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［摘要］以工程教育專業(yè)認證對創(chuàng)新型人才和復合型人才培養(yǎng)的要求為目標，基于工程教育專業(yè)認證的“成果導向”“以學生為中心”“持續(xù)改進”三大理念，對“電力電子技術”教學過程中復合型人才培養(yǎng)模式進行了改革和探索，從“電力電子技術”課程知識點的更新，講課方式的多樣性，線上探討的組織以及科研項目、競賽的補充等方面探討了學生分析問題能力與解決復雜工程問題能力全面提升的具體措施。實踐表明，電力電子技術線上線下協同教學的改革與實踐對于當前該課程教學質量與效果的提高具有顯著促進作用。

［關鍵詞］電力電子；工程認證；教學改革

一、引言

電子信息與電氣工程類專業(yè)工程教育認證補充標準指出“電氣工程及其自動化專業(yè)的專業(yè)基礎知識領域：包括電機學、電力電子技術、電力系統基礎等知識領域的核心內容”?？梢钥闯?，電力電子技術在電氣工程及其自動化專業(yè)人才培養(yǎng)中十分重要，其理論性和實踐性強，廣泛應用于電力系統直流輸電、新能源發(fā)電等領域[1]。重慶郵電大學“電力電子技術”課程是電氣工程及其自動化專業(yè)（重慶市一流專業(yè)）、自動化專業(yè)（國家級特色專業(yè)、國家一流專業(yè)）、智能電網信息工程專業(yè)的一門重要專業(yè)核心課程。該課程于2009年建設成為校級重點課程，當時即建立了“電力電子技術課程網站”，2018年立項為學校“翻轉課堂教學模式試點課程”，2019年建設成為重慶市高校精品在線開放課程，該在線平臺提供了豐富的課程教學資源，包括45個知識點教學視頻、授課教師簡介、課程介紹、教學大綱、電子課件、習題庫、作業(yè)以及答疑討論等，方便學生課外進行擴展性學習和互相交流，學生可在線觀看視頻進行課程學習，在線提交作業(yè)，教師可在線批改作業(yè)，在線進行課程測試，在線進行答疑討論。

二、存在的主要問題

（一）教學形式單一，缺乏互動性

“電力電子技術”課程內容涉及電路原理、模電、數電、自動控制原理等理論基礎，生僻概念多、原理深奧，教學內容中還包含大量的公式推導，波形特征分析等，導致教師的教學激增，學生上課疲于記筆記，只能被動接受知識點，參與互動交流的機會少[2]。在教學形式上，教師依舊是課程的主導者，以完成教學內容為目標，講授知識點過多過細，重點不夠突出，無法體現以學生為中心的工程教育專業(yè)認證的教學指導思想，課堂成了“填鴨式”的灌輸知識、復制知識的過程，課堂沉悶，缺乏互動[3]。

（二）教學內容陳舊，缺乏前沿性

目前“電力電子技術”教學內容主要包含：電力電子器件、四種變流技術、PWM技術和軟開關技術。教材仍以晶閘管為主線講述上述內容，約占總體教學任務的1/3～1/2，然而晶閘管屬于半控型器件，以該器件為核心的電力電子裝置具有功率因數低、諧波成分大的缺點[4]，主要應用于20世紀90年代之前，隨著具有開關頻率高、驅動簡單等優(yōu)點的IGBT和MOSFET等全控型器件的產生，晶閘管的應用呈下降甚至淘汰的趨勢[5]。然而，教材對于目前主流的電力電子變頻技術、開關電源技術涉及很少，當前的教學內容無法反映電力電子行業(yè)最新的學術熱點、新的技術成果，不具備前沿性[5]。

（三）教學實驗固化，缺乏應用性

“電力電子技術”課程是一門理論與實驗相結合的課程，在掌握基礎理論知識后，需開展實驗教學，然而當前存在實驗教學課時少，實驗條件差，實驗教學超前于理論教學以及實驗內容與實際脫節(jié)等問題[6，7]，如：當前實驗內容常為晶閘管觸發(fā)、交流調壓等少數簡易實驗，且多為驗證性或演示性實驗，而實際中通常采用PWM整流、Cuk斬波、Sepic斬波或Zeta斬波電路、開關電源等，導致學生只能無法將理論應用于實際，學習積極性很低。

