OBE-CDIO模式下电力电子技术课程仿真教学改革研究
电力电子技术课程是一门新兴的交叉学科, 它融合了电力技术、电子技术、控制技术等学科的知识, 是电气自动化专业的基础课程, 对于培养学生掌握电力电子元器件, 对电能进行变换和控制发挥着重要的作用。但电力电子技术课程在实际教学中, 因其理论性较强, 一些概念较为抽象, 学生学习起来具有一定的难度, 需要以OBE-CDIO模式的方式进行教学, 发挥学生的聪明才智, 使学生在理论中学习, 学习中实践, 将电力电子技术的理论与实践结合起来, 提高学生的工程能力。
一、依据OBE教学理念确立教学目标
将OBE-CDIO模式应用到电力电子技术课程教学中, 应根据OBE-CDIO模式的教学理念, 根据学生的学习需求确立教学目标。在电力电子技术课程上, 学生表现出强烈的学习欲望, 期望能够通过完成电力电子技术课程, 掌握电气自动化的入门知识。但是因为电力电子技术课程中存在着较多的电路图和抽象的概念, 使学生的学习有一定的难度。因而在基于OBE-CDIO模式下所确立的教学目标, 应突出学生的主体地位, 围绕培养学生的能力而展开。其教学目标主要内容如下: (1) 知识与能力。通过组织学生学习《电力电子与变频技术》的课程, 使学生能够掌握与电力电子变频技术相关的知识, 理解电力电子的相关概念。培养学生能够运用电力电子相关的知识解决实际问题, 从而培养学生发现问题、解决问题的能力。 (2) 过程与方法。在教学方法的选用上, 教师要根据OBE-CDIO模式的教学理念, 强调学生是课堂的主体地位, 以结果为本, 将理论教学与学生实践相结合, 使学生由被动的学习变为主动的探究。在探究过程中, 以小组探究的方式, 逐步使学生由独立的学习变为团队的合作, 培养学生的团队合作精神, 使生能选择合适的电力电子器件和外围变换电路来实现设计项目的需求。
二、面向产品设计的工程项目教学
基于OBE-CDIO模式下的工程项目教学, 应将教师的引导作用和学生的主体作用结合起来, 由师生共同来完成教学活动。
(一) 教学任务
在开展工程项目教学时, 教师要根据教学目标的要求, 制定相应的教学任务, 并将教学任务在教学活动开始之前下达给学生。教师需要注意所制定的教学任务, 既要与《电力电子与变频技术》的内容相关, 又要符合学生的能力, 使学生能够通过合作探究完成。如在《晶闸管的结构与工作原理分析》一节的教学上, 根据OBE-CDIO模式所确立的教学目标为:通过实践活动, 使学生掌握晶闸管的结构及符号的概念;在了解晶闸管工作原理基础之上, 能够运用晶闸管的理论知识, 进行调光灯电路的安装与测试工作。为了完成该教学任务, 教师在开展教学活动之前, 应围绕金闸管的教学目标, 确立具体的教学任务, 即要求学生根据晶闸管的结构图, 自行学习晶闸管结构图中各符号的含义, 在了解了各符号的含义基础之上, 依据晶闸管的等效电路, 分析晶闸管的工作原理。然后将教学任务中的要求告知学生, 引导学生从寻找资料开始进行探究。
(二) 教学过程
基于OBE-CDIO模式的教学过程, 主要是学生自主探究的过程, 即充分发挥学生的作用, 从探究方案的设计到实施, 均由学生自行设计, 在完成初设计方案后, 撰写方案可行性报告。然后由各工作小组互相点评, 并由指导教师给出修改性意见, 学生通过具体研究确定最终设计方案并完成详细设计工作, 加工制造工程样机或者虚拟样机系统。如在《温度控制器电路的原理分析》一节的教学上, 教师在确立了教学目标, 即自行设计一个温度控制器, 相关任务要求为运用晶闸管的知识, 选择合适的电路方案, 所设计的温度控制器感应的温度范围为5-70℃, 控制精度误差值不超过正负1。在确立了教学任务以后, 教师要求学生自主查阅资料, 以小组的方式进行探究。在分组上教师要注意所分的小组成员要合理。学生在查阅了相关资料以后, 所确立的任务方案为以89C52单片机为核心, 以AD600传感器为温度控制器, 使用PID算法完成该任务, 该方案需要完成温度采样、后向控制、主系统、键盘显示等模块的设计和构建。