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【摘要】近年来随着各个领域对电力电子变换器的需求不断增长，各种新型变流技术和宽禁带半导体器件得到了快速发展。电力电子技术的本专业中的地位也不断提高，但该学科的教学模式多数仍停留在本世纪初，一方面教材内容落后，仍以半控型器件为主，有关新型碳化硅或氮化镓的内容几乎没有；另一方面教学模式以课堂教学及验证性实验为主，学生在其中几乎没有自我自考和实践的机会，与本学科工程背景强的特性不相符合。显然目前的教学内容及模式已经难以达到预期的教学和培养目标，针对本课程教学中存在的这些问题，本文将结合课程作业的引入，从教学内容、教学手段等方面，探索以创新意识和实践能力为培养目标的新型课程教学模式。
【關键词】电力电子；创新意识；实践能力
【基金项目】教育部研究生课程建设试点单位教研教改项目（SDYJ201608/SDYJ201728）；教育部研究生课程建设试点单位课程建设项目（SDYK201628/SDYK201627）；三峡大学教学研究项目（J2017009）。
【中图分类号】TM1-4；G642 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2017）06-0049-02
新能源发电、电动汽车等新兴工业领域在能源和环境问题日益突出的背景下得到了快速发展。不论是光伏、风力等新能源发电系统还是电动汽车储能系统，由于电能形式的不统一均无法直接与电网相连，电力电子技术则是连接上述单元与电网之间的关键纽带。在这些工业应用中得到了大量的应用，这些行业的发展也促使了工业界对电力电子技术专业人员的需求。电力电子与电力传动这一二级学科在电气工程中的地位也随之不断提高。“电力电子技术”是电气工程学科中的一门专业基础课程，从课程位置来看，其位于电路和电子技术之后，位于高压直流输电技术、电力拖动自动控制系统等课程之前，起着承上启下的关键作用。从课程内容来看，它的核心是变流技术，即电能变换技术，是一门工程应用背景非常强的课程，要求学生对电力电子器件有较清晰的认识，掌握基本的变流技术，具有较强的动手能力，可以将所学知识与工程实际相联系，达到学以致用的目标。
近年来受新能源和电动汽车产业快速发展的影响，电力电子技术中不论是新器件还是新的拓扑或控制方法均得到了大量研究和发展，如在宽禁带器件中15kV的碳化硅MOSFET已经被研发成功。应用于高电压大功率场合中的各种模块化、多电平变换器拓扑电路和控制方法也被大量提出。然而与本学科发展难以适应的是所涉及课程的教学内容和教学模式。总的来看可以总结为两点：第一教学内容，目前多数教材均停留在以晶闸管为主的相控电路上，与工业实际应用不符；第二教学模式上与传统基础理论课相类似，以课堂讲授为主，在辅以部分验证性实验，该模式下学生几乎没有自己思考和发挥的空间，也难以将理论与工程实际相联系，所培养的学生与预期的培养和教学目标相差较远。针对上述问题，如何更新教学内容、完善教学模式、提高学生创新意识和实践动手能力的研究与探索也成为本专业教学人员的一个研究热点[1-3]。
一、内容更新及课程作业引入
从目前电力电子变换器在各个工业领域中的应用可以总结开关电源技术的发展趋势有：（1）开关器件的使用由半控型晶闸管向各种全控型器件转变，且全控型器件由于各种模块化多电平技术的发展也逐步向高电压大功率的应用场合迈进，如各种柔性交直流输电技术；（2）从单一变换器到电力电子系统化的转变，随着变流技术的进步，变换器的使用也呈现多样化和系统化的特点；（3）各类宽禁带半导体开关器件的出现，使得变换器开关频率的进一步提升有了可能，高频化也是开关电源发展的一大趋势。总的来说，电力电子技术正朝着系统化、高频化、高功率密度及效率、智能化等方向发展。一方面各种新型工业应用对电力电子技术的需求促进了本学科的发展，另一方面先进的电力电子技术也在更多应用场合中得到了应用，这些变化都是有效的拓展了电力电子技术的应用范围，并给本学科的发展提供了动力和基础。
通过上述分析可知，电力电子技术是直接面向工程应用的一门课程，这就要求课堂的教学内容要与时俱进，在教学过程中注重对学生创新意识和实践能力的培养。针对目前教学内容较陈旧的问题，本课程组提出了图1所示的课程内容更新方法及步骤，首先通过对课堂教学内容的更新，让学生所学与工程实际所需相联系；其次通过课程作业的引入，增加学生自主思考的机会，并可以将课堂所学理论知识在工程实际案例进行重温和再加工。最后通过引入学生反馈和课程组交流活动进一步促进课程内容的更新，有效的沟通也可以保证课程内容更新的正确性和有效性。