三、“電力電子技術”改革目標

基于工程教育專業(yè)認證的成果導向、以學生為中心、持續(xù)改進的基本理念，更新“電力電子技術”課程教學內容，改革教學方式和教學模式，實現線下講授與線上討論協同配合的教學創(chuàng)新，進而提高學生自主學習水平，增強其解決復雜工程問題的能力，達到學生知識、能力以及素質全面躍升的目的。如圖1所示，具體研究目標如下：（1）改革線下課程知識，豐富課堂教學資源，達到具備綜合創(chuàng)新能力的人才培養(yǎng)要求。（2）改革線下講授方式，以工程實際案例為依托，貫穿式講授電力電子變化技術。（3）開展課程知識線上探討，建立交互式學生講解與小組討論的教學機制。（4）開展科研訓練線上討論，激勵學生自主探索和創(chuàng)新，實現線上線下協同配合。

四、“電力電子技術”主要改革措施

在工程教育專業(yè)認證的背景下，基于CDIO（Conceive、Design、Implement和Operate）模式，構建線下講授與線上討論相結合的協同教學模式，如圖2所示，形成知識、能力以及素質全方位提升的教學體系，具體措施如下。

（一）線下講授

1.改革線下課程知識?！半娏﹄娮蛹夹g”課程的核心內容包括電力電子器件介紹、四種換流技術、兩種控制技術以及當前電力電子技術應用和發(fā)展狀況。傳統的教科書知識、內容陳舊老化，無法適應當下電力電子技術更新迭代速度，故提出對線下課程知識進行全新規(guī)劃，實現理論知識自更新教學方案。首先在課程設置上面，以學生學習為中心，以學生全面發(fā)展為目標，提出從以教科書本為主的教學方式向以時代化書本知識方式轉變。時代化書本知識區(qū)別于傳統教科書，需要任課老師實時了解專業(yè)科技動向和專業(yè)理論應用動向，結合傳統教科書中知識點準確定位書本理論知識發(fā)展時代和應用時代以及當下替換技術，使單獨的知識點不再孤立，每個知識以時代為軸呈線性展開，更利于學生接受與記憶。其次，根據課程學時安排把“電力電子技術”劃分為課堂必學、課下自學、章節(jié)選學三個有效組合部分，對于課堂必學部分任課老師應充分發(fā)揮時代化書本知識模式，緊緊圍繞現代科技環(huán)境進行時代化理論知識教學，從而解決的教科書本知識內容陳舊老化的問題，提高學生理解和接受電力電子技術理論知識體系的效率，使學生更全面地掌握相關理論知識。2.改革線下講授方式。針對傳統的照本宣科與照著PPT直接宣讀講授方式的缺陷，提出線下講授方式改革方案。首先對“電力電子技術”建立電力電子系統授課觀念，根據學生專業(yè)課程規(guī)劃，結合先期課程與后續(xù)未進行課程的連續(xù)性，將先期所學電路分析、模擬電子和后期未學課程電機拖動原理、電力系統、運動控制系統等與本課程知識點相結合，從系統的觀點和角度形成有機的課程體系，從而避免對“電力電子技術”知識點的孤立講解，使每個知識章節(jié)以專業(yè)課程為軸進行線性展開，讓學生知道學為何用，學為所用，有效地避免學習的盲目性和從動性。其次，開展啟發(fā)式與思考式授課方式，根據電力電子系統授課觀念，把電力電子理論知識系統與實物案例進行結合。以UPS電源為教學案例，如圖3所示，技術理論涉及電路原理、集成電路、電力電子技術、閉環(huán)自動控制原理、變壓器技術等幾個課程理論。老師可以根據UPS電源實際工作原理與所涉及課程理論進行啟發(fā)式授課，即先對實物進行演示，再提出問題和質疑，再進行原理剖析與系統實驗仿真。如UPS電源的輸出電壓是怎么穩(wěn)定的？其工作頻率是怎么確定的？等技術問題，對學生們進行啟發(fā)思考。然后針對今天的疑問進行今天課程的學習與理論的剖析，從而使本節(jié)課的學習更具有目的性，提高了學生聽課的積極性，培養(yǎng)了學生的邏輯思維能力和創(chuàng)新能力。

