研究生課程“電力電子系統建模與控制”在國際化背景下的教學改革探索

[摘 要] 為促進我學科“雙一流”建設，全面提升我專業的研究生國際化教學水平，電力電子系統建模與控制作為電力電子與電力傳動專業的一門學位課，打破僵化的純教學模式，引進國外高水平大學的英文教材，構建教學團隊，改進教學方法，旨在全面提升學生的專業水平和理論應用能力，培養學生的國際化意識。該教學方法經過教學實踐表明，能夠較好的完成課程建設目標，課程考核的達成度較高。

[關鍵詞] 研究生;國際化;改革

[基金項目] 2018年河北省研究生示范課程和專業學位教學案例建設項目“電力電子系統建模與控制”（KCJSX2018025）

[作者簡介] 吳俊娟（1979—），女，河北石家莊人，工學博士，副教授，主要從事電力電子變換器研究。

[中圖分類號] G642? ? [文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2020）35-0191-02? ? [收稿日期] 2019-09-16

一、課程改革理念

隨著我國“一帶一路”倡議的提出，國際化人才需求越來越大。高校作為培養國際化人才的搖籃，任重而道遠。在研究生培養各環節中，課程教學是研究生入學后首先面臨的學習任務。為使學生的專業視野擴展到國際領域，并加強創新意識的培養，各門課程的教學內容與教學模式亟需與國際接軌。

電力電子與電力傳動專業是實踐性非常高的一個學科專業，而電力電子系統建模與控制這門課偏向理論層面，學生認識不夠，往往偏實踐而輕理論。殊不知，一個良好的控制系統的設計可以顯著提高電力電子裝置的性能和品質。控制是電力電子變換器設計的核心問題，而數學模型是實現精確控制的基礎。而國內現有的關于電力電子變換器的著作偏于應用的較多，關于基礎理論的討論卻較少。這本身與國內電力電子行業應用的快速發展相呼應，具有其合理性。但關于基礎理論的思考和研究是支撐應用發展的活力源泉，知行合一，方得始終。所以本課程旨在將基礎理論與實踐應用緊密融合，通過非常豐富的案例學習使學生在實踐中掌握基礎理論。

另外，上課采用單一的教材內容難以保證全面，或者沒有指定教材，教師采用自制講義，所學知識的基礎性和系統性又難以保證。同時，每位授課教師的知識面和其所擅長的專業領域總是有限的，單一的教師講授也已經無法滿足學生想要全面了解快速發展的行業現狀的需求。鑒于此，本門課程進行了多方面的改革：1.構建教學團隊，每位授課教師講授內容均為各自擅長的領域，通過多人組合授課的形式，將授課內容覆蓋本專業的各個領域。2.引入評價較高的英文教材，采用雙語授課模式，培養學生的國家化視野。3.授課內容均采用案例形式，將基礎的建模理論與控制方案植根于學生熟悉的基本變換器，使他們愿意去發現問題，并嘗試解決問題。4）授課內容和考核方式多元化。除了教材內容外，還需要補充新的能源文章，除了卷面考試外，通過引入課程論文的形式，培養學生的創新意識。

二、課程改革實施方法

通過學習國內外高水平大學的辦學理念和培養模式，結合《電力電子系統建模與控制》課程的教學目標進行改革：1.按照“出口”需求修正課程教學重點;2.調整優化教學內容，改進教學方法;3.增加多種教學手段，多角度培養和考核學生專業能力。

（一）構建教學團隊

本門課程的教學團隊由5名教師組成，其中教授1人，副教授1人，講師3人。團隊以中青年教師為主，所有教師均具有電氣工程一級學科博士學位，所學專業均為電力電子與電力傳動。本團隊教師的研究方向幾乎涵蓋了電力電子系統建模與控制的全部領域。教學團隊中的每位老師研究方向不同，研究閱歷也不盡相同。授課內容及學時以每位教師擅長的領域進行分配，盡量做到將最全面、最前沿和及核心的專業知識傳授給學生，使學生通過本課程的學習能夠對本專業的建模及控制深入了解，并掌握常用的建模方法及控制器設計方法，能夠在課題研究中靈活運用，從而順利完成研究生課題。

