卓越计划人才培养背景下的《电力电子技术》课程改革实践

2017-07-10孔玲玲徐天奇邓亚琪

科技风 2017年2期

孔玲玲　徐天奇　邓亚琪

摘要：国家教育部从2010年开始实施卓越工程师教育培养计划，对电气工程及其自动化本科学生运用“卓越人才计划”的培养模式，创新《电力电子技术》课程改革，提出以整体培养目标为导向的课程建设思路，从课程目标、教学内容、教学方式与手段、教学评价等进行改革实践，从而更好地提升本科生的工程应用能力和创新能力。

关键词：卓越计划；力电子技术；课程建设；课程目标

一、卓越工程人才培养的模式的实践

当前，我国正在由工程教育大国迈向工程教育强国，创新能力强、适应经济社会发展变革的高质量工程技术人才较为稀缺[ 1 ]。根据国家新型工业化发展道路、建设创新型国家和人才强国的战略[ 3 ]，国家教育部从2010年开始实施卓越工程师教育培养计划（简称“卓越计划”）[ 2 ]。“卓越计划”具有三个特点：行业和企业参与培养程度较深、采用通用标准和行业标准来塑造工程类人才以及重点培养工程能力和创新能力。简言之，“卓越计划”的重点是研究和探索新的培养体系，来塑造人才的工程实践能力、工程设计能力和工程创新能力。因此，该计划的课程体系显得尤为重要，它是培养体系的有机组成部分。而教学内容、教学方法和教学模式同样影响着卓越计划实施的效果。将卓越工程师教育培养标准融入到专业课程教学实践之中，是一种新的教学改革的有益尝试。云南民族大学电气工程及自动化专业于2014年获批为云南省卓越工程人才培养基地，本次从该专业2015级学生中遴选出60 名学生成立卓越班，借鉴卓越工程人才培养的模式及方法，在创新人才培养的同时对“电力电子技术”在内的多门专业课程进行教学改革实践，目的就在于使卓越班学生与当前形势下的人才需求更相匹配。

二、以目标为导向的课程体系建设

课程体系建设在一定程度上决定人才培养的质量。传统课程建设是根据学科的要求来制定教学计划，教学实施过程是按教学计划完成教学内容，教学评估是评价这门课的教师表现，其核心是通过考核评价来决定教学效果。

而以目标为导向的课程建设是以学生是否达到能力提升为目标，教学计划要与毕业、就业要求相适应，教学评估是逐项评估毕业要求是否达成学习目标，其核心是由目標决定内容及过程，见图1。

三、以目标为导向的电力电子技术课程建设方案

电力电子技术课程属于电气工程及自动化方向的专业必修课，也是后续专业课程的基础课程。培养目标应紧扣电气自动化专业学生的就业导向，结合行业专家对电气自动化专业所提出的能力需求，涵盖了该专业可能的岗位群，基于对任务和职业能力进行分析[ 4 ]，并遵循学生认知规律，针对卓越班的学生着重培养具备从事电气自动化运行中变流设备及其控制设备的应用技能。培养指标点可细分为知识、能力、技能、意识，见表1。根据培养目标和培养指标点，对课程目标、课程内容、实现方式分别进行分析细化。

（一）课程目标的细化

通过理论、实践一体化的教学活动，掌握电气自动化运行中整流器、逆变器、变频器等变流设备及其控制设备的原理基础和应用，达到顺利完成本专业相关岗位工作要求的目标。

对课程目标再细分为知识目标、能力目标和素质目标。知识目标从应用的角度出发，学习各种电力电子器件的工作原理与基本特性，分析可控整流电路、直流变换电路、逆变电路、基本软开关技术的基本结构、工作原理、参数关系和应用场合。能力目标从毕业需求角度出发，具备一定的电力电子电路实验和调试的能力，会识读变流设备说明书、系统图，具有变流设备安装、调试与维护能力。素质目标从一个人的综合素质出发，培养诚实、严谨、善于沟通以及良好合作的品质，同时树立节能、环保及安全意识。

（二）课程内容的整合

为满足毕业生职业生涯发展的需要，本课程的教学内容重新整合，可先根据技术原理分解设计成若干个单元技术，再以模块为单位来组织教学，通过典型设备的讲解，引入相关专业理论知识，结合具体案例，使学生在实践中迅速掌握专业知识、熟练应用专业技能来解决实际问题，达到培养学生的综合职业能力的目的，从而充分体现技术实践、目标导向的课程思想。

结合课程目标的细化内容，按照以电力电子器件为基础，以变流技术为核心，以工程应用为目标的思想[ 6 ]，将《电力电子技术》的教学内容细分为基础模块、核心模块和应用模块，见图2。

