應(yīng)用型本科專業(yè)基礎(chǔ)課程教學(xué)的特點(diǎn)與改革

吳新開 舒薇

[摘 要] 該文基于應(yīng)用型本科院校的學(xué)生基礎(chǔ)、課程聯(lián)系和畢業(yè)生去向的現(xiàn)狀，應(yīng)用布盧姆教學(xué)目標(biāo)分類理論、建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)理論、布魯納的認(rèn)知主義學(xué)習(xí)理論和STS教育理論，找出困擾學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)課程的難點(diǎn)，指出現(xiàn)有專業(yè)基礎(chǔ)課程教材知識體系及教學(xué)方法的局限性，構(gòu)建適用于應(yīng)用型本科院校的電力電子技術(shù)及應(yīng)用專業(yè)基礎(chǔ)課程的知識體系，并就理論與實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容與方法提出相應(yīng)的改革措施，連續(xù)四屆學(xué)生的教學(xué)實(shí)踐驗(yàn)證了該課程體系改革的有效性。

[關(guān)鍵詞] “電力電子技術(shù)”;知識體系;理論教學(xué);實(shí)踐教學(xué);應(yīng)用型本科

[中圖分類號] G641? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）01-0090-04? ? [收稿日期] 2020-11-29

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，高等教育不斷由“精英教育”向“大眾化教育”轉(zhuǎn)變，應(yīng)用型本科順應(yīng)時(shí)代需要而誕生了[1]。近年來，隨著高等教育出現(xiàn)的人才需求的結(jié)構(gòu)性矛盾，社會發(fā)展對高級技術(shù)應(yīng)用型人才的呼喚，在全國普通本科院校中，將有近半數(shù)學(xué)校逐步向技術(shù)應(yīng)用型大學(xué)轉(zhuǎn)變。

一、處理兩個(gè)關(guān)系，明確應(yīng)用型本科的定位

應(yīng)用型本科院校來自老高校所辦的技術(shù)學(xué)院、高職升本院校、某些部屬專升本院校、師專升本變?yōu)槎嗫菩詫W(xué)院[2]。

在特定背景下，應(yīng)用型本科是具有特定內(nèi)涵的一種概念，它既與傳統(tǒng)本科教育不同，也與高職高專教育不同。應(yīng)用型本科應(yīng)當(dāng)遵循本科人才培養(yǎng)的教育規(guī)律，同時(shí)要在培養(yǎng)過程中強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，強(qiáng)化學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)。這類院校既不能借培養(yǎng)本科層次的人才之說沿襲普通本科的教育模式;也不能借突出技術(shù)應(yīng)用之說而削弱基礎(chǔ)理論的教學(xué)。因此，任何以應(yīng)用型本科教育為借口，隨意降低質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的理念與行為都是不正確的。這類院校要接受本科教學(xué)工作水平評估方案的監(jiān)控;其畢業(yè)生一般授予學(xué)士學(xué)位;要求應(yīng)用型本科院校的畢業(yè)生比?？飘厴I(yè)生具備更扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，更易進(jìn)入研究生階段學(xué)習(xí)?？傊?，應(yīng)用型本科教學(xué)比?？平虒W(xué)的要求更高，既要具備完善的知識體系，又要具備先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用能力。因此，區(qū)別應(yīng)用型本科與高職高專的異同、應(yīng)用型本科與普通本科的異同，是應(yīng)用型本科院校定位的基礎(chǔ)。

應(yīng)用型本科是基于本科與高職高專教育模式相結(jié)合的探索，以培養(yǎng)適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高級專業(yè)技術(shù)人才。應(yīng)用型本科應(yīng)當(dāng)具有突出的技術(shù)應(yīng)用特征。所謂技術(shù)應(yīng)用特征，是指這類院校培養(yǎng)的學(xué)生不是學(xué)術(shù)型、研究型人才，而是培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)建設(shè)、生產(chǎn)、管理等第一線需要的高級技術(shù)應(yīng)用型人才;這類院校的培養(yǎng)模式，應(yīng)當(dāng)始終以培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用能力為主線，精心設(shè)計(jì)知識、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)與培養(yǎng)目標(biāo)相適應(yīng)的培養(yǎng)方案，構(gòu)建基礎(chǔ)課—專業(yè)基礎(chǔ)課—專業(yè)課的課程教學(xué)內(nèi)容體系。

