面向新工科的《電力電子技術》課程思政教學改革

王子赟 王艷 紀志成

摘? 要：“新工科”在新一輪產業變革和科技革命的時代背景下提出的，它要求通過調整教育結構以培養全方位人才;“課程思政”是當代高等教育的一個重要課題，主要目標是培育德才兼備的新時代人才。文章結合這兩個重要教育理念，從課程內容、課堂教學、實踐教學、第二課堂四個方面進行分析，提出了其現階段的教育短板和改革措施，力求使教育活動接軌社會科技的不斷發展。

關鍵詞：新工科;課程思政;電力電子技術;課堂教學;實踐教學;第二課堂

中圖分類號：G642? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）35-0140-04

Abstract： The notion of "New Engineering" is put forward under the background of a new round of industrial reform and scientific and technological revolution. Itrequires that the all-round talents be trainedby adjusting the educational structure; "Curriculum Politics" is an important topic of contemporary higher education， the main goal of which is to cultivate talents with both ability and morality in the new era. Based on these two important educational concepts， this paper analyzes the four aspects of curriculum content： classroom teaching， practical teaching and the second classroom， and puts forward the educational short board and reform measures at this stage， so as to make the educational activities conform to the continuous development of social science and technology.

Keywords： new engineering; curriculum politics; power electronic technology; classroom teaching; practical teaching; the second class

一、概述

“課程思政”是指將高校對學生的思想政治和道德品質教育貫穿到包括課程內容、課堂教學、實踐教學、第二課堂等各項課堂教育的環節中去，通過課堂滲透的方式，不斷挖掘課程體系中的思政元素，以期達到立德樹人、綜合全面地培育新時代人才的目標[1]。它將高校課程體系中的馬克思列寧主義、中國特色社會主義理論等思政課程拓展到專業課程或其他通識課程教學中，形成系統化、綜合化的課程體系，力求達到思想教育潤物無聲的效果。上海市率先響應并進行試點工作，形成了具有借鑒意義的上海經驗。實際上，上海“課程思政”學科體系的搭建是以思政課程為核心，專業課程為輻射、通識課程為支撐，全面貫徹習近平新時代教育精神的一次偉大實踐。

隨著人工智能、虛擬現實、區塊鏈等前沿科技迅速的發展，現階段國家科學技術的發展呈現出新態勢，國際競爭也涌出新要素。以我國為例，現階段經濟發展正處于調整期，經濟增長由高速增長轉入中高速，產業結構不斷優化，以制造業為主體的傳統工業不斷受前沿科技的沖擊，發展趨勢越來越趨于智能化和一體化。面對新形勢下的產業發展現狀與科技變革，教育部于2017年以來積極推進“新工科”的教育體系，著重培養新時代的工程技術人才，并先后形成了“復旦共識”、“天大行動”和“北京指南”[2]。與傳統工科相比，“新工科”這一概念更注重學科與學科之間的結合性與創新性，力求培養一大批未來經濟和產業發展所需的具備較強工程應用能力的具有國際競爭力的復合型人才。這個“新”是以當前經濟和產業發展的需要為導向，以積極促進產業調整與科技變革為目標的，它有三個層面的含義：

1. 新型。在已有的傳統工科體系的基礎上，結合產業發展和前沿技術的現狀，有計劃、有步驟地進行創新和改革，包括對課程內容的拓展、授課方式的改進以及對考核環節的側重，是一種存量更新。比如在圖像處理領域融合人工智能和大數據元素，以及傳統的工科在物聯網或云計算背景下的升級。

2. 新生。為了滿足現階段新的培養目標，在原有的幾門不同學科的基礎上進行交叉，各有側重地形成新生學科。當前科技的發展不再是在單一領域的建樹，而是呈現多學科交叉，多種技術復合的態勢，加強了學科與學科之間的聯系與綜合，又保留了其差異性。比如在智能控制領域，它就是自動控制原理、現代控制理論、計算機科學和運籌學等學科的交叉，是一門反應現階段科學技術發展趨勢的高級控制理論。