在课程作业设计内容上，遵循学生自主、老师引导的原理，采用开放式课程作业命题。具体设计对象应以工程实际应用为背景，同时考核设计的内容以电力电子变流技术为核心，以电路及电子技术理论为基础，做到内容与工程联系、理论与实践联系、考核与指导并重。
二、“教-学-思-动”教学模式
传统教学模式下以教师为主导，学生被动接受，因而不利于培养学生主动学习及主动思考。本课题组在原有课程教学的基础上结合课程作业提出“教-学-思-动”的教学模式，该模式下要求老师在理论教学的基础之上，引导学生思考理论知识与实际工程问题的联系，培养学生从工程实际或日常生活中发现问题、提炼科学问题的能力。要求学生从被动接受知识到主动学习、独立思考，以团队的形式完成综合作业题目的提炼、解决方案的制定以及仿真验证系统、半实物或实物验证系统的制作。实现由教师主导向指导、学生答题到命题的转变。培养学生独立发现、分析和解决问题的能力，同时，为了更好地反应学生的学习效果与工程教育专业认证对本课程要求之间的呼应关系，在课程作业评价中还拟引入相应的考核标准和考核方式。
为了更好的连接理论教学、实验教学与课程作业之间的关系，实现“教-学-思-动”教学模式下的基于创新意识与实践能力培养的电力电子技术及其课程作业教学体系，理论与实验教学及课程作业内容将改变以往相互独立的设计形式，同时为进一步培养和提高学生的创新意识和实践能力，按照递进式教学原则，组织设计4个模块的教学及考核内容，如图2所示，分别是基础理论教学、验证性基础实验、综合作业以及创新实践。
首先通过基础理论教学让学生具备分析、设计基本电力电子变换器的基本知识和方法。同时注重引导学生理论结合实际。其次通过课程中验证性基础实验让学生将理论学习中的电气符号和实际元器件相联系，熟悉基本元器件的特性，学会基本电源及测试设备的使用，掌握电力电子变换器实验的基本步骤和注意事项。为课程作业设计打下良好的基础。通过课程作业对所（下转45页）（上接49页）学知识和技能进行发散性、创新性的运用，一方面通过开放式课程作业命题可以提高学生主动思考的机会，另一方面设计环节也可以突破书本和课程内容的限制，这种模式下可以充分开阔学生视野，启发学生创新意识，培养其实践能力。
三、结语
通过上述“教-学-思-动”教学模式的引入是由教师主导向学生为中心教学思路的转变，打破了课程理论教学与课程作业之间联系不畅的壁垒，可以有效提高学生主动自考几率，增强学生自我学习的动机，不仅能提高学生的创新和实践能力，也可以促进教师和学生的交流，扩展视野，从而提高整体教学及科研质量。
参考文献
[1]李兴宁，刘永胜.电力电子技术实训教学创新模式探索[J].泰州职业技术学院学报，2009，9（3）：11-13.
[2]李存金.大学生创新思维能力培养的实践途径与机制[J].创新与创业教育，2013，4（1）：1-5.
[3]蒋伟，莫岳平.“电力电子技术”课程教学模式研究[J].电气电子教学学报，2013，35（1）：44-46.
作者简介：邾玢鑫（1986-），男，博士，副教授，从事新能源电力变换技术、高效率DC/DC变换器拓扑及控制等研究工作。
【關键词】电力电子；创新意识；实践能力
【基金项目】教育部研究生课程建设试点单位教研教改项目（SDYJ201608/SDYJ201728）；教育部研究生课程建设试点单位课程建设项目（SDYK201628/SDYK201627）；三峡大学教学研究项目（J2017009）。
【中图分类号】TM1-4；G642 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2017）06-0049-02
新能源发电、电动汽车等新兴工业领域在能源和环境问题日益突出的背景下得到了快速发展。不论是光伏、风力等新能源发电系统还是电动汽车储能系统，由于电能形式的不统一均无法直接与电网相连，电力电子技术则是连接上述单元与电网之间的关键纽带。在这些工业应用中得到了大量的应用，这些行业的发展也促使了工业界对电力电子技术专业人员的需求。电力电子与电力传动这一二级学科在电气工程中的地位也随之不断提高。“电力电子技术”是电气工程学科中的一门专业基础课程，从课程位置来看，其位于电路和电子技术之后，位于高压直流输电技术、电力拖动自动控制系统等课程之前，起着承上启下的关键作用。从课程内容来看，它的核心是变流技术，即电能变换技术，是一门工程应用背景非常强的课程，要求学生对电力电子器件有较清晰的认识，掌握基本的变流技术，具有较强的动手能力，可以将所学知识与工程实际相联系，达到学以致用的目标。