在探究过程中, 学生充分运用了前期所学的晶闸管和双向晶闸管的知识, 同时查阅了89C52单片机、AD600温度传感器等器械的工作原理, 然后在89C52单片机的基础上, 构建了温度控制器的主系统。在构建出温度控制器的主系统以后。学生在经过探究后发现若要使温度控制器的主系统进行工作, 在温度采样时, 每次采样的结果, 跟实际温度有较大的差距, 最大误差值可以达到23℃, 较大差距, 使学生认识完成温度采样的工作, 需要使用到采样设备。因此学生在查阅了中国知网的资料, 并咨询了教师的意见以后, 选择了A/D采样设备, A/D采样设备的主控芯片为ADC0805, 在使用了A/D采样设备以后, 再次进行温度采样, 发现温度采样率的准确率大大提高, 准确程度高达95%以上。但是随着测试次数的增多, 准确率再次发生下降, 学生在请教教师后, 对实验的过程进行了检查, 最后发现当随着检测次数的增加, 温度控制器的温内部的温度将会升高, 导致A/D采样芯片的采样结果发生了较大的偏差, 因此需要使用可控硅作为辅助, 才能实现对温度的精准监测, 学生在经过翻阅资料后, 选择了MOC3041可控硅。在以上探究过程中, 学生不断的发现新问题, 然后主要是通过网络和图书馆, 查阅相关的资料, 自行解决发现的问题。在遇到无法解决的问题时, 会寻找教师寻求帮助, 因而基于OBE-CDIO模式的教学过程, 能够切实提高学生自主探究的能力, 使学生在实践过程中, 加深对理论知识的认识, 提高了学生的理解能力和动手操作能力。
(三) 总结与评价
传统教学模式中的评价, 关注的重点在于学生的期末成绩, 这是一种重理论轻过程的考核方式, 不适应OBE-CDIO模式下的考核需要。因而在OBE-CDIO模式下的总结与评价工作, 应将关注点放到学生的实践过程中, 关注学生的成长。首先在自主探究活动完成以后, 教师也能够组织学生, 就实践过程进行总结, 主要是总结实践过程的方案设计、实验过程、优点、不足之处, 并就不足之处提出相应的改进意见, 改进意见可以是可行的也可以是不可行的。然后总结前期的全部设计工作成果, 按照标准格式撰写工程项目报告及相关技术文档。在报告完成以后, 将该报告上交给教师。教师则根据学生所提交的报告, 结合学生在实践过程中的表现, 对学生的表现做综合性评价和个人工作评价。其中综合评分依据预先制定的标准, 包括资料调研情况、方案设计可行性、总结报告和技术文件质量、项目答辩等, 通过项目组互评和指导教师测评作加权平均。个人评分依据基础知识掌握能力、知识运用能力和实际动手能力、团队协作能力等标准由本组组员互评计分。
三、加强校企合作, 为教师、学生搭建实践平台
高校要重视与企业之间的合作, 为教师和学生到企业中进行实践活动创造必要的条件。为此高校要大力发展与多家企业建立校企合作关系, 可以根据企业的要求, 培养定向专业的人才。然后将学生派驻到企业中去, 在一线工作中进行锻炼, 使学生可以参与到企业项目中去, 积累开发经验和工程经验, 安排教师到企业挂职锻炼, 熟悉项目开发流程, 参与项目开发, 提高教师的实践能力、工程创新能力, 也可更清晰的了解企业用人需求, 以求更好地开展课程实践教学。
四、结语
随着OBE-CDIO模式在电力电子技术课程教学中的应用, 本文以《电力电子与变频技术》的相关内容, 就如何推进OBE-CDIO模式在高校中的落实, 以实现现有教学模式的改革进行了探究。通过开展OBE-CDIO模式的教学活动, 能够有效提高学生参与学习的积极性, 提高学生的自主探究能力。
摘要：OBE-CDIO模式是一种在全球范围内广泛推行的工程教育模式, 它的教学特点是在教学过程中突出学生的主体地位, 将理论知识与实践过程相结合, 注重知识的迁移运用, 让学生探究中学到知识和运用知识。OBE-CDIO模式的教学目的是为了培养学生学习的独立性、主动性和创造性, 充分发掘学生的个人价值与潜力, 培养学生应对未来、适应未来的能力。本文以电力电子技术课程仿真教学为例, 探究了OBE-CDIO模式下的教学改革工作。
关键词：OBE-CDIO模式,教学改革,仿真教学,电力电子技术
参考文献
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