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1、试述CDIO理念在电力电子技术的应用摘要：“电力电子技术”是一门理论实践性较强的课程，其电路拓扑结构繁多，波形分析复杂，传统的教学形式抽象枯燥，学生投入 度和互动性普遍不高。为进一步改善教学形式和教学思路，本文引入 CDIO工程教育理念，结合实际工程案例的工程式驱动法，以及学习 通平台的混合式教学设计，构建“以学生为主体，以培养工程应用能 力为核心”的课程体系。关键词：CDIO理念电力电子技术教学改革1引言“电力电子技术”是电气工程及其自动化、智能电网信息工程等 电气类专业非常重要的专业核心课程，主要教授电力电子器件、四大 变流技术、PWM控制技术、软开关技术等内容1。电力电子技术应 用广泛，
2、几乎涵盖民生经济等各个领域，是一门理论性、工程性与实 践性非常强的交叉学科。正因如此，如何加强学生综合素质教育，提 高学生实际工程应用能力，培养具有创新能力与满足企业需求的专业 技能人才，各高校已极为关注和重视。CDIO模式是一种在全球各国 广泛推行的工程教育模式。CDIO代表构思(Conceive).设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate),它以产品研发 到产品运行的生命周期为载体,让学生以工程驱动的方式主动学习。 将CDIO模式运用到电力电子技术的理论教学中，优化“电力电 子技术”课程教学设计，构建“以学生为主体，以培养工程应用能力 为核心”的课程体系。推行
3、基于工程、基于问题、基于案例的教学方 法和学习方法，支持学生开展研究性学习、创新性实验，实现课程内 容与职业标准、教学过程与生产过程对接，培养学生的工程思维和创 新精神具有重要的理论价值。引入CDIO模式，开发一系列与教学内 容高度契合的教学工程成为这门课程教学改革的一大重点。文华学院 作为一所应用型高校，大局部学生毕业后选择就业，更注重应用型人 才的培养。因此电力电子技术必须打破电路拓扑填鸭式讲解的传统教 学模式，如何依据CDIO理念开展电力电子技术课程教学、改革 教学内容、课程体系与教学方法都是值得我们探讨的问题。2现有教学中待改进的问题传统填鸭式教学模式的改革本文主要探索理论教学的变革，
4、解决本课程内容电路拓扑结构繁 多，波形分析复杂，传统的填鸭式教学抽象枯燥，学生投入度和互动 性普遍不高，对拓扑死记硬背，对工作原理不求甚解的“痛点”问题。 引入CDIO工程教育模式，并结合工程式和学习通线上教学的混合教 学设计贯彻实施，将传统的“以教师为中心”转变为“以学生为中心”， 学生由被动灌输变为自主学习。采用CDIO工程教育模式锻炼了学生 的工程工程思维，提升了团队合作意识，为社会培养应用型工程技术 人才。2.1 教学设计过于死板，有待优化改进本教学改革的对象为我校机电学部电气专业及智能电网专业2021级学生。为学生设计电力电子技术的工程工程案例，使 理论知识得到实际应用，进一步激发学
5、生学习积极性与参与度，增强 自主学习能力。课题成果能够提高学生的成就感，对学生参加国内相 关学科竞赛也有重要支撑作用，有利于提高学生在后续的求学、求职 中的核心竞争力，为社会培养应用型工程技术人才。以CDIO理念为 理论指导，以工程式教学为导向，分模块展开知识点讲解，优化原有 教学内容和教学大纲，丰富教学设计和改进考核评价体系。从传统教 学转变为工程式教学，打破传统教学模式，将知识点模块化，以工程 教育模式为基础，以工程方式驱动学习，巧妙融合理论课堂和工程应 用工程，在实践中充分理解和巩固理论知识。2.2 课堂气氛沉闷，学生学习兴趣低下学生首次接触以波形分析为主要思路的电力工作原理过程，再加
