基于《悉尼協議》的電力電子技術2+6教學新模式實踐與研究

吳起行 劉哲緯

摘? 要 《悉尼協議》是三大國際性工程教育協議之一，其內容和相關要求為我國工程技術人才培養的國際化和規范化提供了很好的方向。電力電子技術課程是高職類電氣工程專業的一門核心課程，專業性較強，且與工程實際緊密聯系。提出一套基于《悉尼協議》的電力電子技術課程“2+6”教學新模式，實現與工程技術實踐和國際行業規范雙接軌，并探索實現《悉尼協議》的本土化、實用化。

關鍵詞 《悉尼協議》;電力電子技術;“2+6”教學新模式;實驗教學;CDIO;Powersim

中圖分類號：G712? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）10-0077-03

Abstract The contents and requirements of Sydney Accord， which?is one of the three famous internationally recognized agreements on?engineering education， provide a good direction for internationaliza-tion and standardization of engineering and technical talents cultiva-tion in China. Power Electronics Technology is a core course of elec-trical engineering specialty in higher vocational colleges. Its specialtyis strong and closely related to engineering practice. A “2+6” new teaching mode of “Power Electronics Technology” course based on the Sydney Accord is put forward to realize the double connection with engineering practice and international industry standards， and explore the localization and practicality of the Sydney Accord.Key words Sydney Accord; power electronics technology; “2+6” new teaching mode; experimental teaching; CDIO; Powersim

1 引言

近年來，我國經濟社會發展需要高職院校培養大量高素質工程技術人員，我國高職工程教育步入發展快車道，翻轉課堂等先進教學理念正陸續被應用于高職課程改革。但是由于缺乏統一的、具有國際通行性的專業認證標準來評價人才培養效果，我國高職工程教育仍存在培養質量參差不齊，與日益國際化的市場需求差距較大等問題。

2019年2月，我國正式發布《國家職業教育改革實施方案》，其中明確要求以建成具備國際先進水平的職業教育體系為目標，構建和制定科學完善以及符合國際化需求的職業教育國家標準。

2 《悉尼協議》

《悉尼協議》由澳大利亞、南非、英國和中國香港等七個國家或地區在2001年發起[1]，是一個國際互認的工程教育學歷互認協議。我國香港與臺灣地區已加入《悉尼協議》，而大陸地區尚未加入。《悉尼協議》針對工程應用型人才的培養與評價，非常契合我國高職教育的育人宗旨，加入《悉尼協議》將是我國高職工程教育改革發展的一大趨勢。

隨著“一帶一路”倡議的推進和對外開放的不斷深化，國內自貿區建設正在不斷推進，各國與我國達成的技術合作項目數量也正在穩步增長，未來涉外重點技術工程對國際化技術人才的需求將非常旺盛。因此，盡早加入《悉尼協議》，對畢業生未來職業生涯的國際化有著非常意義。而《悉尼協議》的本土化與實用化，需充分結合我國高職教育的現實情況，將有關規定落實到專業課程的教學改革中來。

3 高職電力電子技術課程及教學特點

我國電力電子行業目前發展態勢良好，在全球具備較強的競爭力。隨著我國在全面建設小康社會期間各項重大工程的開展和實施，電力電子技術人才缺口正在不斷擴大。其專業對口崗位主要包括面向地鐵、建筑等行業的配電設備相關技術人員，以及新能源類高新科技企業的電源工程師等。

電力電子技術課程是我國高職電氣類專業的必修課，其教學內容包括功率半導體開關器件、單相與三相整流電路、有源與無源逆變電路、DC/DC變換電路和AC/AC變換電路等，教學難點包括功率半導體開關器件、電路拓撲結構、開關狀態和波形分析等。

高職電氣類專業學生微電子學知識薄弱，且培養方向以電類行業應用型技術人員和輔助人員為主，因此，在課堂教學中，功率半導體開關器件的微觀工作機制、諧波分析等理論性較強的內容基本略講，而重點講授開關器件的功能、特性參數和選用原則，不同電路拓撲的工作過程、功能和應用場合等實用性較強的內容。而實驗教學則以驗證晶閘管等幾種典型器件的功能和驅動方法，以及三相橋式可控整流器等典型電路的工作過程為主，通過為學生展示較為直觀的電路運行效果，以輔助理解和鞏固理論教學的相關知識點。

4 高職電力電子技術課程教學現狀及改革思路

然而，即使精簡部分較有深度的技術內容，電力電子技術課程的專業性依舊很強，并且與產品制造和工程實踐有非常密切的聯系[3]，因此仍舊被學生視為一門“天書”課程。造成這一現象的原因總結如下：

1）學生數學及電路學基礎偏弱，對于電路公式更注重機械記憶，學習過程枯燥單調;

2）現有教學模式仍以板書和理論講授為主，注重電路結構和波形分析以及公式推導，與行業企業的需求關聯度不高;

3）缺乏對專業工具軟件、專業期刊等數據庫的使用教學，學生沒有用現代化、網絡化手段來調查、分析和解決問題的基本思路;

4）實驗教學以驗證理論知識為主，缺乏對完整工程設計流程的學習實踐，制約了學生畢業后進行終生學習的專業能力。

此外，該課程還存在教學手段落后的問題。由于該課程涉及的概念眾多，所需前導知識又廣，目前圍繞課本和多媒體PPT的傳統教學方式，教學課時往往不夠，只能不斷壓縮教學環節，導致學生來不及理解和記憶。而該課程的教學內容也與行業現狀脫節，教學內容中針對IGBT、MOSFET等目前業內早已普及的高頻全控型器件介紹較少，而關于晶閘管等電流驅動型低頻開關器件則占據主導。