3. 新興。這是與傳統工科完全不同的全新出現的、為了解決現階段科技發展難題而應運而生的面向未來新產業的工科。它雖然是一種以往沒有的領域，但在解決當前問題的方法和方式上可以借鑒吸取傳統工科的技術手段，然后再不斷發展成為成熟的領域。比如新能源科學、生物科學等新興科學。

面對新時代下的教育目標，如何將“課程思政”與“新工科”這兩個時代主題融入專業課或其他通識課的課程體系中就顯得尤為重要。這種協同要力求滲透到課程教育的各個方面，包括課程內容、課堂教學、實踐教學、第二課堂等等。本文將此與《電力電子技術》課程相結合，是一次拓展現有課程體系的實踐。

二、課程內容的課程思政教學改革

要不斷發展新工科背景下的課程教育體系，就要兼顧新質量、新方法、新內容、新模式和新理念五個方面，全面貫徹落實新元素，其目標是培養造就一大批引領未來技術與產業發展的卓越工程科技人才，為我國產業發展和國際競爭提供智力支持和人才保障。在此背景和要求下，《電力電子技術》這門專業課也應具有新的時代內涵[3]。就目前來看，這門課存在的短板有：

1. 經典內容多，發展趨勢少。教材中經典的電力電子元器件如半控型器件晶閘管的介紹相對詳細，應用更加廣泛的MOSFET等全控性器件的相關內容較少，教材內容略顯滯后性。現階段電力電子的發展呈現四個趨勢：（1）高頻化[4]。供電電源頻率的提高有利于減少用電設備的體積和重量，且頻率越高，電路中的波形越理想。（2）控制數字化。模擬信號量受環境影響較大，例如溫漂導致的誤差等，而離散的數字信號則不受工作環境的影響。利用計算機軟件設計控制方案，不僅可以減少電子器件的個數，也方便實施各種控制策略。（3）電路結構模塊化與集成化。將電子元器件分立安裝，不僅會增加工作量，且容易出現安裝錯誤。如果將實現某一特定功能的電路進行集成化封裝再批量生產，則可以降低成本，提高可靠性，同時也有利于企業的知識產權保護。（4）器件綠色化。傳統的電力電子器件會給電力系統帶來電磁干擾和諧波污染，例如硬開關的使用。現代電力電子技術的發展也將實現電路的綠色化作為一個衡量標準。這些發展的新趨勢在教材中涉及較少。

2. 公式推導多，仿真內容少。以單項交流調壓電路為例，阻感負載情況下流過晶閘管電流的有效值IVT的推導需要經過積分運算再開根號，計算相對繁瑣，許多學生在學習這節內容的時候只是為了考試死記硬背最終化簡式，而沒有深刻理解它的含義。而此部分的仿真實驗內容和學時又相對較少，量化考核缺失，學生們只是為了拿取相應學分而進行仿真和實驗，沒有深入思考和理解[5]。在新工科各學科交叉融合的背景下，僅電力電子技術這一門課程的知識體系不牢固，以此為基礎形成的綜合性學科也如空中樓閣。

3. 課本內容多，習題布置少。《電力電子技術》作為一門典型的工科應用型課程，相比于數學、物理等理科課程的計算來說，其器件的各項參數如輸出電壓等的波形和計算方法相對固定，沒有太多的變化，這也直接導致了衡量學習效果的課后習題計算題部分都相對固定，課后習題的布置其實相對較少。大多數學生平時不仔細研學電子元器件的特性和變流電路的工作原理，在考前突擊刷題，掌握了計算套路后也能拿到高分，而這種高分的含金量是較低的。新工科背景下的電力電子習題部分應該和生產實踐相結合，增加計算題以外的問答形式，力求全方位考核學生對這門課的掌握程度。

