“電力電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)過程管理體系建設(shè)與研究

張春慧，宗哲英，王利娟，王 健，洪寶棣

（內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018）

“電力電子技術(shù)”課程是高校工科類專業(yè)如電氣工程及其自動(dòng)化[1]、農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化、新能源等的主干核心課程，由電力學(xué)、電子學(xué)和控制理論三個(gè)學(xué)科交叉而成[2]，廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、工業(yè)控制、智能家用電器、開關(guān)電源、醫(yī)療、軍事等領(lǐng)域，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，對(duì)于學(xué)生從事相關(guān)領(lǐng)域工作具有重要的指導(dǎo)作用和實(shí)踐意義。

“電力電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)是本科教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)[3]，旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)和解決實(shí)際問題的能力，實(shí)現(xiàn)由知識(shí)向技能的轉(zhuǎn)化，因此提高課程設(shè)計(jì)質(zhì)量是實(shí)現(xiàn)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、全面提高學(xué)生綜合素質(zhì)的保證[4]。如何組織好、實(shí)施好課程設(shè)計(jì)，使課程設(shè)計(jì)達(dá)到預(yù)期目的而不是流于表面，一個(gè)完善的課程設(shè)計(jì)過程管理體系必不可少，針對(duì)“電力電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)過程管理體系的改革和探索是非常必要的。

本文結(jié)合我校機(jī)電工程學(xué)院“電力電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)實(shí)踐，對(duì)課程設(shè)計(jì)的過程管理體系進(jìn)行探索和研究。

1 “電力電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

我校秉承“精簡理論、強(qiáng)化實(shí)踐”理念，注重對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。“電力電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)已開展多年，在實(shí)踐教學(xué)中發(fā)揮了應(yīng)有的作用。但仍存在一些問題[5]，主要體現(xiàn)在以下方面：

（1）課程設(shè)計(jì)過程管理缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和系統(tǒng)安排，課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)不夠規(guī)范。雖然目前我校課程設(shè)計(jì)教學(xué)是圍繞專業(yè)發(fā)展和人才培養(yǎng)方案進(jìn)行的，但是并未形成一套完善的課程設(shè)計(jì)管理體系[6]，從計(jì)劃到實(shí)施，課程設(shè)計(jì)的各環(huán)節(jié)未能得到科學(xué)的管理。

（2）課程設(shè)計(jì)題目較多，但內(nèi)容比較集中，主要針對(duì)整流、直流斬波、逆變和變頻變壓等，綜合型、創(chuàng)新型內(nèi)容較少。很多學(xué)生的課程設(shè)計(jì)仍停留在對(duì)理論的驗(yàn)證上，不能將知識(shí)融會(huì)貫通，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新[7]。

（3）課程設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)[8]手段和標(biāo)準(zhǔn)比較落后，學(xué)生參與度不高。學(xué)生不能通過課程設(shè)計(jì)形成一種良好的交流學(xué)習(xí)氛圍，完成課程設(shè)計(jì)的積極性不高。

2 “電力電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)管理體系建設(shè)

2.1 制定課程設(shè)計(jì)教學(xué)大綱

教學(xué)大綱的內(nèi)容主要涵蓋以下方面：

（1）從專業(yè)培養(yǎng)方案出發(fā)[9]，遵循以下原則：立足于專業(yè)特色和行業(yè)背景，明確“電力電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)的任務(wù)、作用，以“注重素質(zhì)培養(yǎng)，強(qiáng)化實(shí)踐能力”為指導(dǎo)思想。

（2）教學(xué)大綱需對(duì)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、基本要求、組織實(shí)施與管理、成績?cè)u(píng)定與考核等做出規(guī)定。

（3）通過課程設(shè)計(jì)加強(qiáng)“電力電子技術(shù)”相關(guān)知識(shí)與其他學(xué)科的融合，設(shè)計(jì)方式不局限于理論驗(yàn)證，應(yīng)通過仿真[10]、實(shí)物制作等方法提高學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

2.2 編寫課程設(shè)計(jì)任務(wù)書

“電力電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)任務(wù)書要明確設(shè)計(jì)題目、設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)條件及指標(biāo)、設(shè)計(jì)要求、進(jìn)度安排及參考文獻(xiàn)等[11]。學(xué)生可依據(jù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行資料搜集、調(diào)查研究、方案論證，并按照設(shè)計(jì)條件及指標(biāo)要求進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算、設(shè)備選型及仿真調(diào)試等。

