卓越計劃人才培養(yǎng)背景下的《電力電子技術(shù)》課程改革實踐

孔玲玲　徐天奇　鄧亞琪

摘 要：國家教育部從2010年開始實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃，對電氣工程及其自動化本科學(xué)生運用“卓越人才計劃”的培養(yǎng)模式，創(chuàng)新《電力電子技術(shù)》課程改革，提出以整體培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向的課程建設(shè)思路，從課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式與手段、教學(xué)評價等進(jìn)行改革實踐，從而更好地提升本科生的工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：卓越計劃；力電子技術(shù)；課程建設(shè)；課程目標(biāo)

一、卓越工程人才培養(yǎng)的模式的實踐

當(dāng)前，我國正在由工程教育大國邁向工程教育強(qiáng)國，創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展變革的高質(zhì)量工程技術(shù)人才較為稀缺[ 1 ]。根據(jù)國家新型工業(yè)化發(fā)展道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家和人才強(qiáng)國的戰(zhàn)略[ 3 ]，國家教育部從2010年開始實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃（簡稱“卓越計劃”）[ 2 ]。“卓越計劃”具有三個特點：行業(yè)和企業(yè)參與培養(yǎng)程度較深、采用通用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來塑造工程類人才以及重點培養(yǎng)工程能力和創(chuàng)新能力。簡言之，“卓越計劃”的重點是研究和探索新的培養(yǎng)體系，來塑造人才的工程實踐能力、工程設(shè)計能力和工程創(chuàng)新能力。因此，該計劃的課程體系顯得尤為重要，它是培養(yǎng)體系的有機(jī)組成部分。而教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)模式同樣影響著卓越計劃實施的效果。將卓越工程師教育培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)融入到專業(yè)課程教學(xué)實踐之中，是一種新的教學(xué)改革的有益嘗試。云南民族大學(xué)電氣工程及自動化專業(yè)于2014年獲批為云南省卓越工程人才培養(yǎng)基地，本次從該專業(yè)2015級學(xué)生中遴選出60 名學(xué)生成立卓越班，借鑒卓越工程人才培養(yǎng)的模式及方法，在創(chuàng)新人才培養(yǎng)的同時對“電力電子技術(shù)”在內(nèi)的多門專業(yè)課程進(jìn)行教學(xué)改革實踐，目的就在于使卓越班學(xué)生與當(dāng)前形勢下的人才需求更相匹配。

二、以目標(biāo)為導(dǎo)向的課程體系建設(shè)

課程體系建設(shè)在一定程度上決定人才培養(yǎng)的質(zhì)量。傳統(tǒng)課程建設(shè)是根據(jù)學(xué)科的要求來制定教學(xué)計劃，教學(xué)實施過程是按教學(xué)計劃完成教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)評估是評價這門課的教師表現(xiàn)，其核心是通過考核評價來決定教學(xué)效果。

而以目標(biāo)為導(dǎo)向的課程建設(shè)是以學(xué)生是否達(dá)到能力提升為目標(biāo)，教學(xué)計劃要與畢業(yè)、就業(yè)要求相適應(yīng)，教學(xué)評估是逐項評估畢業(yè)要求是否達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)，其核心是由目標(biāo)決定內(nèi)容及過程，見圖1。

三、以目標(biāo)為導(dǎo)向的電力電子技術(shù)課程建設(shè)方案

電力電子技術(shù)課程屬于電氣工程及自動化方向的專業(yè)必修課，也是后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)課程。培養(yǎng)目標(biāo)應(yīng)緊扣電氣自動化專業(yè)學(xué)生的就業(yè)導(dǎo)向，結(jié)合行業(yè)專家對電氣自動化專業(yè)所提出的能力需求，涵蓋了該專業(yè)可能的崗位群，基于對任務(wù)和職業(yè)能力進(jìn)行分析[ 4 ]，并遵循學(xué)生認(rèn)知規(guī)律，針對卓越班的學(xué)生著重培養(yǎng)具備從事電氣自動化運行中變流設(shè)備及其控制設(shè)備的應(yīng)用技能。培養(yǎng)指標(biāo)點可細(xì)分為知識、能力、技能、意識，見表1。根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)指標(biāo)點，對課程目標(biāo)、課程內(nèi)容、實現(xiàn)方式分別進(jìn)行分析細(xì)化。

（一）課程目標(biāo)的細(xì)化

通過理論、實踐一體化的教學(xué)活動，掌握電氣自動化運行中整流器、逆變器、變頻器等變流設(shè)備及其控制設(shè)備的原理基礎(chǔ)和應(yīng)用，達(dá)到順利完成本專業(yè)相關(guān)崗位工作要求的目標(biāo)。

