电力电子技术仿真课程行动式教学模式研究
2022-04-30
教学模式是人才培养和教学改革的基础,是教师的教学理念和教学思想的体现,涉及到教材内容的编排和教学手段、教学方法的选择[1]。国家对职业教育教学质量的要求逐渐提高,不断重视教学方法的改革,尤其提倡引导学生主动参与课堂的教学方式,注重对学生职业能力的培养。行动式教学,也称为行动导向教学,是近年来我国职业教育推广应用的一种教学方法,是以职业活动为导向,以学生为主体、以教师为主导,着重培养学生职业能力和职业素质的教学方法。电力电子技术仿真是职业院校电气工程专业学生职业素质养成的重要课程,是理论与实践并重的课程。传统的教学模式以老师讲授理论知识和开展仿真实训为主,学生缺乏典型工作任务的直观感受,并且多数内容枯燥,难以理解,学生的学习热情不高,对于授课老师和学生一直都是一个巨大的挑战。
本文对电力电子技术仿真课程行动式教学模式进行研究,为该课程实施行动式教学模式提供一种参考,旨在通过实施行动式教学模式提高授课质量,激发学生的学习兴趣,突出培养学生的实践能力和创新能力,提高人才培养质量。
一、行动式教学理念和特点
1.行动式教学理念
行动式教学起源于英国,20世纪60年代由瑞恩斯教授首先提出[2]。瑞士教育家裴斯泰洛齐的爱的教育理论和要素教育理论是“行动导向”概念的基础,捷克教育家夸美纽斯强调泛智教育的同时注重教学内容的实用性。另外认知行动理论、行动调节理论、社会行动理论、社会交往理论、情境认知学习理论与建构主义学习理论等这些理论都视为行动教学模式的理论根源与基础[3]。行动式教学自提出以后,在世界范围内得到广泛的发展和应用,经过多年的研究与实践,正逐步由内涵丰富与形式多样的模式向规范统一化发展。
行动,是指根据目标指向而进行的一系列活动,行动式教学是旨在完成某一项活动,并在该活动的指导下设计、实施和评估动作过程的一种教学活动。教师的角色由传统的讲授者转变为活动的引导者,学生作为行动的主体,完成行动全过程。行动式教学采用多学科的综合课程教学模式,不强调学科知识的系统性,而是重视案例分析和解决实际问题,以特定的工作任务为要求,并将完成工作任务所需的知识串接在一起融合进工作任务中,学生为解决问题而学习,更能提高学习的积极性,同时促进学生职业能力的培养。
2.行动式教学的特点
- 教学目标具有全面性。传统教学目标只注重知识目标,行动式教学兼顾知识目标、能力目标和态度目标,重视能力目标的培养,培养学生正确的学习观念以及自主学习方法,且目标明确,具有考核性。
- 教学设计呈现开放性。行动式教学模式下教学设计不再仅仅是教师的专权,学生将参与整个教学活动过程中,包括资料收集、教学方案制定、教学活动设计和预期目标规划以及教学成果的评估等。
- 教学评价具有多维性。传统教学评价方式单一,以教师对学生的评价为主,以学生的考试成绩为唯一依据,行动式教学体系下的教学效果评估倡导多维度、多阶段的评价方式。采用“过程+结果”的考核方式,将过程考核纳入对学生的综合评价体系中,在教学过程中结合生产实践,采用随机多次考核方式,加强对学生职业能力的考核。通过学生与教师、同学之间多维度互评与自评,使得教师的教学效果与学生的学习效果得到充分评估,同时使学生对教学内容有更深刻的理解和认识,有助于教学质量的提高。
二、电力电子技术仿真课程行动式教学模式实施
行动式教学在实施过程中需要明确实施步骤,制定科学可行的实施方案,开发配套的行动式教学情境和工作任务,实施多维度的教学监督和评价。下面以电力电子技术仿真课程为例对行动式教学模式的实施步骤和实施模式进行讨论。
1.行动式教学步骤
行动式教学模式的实施有六个步骤,简称六步法,包括资讯、计划、决策、实施、检查、评价,这是一个完整的行动过程,构成一个完整的教学活动[4]。
资讯——进行资料收集,教师将学习任务布置给学生,组织大家以任务为中心搜集专业书籍、网络资料以及操作规程等资源,为教学实施做好充足准备。
计划——制定工作计划,学生根据任务要求设计任务实施计划,以小组为单位将活动动作设计成有序的工作步骤。
决策——确定工作方案,教师通过学生反馈的资料信息对工作计划与学生进行讨论,引导学生制定科学可行的工作方案[5]。
