劉偲艷 葛慶 張要鋒 劉陽京

摘要：電源變換技術(shù)作為光伏工程技術(shù)專業(yè)核心課，是提高新能源消納及儲存能力關(guān)鍵支撐技術(shù)，“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的提出對崗位技能需求、人才培養(yǎng)需求以及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等提出新的要求，原有課程體系及傳統(tǒng)教學(xué)模式難滿足“雙碳”背景下人才培養(yǎng)目標(biāo)。針對這一問題，開展課程教學(xué)改革探討及實踐。結(jié)合學(xué)院光伏工程技術(shù)專業(yè)《電源變換技術(shù)》課程教學(xué)現(xiàn)狀，從教學(xué)模式、教學(xué)目標(biāo)、課堂教學(xué)及教學(xué)評價四個方面進(jìn)行改革探索，旨在提升課堂教學(xué)質(zhì)量、改善教學(xué)效果，為碳時代培養(yǎng)社會和國家需要的科技創(chuàng)新人才。

關(guān)鍵字：雙碳目標(biāo)；教學(xué)目標(biāo)；課堂教學(xué)；教學(xué)模式；評價方式

中圖分類號：G712??文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

鑒于全社會正處于“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)建設(shè)初期，需要全社會參與并踐行低碳綠色理念及“雙碳”目標(biāo)意識，同時努力培養(yǎng)既懂專業(yè)知識又懂相關(guān)領(lǐng)域和行業(yè)碳排放的復(fù)合型創(chuàng)新型技術(shù)技能人才。因此對新能源類專業(yè)課程進(jìn)行改革及實踐顯得尤為重要。

近年來，國內(nèi)高校許多教師在“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)和課程教學(xué)改革相互結(jié)合方面開展頗具意義的探索及實踐。文獻(xiàn)[1-3]從課程內(nèi)容設(shè)計及課程授課模式方向進(jìn)行探討，通過在課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計中融入綠色低碳理念，從而滿足“雙碳”目標(biāo)對課程教學(xué)所提出的新要求；文獻(xiàn)[4]基于線上學(xué)習(xí)平臺制定多元評價體系，通過提升課程教學(xué)質(zhì)量實現(xiàn)教學(xué)實踐過程中符合當(dāng)前“雙碳”類課程內(nèi)涵要義；以上研究雖然對“雙碳”建設(shè)目標(biāo)和課程教學(xué)進(jìn)行改革探索，但大多從單方面進(jìn)行改革，如從手段和內(nèi)容上進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，課程改革效果不明顯。

因此對《電源變換技術(shù)》課程進(jìn)行改革，在課程教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)手段及內(nèi)容、教學(xué)方法等多方面進(jìn)行改革實踐，將“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)融入課程教學(xué)全過程，有效培養(yǎng)符合國家“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)創(chuàng)新型技術(shù)技能人才，滿足碳時代社會和國家新人才需求。

1?課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

《電源變換技術(shù)》課程是光伏工程技術(shù)專業(yè)核心課，該課程是一門綜合性課程，應(yīng)用性、實踐性都很強，知識內(nèi)容涵蓋廣，包括前期學(xué)習(xí)的《電子技術(shù)》、《電工技術(shù)》、《單片機應(yīng)用技術(shù)》等專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)生已對常見電子器件特性、電路工作原理、電路焊接以及驅(qū)動信號產(chǎn)生機理等基礎(chǔ)知識有所掌握，為學(xué)習(xí)《電源變換技術(shù)》提供理論和實踐支持。然該課程傳統(tǒng)教學(xué)存在教學(xué)模式單向、教學(xué)內(nèi)容融合度低、教學(xué)評價單一等問題，教學(xué)效果難以滿足“雙碳”背景下人才培養(yǎng)目標(biāo)。