應(yīng)用型本科院校的定位[3]決定了院校的發(fā)展目標(biāo)、策略和格局。

二、認(rèn)清實(shí)際，構(gòu)建專業(yè)基礎(chǔ)課程標(biāo)準(zhǔn)

應(yīng)用型本科既具有本科教育的共性，更注重其實(shí)踐性、應(yīng)用性、技術(shù)性。由于它的培養(yǎng)目的是培養(yǎng)以生產(chǎn)一線工程師為主體的高層次技術(shù)應(yīng)用人才，通過對現(xiàn)代企業(yè)的調(diào)查，要求這些人才應(yīng)當(dāng)具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)、廣闊的知識面、較強(qiáng)的工程綜合能力，并具有較強(qiáng)的科技應(yīng)用、技術(shù)推廣和技術(shù)轉(zhuǎn)換能力。因此，這類本科的人才培養(yǎng)目標(biāo)是實(shí)基礎(chǔ)、寬口徑、強(qiáng)能力、重應(yīng)用。

然而，目前應(yīng)用型本科院?；咎幱诟呖颊猩浫〉诙?。這部分學(xué)生素質(zhì)比起一本院校來說是有差距的，具體體現(xiàn)在：知識面不廣、基礎(chǔ)欠扎實(shí)、缺乏良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。而這類本科院校的學(xué)制同樣也是四年制。因此應(yīng)用型本科院校的教學(xué)特點(diǎn)是：要求高、基礎(chǔ)差、基礎(chǔ)理論與工程實(shí)踐兩方面教學(xué)任重道遠(yuǎn)。因此，必須應(yīng)用現(xiàn)代教育理論認(rèn)真建立課程標(biāo)準(zhǔn)。

按照布盧姆的教學(xué)目標(biāo)分類理論[4]，專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生具備相應(yīng)的知識目標(biāo)、情感目標(biāo)和技能目標(biāo)。在具體課程知識目標(biāo)的達(dá)成過程中，建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論[5]強(qiáng)調(diào)采用學(xué)習(xí)者在教師指導(dǎo)下，以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)過程。而布魯納認(rèn)知結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)理論[6]強(qiáng)調(diào)掌握知識體系結(jié)構(gòu)，通過學(xué)習(xí)事物間的相互聯(lián)系，從而增強(qiáng)長期記憶，提高學(xué)習(xí)興趣;工程創(chuàng)新型人才要求具備較強(qiáng)的工程創(chuàng)新能力，這種能力只能在對本專業(yè)領(lǐng)域有了完整的知識結(jié)構(gòu)體系，又具備扎實(shí)的數(shù)理基礎(chǔ)與相關(guān)技能的基礎(chǔ)上才能形成。教學(xué)的目的就是促進(jìn)學(xué)生通過探究活動發(fā)現(xiàn)自然科學(xué)的原理和規(guī)律，從而具備創(chuàng)新能力。STS是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、社會（Society）的縮寫，通過研究科學(xué)、技術(shù)與社會之間的互動關(guān)系，有效地培養(yǎng)學(xué)生的興趣。

通過認(rèn)真分析“電力電子技術(shù)”專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)目標(biāo)，形成了如下教學(xué)理念：

一是堅(jiān)持以學(xué)生為本、因材施教的教學(xué)原則，通過不斷激發(fā)學(xué)習(xí)者的潛能，力求使其認(rèn)知與情感、知識與智力、自主性與社會性和諧統(tǒng)一，促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性、批判性思維方法，促進(jìn)學(xué)生的綜合素質(zhì)與綜合能力全面提升。

