基于《悉尼协议》的电力电子技术2+6教学新模式实践与研究

2019-11-22吴起行刘哲纬

中国教育技术装备 2019年10期

吴起行刘哲纬

摘要《悉尼协议》是三大国际性工程教育协议之一，其内容和相关要求为我国工程技术人才培养的国际化和规范化提供了很好的方向。电力电子技术课程是高职类电气工程专业的一门核心课程，专业性较强，且与工程实际紧密联系。提出一套基于《悉尼协议》的电力电子技术课程“2+6”教学新模式，实现与工程技术实践和国际行业规范双接轨，并探索实现《悉尼协议》的本土化、实用化。

关键词《悉尼协议》;电力电子技术;“2+6”教学新模式;实验教学;CDIO;Powersim

中图分类号：G712 文献标识码：B

文章编号：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，我国经济社会发展需要高职院校培养大量高素质工程技术人员，我国高职工程教育步入发展快车道，翻转课堂等先进教学理念正陆续被应用于高职课程改革。但是由于缺乏统一的、具有国际通行性的专业认证标准来评价人才培养效果，我国高职工程教育仍存在培养质量参差不齐，与日益国际化的市场需求差距较大等问题。

2019年2月，我国正式发布《国家职业教育改革实施方案》，其中明确要求以建成具备国际先进水平的职业教育体系为目标，构建和制定科学完善以及符合国际化需求的职业教育国家标准。

2 《悉尼协议》

《悉尼协议》由澳大利亚、南非、英国和中国香港等七个国家或地区在2001年发起[1]，是一个国际互认的工程教育学历互认协议。我国香港与台湾地区已加入《悉尼协议》，而大陆地区尚未加入。《悉尼协议》针对工程应用型人才的培养与评价，非常契合我国高职教育的育人宗旨，加入《悉尼协议》将是我国高职工程教育改革发展的一大趋势。

随着“一带一路”倡议的推进和对外开放的不断深化，国内自贸区建设正在不断推进，各国与我国达成的技术合作项目数量也正在稳步增长，未来涉外重点技术工程对国际化技术人才的需求将非常旺盛。因此，尽早加入《悉尼协议》，对毕业生未来职业生涯的国际化有着非常意义。而《悉尼协议》的本土化与实用化，需充分结合我国高职教育的现实情况，将有关规定落实到专业课程的教学改革中来。

3 高职电力电子技术课程及教学特点

我国电力电子行业目前发展态势良好，在全球具备较强的竞争力。随着我国在全面建设小康社会期间各项重大工程的开展和实施，电力电子技术人才缺口正在不断扩大。其专业对口岗位主要包括面向地铁、建筑等行业的配电设备相关技术人员，以及新能源类高新科技企业的电源工程师等。

电力电子技术课程是我国高职电气类专业的必修课，其教学内容包括功率半导体开关器件、单相与三相整流电路、有源与无源逆变电路、DC/DC变换电路和AC/AC变换电路等，教学难点包括功率半导体开关器件、电路拓扑结构、开关状态和波形分析等。

高职电气类专业学生微电子学知识薄弱，且培养方向以电类行业应用型技术人员和辅助人员为主，因此，在课堂教学中，功率半导体开关器件的微观工作机制、谐波分析等理论性较强的内容基本略讲，而重点讲授开关器件的功能、特性参数和选用原则，不同电路拓扑的工作过程、功能和应用场合等实用性较强的内容。而实验教学则以验证晶闸管等几种典型器件的功能和驱动方法，以及三相桥式可控整流器等典型电路的工作过程为主，通过为学生展示较为直观的电路运行效果，以辅助理解和巩固理论教学的相关知识点。

4 高职电力电子技术课程教学现状及改革思路

然而，即使精简部分较有深度的技术内容，电力电子技术课程的专业性依旧很强，并且与产品制造和工程实践有非常密切的联系[3]，因此仍旧被学生视为一门“天书”课程。造成这一现象的原因总结如下：

1）学生数学及电路学基础偏弱，对于电路公式更注重机械记忆，学习过程枯燥单调;

2）现有教学模式仍以板书和理论讲授为主，注重电路结构和波形分析以及公式推导，与行业企业的需求关联度不高;

3）缺乏对专业工具软件、专业期刊等数据库的使用教学，学生没有用现代化、网络化手段来调查、分析和解决问题的基本思路;

