林靜英， 何曉瓊

(西南交通大學(xué) 電氣工程學(xué)院， 成都 611756)

隨著全球科技不斷變化，中國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，創(chuàng)新型人才的需求不斷增大。新時代中國高校工科教育不再是簡單地培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)人才，而是要培養(yǎng)工程實踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型“新工科”人才[1]。傳統(tǒng)的教學(xué)方式陳舊，與實踐脫鉤，與現(xiàn)實脫軌，難以滿足國家對于“新工科”人才的需要和社會創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的需求?，F(xiàn)高校開展的“新工科”教育的建設(shè)，不單涉及工科專業(yè)的改革創(chuàng)新，其建設(shè)成果的水平，還關(guān)乎高等教育的發(fā)展和人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高，更關(guān)乎國家戰(zhàn)略目標(biāo)的實現(xiàn)。同時，在當(dāng)今大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的浪潮下，針對大學(xué)生這一主力軍，將培養(yǎng)創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識融入到專業(yè)教育中去，是對“新工科”教育的一個非常有意義的探索[2-3]。

1 課程教學(xué)過程中存在的問題

“電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用”作為我校電氣工程及其自動化的專業(yè)課程，旨在引導(dǎo)學(xué)生掌握電力電子技術(shù)理論知識，運用電力電子相關(guān)知識進(jìn)行實踐創(chuàng)新。而在現(xiàn)階段“新工科”人才培養(yǎng)模式改革背景下，以往課程教學(xué)存在的問題愈加凸顯：

(1) 教學(xué)內(nèi)容陳舊且繁多。電力電子技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)已超過三十年，在這期間，電力電子技術(shù)快速發(fā)展，如今課程中展示的電力電子技術(shù)和應(yīng)用舉例早已經(jīng)過了多次更新迭代，學(xué)生學(xué)到的還是電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的早期應(yīng)用，這些理論與現(xiàn)實情況存在脫節(jié)。此外傳統(tǒng)電子教案多是按照知識點進(jìn)行編排，內(nèi)容全面但相互之間的關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)。同時，對于知識點的講解過于強(qiáng)調(diào)完善，學(xué)生在課前如果沒有充分預(yù)習(xí)，課堂教學(xué)中會遇到很大困難和理解障礙，在一定程度上影響了學(xué)生的積極性。

(2) 理論授課和實踐教學(xué)相脫節(jié)。傳統(tǒng)教學(xué)中，理論授課和實踐教學(xué)往往是獨立的兩部分，甚至是由不同的教師負(fù)責(zé)。這導(dǎo)致學(xué)生在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)不得不重新復(fù)習(xí)理論知識，影響進(jìn)度和效果；教師在實踐教學(xué)中很難了解學(xué)生理論知識的掌握情況，更難以做到內(nèi)容銜接，實際教學(xué)效果事倍功半。

(3) 時代進(jìn)步和學(xué)生個體差異需求。在國家“創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略”的推動下，電力電子技術(shù)飛速發(fā)展，電力電子新裝備不斷被創(chuàng)新，課程教學(xué)必須緊跟當(dāng)下技術(shù)的更新、發(fā)展以及行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用需要。當(dāng)前學(xué)生了解新技術(shù)、學(xué)習(xí)新知識的方式越來越多，不再局限于傳統(tǒng)課堂的電子教案，學(xué)生之間的差異性需求也愈加明顯。

(4) 學(xué)生互動性差。傳統(tǒng)教學(xué)方式中，課程安排密集，時間緊、任務(wù)重，學(xué)生參與教學(xué)過程的主要方式是課程作業(yè)，忙于應(yīng)付各類考試。而成績的評定方式中，期末考試通常占據(jù)了“半壁江山”。這種教學(xué)方式存在作業(yè)抄襲、互動性差的弊病。況且一次僅期末考試不能全面反映學(xué)生對知識的真實掌握情況等諸多問題。教師不能根據(jù)教學(xué)效果及時調(diào)整教學(xué)計劃，學(xué)生在教學(xué)過程的參與度也受限。