二是在課程教學(xué)過程中，概念的形成、運(yùn)動規(guī)律的探索及運(yùn)用，都離不開學(xué)生思維能力的培養(yǎng)。因此，在教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)把科學(xué)思維的方法教育放在第一位，通過教學(xué)實(shí)踐中的質(zhì)疑、引導(dǎo)等方法，不斷提升學(xué)生的科學(xué)思維能力與思維方法的應(yīng)用水平。

三是在繁雜的電力電子器件、控制方式、觸發(fā)與驅(qū)動、保護(hù)電路、拓?fù)渥儞Q電路中精選教學(xué)內(nèi)容。通過減少與前學(xué)課程的重復(fù)，精簡一些耗能的傳統(tǒng)內(nèi)容，突出介紹基本定律和公式的物理意義和思維方法，增加現(xiàn)代電力電子技術(shù)的內(nèi)容，特別是增加現(xiàn)階段本學(xué)科的新理念、新器件、新技術(shù)、新工藝，使學(xué)生跟上電力電子技術(shù)的發(fā)展步伐。

四是根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容，采取不同的教學(xué)方法。強(qiáng)化課堂教學(xué)的主渠道建設(shè)，結(jié)合建模仿真、多媒體虛擬演示等教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生對電能變換的觀察能力，拓寬教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效率。

五是在教學(xué)中充分利用課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐和課外開放式探索、創(chuàng)新活動，引導(dǎo)學(xué)生觀察和分析電能變換的現(xiàn)象，啟發(fā)學(xué)生思維，提高學(xué)生的系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)能力。

六是評價(jià)內(nèi)容既有知識的理解與掌握，又有學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力。評價(jià)方法既有形成性測驗(yàn)，也有總結(jié)性測驗(yàn);既有閉卷考試，也有通過工程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)報(bào)告、仿真研究報(bào)告、小論文等形式，測試學(xué)生的工程綜合能力。

三、圍繞課程標(biāo)準(zhǔn)，抓好課程教學(xué)改革

“電力電子技術(shù)”課程的培養(yǎng)目標(biāo)是：使學(xué)生對電力電子技術(shù)的基本內(nèi)容和分析方法、電能變換的基本原理、發(fā)展歷史、現(xiàn)狀和前沿等內(nèi)容建立全面的知識體系構(gòu)架，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方法和科學(xué)研究能力。課程的具體目標(biāo)由基礎(chǔ)目標(biāo)、核心目標(biāo)和動力目標(biāo)組成。

（一）基礎(chǔ)目標(biāo)

基礎(chǔ)目標(biāo)是指通過“電力電子技術(shù)”的課程教學(xué)，要求學(xué)生在知識與技能方面達(dá)到的目標(biāo)。具體來說，應(yīng)當(dāng)包括以下內(nèi)容：

一是使學(xué)生系統(tǒng)地掌握現(xiàn)代電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)原理與發(fā)展歷史，了解電力電子技術(shù)與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系，了解電力電子技術(shù)與人類生活、技術(shù)進(jìn)步、社會發(fā)展的關(guān)聯(lián)，領(lǐng)悟電力電子技術(shù)知識體系的科學(xué)性、完備性、應(yīng)用性和發(fā)展性。

二是在教學(xué)中通過加強(qiáng)電能變換波形觀察和實(shí)驗(yàn)手段，使學(xué)生接觸各種電能變換裝置，激發(fā)學(xué)生對“電力電子技術(shù)”課程的學(xué)習(xí)與應(yīng)用興趣。

三是通過典型電能變換器拓?fù)潆娐方Y(jié)構(gòu)模型的建立和應(yīng)用，使學(xué)生能抓住主要矛盾，忽略次要因素，培養(yǎng)學(xué)生對復(fù)雜問題進(jìn)行合理簡化處理的思維能力。

四是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用電能變換的理論和方法，應(yīng)用相應(yīng)的數(shù)學(xué)工具，通過分析、計(jì)算或設(shè)計(jì)等教學(xué)手段，解決電力電子技術(shù)在常用電能變換器中的典型應(yīng)用問題。

