新工科背景下电力电子学课程改革

阎铁生　孙章　宋潇潇

摘 要 新工科背景下，以培养创新能力和提高学生素养为目标，将电力电子学课程教学分为知识获得，能力培养，素质养成三个层面。依托课内教学、课程实验、创新中心入队，对电力电子学课程各个环节进行探索，逐步提升学生的知识水平、能力和素养。

关键词 新工科 课程改革 电力电子学

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2019.06.058

Reform of Power Electronics Course under the

Background of New Engineering Education

YAN Tiesheng， SUN Zhang， SONG Xiaoxiao

（School of Electrical Engineering and Electronic Information， Xihua University， Chengdu， Sichuan 610039）

Abstract Under the background of new subject， aiming at cultivating innovative ability and improving students' quality， the teaching of power electronics course is divided into three levels： knowledge acquisition， ability cultivation and quality cultivation. Relying on in-class teaching， course experiment and innovation center， this paper explores various courses of power and electronic technology， and gradually improves students' knowledge level， ability and accomplishment.

Keywords new engineering education； curriculum reform； power electronics

0 引言

随着 “一带一路”等重大战略的不断推进和国家推动创新驱动发展战略，新兴经济高速发展，对电气工程技术人才提出了更高要求，新工科建设与发展迫在眉睫。[1-4]在此背景下，相对于传统的工程技术人才，未来新兴产业和新经济需要的是工程实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型“新工科”人才。同样对电气工程人才提出新的要求，一方面毕业生要具备一定的专业能力，同时还要具备解决复杂工程问题的能力和创新能力，因此应该以学生最终获得的能力和具有创新精神的个人素养作为教学起始点，而课程就是学生获取专业能力和素养的基础。

电力电子学课程是我校电气工程专业的重要专业课，也是培养学生专业和创新能力的重要课程，是基于电子学、电力学和控制理论三门学科的交叉，同时也是各种理论的综合应用，其研究目标是如何高效的实现电能变换。[5-6]但目前电力电子课程实践存在实验学时不足，学生积极思考不足，导致创新意识不足和能力培养困难。新工科背景下，以培养创新能力和提高学生素养为目标，将课程教学分为知识获得，能力培养，素质养成三个方面，如图1所示。依托课内教学、课程实验、创新中心入队，对电力电子学课程各个部分进行探索，以学生的知识、能力、素养为目标，逐步提升学生适应社会发展的能力。

1 课程改革模式探索与实践

依据新工科理念，结合工程意识和创新精神的培养，从教学内容、教学方法、实验过程管理以及入队创新中心并融入课程内容等几方面对课程进行了建设。

1.1 梳理教学内容、更新教学方法

电力电子课程内容多，首先精心梳理教学内容，减少工程中不常见，不常用的电路，同时更新教学方法，采用信息化的教学手段，提前推送课程内容。课前预习的要求在基础教育阶段普遍采用，同学们在进入大学后反而鲜有预习的习惯了，但大学课业内容多，信息量大，特别是专业基础课，知识点密集，课前预习后会对学生上课产生非常积极的效果。利用课程网站的资源，提前推送给学生学习，帮助学生在课前对本次学习课程内容有初步的理解，发现问题，最好能带着问题来上课，针对不理解的地方有针对性的听课，或是为课堂讨论做好准备，培养自主学习的习惯，会收到更好的学习效果。同时电气工程专业的学生工作后，由于工作内容专业性强，知识更新快，需要不断更新自身的知识储备，跟上技术的发展。善于利用各种资源进行自主学习，养成良好的主动学习习惯，能有效提升学生获取知识的能力，更利于职业的发展。

除了信息化教学方法，另外还采用了基于项目的教学法，这是一种围绕着项目组织和展开教学，使学生直接参与项目全过程的教学方法。学生应能根据要求，综合考虑电气工程设计过程中的经济、环境等制约因素，确定设计目标。在市场调研报告、技术分析报告的基础上，逐步学习专业基础知识，通过与教师讨论、项目组内部讨论、查资料等各种方式，提出多个总体设计方案，并比较优缺点，在控制总体成本的基础上初步选择一个较为合适的总体设计方案。

以一个太阳能供电的逆变器设计为例，根據项目的任务，把直流电转化为交流电。但逆变电路有很多种，学生需根据自己的负载要求选择最合适的一种电路，合理选择电路的前提是学生掌握电路的工作原理、定量分析和计算不同负载对电路工作的影响。在选择电路时，不仅要考虑能满足技术指标的要求，还要考虑噪声，谐波等对环境有影响的因素，增强作为一名电气工程师的社会责任感。不仅如此，在进行逆变电路选择时，还要考虑成本等因素，让同学明白，实际工程问题不仅仅是技术问题，还包含了经济、社会等问题，进而培养解决工程问题的能力和创新的精神。

1.2 加强实验过程管理、增强实验获得感

新工科背景对培养学生解决工程问题的能力和创新精神提出更高要求，而实验教学正是培养这些能力的重要载体。

传统的实验课程中，老师在课前进行原理讲解，学生根据实验指导书接线和观测数据。学生主动性不强，兴趣不高，对知识理解不深入，不能把实验结果和理论知识有机联系起来，遇到实验中的问题往往也不愿意深入思考。为了解决这些问题，要求学生课前进行实验预习。明确实验目的。以三相桥式全控整流电路实验为例，观察实验时触发脉冲的起始点并非电压过零点，巩固自然换向点的概念，分析在不同负载性质时的工作情况、输出波形的异同及原因。注意观察学生在实验中遇到问题的处理方法，同时在实验中注意实验过程的评價。例如在实验中有的时候会出现输出三相波形缺相的情况，引导学生查找是否电源本身缺相，还是某一相晶闸管没有导通，如果是晶闸管没有导通，是什么原因造成的？是晶闸管本身损坏，还是控制信号的问题，有效避免了学生在实验中只顾埋头接线、记数据的问题。通过专业知识渗透到实验操作中，培养学生实验基本技能和在实验中发现问题和解决问题的能力。

1.3 创新融入课程内容、提升创新能力

我校自从成立创新实验室以来，成立专门的指导老师，对加入实验室的同学进行指导，将实际的科研项目分割成若干小部分并结合课程内容供同学选择。同学们以小组合作的方式共同参与一个实际的项目，组内同学共同完成资料查找，方案确定，并最终完成，培养学生的创新能力。

2 结语

电力电子学是一门理论性和实践紧密结合的学科，通过认真梳理教学内容，更新教学方法，并加强实验教学过程管理，从知识、能力、和素养几个方面使学生得到提升，为培养更适应新兴经济的专业技术人才，在教学上进行了有效的探索。

基金项目：西华大学教育教学改革研究项目（xjjg2017011、xjjg2017009和xjjg2017008）资助

参考文献

[1] 张大良.因时而动 返本开新 建设发展新工科——在工科优势高校新工科建设研讨会上的讲话[J].中国大学教学，2017（4）.

[2] 教育部高等教育司.“新工科”建设复旦共识[J].高等工程教育研究，2017.15（1）：10-11.

[3] 教育部高等教育司.“新工科”建设行动路线[J].高等工程教育研究，2017（2）：24-25.

[4] 教育部高等教育司.新工科建设指南[J].高等工程教育研究，2017（4）：20-21.

[5] 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.

[6] 钱照明，张军明我国电力电子与电力传动面临的挑战与机遇[J].电工技术学报，2004.19（8）：10-22.