基于上述分析，“電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用”課程的傳統(tǒng)教學(xué)方式早已無法滿足國家對于培養(yǎng)“新工科”人才的需要，教學(xué)方式需要與時俱進(jìn)、改革與創(chuàng)新，否則“新工科”人才的培養(yǎng)將變成一紙空談。因此，針對上述存在的問題，研究與探索該課程的改革創(chuàng)新是非常有意義的。

2 課程改革的實施

2.1 密切結(jié)合實際，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

根據(jù)電氣工程及其自動化類專業(yè)培養(yǎng)要求，分析研究各專業(yè)方向涉及電力電子領(lǐng)域的相關(guān)課程以及以電力電子技術(shù)課程為基礎(chǔ)的其他課程，探索寬范圍的知識內(nèi)容設(shè)計。緊跟技術(shù)發(fā)展，及時對電力系統(tǒng)領(lǐng)域涉及的最新電力電子技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行歸納總結(jié)，將應(yīng)用實例增加到課程教學(xué)中，構(gòu)建系統(tǒng)化的知識內(nèi)容體系。邀請相關(guān)行業(yè)優(yōu)秀校友進(jìn)課堂，為學(xué)生講解工程中的實際案例，促進(jìn)學(xué)生對實踐的認(rèn)知。

2.2 以學(xué)生為中心，探索混合式教學(xué)

師生之間良好的課堂互動是課堂教學(xué)成功的前提。本課程秉承“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，采用“一半課時教師講授，一半課時學(xué)生結(jié)合課程內(nèi)容實踐”的教學(xué)方式，重視學(xué)生獨立思考、自主學(xué)習(xí)以及工程實踐能力的培養(yǎng)，在“理論付諸實踐”中激發(fā)學(xué)生對課程的好奇心、進(jìn)取心以及創(chuàng)新思維，將培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、求真務(wù)實的工程思維貫穿于教學(xué)各個環(huán)節(jié)。根據(jù)學(xué)生的實踐反饋，教師可以進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)課堂教學(xué)中可能存在的問題，理清后續(xù)教學(xué)思路，實現(xiàn)教學(xué)相長。

2.3 構(gòu)建情景教學(xué)，引入虛擬仿真實驗

本課程是“電力電子技術(shù)”課程的進(jìn)階。電路拓?fù)浜凸椒倍啵瑢W(xué)生在學(xué)習(xí)過程中往往不得要領(lǐng)，陷于公式的推導(dǎo)、參數(shù)的求解等，忽略了對電路工作原理的理解。本課程采用理論實踐一體設(shè)計，以Matlab軟件作為輔助工具對課程內(nèi)容進(jìn)行仿真訓(xùn)練，讓學(xué)生在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，從簡單電路的搭建到控制/調(diào)制原理的驗證，再到一定規(guī)模的電力電子系統(tǒng)設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生“學(xué)中做，做中學(xué)”。同時，仿真訓(xùn)練遵循著由驗證型到設(shè)計型的遞進(jìn)原則。對于驗證型仿真，在給定電路拓?fù)浜拖鄳?yīng)參數(shù)的基礎(chǔ)上，由學(xué)生驗證仿真結(jié)果與理論分析的異同處，旨在幫助學(xué)生掌握基本的仿真技能和方法，加強(qiáng)對理論知識的理解與掌握。對于設(shè)計型仿真，則只提供輸入/輸出等技術(shù)要求和設(shè)計思路，由學(xué)生自行選擇電路拓?fù)?、計算元件參?shù)和設(shè)計控制策略，以培養(yǎng)學(xué)生的拓展思維和創(chuàng)新能力。

2.4 利用網(wǎng)絡(luò)資源，建立課程資源庫

“電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用”課程學(xué)習(xí)重點在于對電力系統(tǒng)中的各類電力電子裝備進(jìn)行抽象建模、原理分析和控制設(shè)計。隨著現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，學(xué)生的學(xué)習(xí)資源已不局限教師授課用的電子教案和教材，一些電路的視頻動畫、優(yōu)秀從業(yè)者分享的設(shè)計視頻等，不但能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能生動形象地加深學(xué)生對內(nèi)容的理解深度。