這些短板也導致了課程思政的融入點較少，在新工科背景下的課程改革亟待解決。針對《電力電子技術》的課程短板，有以下舉措：（1）更新教材內容。教材的編寫要結合電力電子發展的新趨勢，章節內容的結構也應該做出相應調整，增加反映前沿科技的新內容。莘莘學子是國家的未來，引領著時代的發展，是未來提高國家核心競爭力的中堅力量。他們的知識體系不應該是滯后的，應該積極接觸最新的科學技術。（2）完善仿真實驗環節。實踐是檢驗真理的唯一標準，書本上得到的知識需要仿真實踐才能加深理解，學以致用。另一方面，對所學知識的仿真，也能培養學生們求真務實的嚴瑾學風，激發學生學習興趣。在時長比重上，應該增加仿真課時，提高其比重;在授課環節上，教師應循循善誘，激發學生求知欲;在考核方式上，應該明確考核細則，完善考核制度并嚴格執行。（3）完善習題講解和布置環節。教師在講授電力電子技術內容的同時也應結合前沿技術的發展狀況講解課本例題或布置的習題，通過習題以點帶面;同時布置考察不同側重點的習題，借此培養學生學以致用和腳踏實地的品質。通過多舉措并舉，不斷完善《電力電子技術》課程的授課體系。

三、課堂教學的課程思政教學改革

課堂教學是教育的主渠道，也是課程思政和新工科教育的主要載體。它是學校教育的基本形態，是一種有目的、有計劃、系統地將科技知識和行為規范傳授給學生的社會行動。通過課堂教學，力求達到培養思想道德良好、為國家和民族創造經濟效益和科學技術、推動社會進步的新時代人才[6]。課堂教學質量的好壞取決于最短的教育短板。現階段的課堂教學仍存在以下短板：

1. 課堂互動較少。傳統教學模式中，教學活動的主體是教師，學生處于被支配或從屬的地位，課堂上的授課形式普遍采用教師講授、教師提問、教師點名、學生回答、教師點評的流程，這樣做的優點是便于管理課堂，授課的針對性強。但這樣會造成學生學習的被動性，使學生喪失學習興趣。且千變一律的教育模式也無法挖掘學生的獨特閃光點，不利于因材施教的貫徹。

2. 教學形式固化。我們所處的社會在不斷地向前發展，前沿科技在不斷地更新，所需的人才儲備也由傳統的專業型人才逐漸轉為復合型人才。這就決定了教育模式和方法不能一成不變，要與時俱進。然而現在高校的教師資源的更新沒有社會發展那么快，許多教師還在以“分數”作為衡量學生好壞的唯一標準。這類教師的教學模式相對固化，強調課堂的整體性卻往往忽視每個學生個體的差異性。

3. 缺少翻轉課堂。翻轉課堂（Inverted Classroom）這一概念是舶來品，起源于美國科羅拉多州的一所高中。它旨在調整教師和學生的角色，將課堂時間交換學生，讓學生主動地進行他們感興趣的個性化學習，教師則更多起著交流和輔助的作用，從而培養學生探索式學習的能力。基于現階段國內課堂教學現狀，翻轉課堂的概念也應逐漸滲透進來，有步驟地培養學生學習的積極性。

要全面深化教育改革，提升新工科背景下的教育質量以及積極促進課程思政的實施，就必須對當前教育短板進行有組織、有計劃地完善。針對當前課堂教學現狀，提出以下的要求和措施：（1）加強課堂的互動性，建立平等和諧的師生關系。良好的師生關系是活躍課堂教學氛圍的基礎和必要條件，這要求教師在日常教學活動中善于從學生的立場考慮問題，了解學生的內心想法和渴望，建立獎勵機制;尊重學生的人格，策略性地循循善誘而不是簡單粗暴地體罰責罵;寬容學生的過失，對學習有困難的學生積極幫助與鼓勵，不歧視、不差別對待。（2）加強教師的學習，轉變固有的教育理念。當今社會日新月異，科技水平不斷提高，沒有人可以一次充電，終生待機。教師們如果不積極接觸新時代的思想與技術，教授給學生的知識與思想將出現斷層，難以跟上時代的步伐。在現階段新工科的背景下，理工科教師更應結合時代的需要學習前沿科技，并在授課過程中融入這些新元素，挖掘課程中的思政元素。（3）開展與教學相關的活動，激發學生學習的主動性。人文類學科可以組織觀影，通過影像資料形象生動地寓教于樂;理工科可以組織實驗仿真或工廠實習，通過實際操作與親身體驗加深對科目內容的理解。

