工程教育认证背景下电源变换技术课程建设与改革

周永勤，周美兰，赵鹏舒，高晗璎，李然

工程教育认证背景下电源变换技术课程建设与改革

周永勤，周美兰，赵鹏舒，高晗璎，李然

（哈尔滨理工大学 电气与电子工程学院，黑龙江 哈尔滨 150080）

针对电源变换技术课程的特点，结合工程教育认证核心思想，在深入分析当前课程教学中存在问题的基础上，从课程体系、教学内容、教学方法、考核方式等方面提出了课程建设与教学改革措施．教学实践表明，教学改革措施能激发学生学习积极性，有效提高课程教学质量，为培养有工程意识和创新能力的应用型人才发挥重要作用．

电源变换技术；工程教育认证；课程建设；教学改革

工程教育认证是国际通用的工程教育质量保证制度，是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础．工程教育认证的核心理念是以学生为中心、以成果为导向、持续改进．以学生为中心的教育理念，是从学生入学到毕业为一时间段，贯穿于学生成长的各个环节，评价的核心是“学生表现”，即对学生是否获得相应的素质能力进行评价．以成果为导向是学生通过教育过程最后所取得的学习成果，这里所说的成果是学生最终取得的学习结果，是学生经过某一阶段学习后具备了什么能力，能干什么，会做什么．持续改进来源于全面质量管理，是有质量要求的过程控制，是一种机制，即建立发现问题——及时反馈——敏捷响应——有效改进的持续质量改进循环机制，是工程认证制度本身的一大重要特点．我国的工程教育认证开始于2006年，并于2016年6月正式成为国际本科工程学位互认协议《华盛顿协议》的正式会员，这标志着我国工程教育质量水平不断提高，得到了国际认可[1]．

作为电气工程专业的核心专业课程之一，电源变换技术对工程教育认证标准中的培养目标、毕业要求以及课程体系等都具有非常重要的支撑作用．反之，工程教育认证对于电源变换技术课程的建设和教学改革也具有极大的推动作用．工程教育认证通过12条毕业要求（包括技术因素和非技术因素）对课程理论教学和实践教学提出了明确要求，这些要求为电源变换技术课程建设、教学改革以及人才培养起到了很好的规范和促进作用．

1 课程体系与教学内容建设及优化

电源变换技术是一门技术应用性课程，具有理论性、实践性、综合性强的特点，其先修知识点涉及的基础支撑课程较多，可分为自然基础课、学科基础课和专业基础课，包含的具体课程见图1．学生按图1所示流程按不同学期分别进行学习，显然与电源变换技术相关联的各门课程知识点是分散的，现行的教学内容往往只注重对课程所涉及的知识点讲授，没有顾及学生的基础知识及已开设相关课程知识之间的联系，使得学生学习本课程时感觉部分知识是孤立的，不易理解，而部分知识由于与以往所学知识重复，浪费了宝贵的课堂时间．由于传统教学方式只强调知识的片段式学习，教学内容与实际需求之间有偏差，学生不知道知识学完后可以用在哪、如何应用，缺乏明显的知识综合应用过程训练，造成学生无法深入理解知识和形成完整的知识体系，无法将所学知识与工程实际相结合[2]．工程教育认证对毕业生知识体系及其应用有明确要求，制定了明确的专业培养目标和详细的毕业要求，认证标准里的12项毕业要求中，非技术因素占了7 项，而在传统课程教学中，往往只重视学生专业知识和技能的培养，很少涉及除此之外的非技术因素方面培养．显然传统的课程体系与教学内容无法很好地支撑工程教育认证下的毕业要求指标点．

大学真正要培养的是让学生具有体系化的知识，并形成体系化的思考．为了加强电源变换技术课程与其它课程之间的联系，可从教学大纲入手，按照“强化基础、注重应用、积极创新”的教学理念，结合专业人才培养目标和毕业要求，对课程的知识体系结构进行调整，既考虑课程知识的学科完整性，更要考虑前后课程的相互配合[3]．有意识地在前导课程中加强学生对电源变换技术相关基础知识的掌握，避免在教学过程中再重复前导课程相关知识，影响教学进度．在课程建设中，要明确教学内容对学生培养目标以及毕业要求的支撑情况，在此基础上改革理论教学内容以灌输知识为主、实验教学内容以验证为主的弊端，注重将课堂讨论与教师讲授相结合，理论与工程实践相结合，课堂教学与课外实践相结合，要丰富和完善课程资源，强化学生对课程的理解和前后贯通．电源变换技术课程的内容可梳理成理论教学和实践教学两大部分，理论内容做到简明扼要、便于教学；实践内容弱化原理验证性内容，结合工程实际问题，设计课堂实验内容．同时增加课外课题研学，通过课外课题研学使学生亲身体验课题研究过程，以培养学生综合实践和创新能力．