1.1?教學(xué)模式單向

《電源變換技術(shù)》課程教學(xué)知識目標(biāo)為掌握電源變換技術(shù)及其在新能源領(lǐng)域中的應(yīng)用和相關(guān)知識；掌握四大電力變換電路的組成、工作原理、數(shù)量分析特點和適用范圍。知識內(nèi)容廣而難，學(xué)生對電路工作原理、輸出波形及輸出計算上存在大的問題，因此在教學(xué)過程中多從知拓?fù)?、懂原理、析波形、會計算等方面進(jìn)行。多以教師教學(xué)生學(xué)的單向模式開展，學(xué)生被動接受相關(guān)知識，這樣就形成了教師在重難的講解、分析及應(yīng)用方面缺乏針對性的引導(dǎo)，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高，課堂參與度低及教學(xué)效果不佳。

1.2?教學(xué)內(nèi)容融合度低

《電源變換技術(shù)》課程教學(xué)內(nèi)容多從電力電子器件、電力電子四大變換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其波形分析、電力電子控制技術(shù)三個維度開展，傳統(tǒng)教學(xué)主要有理論分析、實踐驗證的形式。課程內(nèi)容沒有融入碳時代科技前沿知識，課程內(nèi)容陳舊；課程教學(xué)流程主要為先完成理論分析后進(jìn)行實踐驗證，受實驗實現(xiàn)率、實驗耗材、實驗課時等因素的限制，使得理論與實踐融合度不高。故傳統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容難以滿足“雙碳”背景下人才培養(yǎng)目標(biāo)。

1.3?教學(xué)評價單一

課程是教育教學(xué)活動的核心，對課程教學(xué)的評價可直接反映課程結(jié)構(gòu)的合理性，課程教學(xué)評價的建構(gòu)進(jìn)一步引導(dǎo)課程教學(xué)者對課程理念的滲透。傳統(tǒng)課程教學(xué)評價以終結(jié)性考核為主，主要分為三個方面，課中表現(xiàn)+實習(xí)實訓(xùn)情況+期末考試。“碳時代”背景下要求課程教學(xué)過程堅持以學(xué)生為主體，構(gòu)建多元化、多樣化的評價方式，從而促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。終結(jié)性教學(xué)評價方式忽略對學(xué)生素養(yǎng)、能力的培養(yǎng)，缺乏對學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的引導(dǎo)，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，課程教學(xué)效果不佳。

2?以關(guān)鍵目標(biāo)成果為導(dǎo)向的教學(xué)模式

“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)對高職院校人才培養(yǎng)目標(biāo)提出新的要求，要求培養(yǎng)素養(yǎng)高、技能高、主動學(xué)習(xí)能力高、創(chuàng)新應(yīng)用能力高的“四高”人才。傳統(tǒng)基于知識點的教學(xué)模式側(cè)重知識點的講解及其相互聯(lián)系的理解掌握，從各個分散的知識點入手，最終完成課程內(nèi)容的教學(xué)，在理論知識學(xué)習(xí)完后輔以驗證性試驗，加強學(xué)生的理解，最后通過試卷形式的考核對學(xué)生學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評價。這種單向輸入性教學(xué)模式，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低、主動性差，難以實現(xiàn)“四高”人才的培養(yǎng)。

而以關(guān)鍵目標(biāo)成果為導(dǎo)向的教學(xué)模式包括三個過程，首先需要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣提升主動性，通過崗位的分析及科技前沿知識的引入，讓學(xué)生有直觀的應(yīng)用意識，從而提升學(xué)習(xí)主動性，再根據(jù)學(xué)生的學(xué)情制定項目任務(wù)；然后進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容學(xué)習(xí)，通過仿真及實驗的調(diào)試測驗，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，再進(jìn)行相關(guān)理論知識的探究學(xué)習(xí)，該方法能激發(fā)學(xué)習(xí)熱情和興趣；最后對學(xué)生全過程進(jìn)行評價，包括課前導(dǎo)學(xué)評價、課中目標(biāo)完成評價、課后能力素養(yǎng)評價。以關(guān)鍵目標(biāo)成功為導(dǎo)向的教學(xué)模式考核方式多樣，相比與傳統(tǒng)試卷測驗，該方法包含學(xué)生全過程評價，并設(shè)計合理權(quán)重對學(xué)生進(jìn)行考核評價。

3?課程教學(xué)內(nèi)容建設(shè)