對課程目標(biāo)再細(xì)分為知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)。知識目標(biāo)從應(yīng)用的角度出發(fā)，學(xué)習(xí)各種電力電子器件的工作原理與基本特性，分析可控整流電路、直流變換電路、逆變電路、基本軟開關(guān)技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、參數(shù)關(guān)系和應(yīng)用場合。能力目標(biāo)從畢業(yè)需求角度出發(fā)，具備一定的電力電子電路實驗和調(diào)試的能力，會識讀變流設(shè)備說明書、系統(tǒng)圖，具有變流設(shè)備安裝、調(diào)試與維護(hù)能力。素質(zhì)目標(biāo)從一個人的綜合素質(zhì)出發(fā)，培養(yǎng)誠實、嚴(yán)謹(jǐn)、善于溝通以及良好合作的品質(zhì)，同時樹立節(jié)能、環(huán)保及安全意識。

（二）課程內(nèi)容的整合

為滿足畢業(yè)生職業(yè)生涯發(fā)展的需要，本課程的教學(xué)內(nèi)容重新整合，可先根據(jù)技術(shù)原理分解設(shè)計成若干個單元技術(shù)，再以模塊為單位來組織教學(xué)，通過典型設(shè)備的講解，引入相關(guān)專業(yè)理論知識，結(jié)合具體案例，使學(xué)生在實踐中迅速掌握專業(yè)知識、熟練應(yīng)用專業(yè)技能來解決實際問題，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的綜合職業(yè)能力的目的，從而充分體現(xiàn)技術(shù)實踐、目標(biāo)導(dǎo)向的課程思想。

結(jié)合課程目標(biāo)的細(xì)化內(nèi)容，按照以電力電子器件為基礎(chǔ)，以變流技術(shù)為核心，以工程應(yīng)用為目標(biāo)的思想[ 6 ]，將《電力電子技術(shù)》的教學(xué)內(nèi)容細(xì)分為基礎(chǔ)模塊、核心模塊和應(yīng)用模塊，見圖2。

同時，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)與時俱進(jìn)，在基礎(chǔ)模塊中應(yīng)使學(xué)生掌握各種電力電子器件的特性和正確的使用方法，例如，強(qiáng)化對全控型器件的學(xué)習(xí)，這是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的基本學(xué)習(xí)內(nèi)容。在核心模塊中應(yīng)結(jié)合實際應(yīng)用的典型電路使學(xué)生更易掌握變流電路的工作原理。在應(yīng)用模塊應(yīng)結(jié)合PWM控制技術(shù)和軟開關(guān)技術(shù)使學(xué)生了解變頻器、電力有源濾波器、新能源發(fā)電逆變器、靜止無功補(bǔ)償?shù)入娏﹄娮友b置的技術(shù)實驗原理[ 7 ]。

（三）教學(xué)方式和教學(xué)手段的多樣化

電力電子技術(shù)涵蓋了三個學(xué)科——電力學(xué)、電子學(xué)和控制理論。研究的是弱電控制強(qiáng)電、強(qiáng)電和弱電結(jié)合的技術(shù)，對于電氣工程和電子工程專業(yè)的學(xué)生來說都是及其重要的一門專業(yè)課程。

為了讓學(xué)生學(xué)習(xí)起來更有興趣，教師在授課過程中需采用多種教學(xué)方法和借鑒一些比較新式的教學(xué)手段，例如借助多媒體課件及動畫演示、項目小組討論的教學(xué)形式、課堂學(xué)習(xí)互動等方法，以啟發(fā)式、行動式的教學(xué)方式向?qū)W生傳授電力電子技術(shù)的理論知識，提升課堂教學(xué)的效果。

在課程的教學(xué)過程中可以著重采用引導(dǎo)式教學(xué)，對學(xué)生的應(yīng)用能力進(jìn)行培養(yǎng)和塑造，強(qiáng)化學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新意識。教師可將學(xué)生分組，布置技能任務(wù)項目，在教師的引導(dǎo)下，讓學(xué)生進(jìn)行項目分析、集體討論、查找資料，學(xué)生自主運用所學(xué)知識、技能，寫出相關(guān)設(shè)計思想與方法，繪出設(shè)計原理圖，選擇合適元器件，從而解決實際問題。

1）教學(xué)地點可以選用電力電子技術(shù)實訓(xùn)室和教室相結(jié)合的方式，教學(xué)工具有實訓(xùn)裝置、MATLAB仿真軟件、臺式電腦等[ 8 ]。對于教學(xué)實驗，為了解決實驗設(shè)備數(shù)量有限、難以滿足學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)的情況，可利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VRML）可以構(gòu)建一個虛擬的、境界逼真的三維立體教學(xué)環(huán)境，學(xué)生能自由地操控虛擬實驗設(shè)備，反復(fù)模擬實驗的各種可能情形，獲取更多的信息。同時置身于高仿真的三維信息空間中[ 9 ]，能夠極大地喚起學(xué)生們學(xué)習(xí)的熱情。

