許昌學(xué)院電氣（機(jī)電）工程學(xué)院　郭利輝

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行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法在電力電子技術(shù)課程中的實(shí)施
——以許昌學(xué)院電梯學(xué)院為例

許昌學(xué)院電氣（機(jī)電）工程學(xué)院郭利輝

在地方高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的進(jìn)程中，許昌學(xué)院創(chuàng)新地成立了具有行業(yè)背景的行業(yè)學(xué)院——電梯學(xué)院。傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)課程的教學(xué)存在諸多弊端，本文在研究行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)的理論及其變換教學(xué)法的基礎(chǔ)上，將行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法引入到行業(yè)學(xué)院電力電子技術(shù)課程的教學(xué)中，大大提高了學(xué)生的專業(yè)能力、實(shí)踐動(dòng)手能力、關(guān)鍵能力等，切實(shí)提高了應(yīng)用技術(shù)型人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法；行業(yè)學(xué)院；轉(zhuǎn)型發(fā)展；電力電子技術(shù)課程；實(shí)施

0　引言

在地方高校轉(zhuǎn)型發(fā)展的浪潮中，為了提高應(yīng)用技術(shù)人才的培養(yǎng)質(zhì)量，許昌學(xué)院立足地方、開拓創(chuàng)新，與當(dāng)?shù)佚堫^企業(yè)西繼迅達(dá)（許昌）電梯有限公司聯(lián)合辦學(xué)，成立了具有行業(yè)背景的行業(yè)學(xué)院——電梯學(xué)院。行業(yè)學(xué)院的人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)與普通專業(yè)不同，要求強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。為此，在電梯學(xué)院開設(shè)的電力電子技術(shù)課程中引入行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法，通過行動(dòng)培養(yǎng)技能，有助于切實(shí)鍛煉學(xué)生的知識(shí)轉(zhuǎn)化能力、實(shí)踐操作能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力和溝通能力等，以達(dá)到培養(yǎng)復(fù)合型高素質(zhì)應(yīng)用技術(shù)人才的目的。

1　行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法的理論研究

20世紀(jì)60年代，英國的瑞恩斯教授最早提出了行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法的概念。80年代起，該教學(xué)法在德國受到極大的重視和廣泛的應(yīng)用。行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法的精髓在與專業(yè)能力、核心能力和關(guān)鍵能力的培養(yǎng)［1］，即在教師的組織和引導(dǎo)下，不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，逐漸調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性，學(xué)生根據(jù)自己的基礎(chǔ)，結(jié)合教師指定的學(xué)習(xí)任務(wù)和目標(biāo)，主動(dòng)制定學(xué)習(xí)計(jì)劃、分析問題、擬定實(shí)施方案、解決問題，最終實(shí)現(xiàn)掌握知識(shí)、強(qiáng)化思維、鍛煉技能、情感培養(yǎng)等一系列目標(biāo)的教學(xué)方法。

行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)理論是建立在行動(dòng)理論和教育學(xué)理論的基礎(chǔ)之上的［2］。行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)理論符合人類學(xué)習(xí)的規(guī)律、外部活動(dòng)內(nèi)化為精神活動(dòng)的規(guī)律、認(rèn)知心理學(xué)鼓勵(lì)等，能夠有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)自覺性和積極性，培養(yǎng)學(xué)生的行動(dòng)能力和勝任某種工作的職業(yè)能力。

2　行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法的變換教學(xué)法

行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法在實(shí)際應(yīng)用時(shí)衍生出多種不同的變換教學(xué)法，包括項(xiàng)目教學(xué)法、案例教學(xué)法、角色扮演法、引導(dǎo)教學(xué)法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)法等［3］。在實(shí)際教學(xué)過程中，可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)材料、教學(xué)目標(biāo)，科學(xué)合理地選用其中的一種或多種教學(xué)方法組織教學(xué)。

