专业学位研究生课程教学案例库建设探讨

陶海军 张国澎 郑征 朱军

[摘 要] 为更好地推进工程类专业学位研究生教育实施混合式教学模式，以专业学位研究生专业课程现代功率变换技术为例，探讨专业学位研究生课程案例库建设现状、意义以及建设方案，以提升案例教学水平，促进学生将专业知识与实践知识相结合。

[关键词] 案例库;教学改革;研究生;高等教育

一、引言

为适应我国专业学位教育发展的客观需求，进一步提高专业学位研究生教育教学质量，改革专业学位培养模式，需要建设专业学位研究生专业课程教学案例库，对相关专业学位课程案例教学起到支撑作用，同时普及和提高专业学位案例教学，推动专业学位研究生培养模式改革创新[1，2]。现代功率变换技术是与电子、控制、电气工程紧密相关的学科，被广泛应用于各行各业。现代功率变换技术是我校电气工程专业学位研究生的核心选修课程，从事与现代功率变换密切相关的研究生约占学生总人数的35%以上。进行现代功率变换技术课程教学案例库建设，对于电气工程专业学位学生工程实践能力的提高，拓宽电气工程研究生的知识面，紧跟学科前沿知识及工程技术，培养具有综合素质的工程技能专业型研究生具有重要意义[3，4]。

二、现代功率变换技术课程案例库建设的必要性

现代功率变换技术是一门交叉学科，涉及半导体物理、电力系统、模拟电子和数字电子技术、自动控制原理等多门学科，并与微机控制技术、微电子技术、现代控制原理、材料科学等密切相关。近年来该技术获得了迅速发展，同时被广泛应用到相关领域，因此现代功率变换技术早已成为电气工程领域的重要研究课题。现代功率变换技术案例库建设，以现实应用中的经典案例为素材，包括现代整流技术应用案例（AC-DC）、现代高频直流变换技术应用案例（DC-DC）、现代逆变技术应用案例（DC-AC）。课题组成员在每个案例都积累了大量的理论与实际经验，并将相关研究成果融入案例库建设中。通过对案例库的理论分析、系统仿真、实例分析、交流讨论等手段，锻炼研究生发现问题、分析问题、解决问题等工程实践能力，有助于提高专业学位研究生的实践应用能力[5，6]。

当前国内外对传统的电力电子技术例题库建设较为完善，既有相关的例题，也有设计与仿真。但着眼于现代功率变换技术，其例题库分散到了以上提及的各个领域中，如林渭勋先生编写的《现代电力电子技术》、李永东老师编写的《现代电力电子学——原理及应用》中的相关例题，更多的侧重于原理的论述，并未针对当前该学科发展的前言问题给出具体完整的解决例子。林飞、杜欣老师编写的《电力电子应用技术的MATLAB仿真》浅显易懂，但仿真模型搭建较为简单，学生讨论环节不足。Ned Mohan编写的《Power Electronics--Converters，Applications，and Design》对现代功率变换技术的原理、设计方法等论述相当完善，并附有一定的课后例题，但并未配套相关的例题仿真，此外配套例题更多的侧重于基本原理的设计与验证，并未涉及到現代功率变换的复杂系统。综上所述，目前国内外对现代功率变换技术并未形成一套系统的、综合性的，侧重行业热点和适合研究生教学的例题库。

三、现代功率变换技术课程案例库建设探讨

（一）课程教学案例库建设要求

1.案例库的案例应具有先进性、创新性、典型性和客观性。案例库建设应立足研究生实践能力培养，依据专业学位特点，面向研究生课程教学，对研究生的实践工作具有参考性和启发性，满足相关行业对专业学位研究生课程教学的需求。案例素材应关注社会需求，取自于研究设计、生产建设、经营管理等工作实践，注重理论与实践紧密结合。

2.案例库的案例应具有一定的深度和综合性。必须探讨和研究课程所涉及的多个原理的理论架构或应用模式，通过案例的学习，能使专业学位研究生理解和掌握相关课程讲述的原理，并能正确应用在实际工作中。

