卓越計劃人才培養背景下的《電力電子技術》課程改革實踐

孔玲玲　徐天奇　鄧亞琪

摘 要：國家教育部從2010年開始實施卓越工程師教育培養計劃，對電氣工程及其自動化本科學生運用“卓越人才計劃”的培養模式，創新《電力電子技術》課程改革，提出以整體培養目標為導向的課程建設思路，從課程目標、教學內容、教學方式與手段、教學評價等進行改革實踐，從而更好地提升本科生的工程應用能力和創新能力。

關鍵詞：卓越計劃；力電子技術；課程建設；課程目標

一、卓越工程人才培養的模式的實踐

當前，我國正在由工程教育大國邁向工程教育強國，創新能力強、適應經濟社會發展變革的高質量工程技術人才較為稀缺[ 1 ]。根據國家新型工業化發展道路、建設創新型國家和人才強國的戰略[ 3 ]，國家教育部從2010年開始實施卓越工程師教育培養計劃（簡稱“卓越計劃”）[ 2 ]。“卓越計劃”具有三個特點：行業和企業參與培養程度較深、采用通用標準和行業標準來塑造工程類人才以及重點培養工程能力和創新能力。簡言之，“卓越計劃”的重點是研究和探索新的培養體系，來塑造人才的工程實踐能力、工程設計能力和工程創新能力。因此，該計劃的課程體系顯得尤為重要，它是培養體系的有機組成部分。而教學內容、教學方法和教學模式同樣影響著卓越計劃實施的效果。將卓越工程師教育培養標準融入到專業課程教學實踐之中，是一種新的教學改革的有益嘗試。云南民族大學電氣工程及自動化專業于2014年獲批為云南省卓越工程人才培養基地，本次從該專業2015級學生中遴選出60 名學生成立卓越班，借鑒卓越工程人才培養的模式及方法，在創新人才培養的同時對“電力電子技術”在內的多門專業課程進行教學改革實踐，目的就在于使卓越班學生與當前形勢下的人才需求更相匹配。

二、以目標為導向的課程體系建設

課程體系建設在一定程度上決定人才培養的質量。傳統課程建設是根據學科的要求來制定教學計劃，教學實施過程是按教學計劃完成教學內容，教學評估是評價這門課的教師表現，其核心是通過考核評價來決定教學效果。

而以目標為導向的課程建設是以學生是否達到能力提升為目標，教學計劃要與畢業、就業要求相適應，教學評估是逐項評估畢業要求是否達成學習目標，其核心是由目標決定內容及過程，見圖1。

三、以目標為導向的電力電子技術課程建設方案

電力電子技術課程屬于電氣工程及自動化方向的專業必修課，也是后續專業課程的基礎課程。培養目標應緊扣電氣自動化專業學生的就業導向，結合行業專家對電氣自動化專業所提出的能力需求，涵蓋了該專業可能的崗位群，基于對任務和職業能力進行分析[ 4 ]，并遵循學生認知規律，針對卓越班的學生著重培養具備從事電氣自動化運行中變流設備及其控制設備的應用技能。培養指標點可細分為知識、能力、技能、意識，見表1。根據培養目標和培養指標點，對課程目標、課程內容、實現方式分別進行分析細化。

（一）課程目標的細化

通過理論、實踐一體化的教學活動，掌握電氣自動化運行中整流器、逆變器、變頻器等變流設備及其控制設備的原理基礎和應用，達到順利完成本專業相關崗位工作要求的目標。

對課程目標再細分為知識目標、能力目標和素質目標。知識目標從應用的角度出發，學習各種電力電子器件的工作原理與基本特性，分析可控整流電路、直流變換電路、逆變電路、基本軟開關技術的基本結構、工作原理、參數關系和應用場合。能力目標從畢業需求角度出發，具備一定的電力電子電路實驗和調試的能力，會識讀變流設備說明書、系統圖，具有變流設備安裝、調試與維護能力。素質目標從一個人的綜合素質出發，培養誠實、嚴謹、善于溝通以及良好合作的品質，同時樹立節能、環保及安全意識。

（二）課程內容的整合

為滿足畢業生職業生涯發展的需要，本課程的教學內容重新整合，可先根據技術原理分解設計成若干個單元技術，再以模塊為單位來組織教學，通過典型設備的講解，引入相關專業理論知識，結合具體案例，使學生在實踐中迅速掌握專業知識、熟練應用專業技能來解決實際問題，達到培養學生的綜合職業能力的目的，從而充分體現技術實踐、目標導向的課程思想。

結合課程目標的細化內容，按照以電力電子器件為基礎，以變流技術為核心，以工程應用為目標的思想[ 6 ]，將《電力電子技術》的教學內容細分為基礎模塊、核心模塊和應用模塊，見圖2。

同時，教學內容應與時俱進，在基礎模塊中應使學生掌握各種電力電子器件的特性和正確的使用方法，例如，強化對全控型器件的學習，這是現代電力電子技術的基本學習內容。在核心模塊中應結合實際應用的典型電路使學生更易掌握變流電路的工作原理。在應用模塊應結合PWM控制技術和軟開關技術使學生了解變頻器、電力有源濾波器、新能源發電逆變器、靜止無功補償等電力電子裝置的技術實驗原理[ 7 ]。