图1 电源变换技术关联课程流程

2 实践教学体系建设与改革

电源变换技术是一门技术综合应用性课程，许多知识的掌握和能力的培养不是靠教师“教”出来的，而是靠学生“练”出来的，实践教学对于技术应用型课程尤为重要．本专业开设的电源变换技术总学时50学时，其中理论教学42学时，课堂实验8学时．学时安排偏重于理论教学，采用课堂讲授的教学方式．在传统的实验教学过程中，实验内容偏重验证性内容，学生一般按照实验指导书按步骤操做，虽然完成了实验，但无法将实验内容与理论知识相联系，更缺少与解决实际工程问题的联系．由于只采用集成化封闭式挂箱式实验台，造成学生对整个实验装置的观察和理解也难达到要求．实验教学时，一方面，由于受到时间和空间的限制，教学往往停留在理论上，难以将电能变换理论与实际应用中的电源技术结合起来，还忽略了课外实践在课程目标达成中的作用．另一方面，由于与电源变换技术相关联课程实验都是分散开设，在不同实验室中分别完成，缺少实验之间的联系，更缺少整体规划，使得学生对电源技术相关实践缺乏整体认识和全局性理解，也就很难提高学生的综合设计和实践能力[4]．因此，传统实践教学模式很难达到有效提升学生工程实践能力的效果．

动手实践要以“自主、合作、探究”为基础，设法既让学生有一定的时空去想、去做、去活动，又让学生想有方向、做有目的、动有收获．为此，尝试建立课程实验、计算机仿真、课外课题研学相配合的实践教学体系．课程实验是实践教学体系的基础，在课堂实验教学组织中，教师在课前布置实验预习内容，设计一系列工程问题让学生充分讨论，形成解决方案，然后再按照预定方案完成实验．计算机仿真是实践教学体系中一个重要的环节和纽带，从课程实验开始，就将计算机仿真作为学生实践的必要工具，要求学生使用MATLAB，Multisim，Saber等软件设计仿真电路，一般把仿真作为一项实践内容，或者作为实验的前期准备[5-6]．课外课题研学是实践教学体系中提升创新能力、自主学习和互助学习的重要组成部分，可以达到课内和课外相结合、理论与实践相结合、教材与参考书相结合的学习效果．可以让学生在小组中积极、充分地进行“查、说、做、议”等活动，全面发展综合能力，包括交流表达能力、团队协作能力、综合利用学科知识分析解决问题能力等；还可以鼓励学生参加课外科技创新活动，如电子设计大赛、大学生创新创业项目等，通过课外科技活动引导学生主动学习，提高工程实践能力．但要有效开展课外课题研学，必须加强对学生的指导，在分组、课题选择、方案设计和实物制作等全过程中必须始终关注学生，遇到问题要及时帮助解决．

3 教学方法改革

传统的教学方法都是基于课堂教学，以教师为主体，采用由教师授课到学生听课的单方向教学．通常出现“四多四少”情况，（1）对课堂重视多，对课外关注不够；（2）课堂上灌输多，对主动学习要求不够；（3）知识要求多，对能力训练不够；（4）对分数看得多，对个人才干重视不够．这“四多四少”一直困扰着课程教学，使得教学活动始终存在重术轻人现象，只看到理论知识和技术的传授，看不到完整的人才培养．造成学生在教学活动中始终处于被动地位，学习兴趣不高，学习效果不佳，难以达到创新能力培养目标[7]．因此，课不能只在课堂上，停留在课本上的讲授，课要教到学生身上，要以学生为中心，以促进学生知识、能力、素质的全面发展为核心．

在授课过程中要做到以学生为中心，就要对现行的课堂教学方法进行改革，多采用提问互动式教学或讨论式教学．教师可根据教学内容和学生知识水平，通过设计一系列问题进行提问式或讨论式的互动，通过一步一步地引导和问答，让学生在理解所学知识的基础上，学会分析问题、解决问题的方法．还可以根据电源在工业、通讯设备、家用电器、军事装备等领域中的最新应用，设计成多个探讨性课题模块，让学生自行组建团队、选择课题模块．通过查阅相关学术论文、技术报告等资料，制作汇报课件，在教师的引导下进行有组织的探讨和讲述，以提高学生自主学习的积极性[8]．课外课题研学加入之后，可进一步对课堂教学内容进行调整，有些知识点安排在课堂讲授，有些知识点可以让学生在课外学习．由于有课题的需要，学生不得不去学习这些内容，间接地增加了学生自学的需求时间．在传统讲授法为主的教学中，是将知识的系统性、完整性、连贯性连同知识本身灌输给学生．引入课外课题研学之后，教师的讲授可能是零散的、不完整的、不连续的，而讲授的目的已经变成提高学生学习兴趣，帮助学生提高自学能力，知识的系统性、完整性和连贯性让学生在课题研学中自行获得．