（1）項(xiàng)目教學(xué)法。項(xiàng)目教學(xué)法指專業(yè)教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)符合實(shí)際工作情況的問題、課題或項(xiàng)目，指導(dǎo)學(xué)生剖析問題、制定課題計(jì)劃、探索解決方案、做出決策、實(shí)施方案、并客觀科學(xué)地評(píng)價(jià)實(shí)施效果等，從而鍛煉學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、專業(yè)能力、職業(yè)能力和社會(huì)能力等關(guān)鍵能力。該教學(xué)法具體實(shí)施過程中需要注意以下幾點(diǎn)：①問題的提出要符合實(shí)際工作情況；②項(xiàng)目實(shí)施后能獲得實(shí)踐的成果；③重視學(xué)生的主導(dǎo)性，專業(yè)教師為輔助角色，僅提供必要的幫助；④對(duì)項(xiàng)目實(shí)施結(jié)果進(jìn)行必要的評(píng)價(jià)、反思和總結(jié)。只有做到這幾點(diǎn)，才能切實(shí)調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，切實(shí)使學(xué)生做到理論知識(shí)與實(shí)際行動(dòng)形結(jié)合，最終實(shí)現(xiàn)知識(shí)的成果轉(zhuǎn)化，鍛煉學(xué)生的綜合能力。

（2）案例教學(xué)法。案例教學(xué)法的首次使用，出現(xiàn)在美國商業(yè)學(xué)校經(jīng)濟(jì)法律專業(yè)課堂上，可以有效地鍛煉學(xué)生的決策能力。學(xué)生必須對(duì)預(yù)設(shè)問題做出獨(dú)立分析，并在團(tuán)隊(duì)協(xié)作中探索問題的解決方案。案例教學(xué)法的實(shí)施分為三個(gè)階段：一是對(duì)問題的辨析；二是解決方案的決策；三是解決方案的評(píng)價(jià)。案例教學(xué)法側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生信息的獲取能力、協(xié)作溝通能力、決策能力、辨析能力和評(píng)判能力，而不要求給出最終的解決結(jié)果。

（3）角色扮演法。角色扮演法是由指導(dǎo)教師設(shè)定虛擬的情景，安排學(xué)生扮演不同身份的社會(huì)角色，引導(dǎo)學(xué)生在規(guī)定的場景中針對(duì)指定問題進(jìn)行思考、討論、分析和行動(dòng)，同時(shí)對(duì)其他角色的表現(xiàn)進(jìn)行觀察和評(píng)價(jià)。角色扮演法最能調(diào)動(dòng)學(xué)生參與的積極性和主動(dòng)性，非常適合培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作能力和社會(huì)溝通能力，為將來學(xué)生獨(dú)立走向社會(huì)、適應(yīng)社會(huì)提供了一個(gè)綜合演練平臺(tái)。

（4）實(shí)驗(yàn)教學(xué)法。實(shí)驗(yàn)是通過書面測試或?qū)嵺`操作，檢驗(yàn)一種假設(shè)或者獲取數(shù)據(jù)和信息的行動(dòng)過程。巴德爾給出的實(shí)驗(yàn)過程主要包括以下幾個(gè)階段：①觀察一種物理現(xiàn)象；②針對(duì)各物理量提出一種假設(shè)的關(guān)系；③在一定的條件下構(gòu)建一個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)一系列方案以驗(yàn)證②中的物理關(guān)系；④實(shí)施實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察、測量、記錄和理論驗(yàn)證；⑤得出結(jié)論，驗(yàn)證②中提出的假設(shè)物理關(guān)系是否得到支撐；⑥理論層面的歸納整理；7實(shí)踐層面的反思和應(yīng)用可能性分析。實(shí)驗(yàn)教學(xué)法側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力、問題的分析能力和歸納總結(jié)能力。

3　電力電子技術(shù)課程傳統(tǒng)教學(xué)法的弊端

電力電子技術(shù)課程是電氣工程及其自動(dòng)化本科專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。許昌學(xué)院新建行業(yè)學(xué)院——電梯學(xué)院，對(duì)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)尤其重視。而電力電子技術(shù)課程的傳統(tǒng)教學(xué)法只有兩種：講授法和實(shí)驗(yàn)法。在電力電子技術(shù)課程的教學(xué)過程中存在許多弊端，難以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用技術(shù)能力的目標(biāo)［4，5］。

（1）復(fù)雜抽象的理論內(nèi)容，“滿堂灌式”的講授教學(xué)法。電力電子技術(shù)的主要內(nèi)容是四大電力變換或四大變流技術(shù)。其基本電路元件為電力電子器件（如晶閘管、IGBT、MOSFET）等。其控制方法常用的有相控法和斬控法。在分析變流電路的工作原理時(shí)，由于控制相位的變化和波形的變化多樣，學(xué)生很難理解。而教師采用的教授法常常安排的非常緊湊，知識(shí)量非常大，數(shù)學(xué)分析又很難，學(xué)生無法徹底領(lǐng)會(huì)電路工作原理的根本。這些弊端使學(xué)生逐漸喪失了學(xué)習(xí)的興趣，壓制了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，學(xué)習(xí)效果較差。

