一、课程基本情况
课程名称 |
电力电子技术 |
课程类型 |
○综合教育课程 ●专业教育课程 ○实践类课程 |
课程性质 |
●必修 ○选修 |
学 时 |
52 |
学 分 |
3 |
教学方式 |
○线下 ○线上 ●线上线下混合式 |
电力电子技术是一门与时俱进,不断发展的学科,它的应用涉及到人们的衣食住行,对人们的生活是必不可少的。同时它也是自动化专业很重要的一门专业核心课程,几乎所有与电力、电子有关的高科技领域都涉及到该技术,它应是专业人员从事相关工作所必须具有的基础知识。
课程以电能变换为主线,阐明电力电子技术的基本原理和基本理论,主要内容包括电力电子器件、整流电路、逆变电路、直流-直流变流电路、交流-交流变流电路、PWM控制技术、软开关技术、电力电子器件的应用共性问题、电力电子技术的应用等。学习完这门课程,可以掌握电能变换技术,对前置课程的知识运用和后续专业课程的学习都有很大的好处。
二、课程思政育人理念与目标
课程坚持“以学生发展为中心,教书与育人相融合”的教学理念,全面深入挖掘《电力电子技术》课程掘课程蕴含的传统文化、哲学思想、科学精神、工程思维和民族自豪感与使命感以及爱国主义情怀等思政教育元素,逐渐建立了自己对《电力电子技术》课程育人的认知和理解,坚持知识传授与价值引领相统一,将课程思政教育元素与时俱进融入课程教学大纲,重新建立了课程内容、教学要求与课程目标的关系,改革了教学方法和课程考核办法。全方位打造《电力电子技术》思政课程,形成价值导向明确的课程建设规范,优化课程教学团队建设,编制一套系统完整的具有丰富思政元素的授课教案、教学课件、教学案例、教学资源库和网络教学资源。围绕知识、能力和价值观三个层面全新设计了课程目标和教学要求:
(1)知识层面坚持线上线下混合式、关键内容翻转式、理论应用融合式的原则开展教学。
(2)能力层面坚持工程案例项目驱动设计、系统性能仿真分析、虚实结合实验验证的原则进行培养;
(3)价值观层面坚持知识传授与思政教育密切融合的原则进行培育。
三、课程思政元素与融入点
章节 |
专业知识点 |
思政元素 |
课程思政的实施路径与方式 |
绪论 |
电力电子技术的发展史 |
民族自豪感 爱国主义情怀 |
梳理我国自古至今电力电子技术方面的发展成就和研究成果,同时准确把握当今电力电子技术学科领域前沿技术,融入《中国制造2025》制造强国战略内涵,构建了提升学生民族自豪感、激发爱国主义情感的课程育人模块。 |
整流电路 |
整流电路中的有源逆变 |
民族自豪感 爱国主义情怀 |
通过介绍近几年我国的高压直流输电在国际上已处于领先地位,与高铁齐名,增强学生们的民族自豪感和爱国情怀,教学学生学以致用,报效国家,为祖国的繁荣昌盛而不懈努力。 在整流与有源逆变电路环节中融入思政元素:人生不止有顺境,也有很多逆境,每个人都要学会在逆境中生存,努力将自己打造成有用之才。 |
人生观 价值观 |
直流斩波电路 |
基本斩波电路;开关电源 |
工匠精神 |
在直流斩波电路应用环节中,延伸引入“学以致用,工匠精神培养”; 在开关电源的设计环节中,引入“敬业、强能”是未来人才的立足之本。 |
实践教学 |
三相桥式全控整流电路的硬件模拟实验与MATLAB仿真 |
科学思维 创新习惯 终身学习 |
在实践教学环节,设置“任务驱动+仿真教学”,设置设计型、创新型实验项目,在个实验科学研究中拓宽学生的知识面,培养学生的创新能力和实践动手能力。养成科学思维和创新习惯,形成大工程观,参与实验教学活动产生责任感、交流沟通、终身学习、创新思维,成为具有工匠精神的新工科人才。 |
四、代表性课程思政教学案例
案例名称 |
整流电路中的有源逆变电路 |
对应章节 |
3.7整流电路中的有源逆变工作状态 |
课程思政案例设计的整体理念和主要思路 |
整个课程思政案例的设计首先让学生了解近几年我国的高压直流输电在国际上已处于领先地位,与高铁齐名,增强学生们的民族自豪感和爱国情怀,教学学生学以致用,报效国家,为祖国的繁荣昌盛而不懈努力。 在分析有源逆变产生的条件时引入“人生不止有顺境,也有很多逆境”,引导学生树立正确的人生观和价值观,要学会在逆境中生存,努力将自己打造成有用之才。 |
案例教学目标 |
