PBL式教学法在电力电子技术课程中的应用研究

王玉萍 郑爽 李一丹 汤旭日 于雁南

【摘  要】突出以学生为主的教学模式，应用PBL式教学法对电力电子技术课程进行教学改革与实践。通过优化教学模式、应用以问题为导向的教学方法、构建多层次实验与实践平台等举措，提升教学质量，创新教育理念，构建满足电力特色人才培养的的教学模式。

【关键词】PBL;问题导向;教学改革

近年来，以我国加入《华盛顿协议》为契机，我校在工程教育认证倡导的理念与要求下，提出对工程师培养的新要求，并积极引导和促进专业建设与教学改革，保障和提高工程教育人才培养质量。

“电力电子技术”课程作为具有电力特色的应用型人才培养的重要课程之一，在学生的专业素养塑造、实践能力提高中具有重要作用。该课程在教学中具有实践性强，更新发展快，强调理论而又偏重实践，与生产实际和工程应用结合紧密的特点。在传统的“以教师为主导”的教学模式中，教师作为知识的传授者往往忽略学生的实际需求和兴趣点，导致教学过程成了“复制”知识的过程。在被动的环境中学习，限制了学生思维的活跃性，不利于培养学生的创新意识和合作精神。所以在教学方法的改革上，我们以“工程应用”为目标，设计课程的教学内容、制定学生的学习成果和评估方法，突破传统的大课堂授课模式，在以学生为中心的主动学习环境中，通过以问题为引导的学习，力求使学生在获取知识的过程中，同步提高自身的综合素质与能力。本文主要探讨PBL式“以问题为导向，以学生为主体”的教学方法在电力电子技术课程中的应用。

1.PBL教学模式

PBL，是基于问题式学习的简称，是1969年由美国神经学教授Barrows创立的。PBL教学模式起源于医学教育类专业的教学改革，据不完全统计，全球已有上千所医学院进行了PBL教学模式的实践。基于在医学专业的成功探索与实践，在近几年非医学类课程已经开始进行PBL教学模式的研究与探索，目前已成为国际上各专业教学中较为流行的一种教学模式。在我国的应用和研究还是主要集中在临床医学教学过程中。基于PBL教学模式的电气类相关课程教学模式改革研究较少。

PBL教学模式是突出“以问 题为导向，以学生为主体”的教学思想，将知识点通过问题或者任务的方式发布给学习者，学习者在自主探究或学习者之间相互协作基础上，通过解答问题或者完成任务达到学习目标。教学过程中，教师不再是单纯的知识传递着，而是知识的引导者、促进者。通过引导学生解决复杂的、实际的问题，使学生建构起宽厚而灵活的知识基础，发展有效的问题解决技能，发展自主学习和终身学习的能力，促使他们成为有效的合作者，并培养学生成为合格的电气工程师。

2.PBL教学模式在电力电子技术课程中的应用探索

2.1 更新教学内容

“电力电子技术”课程的教学内容，从最初单一的晶闸管整流电路，发展到今天集四种电力变换电路为一体。它是应用于各行各业的一门支撑技术，凡是有能源的地方都离不开电力电子技术。同时它也是电气工程领域发展较快、应用最为广泛的技术，这就要求对该门课程教学内容体系要及时更新。

以前的教学重点在整流电路的原理分析和设计，按照课时安排这部分内容占比达到50%。但是现在的工程实际应用中整流往往采用整流模块直接实现，且电路简单、实现方便，学生较容易掌握其应用方法。相对应用较多的是直流-直流变换电路和逆变电路的原理分析和设计，结合我校电气工程专业毕业生的信息反馈、实际工程应用和电子设计大赛的实际情况，对电力电子课程教学大纲进行修订，教学内容逐渐将整流电路的比例弱化，提高逆变电路和直流-直流变换电路的教学与实践比重。