实施——实施工作过程,学生按照工作方案和计划进度实施操作,完成工作任务。
检查——检查完成情况,学生完成工作任务后,对计划实施过程中各环节不断进行检查,及时纠正错误和完善工作任务。
评价——评价工作结果,教师和学生对结果按照多维评价体系进行综合评价。
电力电子技术仿真课程实施行动式教学模式将按照这六个步骤进行,完整实施行动式教学。学生以团队的形式共同完成一个个工作任务,将“教、做、学”有机结合在一起。教师引导学生自主完成任务要求,以学生为主体,学生在完成工作任务的过程中完成“教”的过程,学生在“做”的过程中自然地“学”知识,完成知识目标和能力目标,提高职业能力。在教学过程中,学生全程参与整个课程过程,充分发挥学习的主动性和积极性。
2.创设课程行动式教学任务
行动式教学过程是以工作任务为中心开展的,工作任务的开发是课程教学设计的第一步。基于工作过程的行动式教学课程需要有其所对应实际工作的工作任务。为承载学习性工作任务,须创设学习情境。学习情境和工作任务的创设需紧密结合实际工作岗位,着重体现职业能力和职业素质的培养。学习情境和工作任务的设置对教师有较高的要求,教师必须熟悉专业理论知识,具备扎实的专业技能,并且具有相关工程实践经验,熟悉课程对应的工作岗位要求和实际的工作情境。
对于电力电子技术仿真课程,需结合课程所承担的职业能力目标,并考虑学科特点和学生认知规律,创设科学合理的学习情境和工作任务。电力电子技术是对电能的基本参数进行变换和控制的现代工业电子技术,电力电子变流技术以电力电子器件为核心,通过对不同电路的控制实现电能的变换与控制,电能变换的基本类型有交流—直流变换、直流—交流变换、直流—直流变换、交流—交流变换,在某些应用场景,也会同时存在两种及以上的变换类型[6,7]。仿真是电力电子技术课程学习的有效手段,对于电力电子技术仿真课程根据电能变换的基本类型,设置四个教学情境,每个教学情境又细化包含3~5个工作任务。这些工作任务都对应着实际工作岗位,以岗位能力为目标,将教学与实际工作紧密结合,突出强调学习的任务要求,提高学生的学习兴趣,同时为学生后续职业发展提供帮助。
3.课程行动式教学模式实施
根据行动式教学理念和实施步骤,对电力电子技术仿真课程实施行动式教学模式。将课程内容融入到四个教学情境,每个教学情境分解为具体的工作任务。学生根据工作任务要求,通过仿真软件实施操作。通过四个教学情境的训练,学生不仅掌握对应的知识点和技能点,同时有利于正确学习理念和良好学习习惯的养成,帮助学生发展职业素养,并为后续从事相关工作打下坚实的基础。下面以情景一“直流-直流变换电路建模与仿真”为例,详细介绍教学设计与行动式教学实施方案,如表1中所示。
表1“直流-直流变换电路建模与仿真”教学设计与行动式教学实施方案
学习情境一:直流-直流变换电路建模与仿真 |
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教 学 目 标
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知识目标:1.常用直流-直流变换电路的分类和电路拓扑结构;2.直流-直流变换电路的工作原理和输出波形特性;3.直流-直流变换电路的MATLAB/Simulink建模与仿真方法,完成Simulink模型搭建、仿真参数设置以及仿真波形分析。 |
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能力目标:1.掌握Simulink的基本操作方法;2.具备正确选择和识别元器件的能力;3.具备电力电子电路模型调试与数据分析能力;4.具备利用信息媒体获取新技术、新知识的能力。 |
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态度目标:1.激发学生的学习热情和积极性;2.培养学生正确的学习观念,掌握自主学习方法;3.培养学生的沟通能力及团队协作精神;4.培养学生精益求精、专业专注的职业素养和工匠精神。 |
