一、课程教学目标
《电工电子技术》是工科非电类专业的一门专业基础必修课。
由于电工电子技术发展十分迅速,其在非电类专业中应用越来越广泛,是当前第三次工业革命的标志性技术,因此是各工科专业重要基础课程之一。它是研究电工电子技术的基本原理、基本规律和基本应用的一门理论性、实践性很强的一门学科。本门课程主要讲授电路模型、基本物理量的含义;电路基本定理、定律及基本分析方法;正弦交流电的相量表示及电路中相量分析方法;一阶电路全响应的分析方法;变压器、三相异步电动机结构、工作原理和使用方法;常用低压电器功能和使用方法;三相异步电动机的常用控制电路;安全用电的基本知识;电子元器件的基本结构、工作原理和主要特性;分立元件模拟电路的基本电路组成、工作原理和性能特点;运算放大器的基本组成、特性和在模拟信号运算方面的应用;功率放大电路的基本组成,单相整流、电容滤波、集成稳压电路的结构和特性;简单的组合逻辑电路的分析与设计方法;常见的集成数字器件的基本特性和使用方法;时序逻辑电路分析方法;常用电工仪表的使用方法;测量和数据采集系统的基本组成。
本课程基于OBE理念,以厚基础、宽专业、强实践、重创新的高素质能源动力综合性人才为培养目标,以解决复杂工程问题能力为培养要求,培养学生发现问题、定义问题和研究问题能力,塑造工程理念和基本素养。通过课程学习使学生掌握电工电子技术领域基本理论分析方法、基本知识和基本技能,培养学生的严谨的科学作风,教学中融入课程思政元素,厚植爱国主义精神,为学习后续课程以及从事与本专业有关的工程技术科学研究工作打下坚实的基础。
课程目标1,知识与技能目标:通过本课程的学习,使学生掌握电工电子技术的基本理论、分析计算电工电子系统的基本方法,为解决工程实际问题和进一步研究电工电子技术系统问题准备必须的理论基础,并为学习能源动力领域的后续课程打下基础。
课程目标2,过程与方法目标:培养学生的科学思维能力,树立理论联系实际的工程观点和提高学生分析、解决能源动力领域复杂工程问题的能力。使学生掌握综合知识和能力的途径,具有面向工程问题的思维,具有针对工程问题的系统解决思维能力,并注重学生的自主学习能力和创新能力的培养。
二、思政育人目标
思政育人目标1:紧紧围绕高水平应用技术人才培养的特色和定位,以工程教育认证知识和电工电子系统模型与性能指标的综合分析和数学演算推理能力为重点,培养学生理论联系实际能力,科学思维能力,提升学生职业素养。
思政育人目标2:将社会主义核心价值观与中华优秀传统文化教育内容融入到教学中,树立价值塑造、能力培养、知识传授三位一体的教学目标。培养学生爱国主义情操、科学辩证思维能力和高尚的职业道德与素养,牢固树立“四个自信”,坚持爱国主义精神和工匠精神,尊重科技规律,脚踏实地、勇于创新、敢为人先,助力学生成长为全面发展的高素质人才。
三、课程思政典型教学案例设计
案例(一)(二极管电路特性-引导学生构建辩证思维能力)
1、结合现实应用以及电子信息技术发展,讲解二极管的特性及其作用。从中选择二极管的单向导电性,以其在普通二极管、电力二极管、稳压二极管等不同类型二极管中截然不同作用为引导,引入科学辩证思维。如普通二极管和电力二极管应用其正向导通特性实现开关特性,并极力避免进入反向击穿区;而稳压二极管利用其反向击穿特性实现稳定电压功能。从而引发出学生对事物辩证思维的认识,在不同的场合和应用场景,要充分利用设备、器件等不同的特性,并引导学生进行正确看待一个人、社会、事物的优缺点,扬长避短。