3.1構(gòu)建具有時代特征和思政育人相融合的項目化課程體系

該課程主要針對新能源類專業(yè)開設(shè)，是能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的支撐技術(shù)，緊跟“雙碳”目標(biāo)，因此在課程內(nèi)容設(shè)計上打破傳統(tǒng)四大變換的結(jié)構(gòu)，課程內(nèi)容以項目化、任務(wù)化的形式開展，以新能源類電力變換設(shè)備“風(fēng)電變流器”、“控制器”、“光伏逆變器”為項目案例背景，主要選取項目有——“功率半導(dǎo)體器件識讀及應(yīng)用、可控整流電路分析及制作、DC-DC變換電路分析及應(yīng)用、逆變電路分析及應(yīng)用、新能源變換設(shè)備應(yīng)用”。課程教學(xué)過程主要針對光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、新能源汽車等新能源技術(shù)崗位所需的知識、技能，并對課程內(nèi)容進(jìn)行任務(wù)分解。課程主要任務(wù)包括功率半導(dǎo)體器件識別與選用、功率半導(dǎo)體器件驅(qū)動、保護(hù)電路分析、實用調(diào)光電路制作、可控整流電路仿真測試及分析、直流變換電路仿真測試及分析、實用光伏控制器電路分析、太陽能LED驅(qū)動電路制作、逆變電路仿真測試及分析、小型光伏逆變器制作，光伏逆變器認(rèn)知、故障診斷及風(fēng)電變流器認(rèn)知及故障診斷等。

課程緊跟“雙碳”目標(biāo)，針對“雙碳”目標(biāo)對課程要義的新要求，通過將“雙碳”意識與課程思政目標(biāo)有機融合，幫助學(xué)生養(yǎng)成可持續(xù)發(fā)展的理念及低碳環(huán)保的生活方式，以及幫助學(xué)生樹立正確的價值觀。不同任務(wù)學(xué)習(xí)階段分別融入不同的思政要點、目標(biāo)。每個任務(wù)在實施過程中考慮三個目標(biāo)，即理論學(xué)習(xí)目標(biāo)、實踐操作目標(biāo)和思政目標(biāo)，其中思政融入任務(wù)核心思路為培養(yǎng)學(xué)生的“雙碳”意識，從五個維度進(jìn)行，即“行業(yè)認(rèn)同”、“社會責(zé)任”、“工匠精神”、“守正創(chuàng)新”、“持續(xù)學(xué)習(xí)”，分五個融入點（科技前沿知識、課前一分鐘、行業(yè)企業(yè)、行為規(guī)范、榜樣作用）在教學(xué)過程中貫穿始終，達(dá)到專業(yè)學(xué)習(xí)與思政融入相輔相成，德技并修的效果。

3.2實施“理虛實一體化”教學(xué)改革策略

電源變換技術(shù)課程實驗涉及電力變換電路的調(diào)試及故障排除，受實驗實現(xiàn)率、實驗耗材、實驗課時等因素的限制，導(dǎo)致理論學(xué)習(xí)與實踐操作脫節(jié)。因此課堂實施采用項目化、任務(wù)化教學(xué)，開展“理虛實一體化”教學(xué)改革。教學(xué)改革主要包括“課前探索、仿真練習(xí)、理論學(xué)習(xí)、電路制作、電路調(diào)試、效果評估”六個步驟，采用線上線下混合式教學(xué)方法等多樣化教學(xué)手段攻克教學(xué)重難點。

3.2.1?“探”——課前探索

課前，教師利用錄屏軟件制作教學(xué)視頻，對本次課學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行概述，基于學(xué)習(xí)通網(wǎng)絡(luò)平臺發(fā)布課前任務(wù)：課前學(xué)習(xí)任務(wù)書、微課視頻任務(wù)點以及知識點測試。學(xué)生領(lǐng)取課前任務(wù)書并觀看微課視頻自主學(xué)習(xí)，完成知識點測試，各工作小組按照要求完成任務(wù)，讓學(xué)生了解任務(wù)基本理論，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)習(xí)慣。教師通過學(xué)習(xí)通平臺與學(xué)生互動，解惑答疑，收集學(xué)生課前探索時遇到的問題、困難，聚焦教學(xué)難點，有針對性調(diào)整教學(xué)策略。