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教 学 内 容 |
1.分析不同拓扑结构直流-直流变换电路原理和应用场景;2.合理选择直流-直流变换电路所需电力电子器件;3.利用仿真软件搭建直流-直流变换电路仿真模型;4.合理设置仿真参数;5.分析仿真结果,对不同拓扑结构直流-直流变换电路的特点和应用进行总结分析。 |
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行 动 式 教 学 实 施 步 骤 |
六步法 |
教学过程 |
教学方法 |
学生活动 |
学时 |
1.资讯 |
教师将学习任务布置给学生,学生以团队为单位查找相关专业书籍、网络资料以及操作规程等资源,分析电能变换的原理和方式,总结直流-直流变换的应用场景,为教学实施做好充足准备。 |
小组讨论法;任务驱动法 |
小组交流;阅读思考 |
2 |
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2.计划 |
学生讨论直流-直流变换电路建模仿真方法,以小组为单位将建模仿真过程设计成有序的工作步骤,同时对小组成员进行人员分配,制定实施方案。 |
小组讨论法;头脑风暴法 |
小组交流 |
1 |
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3.决策 |
教师审核实施方案,引导学生制定科学的、可行的、能够满足任务要求的直流-直流变换建模仿真工作方案。 |
提问引导法;总结归纳法 |
小组交流 |
1 |
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4.实施 |
学生按照工作方案和计划进度实施操作,根据工作要求选择合理的电力电子器件,建立仿真模型,设置参数,得到输出仿真结果,根据工作要求对建模过程进行总结分析。 |
任务驱动法;小组讨论法;练习法;演示法 |
动手实践;思考讨论;总结分析 |
4 |
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5.检查 |
学生对计划实施过程中各环节进行检查,将仿真结果与理论分析进行比对,修改模型参数和仿真参数,观察不同参数对仿真结果的影响;学生汇报计划与实施过程,回答教师与同学的问题,重点检查电力电子器件的选择和参数的设置。 |
提问引导法;演示法 |
反思总结;小组交流;汇报讨论 |
1 |
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6.评价 |
按照多维评价体系对工作过程和结果进行评价。学生对任务实施过程和完成情况进行自评;学生对小组成员在整个任务完成过程中的表现和贡献进行互评;教师对各组学生表现进行评价,根据学生自评、互评和教师评价给出最终评价。 |
角色扮演法;演示法;提问引导法 |
全班评议;发言讨论;聆听思考 |
1 |
行动式教学为电力电子技术仿真课程的实施提供了一种新的教学方式,通过在该课程中实施行动式教学,有效提高了学生的学习兴趣,教学效果显著改善。相较于传统以教师讲授为主体的教学模式,学生普遍反映更喜欢引入行动式教学方法的课程,相较于被动的学习,学生更倾向于自主学习。主动学习更能发挥学生的主观能动性,以任务为中心,带着问题而学习的方法更能提高学生的学习效率,在完成任务过程中达到知识目标、能力目标和态度目标。同时,该课程中实施行动式教学是现代教育教学新方法在教学实践中的有效应用,为其他课程中实施行动式教学模式提供了一种借鉴和参考。
行动式教学为电力电子技术仿真课程提供了一种教学实施模式,实施行动式教学要切实把握“资讯、计划、决策、实施、检查、评价”六个基本步骤,确保教学法完整和有效的完成教学任务,并且根据实际的工作需求设置合理的工作情境和具体的工作任务。通过在电力电子技术仿真课程中实施行动式教学,使学生参与教学的全过程,最大限度地调动学生的主观能动性,提高分析问题、解决问题的能力,有助于学生职业能力的养成,利于学生后续职业发展和健全人格的形成。