閻鐵生　孫章　宋瀟瀟

摘 要 新工科背景下，以培養(yǎng)創(chuàng)新能力和提高學(xué)生素養(yǎng)為目標(biāo)，將電力電子學(xué)課程教學(xué)分為知識(shí)獲得，能力培養(yǎng)，素質(zhì)養(yǎng)成三個(gè)層面。依托課內(nèi)教學(xué)、課程實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新中心入隊(duì)，對(duì)電力電子學(xué)課程各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行探索，逐步提升學(xué)生的知識(shí)水平、能力和素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 新工科 課程改革 電力電子學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2019.06.058

Reform of Power Electronics Course under the

Background of New Engineering Education

YAN Tiesheng， SUN Zhang， SONG Xiaoxiao

（School of Electrical Engineering and Electronic Information， Xihua University， Chengdu， Sichuan 610039）

Abstract Under the background of new subject， aiming at cultivating innovative ability and improving students' quality， the teaching of power electronics course is divided into three levels： knowledge acquisition， ability cultivation and quality cultivation. Relying on in-class teaching， course experiment and innovation center， this paper explores various courses of power and electronic technology， and gradually improves students' knowledge level， ability and accomplishment.

Keywords new engineering education； curriculum reform； power electronics

0 引言

隨著 “一帶一路”等重大戰(zhàn)略的不斷推進(jìn)和國(guó)家推動(dòng)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，新興經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，對(duì)電氣工程技術(shù)人才提出了更高要求，新工科建設(shè)與發(fā)展迫在眉睫。[1-4]在此背景下，相對(duì)于傳統(tǒng)的工程技術(shù)人才，未來(lái)新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)需要的是工程實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的高素質(zhì)復(fù)合型“新工科”人才。同樣對(duì)電氣工程人才提出新的要求，一方面畢業(yè)生要具備一定的專(zhuān)業(yè)能力，同時(shí)還要具備解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力，因此應(yīng)該以學(xué)生最終獲得的能力和具有創(chuàng)新精神的個(gè)人素養(yǎng)作為教學(xué)起始點(diǎn)，而課程就是學(xué)生獲取專(zhuān)業(yè)能力和素養(yǎng)的基礎(chǔ)。

電力電子學(xué)課程是我校電氣工程專(zhuān)業(yè)的重要專(zhuān)業(yè)課，也是培養(yǎng)學(xué)生專(zhuān)業(yè)和創(chuàng)新能力的重要課程，是基于電子學(xué)、電力學(xué)和控制理論三門(mén)學(xué)科的交叉，同時(shí)也是各種理論的綜合應(yīng)用，其研究目標(biāo)是如何高效的實(shí)現(xiàn)電能變換。[5-6]但目前電力電子課程實(shí)踐存在實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)不足，學(xué)生積極思考不足，導(dǎo)致創(chuàng)新意識(shí)不足和能力培養(yǎng)困難。新工科背景下，以培養(yǎng)創(chuàng)新能力和提高學(xué)生素養(yǎng)為目標(biāo)，將課程教學(xué)分為知識(shí)獲得，能力培養(yǎng)，素質(zhì)養(yǎng)成三個(gè)方面，如圖1所示。依托課內(nèi)教學(xué)、課程實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新中心入隊(duì)，對(duì)電力電子學(xué)課程各個(gè)部分進(jìn)行探索，以學(xué)生的知識(shí)、能力、素養(yǎng)為目標(biāo)，逐步提升學(xué)生適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的能力。

1 課程改革模式探索與實(shí)踐

依據(jù)新工科理念，結(jié)合工程意識(shí)和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)過(guò)程管理以及入隊(duì)創(chuàng)新中心并融入課程內(nèi)容等幾方面對(duì)課程進(jìn)行了建設(shè)。

1.1 梳理教學(xué)內(nèi)容、更新教學(xué)方法

電力電子課程內(nèi)容多，首先精心梳理教學(xué)內(nèi)容，減少工程中不常見(jiàn)，不常用的電路，同時(shí)更新教學(xué)方法，采用信息化的教學(xué)手段，提前推送課程內(nèi)容。課前預(yù)習(xí)的要求在基礎(chǔ)教育階段普遍采用，同學(xué)們?cè)谶M(jìn)入大學(xué)后反而鮮有預(yù)習(xí)的習(xí)慣了，但大學(xué)課業(yè)內(nèi)容多，信息量大，特別是專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，知識(shí)點(diǎn)密集，課前預(yù)習(xí)后會(huì)對(duì)學(xué)生上課產(chǎn)生非常積極的效果。利用課程網(wǎng)站的資源，提前推送給學(xué)生學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生在課前對(duì)本次學(xué)習(xí)課程內(nèi)容有初步的理解，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，最好能帶著問(wèn)題來(lái)上課，針對(duì)不理解的地方有針對(duì)性的聽(tīng)課，或是為課堂討論做好準(zhǔn)備，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣，會(huì)收到更好的學(xué)習(xí)效果。同時(shí)電氣工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生工作后，由于工作內(nèi)容專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)，知識(shí)更新快，需要不斷更新自身的知識(shí)儲(chǔ)備，跟上技術(shù)的發(fā)展。善于利用各種資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，養(yǎng)成良好的主動(dòng)學(xué)習(xí)習(xí)慣，能有效提升學(xué)生獲取知識(shí)的能力，更利于職業(yè)的發(fā)展。