四、實踐教學的課程思政教學改革

實踐教學是將所學知識學以致用的過程，它是一個廣義概念，包括仿真實驗環節、社會實踐、各種學科競賽、大學生創新創業等等一系列以實踐為主要形式的教學[7]。它不僅可以讓學生獲得相關知識，更重要的是它可以激發學生自己的主觀探索能動性，培養自我學習的意識，提高分析問題的能力，從而為學生將來離開學校走向社會打下堅實基礎。其重要性體現在：將學生課本所學的理論知識與實際應用結合，有助于學生對理論的理解，也加強了動手能力;作為教育體系中重要一環，實踐體現了學生全面發展的教育理念，拓寬了學生的眼界和知識面;通過實踐，學生們可以將一些新想法新思路付諸現實，有助于提高學生的創新能力和培養創造性思維;通過理論與實際一體化，可以培養求真務實、腳踏實地的嚴謹學風。然而，實踐作為教育體系中的重要一環，卻也是較薄弱的一環。除了部分地區教育資源短缺等客觀原因，當前作為衡量學生好壞與課堂教學質量的優劣的考核體系的分數制也限制了實踐教學的發展。現階段實踐教學暴露出的問題依然突出：

1. 實驗內容陳舊，實驗設備老化。供學生實驗的參考書目更新較慢，實驗內容相對固定，與之匹配的實驗設備老化過時。以《電力電子技術》這門課的實驗部分來說，經典實驗內容如半控三相橋式整流電路的實驗器材和元件以及操作流程變化不大，示波器較為過時，波形顯示不精確。

2. 考核制度缺失。實踐通常以分組的形式進行，對小組的整體實踐結果打分而沒有精確劃分到個人的評分標準。組內成員水平參差不齊的情況時有發生，分組實踐不能反映個人水平。

3. 實踐占比過少。教育的目標是以人為本，培養全面發展的時代新人。但現階段考核標準依然是理論課分數的高低，導致實踐在教育中的占比相對較少。

4. 實踐環節流于形式。部分高校的實踐活動太拘泥于形式而沒有為學生的發展實際考慮，為了實踐而實踐。限于教育經費或其他原因，高校里的實踐活動多以產區參觀或社區服務為主，這樣千篇一律的活動形式達到的實際效果并不理想。

針對當前實踐環節的種種問題，提出以下改革措施：（1）加強學生的動手能力。教育的目的就是培育推動經濟增長和時代進步的新時代人才，廣大學生施展才華抱負也不是口若懸河地講理論，需要通過雙手去實踐。當前國內中小型企業的崗前培訓還不完善，不少剛出校門的畢業生一時間難以進行角色改變，加強學生們的動手能力具有重大意義。通過校內的實踐活動提高學生的動手能力，利于減少企業培養成本和角色轉變。（2）重視實踐氛圍的培養。高校定期舉辦實踐交流會或研討會，加強教師和同學對實踐的認知，在校內形成良好的實踐氛圍。（3）提高實踐的師資力量。當今新形勢下，引導教育變革的主體是教師，只有加強對高校教師的實踐能力的培養，才能更好地推動實踐教學的開展。

五、第二課堂的課程思政教學改革

教育應該滲透到日常生活的方方面面，除了課堂教學這個主渠道外，第二課堂的作用也不容忽視。第二課堂是指在課堂教學以外的時間進行的一切培養學生能力和素質、鍛造其品質的教學活動，它是課堂教學的延伸和補充，是鍛煉學生綜合素質的有效方式和重要途徑[8]。它的具體形式多樣，學習空間廣大，主要包括各類學科講座、大學生創新創業項目、科創競賽、大學社團等等。與第一課堂相比，學生對第二課堂的參與度完全出自個人興趣和喜好，學習的主動性大大提高，其優勢主要有：強調學生的自主學習，激發學生創新精神和實踐能力;不僅可以豐富學生的課余生活，也有利于鍛造學生的溝通能力和表達能力;開闊視野，學習到課本之外的知識。