同时，教学内容应与时俱进，在基础模块中应使学生掌握各种电力电子器件的特性和正确的使用方法，例如，强化对全控型器件的学习，这是现代电力电子技术的基本学习内容。在核心模块中应结合实际应用的典型电路使学生更易掌握变流电路的工作原理。在应用模块应结合PWM控制技术和软开关技术使学生了解变频器、电力有源滤波器、新能源发电逆变器、静止无功补偿等电力电子装置的技术实验原理[ 7 ]。

（三）教学方式和教学手段的多样化

电力电子技术涵盖了三个学科——电力学、电子学和控制理论。研究的是弱电控制强电、强电和弱电结合的技术，对于电气工程和电子工程专业的学生来说都是及其重要的一门专业课程。

为了让学生学习起来更有兴趣，教师在授课过程中需采用多种教学方法和借鉴一些比较新式的教学手段，例如借助多媒体课件及动画演示、项目小组讨论的教学形式、课堂学习互动等方法，以启发式、行动式的教学方式向学生传授电力电子技术的理论知识，提升课堂教学的效果。

在课程的教学过程中可以着重采用引导式教学，对学生的应用能力进行培养和塑造，强化学生的实践能力和创新意识。教师可将学生分组，布置技能任务项目，在教师的引导下，让学生进行项目分析、集体讨论、查找资料，学生自主运用所学知识、技能，写出相关设计思想与方法，绘出设计原理图，选择合适元器件，从而解决实际问题。

1）教学地点可以选用电力电子技术实训室和教室相结合的方式，教学工具有实训装置、MATLAB仿真软件、台式电脑等[ 8 ]。对于教学实验，为了解决实验设备数量有限、难以满足学生进行研究性学习的情况，可利用虚拟现实技术（VRML）可以构建一个虚拟的、境界逼真的三维立体教学环境，学生能自由地操控虚拟实验设备，反复模拟实验的各种可能情形，获取更多的信息。同时置身于高仿真的三维信息空间中[ 9 ]，能够极大地唤起学生们学习的热情。

2）教学环境中增加课程实训内容。电力电子技术的实践性和应用性很强，在课程的中后期，利用2-3个以上的学时带学生到企业中建立更加感性的认识。例如到光伏发电厂学习变流设备的应用，到工厂观察如何利用PLC和变频器对电机的调速控制等。实训教学能够让学生更加贴近企业及技术的真实运用场景，让学生更加清楚课程内容是如何融入和运用到行业与企业中的，同时与技术运用的实际发展状况接轨，利于学生学以致用的启发。

（四）教学评价的过程管理

传统的学生评价手段和方法已经逐步不适应教学发展的要求，需要采用目标评价与项目评价相结合，理论与实践一体化的综合评价模式。同时，注重教学的过程管理，丰富教学评价的多元性。包括：课堂提问互动表现、课后作业完成、项目小组表现、期中测验、实验实训表现、技能竞赛以及期末考试结果，系统性、综合性地评价学生的整体表现。在评价的指标上，多注重学生动手能力和实践中分析问题、解决问题的能力指标，还可以对在学习和实践上有创新的学生给予特别鼓励，引导学生注重学习的过程，而不是一味地为了完成期末考试。

四、結语

电力电子技术是工科电气类专业的一门重要的专业课，也是培养学生基础专业素质与能力的关键课程。在“卓越计划”人才培养模式借鉴下，通过细化课程目标，整合课程内容，丰富教学方式和教学手段，对教学评价采用过程管理，来培养和孵化具备过硬专业素质和能力的“卓越人才”，积极响应国家新型人才的强国战略。

参考文献：

[1] 高成月.高职院校卓越工程人才培养与探索[J].科技风，2013，20：271.

[2] 王业勤，陈亚娟.基于卓越计划电工电子类课程教学改革[J].中国电力教育，2013年第2期：63-64.

[3] 魏天路，潘佳卉，颜兵兵.地方高校“卓越工程师”培养模式课程体系的构建[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2014，02：32-33.

[4] 《电力电子技术》课程标准.百度文库.

[5] 苏良昱，王武，葛瑜.电力电子技术仿真实验教学与创新思维拓展[J].实验技术与管理，2013，01：170-173.

[6] 鲁明丽，刘燕.基于卓越计划的“电力电子技术”课程教学改革探索[J].中国电力教育，2014，02：103-104+108.

[7] 王兆安，刘进军.电力电子技术[M].第5版.北京：机械工业出版社，2009，05.

[8] 陈佩军.电力电子技术课程的应用型教学改革初探[J].大学教育，2015年2月：161-162.

[9] 孔玲玲，徐武，何晋.基于VRML的虚拟自动控制实验系统的研究[J].高等函授学报（自然科学版），2012，01：92-94.