图1 不同类型二极管

图2 不同封装形式的二极管

图3二极管伏安特性曲线
2、采用个案研究方法,通过教学设计内容中稳压二极管电路的讲解,引导学生自行通过实验仿真获取参考数据,从数据中总结电路设计。并与长征五号B运载火箭首飞成功所带来的科技意义相结合,让学生知道设计的过程就是在众多方案中折中的过程,从中提升工程逻辑思维并能够领悟大国工匠精神。
案例(二)(可控整流电路-培养学生家国情怀,树立学生的“四个自信”意识,培养学生安全生产意识)
1、培养学生科技报国热情和担当意识,树立学生的“四个自信”意识。
通过介绍可控整流电路的基本原理,引出我国电力电子技术的现状,引入中国电力系统在特高压建设方面取得的辉煌成就,激励同学们永攀高峰的斗志,追求卓越,激发学生的家国情怀、科学精神和民族担当。以特高压直流输电工程的关键设备“换流阀阀塔”为例,介绍可控整流电路的功能。通过从“换流阀阀塔”以前只能靠国外进口的“卡脖子”技术,到如今当之无愧的“大国重器”,树立学生的“四个自信”意识。

图4单相可控整流工作原理

图5青海-河南±800kV特高压直流工程换流阀系统
2、培养学生安全生产意识
采用个案研究方法,对交直变换器,直直变换器电源与储能电路等电路进行分析,发现电路如果不遵循基本定律,不加入限定条件的情况下,会引起火灾和有害电弧。教学过程中,既对学生安全用电进行了教育引导,又拓展了电力电子技术相关知识,达到在专业课程中挖掘安全生产的育人元素。
案例(三)(组合逻辑电路-培养学生正确看待个体与整体的辩证关系,团结协作精神,以及逆向思维能力。)
1、将现实应用与课程内容相结合,讲解组合逻辑电路的特点,并以其构成单元“门电路”为切入点,通过讲解每个门电路都可以实现一个功能,只有所有功能加在一起,才能构成一套完整的逻辑来引出个体与集体的辩证关系,引导学生认识到二者是矛盾的统一体,相互依赖,相互作用,帮助学生正确看待个体与整体的辩证关系。在此基础上,类比个人与团队的关系,帮助学生认识到团队协作的重要性。

图6组合逻辑电路仿真

图7 大规模集成电路中个体与整体
2、采用个案研究方法,联系现实生活的实际问题,以奥运会举重比赛举例,通过教学设计举重裁判表决电路,培养学生从结果反推问题的逆向思维,引导学生思考如何将电路简化、优化,打破思维定势,提高学生对于复杂电路的架构与设计能力,把握电路设计中的大局观。
四、课程思政实施成效及学生反馈
(一)课程建设成效
1、重新修订了《电工电子技术》教学大纲,充分融入课程思政元素。
2、持续专题教研、丰富课程思政案例教学资源。课程团队根据课程内容,构建了9个课程思政案例,分别构建了以弘扬爱国主义精神、培养科学辩证思维、提升职业道德和职业规范素养为目标的教学资源。
3、探索了新形势下的课程思政案例教学模式。实现线下、线上的“混合式”教学,充分调动学生的学习主体性,通过互动讨论加深学生对课程思政要素的领悟和理解,取得了师生一致好评。
4、调整评价体系、优化考核方式,在课程考核中增加思政元素,完善多维度的考核体系。将课程教学评价、学习效果评价从单一的专业维度,向人文素质、职业胜任力、社会责任感等多维度延伸,全面考核学生的综合素质。
课程团队将该课程建设作为引领,在本科和研究生教育教学活动中充分融入课程思政教学元素,取得了丰硕的成果,取得了河南省教学教学成果奖2项,其中一等奖1项,二等奖1项。
(二)育人效果
通过课程思政与专业教学的有机结合,将《电工电子技术》课程中蕴含的爱国精神、钻研精神、责任担当、技术操守、理想情怀等“思政元素”,潜移默化地影响学生的世界观、人生观、价值观;挖掘并运用专业历史和人物教育作用,让科学家、学者、大师的科学人生成就大学生的青春风采。
经过实施使学生具有自主学习的习惯与能力、具有一定的分析问题、解决问题和工程实践能力,学生的到课率基本达到100%,课堂气氛活跃,课程教学效果良好,数十人次获得省级以上创新创业竞赛奖励。据辅导员反馈,班级学生积极要求进步,多人加入中国共产党,数十人成为入党积极分子。