（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)備老化，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)簡單。實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面，由于電力電子技術(shù)是重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的歷史較長，許多實(shí)驗(yàn)設(shè)備老化故障，無法滿足正常教學(xué)需求。另外由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)的教學(xué)目標(biāo)多為“傻瓜式”的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。學(xué)生只需按照老師的指導(dǎo)連接少數(shù)線路，觀察記錄輸出波形即可。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)，僅僅拘泥于對(duì)課本理論知識(shí)的驗(yàn)證，無法拓展學(xué)生在實(shí)踐動(dòng)手能力方面的訓(xùn)練。

在地方高校應(yīng)用技術(shù)轉(zhuǎn)型發(fā)展的進(jìn)程中，對(duì)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)質(zhì)量要求越來越高，因此要在教學(xué)過程中引入行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法，從本質(zhì)上解決傳統(tǒng)教學(xué)的弊端。

4　行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法在電力電子技術(shù)課程中的實(shí)施

電力電子技術(shù)課程是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的課程。引入行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法有助于幫助學(xué)生理解抽象復(fù)雜的理論知識(shí)。在行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法實(shí)施的過程中，理論知識(shí)和實(shí)際行動(dòng)相結(jié)合，有助于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和綜合素質(zhì)。下面以教學(xué)過程中的一個(gè)實(shí)際項(xiàng)目案例說明行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法的具體實(shí)施和應(yīng)用過程。

以項(xiàng)目教學(xué)法為例，通過實(shí)施一個(gè)具體的與實(shí)踐應(yīng)用聯(lián)系緊密的實(shí)際項(xiàng)目，以達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)要求。項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)施過程一般分為以下幾個(gè)步驟：項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、項(xiàng)目的分析、項(xiàng)目實(shí)施方案的制定、項(xiàng)目的實(shí)施過程和實(shí)施效果的評(píng)價(jià)。

結(jié)合電力電子技術(shù)第六章交流交流變換電路的內(nèi)容，要求學(xué)生完成一個(gè)單相交流調(diào)壓電路的設(shè)計(jì)。具體過程如下：

（1）項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。指導(dǎo)老師根據(jù)教材內(nèi)容，設(shè)計(jì)學(xué)生能夠?qū)嵤┩瓿傻?，貼合教材需求的具體項(xiàng)目。

根據(jù)教材第六章的內(nèi)容，要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)單相交流調(diào)壓電路。該電路的輸入信號(hào)電網(wǎng)電壓，要求①該電路能夠輸出0-220V可調(diào)的交流電；②分析不同觸發(fā)角的情況下輸出電壓、電流波形的特點(diǎn)。

（2）項(xiàng)目的分析。學(xué)生成立項(xiàng)目小組，5人左右為一個(gè)小組。小組設(shè)小組長一名，負(fù)責(zé)根據(jù)每個(gè)學(xué)生不同的長處和特點(diǎn)，安排其在項(xiàng)目中分擔(dān)的任務(wù)，并合理安排時(shí)間，督促項(xiàng)目按計(jì)劃按時(shí)完成。

該項(xiàng)目的核心內(nèi)容為單相交流調(diào)壓電路，其基本電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。包含三個(gè)部分：交流電源u1、反相并聯(lián)的開關(guān)器件VT1和VT2、負(fù)載R。

圖1　單相交流調(diào)壓電路結(jié)構(gòu)圖（電阻負(fù)載）

其工作原理十分簡單，在交流電源u1的正半周和負(fù)半周，采用相位控制法分別對(duì)VT1和VT2進(jìn)行控制，即可實(shí)現(xiàn)交流輸出電壓的調(diào)節(jié)。當(dāng)觸發(fā)角為某一值時(shí)的電路波形如圖2所示。

圖2　單相交流調(diào)壓電路的波形圖（電阻負(fù)載）

通過分析可知，改變觸發(fā)角可改變輸出電壓、電流的波形，即實(shí)現(xiàn)輸出波形有效值大小的調(diào)節(jié)（此處略去數(shù)值分析過程）。

（3）項(xiàng)目實(shí)施方案的確定。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生根據(jù)自身已儲(chǔ)備的知識(shí)基礎(chǔ)、已掌握的學(xué)習(xí)工具和學(xué)校能夠提供的軟件、硬件支撐，通過討論確定切實(shí)可行的實(shí)施方案。