3.案例库的案例数量要多且形式多样化。在数量上案例库应有20个以上案例。案例制作首先鼓励教师进行原创性案例编写，且原创性案例不得少于总量的二分之一。同时应该结合当今社会的热点问题、实践中的典型问题、科研领域的焦点问题，进行改编或修改，纳入课程案例库。案例教学学时应不少于该门课程总学时的二分之一。

4.每个案例格式要统一，条理清晰，原理分析正确，参数合乎工程实际。在教学过程中，通过教学试用，反馈案例库的效果，进行不断的改进，完善案例库建设。

（二）课程教学案例库建设内容

现代功率变换技术案例库建设，以现实应用中的经典案例为素材，包括现代整流技术应用案例（AC-DC）、现代高频直流变换技术应用案例（DC-DC）、现代逆变技术应用案例（DC-AC）。课题组成员在每个案例都积累了大量的理论与实际经验，并将相关研究成果融入案例库建设中。将课题组主要成员在现代功率变换方面的相关研究成果融入案例库建设中，经过研究加工，通过理论分析、系统仿真、实例分析、交流讨论等手段，锻炼研究生发现问题、分析问题、解决问题等实际能力，有助于提高专业学位研究生的实践应用能力。

该案例库课程设计开发了20个教学案例（其中10个为原创），主要涵盖PWM整流器、有源电力滤波器、静止无功发生器、微电网、高频开关电源、DC-DC变换器案例库。案例库已经在2017、2018级研究生课程教学中使用，实际应用结果表明，通过分别列举PWM整流器、APF、SVG、微电网、高频开关电源和电力传动系统，学生可以深入学习现代功率变换系统知识，有利于后期进行具体的工程设计。

（三）课程教学案例库实施方式

首先向同学们展示制作好的模型、电路、装置或多媒体课件。根据现代功率变化技术教学目标和课堂内容，引入科研项目及工程实践实例，并指出其应用范围;教师讲解案例内容，采用多种教学模式，提高教学效果，比如采用分组讨论。在分组讨论中，教师要引导学生，围绕任务展开，逐层分析，把需要解决的问题分解成多个子问题，降低难度。针对这些子问题，同学们展开讨论，各抒己见，提出分析问题和解决问题的方法，并给出最终方案。

其次总结课程案例库教学效果。一方面教师反思整个教学流程，包括教学达到的实际效果、案例选择的合理性、学生的参与度等方面，这些可以对学生过程考核进行强化，同时对课程评价做到尽量公平公正。另一方面，学生归纳对案例完成的思路和技术，总结所用方法和涉及的知识点，有利于进一步优化设计方案，形成立体的知识结构体系。

四、结论

目前现代功率变换技术的研究与应用较广泛，现代功率变换的实例也较多，但是其涉及的研究方向、技术领域非常广泛且复杂，没有形成统一的系统，体系缺乏完整性和系统性，不适合研究生学习，缺乏教学案例。通过本文案例库的建设和案例教学实践的应用，可以提高课程教学效果，有利于研究生理解和处理工程实践问题。因此，建立现代功率变换技术课程教学案例库，专业学位研究生在掌握专业理论知识的同时，具备较强的工程实践能力，实现对高水平、应用型人才的培养。

参考文献

[1]沈利民，王艳飞，陈英华，李海生.专业学位研究生《有限元分析及应用》课程案例库建设与案例教学[J].当代教育实践与教学研究，2019，（05）：170-171.

[2]邵光辉.专业学位研究生地基处理新技术教学案例库建设与应用[J].教育教学论坛，2019，（05）：47-49.

[3]陈建伟，王宁，王兴国.专业学位研究生《抗震工程学》教学案例库建设现状与可行性分析[J].课程教育研究，2018，（49）：254.

[4]才亚楠，裴云红.教育硕士专业学位研究生培养中的案例教学解析[J].继续教育研究，2018，（11）：110-113.

[5]古巧珍，刘海斌，苏美琼，杜永峰，徐然，尹会鹃，程焕霞.专业学位研究生课程案例库建设与探索——以西北农林科技大学为例[J].高教学刊，2018，（16）：61-63.

[6]王红，欧阳宗书，袁雯，洪流，王斌伟，龚旗煌，张伟，柯炳生，吕建.深化专业学位研究生教育综合改革提高专业学位研究生培养质量[J].学位与研究生教育，2016，（01）：7-24.