五是通過分析與研究，使學(xué)生理解電能變換原理，寫出條理清晰的觀察實(shí)踐報(bào)告，有計(jì)劃、循序漸進(jìn)地培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析研究的能力。

（二）核心目標(biāo)

核心目標(biāo)是指通過課程的教學(xué)，使學(xué)生掌握科學(xué)研究與工程設(shè)計(jì)的方法。即通過“電力電子技術(shù)”課程的教學(xué)，使學(xué)生在物理概念的理解、電能變換原理的掌握進(jìn)程中，接受工程綜合方法的教育，感悟在電力電子技術(shù)基本概念和變換規(guī)律過程中所體現(xiàn)的分析與綜合、演繹與歸納、類比與聯(lián)想、模型化方法、定量分析與設(shè)計(jì)方法、實(shí)驗(yàn)調(diào)試方法等，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

（三）動力目標(biāo)

動力目標(biāo)是指通過“電力電子技術(shù)”課程的教學(xué)，使學(xué)生在情感、態(tài)度、世界觀和價(jià)值觀等素質(zhì)方面需要達(dá)到的質(zhì)量要求。具體有如下目標(biāo)：

一是電力電子技術(shù)包含整流與逆變、正與負(fù)、穩(wěn)態(tài)與動態(tài)、連續(xù)與斷續(xù)等矛盾，對學(xué)生建立辯證唯物主義的世界觀有著重要的作用。通過電能變換基本原理、基本定律的教學(xué)，使學(xué)生牢固樹立辯證唯物主義的世界觀。

二是通過電力電子技術(shù)發(fā)展歷史的介紹，引導(dǎo)學(xué)生掌握電力電子技術(shù)發(fā)展的動力，了解電力電子技術(shù)與其他學(xué)科之間的關(guān)系，從而培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、勇于探索的工作作風(fēng)和勇于探索的創(chuàng)新精神。

三是引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識電力電子技術(shù)具有的簡潔明快、均衡對稱、奇異相對、和諧統(tǒng)一的美學(xué)特征，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)審美觀，使學(xué)生學(xué)會應(yīng)用美學(xué)、對稱、制衡、互易等觀點(diǎn)，努力發(fā)掘相關(guān)專業(yè)課程的內(nèi)在規(guī)律。

四是通過視頻虛擬演示、建模仿真和自主探索的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)等手段，為學(xué)生提供探索和發(fā)現(xiàn)相關(guān)學(xué)科規(guī)律的條件，激發(fā)學(xué)生的求知欲，發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)、工作和生活中的主體作用。

根據(jù)“電力電子技術(shù)”的教學(xué)目標(biāo)，需要結(jié)合實(shí)際，對“電力電子技術(shù)”的課程知識體系、理論教學(xué)內(nèi)容與方法、實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容與方法、知識的工程應(yīng)用與學(xué)科發(fā)展方向等進(jìn)行全面、系統(tǒng)的改革。

（一）知識體系與教材的改革

現(xiàn)有的《電力電子技術(shù)》教材很難滿足應(yīng)用型本科院校的教學(xué)要求，主要表現(xiàn)在[7]：一是知識體系方面，新知識、新器件、新工藝、新技術(shù)的推廣應(yīng)用不足;二是變換電路拓?fù)浜凸ぷ髟淼慕榻B方法，不匹配應(yīng)用型本科學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ);三是現(xiàn)有教材缺乏變換電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的性能比較和工程應(yīng)用技術(shù)，與應(yīng)用型本科院校的實(shí)踐教學(xué)不適應(yīng)。在分析現(xiàn)有教材的基礎(chǔ)上組織編寫了《電力電子技術(shù)及應(yīng)用》的教材，構(gòu)建了適應(yīng)于應(yīng)用型本科院校的電力電子技術(shù)與應(yīng)用的知識體系，如下圖所示。