6、上单相三相，整流逆变等众多类型的电路原理图，本能上会出现畏难 情绪。因此，传统课堂讲学极为出现教师滔滔不绝，学生安安静静的 气氛，为改善沉闷的课堂气氛，可结合学习通线上平台，灵活教学。 线上任务，线下讨论指导。利用学习通，讨论，随机选人，抢答等功 能活跃课堂气氛，增加趣味性和互动性。解决学生学习兴趣低下的问 题，往往出现抢答环节时，学生感觉紧张又刺激，能够充分调动学生 的学习积极性和自主性，由被动接受变为主动学习。3CDI0模式教学改革实施方案教学工程的选取与设计对电力电子技术课程教学工程的选取，首先从整体上分析该 门课程的教学任务，确定整体的任务和目标之后，再将核心知识点模 块化，并针对每一
7、局部知识点选取合适的工程工程，或者小范围的综 合性工程。工程选取的原那么为难度适中，内容高度契合理论内容。然 后对各工程进行详细的需求设计，以及理论知识点的设计，并将工程 资源运用到实际教学中，根据教学反应调整和改进教学工程。开发一 系列与教学内容高度契合的教学工程是这门课程教学改革的重点。本 次教学改革将根据电力电子的四大变流技术设计4个教学工程进行 试点，由浅到深，由易到难，与专业紧密结合，以工程式教学为导向 结合学习通线上平台，应用于电力电子技术课程教学的实施，切 实提高教学效果。工程1：直流电机调速装置的设计工程2：矩形波 单相逆变器的设计工程3：便携式开关电源的设计工程4：舞台调光
8、灯的设计CDIO工程教育模式的教学设计为适应我校应用型人才培养目标，对原有教学内容进行调整，制 定以CDIO模式为基础，工程式教学和线上线下相结合的混合式教学 设计，注重工程实践，将理论知识与工程应用有机结合起来。同时, 在学习通线上平台工程任务，组织学生分组讨论，构思设计，反应交 流。再通过传统线下课堂围绕案例展开知识点讲解，指导工程疑难问 题。实现以CDIO模式为基础，工程式教学和线上线下相结合的混合 式教学设计，充分调动学生的学习兴趣和学习自觉性，从而提高学生 的学习自主性和创造性。同时线上的过程统计数据，将形成科学有效 的过程性评价及反应，帮助教师完成评价考核以及进一步改进教学设 计。
9、下面以开关电源的工程为例，如图1所示，展示基于CDI。理念 的混合式教学设计。该教学设计采取“三纵四横”原那么，主题是开关 电源的工程式教学，以CDI。的工程思维为理论指导，采取传统课堂 和学习通平台的线上线下混合教学方式推进实施。开关电源为本课程 第五章直流直流变换内容。工程分为4个步骤：第一步，工程构思。 由教师根据教学目标和教学内容任务，学生分组讨论，根据工程所涉 及的章节知识点自学查阅，并构思工程方案和工程需求。此步骤通过 学习通线上。第二步，工程设计。教师围绕知识点对工程做具体介绍， 引导学生分组讨论，并开始进行具体的方案设计。此步骤在线上课堂 完成。第三步，方案实现。学生借助学校实
10、验室现有硬件设施进行方 案验证，或者通过仿真软件进行仿真验证，同时教师可以指导和答疑 解惑。此为最重要的过程，由学生在线下完成。第四步，工程验收。 验收形式可以灵活多样，可以通过学习通线上平台上传验证视频及文 档报告，由学生相互学习评分，最后在线下课堂完成优秀评选。3.1 学习通线上教学资源包设计按照教学要求完成电力电子技术课程的学习通线上教学资源 包设计。配合工程式教学，开发制作完成线上配套的相关工程视频资 料、教学资源，课后练习，包括课件制作，章节测试题库设计、讨论 题库设计、小组讨论内容和形式设计，实现以学生为中心的“翻转课 堂”工程成果展示及交流平台。我校电力电子技术课程位48学 时，
