新工科背景下電力電子學(xué)課程改革

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)分為知識獲得，能力培養(yǎng)，素質(zhì)養(yǎng)成三個層面。依托課內(nèi)教學(xué)、課程實驗、創(chuàng)新中心入隊，對電力電子學(xué)課程各個環(huán)節(jié)進行探索，逐步提升學(xué)生的知識水平、能力和素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 新工科 課程改革 電力電子學(xué)

中圖分類號：G424 文獻標(biāo)識碼：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)略的不斷推進和國家推動創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，新興經(jīng)濟高速發(fā)展，對電氣工程技術(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，相對于傳統(tǒng)的工程技術(shù)人才，未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟需要的是工程實踐能力強、創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力的高素質(zhì)復(fù)合型“新工科”人才。同樣對電氣工程人才提出新的要求，一方面畢業(yè)生要具備一定的專業(yè)能力，同時還要具備解決復(fù)雜工程問題的能力和創(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)新精神的個人素養(yǎng)作為教學(xué)起始點，而課程就是學(xué)生獲取專業(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業(yè)的重要專業(yè)課，也是培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)和創(chuàng)新能力的重要課程，是基于電子學(xué)、電力學(xué)和控制理論三門學(xué)科的交叉，同時也是各種理論的綜合應(yīng)用，其研究目標(biāo)是如何高效的實現(xiàn)電能變換。[5-6]但目前電力電子課程實踐存在實驗學(xué)時不足，學(xué)生積極思考不足，導(dǎo)致創(chuàng)新意識不足和能力培養(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)分為知識獲得，能力培養(yǎng)，素質(zhì)養(yǎng)成三個方面，如圖1所示。依托課內(nèi)教學(xué)、課程實驗、創(chuàng)新中心入隊，對電力電子學(xué)課程各個部分進行探索，以學(xué)生的知識、能力、素養(yǎng)為目標(biāo)，逐步提升學(xué)生適應(yīng)社會發(fā)展的能力。

1 課程改革模式探索與實踐

依據(jù)新工科理念，結(jié)合工程意識和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實驗過程管理以及入隊創(chuàng)新中心并融入課程內(nèi)容等幾方面對課程進行了建設(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，不常用的電路，同時更新教學(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)們在進入大學(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，特別是專業(yè)基礎(chǔ)課，知識點密集，課前預(yù)習(xí)后會對學(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)生在課前對本次學(xué)習(xí)課程內(nèi)容有初步的理解，發(fā)現(xiàn)問題，最好能帶著問題來上課，針對不理解的地方有針對性的聽課，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，會收到更好的學(xué)習(xí)效果。同時電氣工程專業(yè)的學(xué)生工作后，由于工作內(nèi)容專業(yè)性強，知識更新快，需要不斷更新自身的知識儲備，跟上技術(shù)的發(fā)展。善于利用各種資源進行自主學(xué)習(xí)，養(yǎng)成良好的主動學(xué)習(xí)習(xí)慣，能有效提升學(xué)生獲取知識的能力，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目的教學(xué)法，這是一種圍繞著項目組織和展開教學(xué)，使學(xué)生直接參與項目全過程的教學(xué)方法。學(xué)生應(yīng)能根據(jù)要求，綜合考慮電氣工程設(shè)計過程中的經(jīng)濟、環(huán)境等制約因素，確定設(shè)計目標(biāo)。在市場調(diào)研報告、技術(shù)分析報告的基礎(chǔ)上，逐步學(xué)習(xí)專業(yè)基礎(chǔ)知識，通過與教師討論、項目組內(nèi)部討論、查資料等各種方式，提出多個總體設(shè)計方案，并比較優(yōu)缺點，在控制總體成本的基礎(chǔ)上初步選擇一個較為合適的總體設(shè)計方案。

以一個太陽能供電的逆變器設(shè)計為例，根據(jù)項目的任務(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、定量分析和計算不同負(fù)載對電路工作的影響。在選擇電路時，不僅要考慮能滿足技術(shù)指標(biāo)的要求，還要考慮噪聲，諧波等對環(huán)境有影響的因素，增強作為一名電氣工程師的社會責(zé)任感。不僅如此，在進行逆變電路選擇時，還要考慮成本等因素，讓同學(xué)明白，實際工程問題不僅僅是技術(shù)問題，還包含了經(jīng)濟、社會等問題，進而培養(yǎng)解決工程問題的能力和創(chuàng)新的精神。

1.2 加強實驗過程管理、增強實驗獲得感

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

傳統(tǒng)的實驗課程中，老師在課前進行原理講解，學(xué)生根據(jù)實驗指導(dǎo)書接線和觀測數(shù)據(jù)。學(xué)生主動性不強，興趣不高，對知識理解不深入，不能把實驗結(jié)果和理論知識有機聯(lián)系起來，遇到實驗中的問題往往也不愿意深入思考。為了解決這些問題，要求學(xué)生課前進行實驗預(yù)習(xí)。明確實驗?zāi)康?。以三相橋式全控整流電路實驗為例，觀察實驗時觸發(fā)脈沖的起始點并非電壓過零點，鞏固自然換向點的概念，分析在不同負(fù)載性質(zhì)時的工作情況、輸出波形的異同及原因。注意觀察學(xué)生在實驗中遇到問題的處理方法，同時在實驗中注意實驗過程的評價。例如在實驗中有的時候會出現(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有導(dǎo)通，如果是晶閘管沒有導(dǎo)通，是什么原因造成的？是晶閘管本身損壞，還是控制信號的問題，有效避免了學(xué)生在實驗中只顧埋頭接線、記數(shù)據(jù)的問題。通過專業(yè)知識滲透到實驗操作中，培養(yǎng)學(xué)生實驗基本技能和在實驗中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。

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)新實驗室以來，成立專門的指導(dǎo)老師，對加入實驗室的同學(xué)進行指導(dǎo)，將實際的科研項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實際的項目，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

電力電子學(xué)是一門理論性和實踐緊密結(jié)合的學(xué)科，通過認(rèn)真梳理教學(xué)內(nèi)容，更新教學(xué)方法，并加強實驗教學(xué)過程管理，從知識、能力、和素養(yǎng)幾個方面使學(xué)生得到提升，為培養(yǎng)更適應(yīng)新興經(jīng)濟的專業(yè)技術(shù)人才，在教學(xué)上進行了有效的探索。

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

參考文獻

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