知識體系的特點(diǎn)是：根據(jù)相控型電力電子技術(shù)、脈沖寬度調(diào)制型電力電子技術(shù)及應(yīng)用問題，將原有知識內(nèi)容分為三個(gè)部分，特別是在相控型和PWM控制型中仍然保持器件、觸發(fā)與保護(hù)、控制技術(shù)和四大變換電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組織教材，刪減了許多移相控制中工程應(yīng)用不多的內(nèi)容，使之更適應(yīng)于應(yīng)用型本科教學(xué)。在電力電子技術(shù)及應(yīng)用方面，增加了軟開關(guān)技術(shù)和電力電子裝置及應(yīng)用。本教材已由機(jī)械工業(yè)出版社正式出版發(fā)行。

（二）“電力電子技術(shù)”理論教學(xué)的改革

一是在課程的概述講授過程中，要重點(diǎn)講授電力電子技術(shù)的概念，與控制、電氣等學(xué)科的關(guān)系，發(fā)展歷史，傳統(tǒng)技術(shù)與現(xiàn)代技術(shù)之間的區(qū)別與特點(diǎn)，應(yīng)用領(lǐng)域等方面知識，以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的興趣與積極性。

二是在變換電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與工作原理的講授過程中，加強(qiáng)工作原理的語言描述，應(yīng)用等效電路的方法加深理解，適當(dāng)采用解析方法進(jìn)行推導(dǎo)。

三是在介紹控制技術(shù)和方法時(shí)，應(yīng)當(dāng)使學(xué)生體會到不同控制技術(shù)之間的差異與適用范圍。

四是堅(jiān)持從實(shí)用系統(tǒng)出發(fā)，通過分析該實(shí)用系統(tǒng)對電力電子變換電路的要求，培養(yǎng)學(xué)生的工程系統(tǒng)概念和分析問題、解決問題的能力。

五是系統(tǒng)介紹電力電子技術(shù)的工程應(yīng)用方法，即從系統(tǒng)角度提出電力電子變換電路的性能指標(biāo)，工程設(shè)計(jì)步驟與方法，電力電子器件的選擇與計(jì)算、熱設(shè)計(jì)等。

（三）“電力電子技術(shù)”的實(shí)踐教學(xué)改革

一是圍繞培養(yǎng)學(xué)生的工程綜合能力和工程設(shè)計(jì)應(yīng)用能力來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。在16學(xué)時(shí)的實(shí)踐教學(xué)中，我們設(shè)計(jì)了以綜合性[8]、設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)為主的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容。從器件特征、電路拓?fù)浜涂刂品绞皆O(shè)計(jì)了裝配與調(diào)試、系統(tǒng)仿真、系統(tǒng)設(shè)計(jì)三種不同類型的實(shí)踐形式，既克服了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的約束，又能適應(yīng)不同的教學(xué)實(shí)踐環(huán)境。

二是堅(jiān)持預(yù)習(xí)—質(zhì)疑—制作—調(diào)試—實(shí)踐報(bào)告的實(shí)踐環(huán)節(jié)。

三是針對實(shí)踐教學(xué)過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象，我們要求學(xué)生能夠自己獨(dú)立進(jìn)行分析研究，找出該現(xiàn)象出現(xiàn)的原因，并提出解決辦法。

四是在實(shí)踐過程的考核中，我們堅(jiān)持以考核學(xué)生的分析研究能力和工程設(shè)計(jì)能力為主，全面提高學(xué)生在電能變換器的故障分析與工程設(shè)計(jì)方面的技能。

四、結(jié)論

針對應(yīng)用型本科院校“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)所遇到的問題，分析研究了出現(xiàn)這種問題的原因，并對該課程的知識體系提出了構(gòu)建辦法，還在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行了相應(yīng)的改革，取得了較好的成效。在連續(xù)四屆本科教學(xué)的實(shí)踐中，學(xué)生的工程設(shè)計(jì)與綜合能力得到了顯著的提高，是一種適合于應(yīng)用型本科院校教學(xué)的教材與方法。

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