2.2 优化教学设计

（1）设置问题引新课——课前设置问题

PBL的教学模式的起点是提出问题。那么设置什么样的问题，如何设置问题就是本课程改革的重点。围绕应用型人才培养定位，结合课程教学目标，问题设置主要选自实际的工程项目、生产应用的典型案例以及设计型大赛题目等方面。在课前设置教学导入的问题，并提出学习目标，在问题的导向下引导学生查阅相关资料，并以课程小组的形式展开讨论并进行方案设计，形成设计报告，并在课堂上汇报。

（2）带着问题学理论——课堂解决问题

解决问题是PBL教学模式的核心。课堂上首先听取学生的设计方案，请同学分析设计是否能满足设计要求。通过学生互相问答的形式，让学生发现设计中存在的问题，最终由教师综述问题症结，并和学生们一块总结本次课程内容和知识点。采用汇报和提问的形式，既深化和巩固了学习本节知识的前置课程知识，又能使学生在问题基础上激活学生自主学习、深入探究的动力。因此，教师应将相关知识相互串联，形成有效的知识体系，并实现知识点迁移，形成良好的认知结构。

（3）验证问题见实效——课后验证问题

实践是检验理论的主要手段。课后指导学生应用SIMULINK仿真软件结合实际问题，搭建电路拓扑、设计控制程序以及对仿真结果进行分析和测试等。通过实验检验项目实施情况以及存在问题，进一步提高学生的创新意识以及实践能力。

3.以PBL教学模式为导向，搭建多层次实验教学平台

借助信息技术和软件平台，结合疫情期间的实验教学案例，以PBL模式为导向，搭建多层次实验教学平台。实现提升自主学习能力、开拓创新意识以及培养工程实际能力的教学目标。

（1）验证性实验打基础

利用学院实验室平台，设置基于认知和理解的基础性实验。以实现基本的电力变换功能为目标，使学生能够运用基本理论知识搭建简单的电力电子电路，并通过实验过程进行分析说明，结合实验数据和实验波形做出分析报告，实现能力和思维从低阶向高阶晋升。

（2）设计性实验强能力

結合工程实际与企业需求，设置设计型实验。采用提出问题，学生以小组的形式自主讨论、提出设计方案并进行验证的方式。结合仿真软件进行仿真实验，这部分内容难度有所提升，目的在于锻炼学生工程意识、设计分析能力及解决问题能力。

（3）创新型实验促挑战

研究创新型实验在开放实践基地完成，学生利用课余时间组队，目的在于提高学生科研能力和创新能力。所有项目的训练均采用“学生为主体，教师为主导”的教学模式。定期聘请专家进行学术讲座，组织指导学生参加电子设计竞赛，提倡电力电子专业的本科生参加教师的研究课题和实验室开放项目，通过撰写实验报告和论文等方法充实电力电子技术实验教学内涵，促进本科生创新思维和科研能力。

4.总结

基于 PBL 教学模式的《电力电子技术》课堂教学以驱动性的问题作为项目引导，鼓励学生自主分析、合作解答。同时，通过对电力电子实验平台的改造，将其与科研实践平台融合，丰富教学实验内容与方法，掌握最新的科研成果，训练科研实践技能。此外，本课程结合网络平台优化教学资源，支持学生个性化发展，创新化学习。但是，在该教学模式下，如何优化网络教学模式还需进一步研究。

参考文献：

[1]黄育妆，陈利国.PBL教学模式的理论及应用[J].中国高等医学教育，2012

[2]刘飞，查晓明，徐箭.电力电子技术实验教学在新工科培养模式下改革与探索[J].高教学刊，2019

[3]曹高辉，陈菁，王丹. 基于PBL的数据分析课程实验设计与实践[J]. 实验技术与管理，2020

基金项目：

黑龙江科技大学教学研究项目（JY17-23）;黑龙江省高等教育改革项目（SJGY20190590）

（作者单位：黑龙江科技大学  电气与控制学院）