其中，設(shè)計(jì)任務(wù)應(yīng)闡述該設(shè)計(jì)題目需完成的設(shè)計(jì)內(nèi)容和實(shí)現(xiàn)的功能；設(shè)計(jì)條件及指標(biāo)是指針對(duì)該設(shè)計(jì)題目給定的已知條件及提出的具體參數(shù)要求，如對(duì)某整流電源的設(shè)計(jì)，需給出輸入、輸出條件及整流器最小觸發(fā)延遲角度等；設(shè)計(jì)要求包括設(shè)計(jì)方案論證要求、設(shè)計(jì)內(nèi)容要求、參數(shù)計(jì)算要求、電路繪制要求、仿真調(diào)試要求、設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫及答辯要求等具體內(nèi)容，指導(dǎo)教師通過設(shè)計(jì)要求為學(xué)生提供設(shè)計(jì)思路，明確設(shè)計(jì)內(nèi)容；進(jìn)度安排是指對(duì)整個(gè)課程設(shè)計(jì)過程的進(jìn)度進(jìn)行細(xì)化，使學(xué)生能夠有計(jì)劃有目標(biāo)地完成課程設(shè)計(jì)。

2.3 規(guī)范過程管理

“電力電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)過程中，指導(dǎo)教師應(yīng)基于學(xué)生的基礎(chǔ)和能力，采取相應(yīng)的指導(dǎo)方法，激發(fā)學(xué)生快速發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力[12]。課程設(shè)計(jì)過程管理是設(shè)計(jì)過程有序、有效進(jìn)行的保障。

2.3.1 任務(wù)下達(dá)

指導(dǎo)教師下達(dá)課程設(shè)計(jì)題目及任務(wù)書，題目可大致分為“理論研究型”“設(shè)計(jì)型”和“開發(fā)創(chuàng)新型”，學(xué)生完成選題后，指導(dǎo)教師可根據(jù)學(xué)生反饋的選題情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

2.3.2 分組討論

課程設(shè)計(jì)既要實(shí)現(xiàn)知識(shí)目標(biāo)，也要實(shí)現(xiàn)能力目標(biāo)[13]。“電力電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)要求每人一題，以鍛煉學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力。同時(shí)，為培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)助精神和團(tuán)隊(duì)意識(shí)，可在設(shè)計(jì)初期將同類型選題的學(xué)生分成一組，相互交流設(shè)計(jì)思路、方案選擇、電路設(shè)計(jì)等，相互學(xué)習(xí)，取長補(bǔ)短。

2.3.3 教師指導(dǎo)

指導(dǎo)教師首先應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的設(shè)計(jì)任務(wù)制定設(shè)計(jì)計(jì)劃，保證設(shè)計(jì)能按期完成。接下來的教師指導(dǎo)分為集中指導(dǎo)和個(gè)別答疑，集中指導(dǎo)是針對(duì)選題是否合適、方案是否可行、主體內(nèi)容是否完整、報(bào)告是否規(guī)范等方面進(jìn)行引導(dǎo)和提示；個(gè)別答疑的具體時(shí)間、地點(diǎn)也應(yīng)作出安排。指導(dǎo)教師要保證指導(dǎo)學(xué)生的時(shí)間，并在集中指導(dǎo)時(shí)嚴(yán)格考勤制度。教師指導(dǎo)流程如圖1 所示。

圖1 教師指導(dǎo)流程

2.4 成績?cè)u(píng)定改革

完善、詳細(xì)的考核管理體系能夠?qū)W(xué)生的課程設(shè)計(jì)進(jìn)行客觀、公正的評(píng)價(jià)，激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性，從而提高課程設(shè)計(jì)質(zhì)量[14]。而傳統(tǒng)的成績?cè)u(píng)定制度往往是重結(jié)果、輕過程，難免會(huì)出現(xiàn)教師過于主觀或考慮不充分等問題，最終成績并不能完全體現(xiàn)學(xué)生的真實(shí)水平，造成學(xué)生積極性不高，設(shè)計(jì)過程走過場(chǎng)。因此，有必要對(duì)現(xiàn)有“電力電子技術(shù)”成績?cè)u(píng)定系統(tǒng)進(jìn)行改革，建立合理、有效的考核管理體系，強(qiáng)化過程管理，減小指導(dǎo)教師的主觀性，使課程設(shè)計(jì)成績?cè)u(píng)定做到全面、客觀、公正。