當前情勢下的第二課堂推廣過程中出現以下問題：思政講座枯燥，內容和課本銜接太少，不少學生為了提高績點去參加講座，講座的實際效果不好;不少高校開展的第二課堂活動和學分掛鉤，學生往往為了拿到較高學分而選擇相對較易的科目，卻不顧自己亟待提高的薄弱環節，這違背了第二課堂的設計初衷;缺少經費支持，涉及的領域非常有限;部分高校缺乏結合自身特色的第二課堂設計方案，相關制度不健全等。

針對當前第二課堂現狀，引出如下改革措施：（1）建設第二課堂項目庫，不斷豐富發展精品科目。第二課堂的建設要系統化，細分化，要求高校對其項目種類進行較為詳細的劃分和分類，按照實施的難易程度和效果分析合理安排教師資源和經費，并在以后的實踐活動中不斷拓展項目庫。（2）加強教師團隊建設，增強教師指導的專業化。大多數高校師資力量偏于理論化，面對日新月異的社會發展，要不斷加強教師的實踐能力和指導能力。（3）加強第二課堂設施設備建設，提供硬件支持。第二課堂的開展離不開相關的硬件設施，要加大對此的建設力度。

六、課程思政的持續改進

在現階段“新工科”和“課程思政”的教育背景下，《電力電子技術》的教學工作也有了新的時代內涵和要求。為了更好貫徹其教育思想，建設更加系統化和綜合化的授課體系，教師可以在日常教學活動中有步驟地建立電力電子技術的思政案例庫，并在以后的實踐活動中不斷拓展和豐富。例如可以結合整流變流的電路設計案例，從能源的角度體現國家的一帶一路與能源合作的主題，再比如通過PWM控制設計等電力電子實驗案例，挖掘出理論聯系實際，求真務實的思政元素。

《電力電子技術》是一門與時俱進，不斷發展的學科，這就要求教師們在傳授經典內容的同時也要不斷更新自己的知識體系，及時更新教學內容，改進課堂教學形式，延展實驗教學和第二課堂，不斷豐富課程的思政內涵。例如現階段電路的集成化和模塊化或電路系統的數字化趨勢，可以以此為專題作為實踐教學和第二課堂，通過學生自主查閱相關資料與實際實踐，教師的交流和協助，使學生緊跟時代前沿，同時也培養其探索進取的品質與鍛煉動手能力，切實做好課程思政的持續改進工作。

七、結束語

本文針對電力電子技術課程的教學特點，結合新時代教育背景下的“新工科”和“課程思政”要求，從課程內容、課堂教學、實踐教學、第二課堂四個方面進行分析，提出了其現階段的教育短板和改革措施，力求使教育活動接軌社會科技的不斷發展，努力提升學生的精神素養，同時通過課程思政的持續改進，完善課程思政教學模式，提升教學效果，培養推動國家經濟發展和科技進步的全方位自動化專業人才。

參考文獻：

[1]劉艷紅.思想政治教育工作視域下對“課程思政”的再思考[J].高教學刊，2019（25）：165-167.

[2]宿輝，原小富，劉英，等.基于物聯網+“新工科”工程化學教學模式的構建[J].黑龍江工程學院學報，2020（21）：137-138+141.

[3]王兆安，黃俊.電力電子技術[M].機械工業出版社，2000.

[4]韋兆山.高頻電子技術課程無線電發送設備的思政教學設計[J].高教學刊，2015（06）：38-39.

[5]呂青普，王聯.網絡工程專業虛擬仿真實驗平臺的建設與實驗教學改革設計[J].當代教育實踐與教學研究，2012（16）：1-3.

[6]吳彩容，羅鋒.應用型高校管理學翻轉課堂教學實施及效果分析[J].高教學刊，2018（8）：101-103.

[7]尹珍玲，高鳳清.高校思想政治理論課實踐教學問題與對策研究[J].才智，2017（7）：191.

[8]黃大可，桂麗，王盛花，等.基于第二課堂的大學生創新能力培養途徑的探索[J].教育教學論壇，2016（2）：161-162.