同時，團隊教學對于培養青年教師也是有利的。為提高青年教師的英語教學水平和英文寫作能力，本團隊鼓勵青年教師投稿英文期刊論文、增加與本學科世界高水平學者和專家交流的機會。青年教師將自己的最新科研成果融入教學內容中，對于開拓學生視野、了解本學科最新科研動態具有指導作用。

（二）引入英文教材

為促進我學科“雙一流”建設，全面提升電力電子與電力傳動專業的學術學位型研究生教育國際化水平，本課程設置為雙語課。經過長期調研和對比，選用了國外某高水平大學的著名英文教材作為主要教材，國內浙江大學、華中科技大學等一流學科的經典中文教材作為輔助參考資料，全面講述電力電子系統中涉及到的建模與控制的基本理論。授課教師采用雙語授課，并逐步提高英文授課比例，鍛煉學生閱讀英文文獻的能力，通過課程學習，盡量提高學生撰寫英文科技論文的水平。

（三）授課內容采用案例形式

為了促進課程學習和科學研究的有機結合，本課程將理論與實踐相結合，通過選用非常豐富的案例講解使學生在實踐中掌握理論，所講授的課程內容均有具體的電路拓撲、數學模型以及仿真結果相對應，利用多媒體教學手段，帶領學生在課上使用自帶筆記本即可利用專業仿真軟件進行建模及仿真驗證。邊聽邊實踐，從而進一步加深對所學知識的理解。這種學習方式不僅突出學生的自主學習能力，又鍛煉了專業動手能力。

（四）授課內容多元化

電力電子技術近年來發展迅猛，日新月異。為了保證知識的系統化，以英文教材為主，中文教材為輔;為使學生能夠全面深入了解行業發展現狀和技術前沿，以最新的期刊論文和會議論文作為補充，確保所學內容能夠與時俱進。由于學時有限，教師講授與學生自主學習相結合，課程考核以閉卷考試、課程論文、以及課堂討論多種形式相結合，多方面考核學生的學習成效。課程結束時，學生需要提交與本課程相關的課程論文，學生的期末成績由課程論文與卷面考試成績共同考評。

（五）考核方式多元化

通過教師授課，由于每位學生的研究內容中都會涉及到對變換器的數學建模及其控制器設計，引導學生以自己的課題研究方向為出發點，選擇一種功率變換器作為主電路，基于課程中學習過的電力電子變換器建模方法進行系統建模，并搭建控制方案，最后利用本專業常用仿真軟件進行仿真，來驗證所設計方案的可行性。由于這種學習方式與學生本人的課題密切相關，所以能夠大幅度提高學習積極性，另一方面，課上所學知識的實地運用又可以提高掌握程度。

三、實施效果

以英文教材作為主講教材后，由于知識系統性較好，而且案例豐富，受到學生的廣泛歡迎。通過團隊教師的雙語授課，并給學生布置查閱英文資料的作業，使學生逐漸養成了閱讀英文文獻的習慣。卷面考核題目均為英文，絕大多數同學都能讀懂題目且做出解答。學生提交的課程論文也能體現出課上所學理論與本人課題的較好結合。隨著課程持續改進，課程教學內容必將越來越貼近本學科國內外高水平大學的教學內容，使學生逐漸樹立國際化的專業視野和較高的科研水平。

當然，教改過程中也存在一些問題，比如說研一學生閱讀外文文獻的經驗不足，對外文教材及資料的閱讀和理解速度較慢，往往需要課后花費更多的時間來完成所學知識的消化和吸收，針對這種情況授課教師在課堂授課的英文比例會有所降低，所以雙語模式實施不徹底。

參考文獻

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