán)隊(duì)的合作，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)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(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的需求。

（二）基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證以及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新

在完成課程教學(xué)內(nèi)容后，教師應(yīng)緊跟電力電子技術(shù)的發(fā)展前沿，實(shí)時(shí)對課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更新，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，同時(shí)要求學(xué)生順利時(shí)代發(fā)展需要更新項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案，遵循“理論知識學(xué)習(xí)—討論分析—實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)—仿真驗(yàn)證—實(shí)踐實(shí)驗(yàn)”的學(xué)習(xí)流程，創(chuàng)造性地對電力電子技術(shù)的綜合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

例如，在電力電子專業(yè)《溫度控制器電路的原理分析》一節(jié)的教學(xué)上，教師在確立了教學(xué)目標(biāo)，即自行設(shè)計(jì)一個(gè)溫度控制器。任務(wù)要求為：通過利用晶閘管的知識，選擇合適的電路方案，所設(shè)計(jì)的溫度控制器感應(yīng)的溫度范圍為5-70℃，控制精度誤差值不超過正負(fù)1。在確立了教學(xué)任務(wù)以后，教師要求學(xué)生自主查閱資料，以小組的方式進(jìn)行探究。在分組上教師要注意所分的小組成員要合理。學(xué)生在查閱了相關(guān)資料以后，所確立的任務(wù)方案為以 89C52 單片機(jī)為核心，以 AD600傳感器為溫度控制器，使用 PID 算法完成該任務(wù)，該方案需要完成溫度采樣、后向控制、主系統(tǒng)、鍵盤顯示等模塊的設(shè)計(jì)和構(gòu)建。在探究過程中，學(xué)生充分運(yùn)用了前期所學(xué)的晶閘管和雙向晶閘管的知識，同時(shí)查閱了 89C52 單片機(jī)、AD600 溫度傳感器等器械的工作原理，然后在 89C52 單片機(jī)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了溫度控制器的主系統(tǒng)。在構(gòu)建出溫度控制器的主系統(tǒng)以后。學(xué)生在經(jīng)過探究后發(fā)現(xiàn)若要使溫度控制器的主系統(tǒng)進(jìn)行工作，在溫度采樣時(shí)，每次采樣的結(jié)果，跟實(shí)際溫度有較大的差距，最大誤差值可以達(dá)到 23℃，較大差距，使學(xué)生認(rèn)識完成溫度采樣的工作，需要使用到采樣設(shè)備。因此學(xué)生在查閱資料，并咨詢了教師的意見以后，選擇了 A/D 采樣設(shè)備，A/D采樣設(shè)備的主控芯片為ADC0805，在使用了A/D采樣設(shè)備以后，再次進(jìn)行溫度采樣，發(fā)現(xiàn)溫度采樣率的準(zhǔn)確率大大提高，準(zhǔn)確程度高達(dá) 95% 以上。

通過以上探究學(xué)習(xí)過程，學(xué)生可以在該模式學(xué)習(xí)中不斷發(fā)現(xiàn)問題、思考問題并解決問題。之后利用互聯(lián)網(wǎng)平臺，例如網(wǎng)上圖書館、知網(wǎng)等查閱相關(guān)的理論資料，自行解決發(fā)現(xiàn)的問題。在遇到無法解決的問題時(shí)，會尋找教師尋求幫助，因而基于 CDIO 模式的教學(xué)過程，能夠切實(shí)提高學(xué)生自主探究的能力，在加深理論知識認(rèn)知的同時(shí)，提高其動(dòng)手操作水平。

（三）構(gòu)建校企合作平臺，為學(xué)生提供更多實(shí)踐資源

高校要重視與企業(yè)之間的合作，為教師和學(xué)生到企業(yè)中進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)創(chuàng)造必要的條件。為此高校要大力發(fā)展與多家企業(yè)建立校企合作關(guān)系，可以根據(jù)企業(yè)的要求，培養(yǎng)定向?qū)I(yè)的人才。然后將學(xué)生派駐到企業(yè)中去，在一線工作中進(jìn)行鍛煉，使學(xué)生積極參與到各項(xiàng)企業(yè)項(xiàng)目中，這為其積累工作經(jīng)驗(yàn)有著一定的作用。同時(shí)，可以派遣專業(yè)教育進(jìn)入職場進(jìn)行鍛煉，并進(jìn)一步熟悉項(xiàng)目開發(fā)流程，以此提高教師的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，也更加明白了人才培養(yǎng)的具體方向，從而更好的開展電力電子技術(shù)專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)。

總結(jié)

基于 CDIO 模式的項(xiàng)目化教學(xué)結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不僅推動(dòng)了素質(zhì)教育，而且確保了教學(xué)質(zhì)量。高校教育的目標(biāo)不僅要培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)綜合能力，還要提高學(xué)生非專業(yè)綜合素質(zhì)。而項(xiàng)目化教學(xué)能讓學(xué)生更好地提高自己，有利于提高教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的個(gè)人能力。

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（作者單位：青海大學(xué)）