在該項(xiàng)目中，為了節(jié)約教學(xué)成本，減少不必要的浪費(fèi)，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，選擇在MATLAB平臺(tái)完成該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與模擬仿真。為了使問題簡化，避開復(fù)雜觸發(fā)電路的設(shè)計(jì)，利用脈沖發(fā)生器，設(shè)計(jì)合適的輸出作為開關(guān)器件的控制信號(hào)。

（4）項(xiàng)目的實(shí)施過程。學(xué)生在主動(dòng)查閱各種資料、自學(xué)MATLAT的基礎(chǔ)上，搭建單相交流調(diào)壓電路的仿真模型。

具體的電路仿真模型如圖3所示。

圖3　單相交流調(diào)壓電路仿真模型

觸發(fā)角在30°時(shí)，VT1導(dǎo)通，由于VT1導(dǎo)通180°后，VT2導(dǎo)通，所以VT2的設(shè)置時(shí)間比VT1多0.01s，所以VT1和VT2觸發(fā)脈沖設(shè)置的時(shí)間分別為：tVT1=0.016667S，tVT2=0.016667S。仿真結(jié)果如圖4所示。

當(dāng)改變觸發(fā)角的設(shè)置時(shí)，學(xué)生會(huì)得到不同的輸出波形。并將這些實(shí)驗(yàn)仿真波形與理論波形進(jìn)行比較和分析。

（5）項(xiàng)目實(shí)施效果的評(píng)價(jià)。項(xiàng)目實(shí)施效果的評(píng)價(jià)有兩部分組成，一是教師對(duì)每位學(xué)生的評(píng)價(jià)。根據(jù)學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過程中的積極程度、貢獻(xiàn)程度、分析問題和解決問題的能力、仿真設(shè)計(jì)能力、溝通能力、協(xié)作能力以及項(xiàng)目實(shí)施報(bào)告的撰寫能力等等做出綜合性的評(píng)價(jià)。二是學(xué)生的自評(píng)和學(xué)生之間的互評(píng)，學(xué)生根據(jù)其他同學(xué)的表現(xiàn)，以及自身的表現(xiàn)給出自己的評(píng)價(jià)。最終的總評(píng)有老師參考學(xué)生的自評(píng)和互評(píng)之后確定。

圖4　時(shí)的仿真結(jié)果

5　總結(jié)

本文在研究行動(dòng)教學(xué)法的理論和變換教學(xué)法的基礎(chǔ)上，針對(duì)地方高校中行業(yè)學(xué)院培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才的培養(yǎng)目標(biāo)要求，進(jìn)行電力電子技術(shù)課程的教學(xué)改革，引入行動(dòng)教學(xué)法，以提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力、專業(yè)能力和關(guān)鍵能力。具體地，以電力電子技術(shù)課程中的一個(gè)具體項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)施過程說明了行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)法在改課程教學(xué)的有效性、先進(jìn)性和科學(xué)性。

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Implementation of Action-oriented Teaching Method of Power Electronic Technology Course in Industry Department——Taking Elevator Department of Xuchang University as Example

Guo Lihui
（Department of Electrical（Electro-mechanical）Engineering，Xuchang University，Xuchang，China 461000）

In the process of transformation development of local colleges and universities，Xuchang University innovatively established Elevator Department with industry background.There are a lot of disadvantages in traditional teaching process of Power Electronics Technology course.On the base of the theory study of action-oriented teaching method and the introduction of its transformation methods，action-oriented teaching method is introduced into the teaching process of Power Electronics course in Elevator Department.This method enhances students’ professional ability，practice manipulative ability，and key ability，and really improves the training quality of technical type talent

Action-oriented Teaching Method；Industry Department；Transformation Development；Power Electronics Course；Implementation

（1）2015年度許昌學(xué)院教育教學(xué)研究立項(xiàng)項(xiàng)目（02015058，02015008）；（2）2015年河南省教育技術(shù)裝備和實(shí)踐教育研究立項(xiàng)課題（GZS272，GZS389）；（3）許昌學(xué)院第一批轉(zhuǎn)型發(fā)展建設(shè)項(xiàng)目（專業(yè)基礎(chǔ)課程建設(shè)87）。

郭利輝（1981—），女，河南洛陽人，電機(jī)與電器專業(yè)碩士，許昌學(xué)院電氣（機(jī)電）工程學(xué)院講師，研究方向：新能源并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)研究、高等教育比較研究。