4）实验教学以验证理论知识为主，缺乏对完整工程设计流程的学习实践，制约了学生毕业后进行终生学习的专业能力。

此外，该课程还存在教学手段落后的问题。由于该课程涉及的概念众多，所需前导知识又广，目前围绕课本和多媒体PPT的传统教学方式，教学课时往往不够，只能不断压缩教学环节，导致学生来不及理解和记忆。而该课程的教学内容也与行业现状脱节，教学内容中针对IGBT、MOSFET等目前业内早已普及的高频全控型器件介绍较少，而关于晶闸管等电流驱动型低频开关器件则占据主导。

这些传统教学中所缺乏的素质培养内容，恰恰是《悉尼协议》所要求的。行业内，特别是有涉外用工需求的企业，在聘用毕业生后仍需进行专业培训，增加用人成本;此外，企业培训有较重功利色彩，缺乏完整体系，难以激发毕业生长久兴趣，离职转行普遍，业内高水平技术人员短缺。

因此，高职电力电子技术课程教学改革应精准对口行业企业用人需求。以浙江机电职业技术学院电气自动化专业为例，该课程理论教学的改革思路是通过将部分外围知识搬上互联网，提高课堂教学效率;在分析典型电路时，依托CDIO（构思—设计—实现—运行）教学理念[4]，引入业内电路产品的标准化设计和测试流程，结合实际案例，让学生清晰了解课程知识点与实际研发生产之间的联系。而实验教学则跳出以功能验证性实验为主的传统方式，以几种典型电力电子电路为例，从电子元件的选型和数据表查阅、元件封装PCB库的绘制到PCB板的走线布局，使学生能够体验完整的电力电子产品设计流程，然后通过让学生使用教学成品电路板测试实际波形，进一步训练学生仪器使用和电路测试的能力。

5 电力电子技术“2+6”教学新模式

浙江机电职业技术学院将电力电子技术课程教学改革所取得的经验与《悉尼协议》的具体要求（图1）相结合，总结出一套“2+6”教学新模式，教学效果良好。“2+6”教学新模式以CDIO教学理念为中心，结合学生实际情况，做到与《悉尼协议》的基本要求一一对应。

2种新形式

1）微课式课程基础预习（对应SK1与SK2）。通过超星慕课平台投放微课视频，帮助学生在课前对“学什么，怎么学”做到心中有数，夯实数学及电路学理论基础。

2）CDIO式课堂理论教学（对应SK3与SK4）。课堂理论教学结合CDIO教学理念，实施项目制教学，压缩减少非常用电路的教学内容，重点针对整流、逆变和直流斩波的几种典型电力电子电路，从功能分析、电路设计方案制订与验证、元器件参数查询与采购，到最终电路制作与测试方法，将行业产品设计的原理和规范融入理论教学中。

6个新变化

1）课堂教学实验项目化（对应SK5）。实验教学引入业内完整产品项目流程，设计和制作三种常用电子电路：

E1：单相半波相控整流电路（晶闸管）制作

E2：三相桥式全控整流电路（晶闸管）制作

E3：反激变换器制作

以E3为例，反激变换器主电路参数设计中，高频变压器参数设计是工程核心知识，需指导学生学会计算原副边匝数比、磁芯参数等关键参数，并动手绕制变压器;然后通过查阅元器件手册，让学生在不同型号元器件中做出合理选择，并完成电路焊接。

2）验证性实验仿真化（对应SK6）。增加专业仿真软件Powersim的使用教学，要求学生在课后对理论课所分析的基本电路进行功能验证性仿真（图2），并形成分析报告，进行课堂汇报。

3）团队能力培养竞赛化（对应SK7）。指导优秀学生组队参加TI杯全国大学生电子设计竞赛等学科竞赛，培养学生团队协作及管理能力。目前团队已获得全国一等奖一项，省三等奖三项。

4）工程能力拓展企业化（对应SK7）。以选修课的形式组织学生进入长安福特、华立仪表等大型企业的专业技术部门开展参观实习，不断融合实际工程技术中的行业标准和企业先进文化，实现学生与就业岗位的零距离对接。

5）专业数据查询网络化（对应SK8）。增加电子元器件数据手册查询网站Alldatasheet.com以及中国知网查询学术论文的使用教学。

6）教学质量评价精准化。从师生两方采集数据，做多元统计分析，着手实现精准化：

①按照《悉尼协议》各项能力要求，在教学过程中按阶段对每位学生进行量化评分，建立学习档案库。