“電力電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)成績包括設(shè)計(jì)過程成績和結(jié)果驗(yàn)收成績兩部分，其中設(shè)計(jì)過程成績包括日常管理以及設(shè)計(jì)完成情況；結(jié)果驗(yàn)收成績包括設(shè)計(jì)報(bào)告和答辯成績。總成績?cè)u(píng)定分為優(yōu)、良、中、及格、不及格五類，如表1 所示。

表1 總成績?cè)u(píng)定表

有以下情形之一者，成績?yōu)椴患案瘢孩俪u他人設(shè)計(jì)成果；②方案存在原則性錯(cuò)誤；③未能按期完成設(shè)計(jì)任務(wù)；④對(duì)課程設(shè)計(jì)態(tài)度消極，對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容不了解，計(jì)算錯(cuò)誤，報(bào)告表述不清，格式不規(guī)范，答辯問題回答不正確等。

2.5 課程設(shè)計(jì)報(bào)告的規(guī)范化

為保證“電力電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)的質(zhì)量，規(guī)范課程設(shè)計(jì)書寫格式，學(xué)生提交的課程設(shè)計(jì)報(bào)告必須嚴(yán)格按照《電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)撰寫規(guī)范》（以下簡稱《撰寫規(guī)范》）的要求完成。

《撰寫規(guī)范》內(nèi)容包括設(shè)計(jì)報(bào)告的構(gòu)成、要求和排版格式三部分。

（1）設(shè)計(jì)報(bào)告的構(gòu)成指完整的設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)該包含的內(nèi)容，如封面、任務(wù)書、摘要、目錄、正文、致謝、參考文獻(xiàn)等。

（2）設(shè)計(jì)報(bào)告的要求指報(bào)告各部分內(nèi)容的具體安排[15]，包括：設(shè)計(jì)方案選擇及論證；總體電路的功能框圖及其說明；功能塊及單元電路的設(shè)計(jì)、計(jì)算與說明；總體電路原理圖及其說明；所用的全部元器件型號(hào)參數(shù)等；利用MATLAB（或PSIM）對(duì)主電路進(jìn)行仿真分析；設(shè)計(jì)總結(jié)。

（3）排版格式針對(duì)摘要、目錄、正文、致謝、參考文獻(xiàn)等的格式進(jìn)行規(guī)范化，包括對(duì)字體、段落、頁邊距、行距、圖表、公式、頁碼等進(jìn)行詳細(xì)規(guī)定。

3 編寫“電力電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

為滿足學(xué)生完成“電力電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)的需要，課程組教師需編寫“電力電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書。指導(dǎo)書應(yīng)汲取近幾年的教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn)，既能培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)解決工程實(shí)際問題的能力，又能培養(yǎng)其創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力[16]。

指導(dǎo)書要簡明而系統(tǒng)地闡述“電力電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)的基本理論、原則和技巧，提供典型設(shè)計(jì)實(shí)例和電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算、綜合與仿真的方法，引導(dǎo)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)的“電力電子技術(shù)”知識(shí)，訓(xùn)練設(shè)計(jì)能力，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。指導(dǎo)書中還應(yīng)包含上述2.5 中提到的《撰寫規(guī)范》的具體內(nèi)容。

4 結(jié)語

本文針對(duì)我院在開展“電力電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)實(shí)踐中存在的問題，積極探索建立一套完整的課程設(shè)計(jì)管理體系，從大綱的制定、任務(wù)書的編寫，到過程管理方法的建立，以及成績?cè)u(píng)定系統(tǒng)的改革和設(shè)計(jì)報(bào)告的規(guī)范化等方面進(jìn)行了討論，并以 “電力電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書撰寫進(jìn)行匯總。本文以課程設(shè)計(jì)過程規(guī)范化為目的，以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為核心，以期為培養(yǎng)和輸送應(yīng)用型人才奠定基礎(chǔ)。