11、可根据课程章节安排，选取重要的知识点，学生分组PK,要求 组内分工合作，每个人都要负责相应任务，可以选择仿真，分解知识 点讲授，或者PPT制作，或者是现场板书等，确保全员都能参与。3.2 学情反应，评价考核的制定学习通线上平台是一个很好的教学辅助工具，能够提供课堂报告、 学情统计、成绩统计等信息，并以可视化图表的形式反应给老师，如 签到率，课堂表现TOP10,课堂选人回顾，章节学习次数，综合成绩 分布等内容。通过学习通统计数据，老师对班级整体情况，甚至每位 学生的详细学习情况一目了然，老师可以根据学生的学情及时调整项 目内容及进度安排，还可以针对不同掌握层次的学生不同的工程学习 任务，进行分层
12、教学和个性化的一对一辅导，教师也可以根据反应情 况进一步完善教学设计和考核评价。分组讨论PK后，最后全员一起 投票推优，提高学生参与感和成就感。引入线上学情反应后，对综合 评价比例做出一定修订，并进一步细化过程评价内容。4教学改革目标完善以培养应用型人才为目标的教学大纲电力电子技术现有教学大纲包含课程教学目标，且已融入课 程思政元素，但在教学内容和学时安排上，仍然以理论知识为主，辅 以实验教学局部，学生接触到的还停留在考试层面，死记硬背层面， 对知识的融汇贯通和实际应用缺乏认识。现有教学大纲总体来说可以 满足理论教学，在此基础之上引入CDIO工程教育模式，在每个章节 增加工程应用，改革专业课教
13、学模式，优化教学内容，提供以培养专 业技能人才为目标的教学大纲。4.1 混合式教学设计的改革创新（1）从传统教学到工程式教学。打破传统教学模式，将知识点模块化，以工程教育模式为基础，以工程方式驱动学习，巧妙融合理 论课堂和工程应用，在实践中充分理解和巩固理论知识。（2）从线 下课堂到学习通线上平台。除了传统的线下课堂，还可以有机结合线 上平台，通过学习通线上工程任务，组织分组实践，线上讨论交流， 同时还可以利用学习通课件，微课，视频，动画，课件预习，章节测 试等内容，进一步丰富和拓展线下教学，增加线下互动性及趣味性。 把知识内容多层次多角度展现给学生，学生可以充分利用碎片时间自 主自学。4.2
14、 教学案例的设计与拓展如工程预期效益较好，可进一步丰富工程案例，如：三相桥式整 流器的设计、SPWM逆变器的设计、变频器的设计、UPS电源、光伏 发电并网逆变器、车载220V逆变器设计、车载USB充电器设计等项 目，以预防下届学生重复利用上届学生的成果及报告，同时由于电力 电子技术的飞速开展，新工程教学案例需要做到每届更新和改进。4.3 课题应用价值的思考随着社会分工的细化以及对工科毕业生专业技能要求的提高，基 于CDIO工程教育模式的教学设计将会得到越来越广泛的认可和应用。 结合工程式驱动和学习通线上教学的混合式教学设计，可以思考推广 到较多工程应用型较强的课程。该工程教育模式的教学设计可拓
15、展应 用到电气专业及机电学部其他实践性较强课程的学习，如电气控制 与PLC技术、单片机原理与接口技术等专业课，有利于学科交 叉，资源共享。5结语目前“电力电子技术”课程还停留在理论教学的层面，工程实际 应用涉猎较少，学生的工程思维能力和实践应用能力稍有欠缺，与企 业实际工程应用能力的需求有较大差距。因此，本课程教学改革采用 CDIO工程教育模式锻炼了学生的工程工程思维，提升了团队合作意 识，为社会培养应用型工程技术人才。相信随着社会分工的细化以 及对工科毕业生专业技能要求的提高，基于CDIO工程教育模式的教 学设计将会得到越来越广泛的认可和应用。参考文献：邹密.“电力电子技术”线上线下协同教学改革与实践J.教育 教学论坛,2021.7, 93-96.孙筠.CDIO模式下电力电子技术课程教学改革的思考J.大学 教育，2017.3, 77-78.郭金梅.CDIO模式下应用型本科电力电子技术教学改革与实践 J.中国多媒体与网络教学学报，2019, 168-169.胡静波.“电力电子技术”课程的CDIO教学改革北高教学刊.2015.6： 34-35.