3.2.2?“仿”——電路仿真

以DC-DC變換電路仿真測試為例。教師先錄制DC-DC變換電路仿真模型的搭建、調(diào)試、模型常見故障及排除方法視頻，學(xué)生課前接收任務(wù)并進(jìn)行學(xué)習(xí)，自形搭建仿真電路模型并測試；課中教師發(fā)布本次課仿真測試任務(wù)，教師對課前情況進(jìn)行總結(jié)分析，聚焦教學(xué)重難點，有針對性的開展教學(xué)過程。

學(xué)生接收仿真測試任務(wù)，并根據(jù)任務(wù)書要求使用PSIM仿真軟件完成電路模型的搭建及電路調(diào)試。教師隨堂進(jìn)行巡查，對仿真操作中學(xué)生問題較多的地方，如脈沖信號電壓、脈沖設(shè)置、觸發(fā)導(dǎo)通角等模型參數(shù)設(shè)置，示波器波形分析進(jìn)行講解及示范。教師查看學(xué)生的實際操作及任務(wù)完成情況，邀請任務(wù)完成情況好的學(xué)生進(jìn)行演示及經(jīng)驗分析，引導(dǎo)學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)和解決仿真操作過程中遇到的問題。學(xué)生通過虛擬仿真電路的實現(xiàn)及波形的輸出分析，引起學(xué)生對后期理論探析的學(xué)習(xí)興趣。

3.2.3?“析”——理論分析

理論探析主要在線下課堂教學(xué)進(jìn)行，在完成仿真測試及調(diào)試后，學(xué)生對DC-DC變換電路的實現(xiàn)過程充滿了興趣，教師組織學(xué)生對仿真現(xiàn)象進(jìn)行總結(jié)，針對仿真測試現(xiàn)象及過程中遇到問題，教師對學(xué)生進(jìn)行分組，小組討論探析DC-DC變換電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理、波形輸出及電路計算，采用分組討論法、任務(wù)驅(qū)動法攻克教學(xué)重點。并采用交互式動畫有效破解電路原理與波形分析難點。對DC-DC變換電路進(jìn)行工作原理與波形的分析，強化重點知識的掌握。

3.2.4?“制”——電路制作

以DC-DC變換電路的實踐任務(wù)“光伏手機充電控制器的設(shè)計與制作”為例，該任務(wù)涵蓋了功率半導(dǎo)體器件—晶體管以及隔離式DC-DC變換電路—反激式變換電路，知識點涵蓋全面，難度適中，且融入新技術(shù)，非常適合。教師利用學(xué)習(xí)通平臺發(fā)布虛擬實操動畫或手工操作等電路制作示范視頻任務(wù)并要求學(xué)生完成。課中教師通過分析職業(yè)新技術(shù)，新規(guī)范，使學(xué)生明確電路制作重點步驟。通過交互式動畫、互動游戲、直播投屏、步驟排序等師生互動活動來化解電路制作難點問題。

學(xué)生實物制作過程主要在線下課程進(jìn)行，教師組織學(xué)生進(jìn)行實物電路的焊接及制作。學(xué)生首先需要根據(jù)電路原理圖及器件清單，完成器件的測試，電路的布局及焊接以及上電試驗，觀察光伏控制器電路是否能輸出正確的電壓并對電池進(jìn)行充電。教師通過課堂巡視，及時了解學(xué)生的實踐操作情況并及時進(jìn)行指導(dǎo)教學(xué)。

3.2.5?“調(diào)”——電路調(diào)試

電路制作結(jié)束后，各小組使用示波器、信號發(fā)生器對所制作光伏手機充電控制器進(jìn)行調(diào)試驗證，記錄原始電壓數(shù)據(jù)及示波器輸出波形。各小組對電路制作過程遇到的故障現(xiàn)象、故障波形及故障排除方法進(jìn)行總結(jié)梳理，對比故障前后波形的異同，完成電路制作及調(diào)試討論，經(jīng)過反復(fù)訓(xùn)練強化學(xué)生對DC-DC變換電路重難點知識的掌握。