4 考核方式改革

本课程考核方式一直采用期末考试成绩加上平时成绩．平时成绩一般由出勤和作业构成，由于学生的作业存在抄袭现象，很难达到检验平时学习效果的目的，而出勤也不能判断学生是否学习．期末考试内容集中于理论知识的考核，与实践联系不够紧密，造成学生虽然通过考前死记硬背理论知识通过考试，但应用知识解决复杂工程问题的能力并没有得到提高[9]．这种考核方式过于强调学生知识掌握的程度和多少，忽视了对学生全面发展的考核和对学生学习过程、学习态度、情感、学习策略等全面素质的考查，很难满足工程认证中对学生非技术因素指标点达成情况进行评价的需要．

基于工程教育认证理念，考核评价应综合各方面成果进行，包括学生课程考试、实验过程测试、在课程学习中的具体表现（上课提问、平时作业、小组讨论）及课外研学等方面取得的成绩．为此本课程设置学生总评成绩（满分100分）包括期末考试成绩（占50%），平时成绩（占10%），实验成绩（占10%），课外课题研学成绩（占30%）４部分．平时考核主要以课堂表现和课后作业完成情况为主，实验考核以学生实验表现和实验报告为主，课外课题研学考核以学生是否得到实践能力、合作能力、表达能力、创新精神等多种能力培养为主．期末考试题型包括填空题、简答题、应用题和分析题等，其中考核电源变换基础知识题目占60％，考核应用理论知识分析和解决实际电源装置问题的能力题目占40％．课程结束提交总评成绩后，根据工程认证标准及电源变换技术课程对应的每个毕业要求指标点，分项求各指标点对应的平均分，计算各指标点评价值和课程目标评价值，并对计算结果进行分析，提出改进意见，最终形成本课程达成度评价报告和成绩分析报告[10]．通过不断的总结、反思及改进，使课程教学质量得到持续提高．

５ 结语

实施工程教育专业认证是我国高等学校推进工程教育改革的重要举措，也是工程教育国际化的重要标志．课程是人才培养的核心要素，课程质量直接决定人才培养质量．在课程建设过程中，必须坚持以学生为中心，以培养目标和毕业要求达成为导向，通过不断优化课程体系与教学内容，不断改革教学方法与考核方式，不断充实和完善教师的授课能力，达到提高教学质量，培养具有创新能力、实践能力及解决复杂工程问题能力的应用型人才目的．将工程教育的先进理念转化为课程建设及改革措施，促进了教师专业发展，激发了学生学习兴趣，提升了教师和学生对毕业要求指标点的理解与掌握，为课程目标达成度的实现提供了有力支持．

[1] 肖建康，任旭．工程教育认证背景下电子测量技术课程建设与教学改革[J]．兰州教育学院学报，2019（1）：124-125

[2] 李洪均，胡伟．工程教育专业认证背景下电子信息类实践课程建设与改革[J]．中国教育技术装备，2019（4）：129-131

[3] 刘小河，厉虹，马洁，等．控制理论系列课程建设的一体化改革与实践[J]．中国电子教育，2018（4）：32-38

[4] 张蕾，武卫强，王晓华．工程教育认证背景下《运动控制系统》教学改革的探索与研究[J]．当代教育实践与教学研究，2019（14）：45-46

[5] 张诗阁，周美兰，李文娟，等．基于工程教育专业认证的电气专业实验教学改革研究[J]．高师理科学刊，2018，38（6）：90-93

[6] 于乐，李然，周永勤，等．电力电子技术O2O教学与SIMULINK仿真的结合[J]．高师理科学刊，2019，39（7）：79-82

[7] 李如玮，赵德群，黎海涛．本科生“信息论基础”课程建设与教学改革探索[J]．教育现代化，2019（82）：94-95

[8] 钱文高．面向高等工程教育改革的模拟电子技术课程建设[J]．教育教学论坛，2019（47）：227-228

[9] 吴涛．工程教育背景下控制工程基础课程建设与改革[J]．教育教学论坛，2019（24）：80-82

[10] 王军利，何亚银，侯红玲，等．工程教育专业认证背景下机电控制理论基础课程教学改革研究[J]．西部素质教育，2019（8）：193-194

Research on construction and reform of power conversion technology curriculum under background of engineering education certification

ZHOU Yongqin，ZHOU Meilan，ZHAO Pengshu，GAO Hanying，LI Ran

（School of Electrical and Electronic Engineering，Harbin University of Science and Technology，Harbin 150080，China）

In view of the characteristic of power conversion technology curriculum，combined with the core idea of engineering education certification，on the basis of in-depth analysis of the existing problems in the current course teaching，advances some measures for curriculum construction and teaching reform from the aspects of curriculum system，teaching contents，teaching methods，examination methods．It has been proved that the reform measures proposed can inspire the learning enthusiasm of students，effectively improve the quality of curriculum teaching，and play an important role in training application-oriented talents with engineering awareness and innovative ability．

power conversion technology；engineering education certification；curriculum construction；teaching reform

1007-9831（2020）07-0078-04

TM46∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2020.07.019

2020-01-22

黑龙江省高等教育教学改革研究资助项目（SJGY20170547）

周永勤（1971-），男，黑龙江哈尔滨人，教授，博士，从事电源变换与电机控制技术研究．E-mail：zhouyongqin@hrbust.edu.cn