這些傳統教學中所缺乏的素質培養內容，恰恰是《悉尼協議》所要求的。行業內，特別是有涉外用工需求的企業，在聘用畢業生后仍需進行專業培訓，增加用人成本;此外，企業培訓有較重功利色彩，缺乏完整體系，難以激發畢業生長久興趣，離職轉行普遍，業內高水平技術人員短缺。

因此，高職電力電子技術課程教學改革應精準對口行業企業用人需求。以浙江機電職業技術學院電氣自動化專業為例，該課程理論教學的改革思路是通過將部分外圍知識搬上互聯網，提高課堂教學效率;在分析典型電路時，依托CDIO（構思—設計—實現—運行）教學理念[4]，引入業內電路產品的標準化設計和測試流程，結合實際案例，讓學生清晰了解課程知識點與實際研發生產之間的聯系。而實驗教學則跳出以功能驗證性實驗為主的傳統方式，以幾種典型電力電子電路為例，從電子元件的選型和數據表查閱、元件封裝PCB庫的繪制到PCB板的走線布局，使學生能夠體驗完整的電力電子產品設計流程，然后通過讓學生使用教學成品電路板測試實際波形，進一步訓練學生儀器使用和電路測試的能力。

5 電力電子技術“2+6”教學新模式

浙江機電職業技術學院將電力電子技術課程教學改革所取得的經驗與《悉尼協議》的具體要求（圖1）相結合，總結出一套“2+6”教學新模式，教學效果良好。“2+6”教學新模式以CDIO教學理念為中心，結合學生實際情況，做到與《悉尼協議》的基本要求一一對應。

2種新形式

1）微課式課程基礎預習（對應SK1與SK2）。通過超星慕課平臺投放微課視頻，幫助學生在課前對“學什么，怎么學”做到心中有數，夯實數學及電路學理論基礎。

2）CDIO式課堂理論教學（對應SK3與SK4）。課堂理論教學結合CDIO教學理念，實施項目制教學，壓縮減少非常用電路的教學內容，重點針對整流、逆變和直流斬波的幾種典型電力電子電路，從功能分析、電路設計方案制訂與驗證、元器件參數查詢與采購，到最終電路制作與測試方法，將行業產品設計的原理和規范融入理論教學中。

6個新變化

1）課堂教學實驗項目化（對應SK5）。實驗教學引入業內完整產品項目流程，設計和制作三種常用電子電路：

E1：單相半波相控整流電路（晶閘管）制作

E2：三相橋式全控整流電路（晶閘管）制作

E3：反激變換器制作

以E3為例，反激變換器主電路參數設計中，高頻變壓器參數設計是工程核心知識，需指導學生學會計算原副邊匝數比、磁芯參數等關鍵參數，并動手繞制變壓器;然后通過查閱元器件手冊，讓學生在不同型號元器件中做出合理選擇，并完成電路焊接。

2）驗證性實驗仿真化（對應SK6）。增加專業仿真軟件Powersim的使用教學，要求學生在課后對理論課所分析的基本電路進行功能驗證性仿真（圖2），并形成分析報告，進行課堂匯報。

3）團隊能力培養競賽化（對應SK7）。指導優秀學生組隊參加TI杯全國大學生電子設計競賽等學科競賽，培養學生團隊協作及管理能力。目前團隊已獲得全國一等獎一項，省三等獎三項。

4）工程能力拓展企業化（對應SK7）。以選修課的形式組織學生進入長安福特、華立儀表等大型企業的專業技術部門開展參觀實習，不斷融合實際工程技術中的行業標準和企業先進文化，實現學生與就業崗位的零距離對接。

5）專業數據查詢網絡化（對應SK8）。增加電子元器件數據手冊查詢網站Alldatasheet.com以及中國知網查詢學術論文的使用教學。

6）教學質量評價精準化。從師生兩方采集數據，做多元統計分析，著手實現精準化：

①按照《悉尼協議》各項能力要求，在教學過程中按階段對每位學生進行量化評分，建立學習檔案庫。

②針對《悉尼協議》知識點所要求的各教學環節，為參與方案實施的授課教師建立一套科學的教學質量評價數據庫，反饋完善課程教學。

6 結語

“2+6”教學新模式的實施，極大提升了電力電子技術課程教學的新穎度和趣味性，能夠讓學生直觀地將所學所練與企業所產所測聯系在一起，更易調動學習積極性和主動性;且與國際規范接軌，開闊了學生的眼界，對未來職業生涯產生更長遠的規劃。

參考文獻

[1]黃旭偉.引入《悉尼協議》加強高職工程技術教育類專業建設[J].高等工程教育研究，2017（3）：197-200.

[2]鄭瓊鴿，呂慈仙，唐正玲.《悉尼協議》畢業生素質及其對我國高職工程人才培養規格的啟示[J].高等工程教育研究，2016（4）：136-140，145.

[3]孫筠.CDIO模式下電力電子技術課程教學改革的思考[J].大學教育，2017（3）：77-78.

[4]閻群，李擎，崔家瑞，等.大學生解決復雜工程問題能力的培養[J].實驗技術與管理，2017，34（11）：178-181，186.