除了信息化教學(xué)方法，另外還采用了基于項(xiàng)目的教學(xué)法，這是一種圍繞著項(xiàng)目組織和展開(kāi)教學(xué)，使學(xué)生直接參與項(xiàng)目全過(guò)程的教學(xué)方法。學(xué)生應(yīng)能根據(jù)要求，綜合考慮電氣工程設(shè)計(jì)過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等制約因素，確定設(shè)計(jì)目標(biāo)。在市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告、技術(shù)分析報(bào)告的基礎(chǔ)上，逐步學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，通過(guò)與教師討論、項(xiàng)目組內(nèi)部討論、查資料等各種方式，提出多個(gè)總體設(shè)計(jì)方案，并比較優(yōu)缺點(diǎn)，在控制總體成本的基礎(chǔ)上初步選擇一個(gè)較為合適的總體設(shè)計(jì)方案。

以一個(gè)太陽(yáng)能供電的逆變器設(shè)計(jì)為例，根據(jù)項(xiàng)目的任務(wù)，把直流電轉(zhuǎn)化為交流電。但逆變電路有很多種，學(xué)生需根據(jù)自己的負(fù)載要求選擇最合適的一種電路，合理選擇電路的前提是學(xué)生掌握電路的工作原理、定量分析和計(jì)算不同負(fù)載對(duì)電路工作的影響。在選擇電路時(shí)，不僅要考慮能滿足技術(shù)指標(biāo)的要求，還要考慮噪聲，諧波等對(duì)環(huán)境有影響的因素，增強(qiáng)作為一名電氣工程師的社會(huì)責(zé)任感。不僅如此，在進(jìn)行逆變電路選擇時(shí)，還要考慮成本等因素，讓同學(xué)明白，實(shí)際工程問(wèn)題不僅僅是技術(shù)問(wèn)題，還包含了經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等問(wèn)題，進(jìn)而培養(yǎng)解決工程問(wèn)題的能力和創(chuàng)新的精神。

1.2 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程管理、增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)獲得感

新工科背景對(duì)培養(yǎng)學(xué)生解決工程問(wèn)題的能力和創(chuàng)新精神提出更高要求，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)正是培養(yǎng)這些能力的重要載體。

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程中，老師在課前進(jìn)行原理講解，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)接線和觀測(cè)數(shù)據(jù)。學(xué)生主動(dòng)性不強(qiáng)，興趣不高，對(duì)知識(shí)理解不深入，不能把實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論知識(shí)有機(jī)聯(lián)系起來(lái)，遇到實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題往往也不愿意深入思考。為了解決這些問(wèn)題，要求學(xué)生課前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)。明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹Ｒ匀鄻蚴饺卣麟娐穼?shí)驗(yàn)為例，觀察實(shí)驗(yàn)時(shí)觸發(fā)脈沖的起始點(diǎn)并非電壓過(guò)零點(diǎn)，鞏固自然換向點(diǎn)的概念，分析在不同負(fù)載性質(zhì)時(shí)的工作情況、輸出波形的異同及原因。注意觀察學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到問(wèn)題的處理方法，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)中注意實(shí)驗(yàn)過(guò)程的評(píng)價(jià)。例如在實(shí)驗(yàn)中有的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)輸出三相波形缺相的情況，引導(dǎo)學(xué)生查找是否電源本身缺相，還是某一相晶閘管沒(méi)有導(dǎo)通，如果是晶閘管沒(méi)有導(dǎo)通，是什么原因造成的？是晶閘管本身?yè)p壞，還是控制信號(hào)的問(wèn)題，有效避免了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中只顧埋頭接線、記數(shù)據(jù)的問(wèn)題。通過(guò)專(zhuān)業(yè)知識(shí)滲透到實(shí)驗(yàn)操作中，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)基本技能和在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

1.3 創(chuàng)新融入課程內(nèi)容、提升創(chuàng)新能力

我校自從成立創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室以來(lái)，成立專(zhuān)門(mén)的指導(dǎo)老師，對(duì)加入實(shí)驗(yàn)室的同學(xué)進(jìn)行指導(dǎo)，將實(shí)際的科研項(xiàng)目分割成若干小部分并結(jié)合課程內(nèi)容供同學(xué)選擇。同學(xué)們以小組合作的方式共同參與一個(gè)實(shí)際的項(xiàng)目，組內(nèi)同學(xué)共同完成資料查找，方案確定，并最終完成，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2 結(jié)語(yǔ)

電力電子學(xué)是一門(mén)理論性和實(shí)踐緊密結(jié)合的學(xué)科，通過(guò)認(rèn)真梳理教學(xué)內(nèi)容，更新教學(xué)方法，并加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程管理，從知識(shí)、能力、和素養(yǎng)幾個(gè)方面使學(xué)生得到提升，為培養(yǎng)更適應(yīng)新興經(jīng)濟(jì)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才，在教學(xué)上進(jìn)行了有效的探索。

基金項(xiàng)目：西華大學(xué)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（xjjg2017011、xjjg2017009和xjjg2017008）資助

參考文獻(xiàn)

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