本課程充分利用現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，建立云文件庫，內(nèi)容包括電子教案、電子教材、課程錄像以及課程相關(guān)的優(yōu)秀視頻動畫，每一位同學(xué)在經(jīng)教師審核后可以向云文件庫上傳分享自己所發(fā)現(xiàn)的優(yōu)秀學(xué)習(xí)資源，在學(xué)習(xí)中找到樂趣和獲得成就感；建有“電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用”學(xué)習(xí)班QQ群，鼓勵同學(xué)們在QQ群中討論問題、交流心得、展示成果。這些措施有利于學(xué)生擺脫傳統(tǒng)的課本學(xué)習(xí)和課堂灌輸?shù)谋粍訉W(xué)習(xí)模式，實現(xiàn)自主式、互動式學(xué)習(xí)和進(jìn)階，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識和探索精神。

2.5 采取過程性考核，豐富考核評價體系

為了達(dá)到課程的培養(yǎng)目標(biāo)，需要提高學(xué)生的參與感，考核評價從原本的“結(jié)果性考核”轉(zhuǎn)變成“過程性考核”，引導(dǎo)學(xué)生從“被動式學(xué)習(xí)”向“自主式學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變。

1) 過程性考核

將考核過程按教學(xué)進(jìn)度拆分，通過每一階段學(xué)生對課程的學(xué)習(xí)表現(xiàn)進(jìn)行綜合考核?？己藘?nèi)容包括課堂表現(xiàn)、仿真設(shè)計、幫助其他同學(xué)解決問題等，綜合考核貫穿課程教學(xué)的全過程。

2) 課程答辯

學(xué)期末設(shè)置課程答辯，采取“答辯+報告”形式進(jìn)行，要求學(xué)生進(jìn)行仿真介紹、理論分析以及結(jié)果展示等，并根據(jù)答辯時教師和其他同學(xué)反饋的問題，撰寫修改課程報告以及心得體會等?？己酥攸c關(guān)注學(xué)生的方案設(shè)計、發(fā)現(xiàn)-解決問題的過程、答辯表現(xiàn)及報告撰寫等方面。

3) 課程總成績評定

學(xué)生課程總成績包含了學(xué)習(xí)表現(xiàn)、仿真作業(yè)、仿真設(shè)計答辯和期末考試四個部分，各部分的比例及評價依據(jù)構(gòu)成如表1所示。

表1 課程總成績評定

對于表1中的期末考試一欄，制定相應(yīng)的評分細(xì)則，在評價方式上進(jìn)行改革創(chuàng)新。該課程的所有學(xué)生、助教、教師均參與打分，所給分?jǐn)?shù)按2：3：5計入成績，進(jìn)一步增加了成績評定的可靠性和公平性。

3 結(jié)語

培養(yǎng)具有厚實基礎(chǔ)的“新工科”人才，是當(dāng)今乃至今后教育發(fā)展的首要任務(wù)。本課題針對“電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用”課程的教學(xué)，以新實例為切入點優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、構(gòu)建課程資源庫，既保證了課程內(nèi)容的實用性和前沿性，又激發(fā)了學(xué)生“互動式學(xué)習(xí)”的興趣和能力；將Matlab仿真引入到教學(xué)過程中，開展了面向“新工科”人才培養(yǎng)要求的實踐式、啟發(fā)式教學(xué)；引入混合教學(xué)模式、邀請相關(guān)行業(yè)校友進(jìn)課堂，構(gòu)建多層次多方面的綜合評價體系，形成了理論實踐閉環(huán)融通教學(xué)方式，取得了很好的教學(xué)效果。這些改革為 “新工科”背景下的新一代電氣工程人才培養(yǎng)提供了實踐參考和新方向。