（二）線上討論

1.課程知識線上探討。針對“電力電子技術”概念較多、涉及知識較廣、教學內容含有大量的公式推導以及波形分析，即使在新改革知識理論體系下和講授方式下，仍然存在許多學生在課上無法完全對所學知識內容吸收消化，導致課后復習回顧時又忘記課上老師的講解。鑒于此，任課老師組織錄制電力電子線上課程，將課程上傳至校園專用網站，學生可通過個人賬號進行網頁登錄，開展預習或復習，讓課堂的知識得以復現。課堂結束后或網課視頻預習任務結束后，開展線上知識討論，把每個班級的所有學生分成固定組，基于騰訊會議、QQ等平臺定時進行分組學術研討、交流，授課老師在每組巡回指導，解決學習過程中的疑難問題和共性問題。此方式既節(jié)約了線下課堂時間也充分發(fā)揮線上學習的便利、高效等優(yōu)點。此外，每次課后任課教師布置相關課程知識點，如UPS電源工作原理，引導學生進行線上講解，并對學生講授內容進行點評和補充，從而提高老師的教學效率，增強學生對課程知識的參與感。2.科研訓練線上討論。當前“電力電子技術”課程線下課時少、教學內容量大，又需要結合實驗進行實踐教學。為增加學生的科研實踐任務量，有效提高電力電子工程應用性教學，從工程應用角度出發(fā)，結合實際教學大綱和課上授課內容開展線上科研訓練討論。首先，由授課教師擬定數個電力電子技術相關的科研項目子課題，班級內所有學生自由組隊，每隊規(guī)定2～3人，并任命一人為組長帶領團隊進行科研項目子課題研究，每次課題研究周期為2周，一學期進行2次，課題內容涉及電力電子器件、開關電源設計、PWM控制技術等應用，開展線上子課題研究進度討論，指導老師對每個科研組進行定時指導監(jiān)督以及提供技術解答，從而保證課題的有效推進。其次，鼓勵學生參加相關學科競賽，如全國大學生電子設計競賽、“挑戰(zhàn)杯”、全國大學生機器人大賽等，授課老師可以對于電力電子技術領域作實踐指導，開展線上科研競賽組會，把科研實踐活動搬移到線上進行，實現線上線下科研實踐活動有機結合，培養(yǎng)學生科研興趣、提高科研效率，進而提高學生的電力電子專業(yè)素養(yǎng)。

五、結語

以工程教育專業(yè)認證對創(chuàng)新型人才和復合型人才培養(yǎng)的要求為目標，圍繞課程知識優(yōu)化，講授方式改進，線上理論知識探討以及科研訓練輔導等方面開展“電力電子技術”線上線下協同配合的教學改革與實踐，構建知識、能力以及素質三位一體的復合型教學體系，提升學生學習的參與性、積極性以及主動性，增強學生課程知識的獲得感，實現學生工程實踐能力的全面提高。

參考文獻

［1］胡國珍,馬學軍,徐濾非.面向應用型實踐人才培養(yǎng)的電力電子技術實踐創(chuàng)新平臺研制［J］.實驗技術與管理,2017，34(1):33-37.

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［3］馬雙寶,游長莉,游青華,等.基于OBE理念的電力電子技術課程教學改革［J］.實驗技術與管理,2020,37(8):22-25.

［4］丁廣乾,張嵩,龔宇雷,等.“電力電子技術”以應用能力培養(yǎng)為核心的案例教學法研究［J］.教育教學論壇,2019(49):153-154.

［5］王凱,周圣哲,李玉浩,等.電力電子技術多元化創(chuàng)新型教學模式探索［J］.實驗室研究與探索,2019,38(7):173-175.

［6］馬輝,李文靜.“多模式、梯度性、信息化”的電力電子技術實踐教學體系研究［J］.電氣電子教學學報,2020,42(4):162-166.

［7］陳怡,南余榮.引入啟發(fā)創(chuàng)新模式的電力電子技術實驗教學改革［J］.實驗技術與管理,2017,34(2):28-30.

作者：鄒密 趙巖 單位：段盼重慶郵電大學