3.2.6?“評”——效果評估

各小組在完成任務(wù)訓(xùn)練后進(jìn)行成果展示，相互觀察或驗證，并開展小組互評，培養(yǎng)公正的價值觀。結(jié)合“雙碳”素養(yǎng)指標(biāo)、成果目標(biāo)完成指標(biāo)、實踐能力指標(biāo)、教師點評，共同評出最優(yōu)小組。

實施“理虛實一體化”教學(xué)改革后，教學(xué)過程遵循做中學(xué)、做中教的理念，注重學(xué)生動手能力的鍛煉及行為意識的培養(yǎng)。課堂實施采用項目化任務(wù)化教學(xué)，開展線上線下混合式教學(xué)，學(xué)生利用學(xué)習(xí)通平臺開展課前學(xué)習(xí)并完成相應(yīng)測試，課中圍繞任務(wù)重難點、學(xué)生課前學(xué)習(xí)問題開展，課后進(jìn)行持續(xù)學(xué)習(xí)和效果鞏固，課程實施可總結(jié)為“三大目標(biāo)、六個步驟”。使學(xué)生在“理論學(xué)習(xí)—虛擬仿真操作—實踐操作”的學(xué)習(xí)過程中激發(fā)學(xué)習(xí)熱情和興趣，教學(xué)反饋良好。在教學(xué)過程中不斷鼓勵學(xué)生創(chuàng)新改進(jìn)技術(shù)、理解科技前沿，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

4實施“4Z”課程教學(xué)評價體系

該課程采用形成性評價和終結(jié)性評價相結(jié)合的課程考核評價體系，融入“雙碳”素養(yǎng)指標(biāo)、成果目標(biāo)完成指標(biāo)、綜合實踐能力指標(biāo)以及課堂素養(yǎng)指標(biāo)等，實施全課程全過程評價（課前導(dǎo)學(xué)評價、課中目標(biāo)完成評價、課后能力素養(yǎng)評價）和終結(jié)性評價（測試測驗評價）；評價主題由學(xué)生個人、小組、教師組成；評價內(nèi)容則是根據(jù)是否達(dá)成“三大目標(biāo)”，從學(xué)習(xí)目標(biāo)（變換電路的知拓?fù)?、懂原理、析波形、會計算），實踐操作目標(biāo)（拓?fù)鋱D繪制、仿真模型搭建、電路搭建、電路調(diào)試及故障分析、波形測試、匯報展示6個方面），思政目標(biāo)（雙碳意識、行業(yè)認(rèn)同、社會責(zé)任、工匠精神、守正創(chuàng)新、持續(xù)學(xué)習(xí)）等多方面進(jìn)行考核；評價手段利用數(shù)據(jù)化信息平臺和項目實現(xiàn)，線上線下相結(jié)合的方式，另外還增設(shè)了拓展維度，融入競賽知識點：如光伏電子設(shè)備的開發(fā)和調(diào)試項目以及智能微電網(wǎng)項目，鼓勵和幫助較為優(yōu)秀和積極的學(xué)生參加比賽提升自身的能力，并對畢業(yè)生就職情況進(jìn)行追蹤調(diào)查，了解學(xué)生在企業(yè)的工作情況，及時調(diào)整教學(xué)和思政目標(biāo)。

結(jié)語

本文對“雙碳”目標(biāo)下《電源變換技術(shù)》課程教學(xué)改革方法及途徑進(jìn)行探討，首先分析該課程現(xiàn)狀及存在的問題，針對現(xiàn)有問題開展研究，研究過程中首先從教學(xué)模式改革入手，提高學(xué)生主動學(xué)習(xí)能力；然后分別從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)過程、教學(xué)評價方式等多方面對課程進(jìn)行改革探討，以及課程教學(xué)實施，課程實施效果及學(xué)生調(diào)查報告均證明該課程改革的有效性。

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