1.知识目标 (1)理解关于逆变的基本概念 (2)掌握有源逆变产生所需的条件 2.能力目标 (1)学会辨识有源逆变电路 (2)掌握有源逆变电路的分析 3.素质目标 (1)通过任务驱动培养学生的团队协作和创新精神,养成科学思维习惯。 (2)引入我国高压直流输电工程案例,激发学生的爱国热情,培养学生的专业情怀。 |
案例教学设计 |
1.教学策略和方法 (1)线上教学与线下教学相混合的方法 线上利用本校的电力电子技术校内SPOC资源,根据整流中的有源逆变课程内容设计教学模式,将有源逆变内容分为基本部分、进阶部分和提高部分,采用课前在线学习、课堂讲授和课外拓展的方式组织教学;充分利用现代化信息技术,开展翻转课堂、案例教学法、分组讨论、交流与思考等多样化的教学活动,促进学生主动学习,培养学生归纳、综合、比较等高阶思维能力。 (2)理论教学与实践教学相混合的方法 课堂讲授有源逆变理论后,利用电力电子实验装置,让学生对有源逆变有一个形象的认识,更好的理解有源逆变的产生条件。此外,采用案例式教学,例如晶闸管直流电动机系统,让学生围绕这个案例开展思考,然后进行下一步有源逆变电路参数计算的教学。 (3)课堂授课与分组讨论相混合的方法 在授课的过程中,进行启发式提问和分组讨论。通过课堂提问题、分组讨论等多互动环节,时刻关注学生的接受能力,适当调整授课的进度。 2.信息技术应用与学习支持 围绕教学目标将SPOC课程网站、慕课堂、学习通智慧教学工具应用到课程混合式教学过程中,建立课程交流群,充分设计多种参与式活动,更好地发挥智慧教学工具在混合教学中的作用。 3. 教学过程安排
教学环节 |
教师活动 |
学生活动 |
设计意图 |
PART 1 课前分析 |
【问卷分析】 【课前测试】 发布课前测试题 |
听讲 慕课堂完成课前测试 |
设计教学内容 检查学生课前对知识理解情况 |
翻转课堂 任务展示 |
根据课前布置的任务,组织各组同学进行汇报交流 【思政融入】近几年我国的高压直流输电在国际上已处于领先地位,与高铁齐名,增强学生们的民族自豪感和爱国情怀。 |
每组选派一名代表上台进行交流汇报本组的任务 |
通过生生交流,让学生自己去发现有源逆变的应用实例,锻炼学生的交流沟通能力 |
课堂练习1 |
通过慕课堂发布课堂练习1, 有源逆变和无源逆变在实际中的应用 |
在慕课堂完成课堂练习 |
检测学生对有源逆变和无源逆变电路应用的掌握情况 |
PART 2 知识内化 知识点1 有源逆变的产生条件 |
【有源逆变的产生条件】根据单相全波可控整流电路分析整流和有源逆变之间的关系, 【结论】有源逆变产生的条件 |
听讲并思考回答 |
通过老师讲解,帮助学生进一步理解有源逆变的产生条件 |
【交流与思考】 哪些电路有可能实现有源逆变?为什么? 【课堂练习2】 通过慕课堂发布练习 【教师总结】 实现有源逆变的条件: 只能采用全控电路 |
思考问题,小组展开讨论,完成慕课堂发布的练习 |
使学生进一步加深理解有源逆变的产生条件 |
【主题讨论】三相半波可控整流电路可以实现有源逆变吗? |
思考问题,小组展开讨论 在慕课堂讨论区完成讨论 |
使学生通过分组讨论进一步加深对有源逆变电路的辨别 |
【练一练】单相有源逆变电路 让学生练习: (1)绘制整流电路的输出电压Ud、Id的波形; (2)计算整流电路的输出电压Ud、Id的参数值。 【总结】 单相整流中的有源逆的输出电压波形绘制相对简单,三相有源逆变的输出波形较难,引出解决方法:使用MATLAB仿真 【展示仿真案例】 项目一:三相半波整流及有源逆变的MATLAB仿真 项目二:三相桥式全控整流及有源逆变的MATLAB仿真 |
练习 选一位同学上台计算 |
让学生通过练习掌握有源逆变电路的波形绘制和参数计算 |
课后任务 |
【任务一】 整流电路的MATLAB仿真 【任务二】 第3章知识点思维导图绘制 |
在学习通完成课堂练习 |
通过课堂练习检测学生对本节内容的掌握情况。 |
课后测试与反思 |
通过慕课堂发布课后测试 |
慕课堂完成课后测试,完成教学反馈。 |
通过课后反馈及时掌握学生的实际学习状况,以便及时调整下一下课堂教学计划。 |
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教学反思 |
本次线下教学针对学生在线视频观看结果,通过课前测验、分组任务展示、讨论和练习,学生能参与到每个活动中,同时对发言积极以及做题准确度高的同学加分表扬,极大地激发了学生的学习兴趣,建立学生的自信心和满足感。 |