（三）教學方式和教學手段的多樣化

電力電子技術涵蓋了三個學科——電力學、電子學和控制理論。研究的是弱電控制強電、強電和弱電結合的技術，對于電氣工程和電子工程專業的學生來說都是及其重要的一門專業課程。

為了讓學生學習起來更有興趣，教師在授課過程中需采用多種教學方法和借鑒一些比較新式的教學手段，例如借助多媒體課件及動畫演示、項目小組討論的教學形式、課堂學習互動等方法，以啟發式、行動式的教學方式向學生傳授電力電子技術的理論知識，提升課堂教學的效果。

在課程的教學過程中可以著重采用引導式教學，對學生的應用能力進行培養和塑造，強化學生的實踐能力和創新意識。教師可將學生分組，布置技能任務項目，在教師的引導下，讓學生進行項目分析、集體討論、查找資料，學生自主運用所學知識、技能，寫出相關設計思想與方法，繪出設計原理圖，選擇合適元器件，從而解決實際問題。

1）教學地點可以選用電力電子技術實訓室和教室相結合的方式，教學工具有實訓裝置、MATLAB仿真軟件、臺式電腦等[ 8 ]。對于教學實驗，為了解決實驗設備數量有限、難以滿足學生進行研究性學習的情況，可利用虛擬現實技術（VRML）可以構建一個虛擬的、境界逼真的三維立體教學環境，學生能自由地操控虛擬實驗設備，反復模擬實驗的各種可能情形，獲取更多的信息。同時置身于高仿真的三維信息空間中[ 9 ]，能夠極大地喚起學生們學習的熱情。

2）教學環境中增加課程實訓內容。電力電子技術的實踐性和應用性很強，在課程的中后期，利用2-3個以上的學時帶學生到企業中建立更加感性的認識。例如到光伏發電廠學習變流設備的應用，到工廠觀察如何利用PLC和變頻器對電機的調速控制等。實訓教學能夠讓學生更加貼近企業及技術的真實運用場景，讓學生更加清楚課程內容是如何融入和運用到行業與企業中的，同時與技術運用的實際發展狀況接軌，利于學生學以致用的啟發。

（四）教學評價的過程管理

傳統的學生評價手段和方法已經逐步不適應教學發展的要求，需要采用目標評價與項目評價相結合，理論與實踐一體化的綜合評價模式。同時，注重教學的過程管理，豐富教學評價的多元性。包括：課堂提問互動表現、課后作業完成、項目小組表現、期中測驗、實驗實訓表現、技能競賽以及期末考試結果，系統性、綜合性地評價學生的整體表現。在評價的指標上，多注重學生動手能力和實踐中分析問題、解決問題的能力指標，還可以對在學習和實踐上有創新的學生給予特別鼓勵，引導學生注重學習的過程，而不是一味地為了完成期末考試。

四、結語

電力電子技術是工科電氣類專業的一門重要的專業課，也是培養學生基礎專業素質與能力的關鍵課程。在“卓越計劃”人才培養模式借鑒下，通過細化課程目標，整合課程內容，豐富教學方式和教學手段，對教學評價采用過程管理，來培養和孵化具備過硬專業素質和能力的“卓越人才”，積極響應國家新型人才的強國戰略。

參考文獻：

[1] 高成月.高職院校卓越工程人才培養與探索[J].科技風，2013，20：271.

[2] 王業勤，陳亞娟.基于卓越計劃電工電子類課程教學改革[J].中國電力教育，2013年第2期：63-64.

[3] 魏天路，潘佳卉，顏兵兵.地方高校“卓越工程師”培養模式課程體系的構建[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2014，02：32-33.

[4] 《電力電子技術》課程標準.百度文庫.

[5] 蘇良昱，王武，葛瑜.電力電子技術仿真實驗教學與創新思維拓展[J].實驗技術與管理，2013，01：170-173.

[6] 魯明麗，劉燕.基于卓越計劃的“電力電子技術”課程教學改革探索[J].中國電力教育，2014，02：103-104+108.

[7] 王兆安，劉進軍.電力電子技術[M].第5版.北京：機械工業出版社，2009，05.

[8] 陳佩軍.電力電子技術課程的應用型教學改革初探[J].大學教育，2015年2月：161-162.

[9] 孔玲玲，徐武，何晉.基于VRML的虛擬自動控制實驗系統的研究[J].高等函授學報（自然科學版），2012，01：92-94.

作者簡介：

孔玲玲，女，碩士，講師，主要從事電氣工程領域的教學與研究工作；

徐天奇，男，通信作者，博士，副教授，主要研究方向：智能電網、新能源發電接入、微型電網等；

鄧亞琪，女，碩士研究生，主要研究方向：電動汽車充電模型，電力系統風險評估，輸電線路覆冰。