2）教學(xué)環(huán)境中增加課程實訓(xùn)內(nèi)容。電力電子技術(shù)的實踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)，在課程的中后期，利用2-3個以上的學(xué)時帶學(xué)生到企業(yè)中建立更加感性的認(rèn)識。例如到光伏發(fā)電廠學(xué)習(xí)變流設(shè)備的應(yīng)用，到工廠觀察如何利用PLC和變頻器對電機(jī)的調(diào)速控制等。實訓(xùn)教學(xué)能夠讓學(xué)生更加貼近企業(yè)及技術(shù)的真實運用場景，讓學(xué)生更加清楚課程內(nèi)容是如何融入和運用到行業(yè)與企業(yè)中的，同時與技術(shù)運用的實際發(fā)展?fàn)顩r接軌，利于學(xué)生學(xué)以致用的啟發(fā)。

（四）教學(xué)評價的過程管理

傳統(tǒng)的學(xué)生評價手段和方法已經(jīng)逐步不適應(yīng)教學(xué)發(fā)展的要求，需要采用目標(biāo)評價與項目評價相結(jié)合，理論與實踐一體化的綜合評價模式。同時，注重教學(xué)的過程管理，豐富教學(xué)評價的多元性。包括：課堂提問互動表現(xiàn)、課后作業(yè)完成、項目小組表現(xiàn)、期中測驗、實驗實訓(xùn)表現(xiàn)、技能競賽以及期末考試結(jié)果，系統(tǒng)性、綜合性地評價學(xué)生的整體表現(xiàn)。在評價的指標(biāo)上，多注重學(xué)生動手能力和實踐中分析問題、解決問題的能力指標(biāo)，還可以對在學(xué)習(xí)和實踐上有創(chuàng)新的學(xué)生給予特別鼓勵，引導(dǎo)學(xué)生注重學(xué)習(xí)的過程，而不是一味地為了完成期末考試。

四、結(jié)語

電力電子技術(shù)是工科電氣類專業(yè)的一門重要的專業(yè)課，也是培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)專業(yè)素質(zhì)與能力的關(guān)鍵課程。在“卓越計劃”人才培養(yǎng)模式借鑒下，通過細(xì)化課程目標(biāo)，整合課程內(nèi)容，豐富教學(xué)方式和教學(xué)手段，對教學(xué)評價采用過程管理，來培養(yǎng)和孵化具備過硬專業(yè)素質(zhì)和能力的“卓越人才”，積極響應(yīng)國家新型人才的強(qiáng)國戰(zhàn)略。

參考文獻(xiàn)：

[1] 高成月.高職院校卓越工程人才培養(yǎng)與探索[J].科技風(fēng)，2013，20：271.

[2] 王業(yè)勤，陳亞娟.基于卓越計劃電工電子類課程教學(xué)改革[J].中國電力教育，2013年第2期：63-64.

[3] 魏天路，潘佳卉，顏兵兵.地方高?！白吭焦こ處煛迸囵B(yǎng)模式課程體系的構(gòu)建[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2014，02：32-33.

[4] 《電力電子技術(shù)》課程標(biāo)準(zhǔn).百度文庫.

[5] 蘇良昱，王武，葛瑜.電力電子技術(shù)仿真實驗教學(xué)與創(chuàng)新思維拓展[J].實驗技術(shù)與管理，2013，01：170-173.

[6] 魯明麗，劉燕.基于卓越計劃的“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)改革探索[J].中國電力教育，2014，02：103-104+108.

[7] 王兆安，劉進(jìn)軍.電力電子技術(shù)[M].第5版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009，05.

[8] 陳佩軍.電力電子技術(shù)課程的應(yīng)用型教學(xué)改革初探[J].大學(xué)教育，2015年2月：161-162.

[9] 孔玲玲，徐武，何晉.基于VRML的虛擬自動控制實驗系統(tǒng)的研究[J].高等函授學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，01：92-94.

作者簡介：

孔玲玲，女，碩士，講師，主要從事電氣工程領(lǐng)域的教學(xué)與研究工作；

徐天奇，男，通信作者，博士，副教授，主要研究方向：智能電網(wǎng)、新能源發(fā)電接入、微型電網(wǎng)等；

鄧亞琪，女，碩士研究生，主要研究方向：電動汽車充電模型，電力系統(tǒng)風(fēng)險評估，輸電線路覆冰。