近年来受新能源和电动汽车产业快速发展的影响，电力电子技术中不论是新器件还是新的拓扑或控制方法均得到了大量研究和发展，如在宽禁带器件中15kV的碳化硅MOSFET已经被研发成功。应用于高电压大功率场合中的各种模块化、多电平变换器拓扑电路和控制方法也被大量提出。然而与本学科发展难以适应的是所涉及课程的教学内容和教学模式。总的来看可以总结为两点：第一教学内容，目前多数教材均停留在以晶闸管为主的相控电路上，与工业实际应用不符；第二教学模式上与传统基础理论课相类似，以课堂讲授为主，在辅以部分验证性实验，该模式下学生几乎没有自己思考和发挥的空间，也难以将理论与工程实际相联系，所培养的学生与预期的培养和教学目标相差较远。针对上述问题，如何更新教学内容、完善教学模式、提高学生创新意识和实践动手能力的研究与探索也成为本专业教学人员的一个研究热点[1-3]。
一、内容更新及课程作业引入
从目前电力电子变换器在各个工业领域中的应用可以总结开关电源技术的发展趋势有：（1）开关器件的使用由半控型晶闸管向各种全控型器件转变，且全控型器件由于各种模块化多电平技术的发展也逐步向高电压大功率的应用场合迈进，如各种柔性交直流输电技术；（2）从单一变换器到电力电子系统化的转变，随着变流技术的进步，变换器的使用也呈现多样化和系统化的特点；（3）各类宽禁带半导体开关器件的出现，使得变换器开关频率的进一步提升有了可能，高频化也是开关电源发展的一大趋势。总的来说，电力电子技术正朝着系统化、高频化、高功率密度及效率、智能化等方向发展。一方面各种新型工业应用对电力电子技术的需求促进了本学科的发展，另一方面先进的电力电子技术也在更多应用场合中得到了应用，这些变化都是有效的拓展了电力电子技术的应用范围，并给本学科的发展提供了动力和基础。
通过上述分析可知，电力电子技术是直接面向工程应用的一门课程，这就要求课堂的教学内容要与时俱进，在教学过程中注重对学生创新意识和实践能力的培养。针对目前教学内容较陈旧的问题，本课程组提出了图1所示的课程内容更新方法及步骤，首先通过对课堂教学内容的更新，让学生所学与工程实际所需相联系；其次通过课程作业的引入，增加学生自主思考的机会，并可以将课堂所学理论知识在工程实际案例进行重温和再加工。最后通过引入学生反馈和课程组交流活动进一步促进课程内容的更新，有效的沟通也可以保证课程内容更新的正确性和有效性。
在课程作业设计内容上，遵循学生自主、老师引导的原理，采用开放式课程作业命题。具体设计对象应以工程实际应用为背景，同时考核设计的内容以电力电子变流技术为核心，以电路及电子技术理论为基础，做到内容与工程联系、理论与实践联系、考核与指导并重。
二、“教-学-思-动”教学模式
传统教学模式下以教师为主导，学生被动接受，因而不利于培养学生主动学习及主动思考。本课题组在原有课程教学的基础上结合课程作业提出“教-学-思-动”的教学模式，该模式下要求老师在理论教学的基础之上，引导学生思考理论知识与实际工程问题的联系，培养学生从工程实际或日常生活中发现问题、提炼科学问题的能力。要求学生从被动接受知识到主动学习、独立思考，以团队的形式完成综合作业题目的提炼、解决方案的制定以及仿真验证系统、半实物或实物验证系统的制作。实现由教师主导向指导、学生答题到命题的转变。培养学生独立发现、分析和解决问题的能力，同时，为了更好地反应学生的学习效果与工程教育专业认证对本课程要求之间的呼应关系，在课程作业评价中还拟引入相应的考核标准和考核方式。
为了更好的连接理论教学、实验教学与课程作业之间的关系，实现“教-学-思-动”教学模式下的基于创新意识与实践能力培养的电力电子技术及其课程作业教学体系，理论与实验教学及课程作业内容将改变以往相互独立的设计形式，同时为进一步培养和提高学生的创新意识和实践能力，按照递进式教学原则，组织设计4个模块的教学及考核内容，如图2所示，分别是基础理论教学、验证性基础实验、综合作业以及创新实践。
首先通过基础理论教学让学生具备分析、设计基本电力电子变换器的基本知识和方法。同时注重引导学生理论结合实际。其次通过课程中验证性基础实验让学生将理论学习中的电气符号和实际元器件相联系，熟悉基本元器件的特性，学会基本电源及测试设备的使用，掌握电力电子变换器实验的基本步骤和注意事项。为课程作业设计打下良好的基础。通过课程作业对所（下转45页）（上接49页）学知识和技能进行发散性、创新性的运用，一方面通过开放式课程作业命题可以提高学生主动思考的机会，另一方面设计环节也可以突破书本和课程内容的限制，这种模式下可以充分开阔学生视野，启发学生创新意识，培养其实践能力。
三、结语
通过上述“教-学-思-动”教学模式的引入是由教师主导向学生为中心教学思路的转变，打破了课程理论教学与课程作业之间联系不畅的壁垒，可以有效提高学生主动自考几率，增强学生自我学习的动机，不仅能提高学生的创新和实践能力，也可以促进教师和学生的交流，扩展视野，从而提高整体教学及科研质量。
参考文献
[1]李兴宁，刘永胜.电力电子技术实训教学创新模式探索[J].泰州职业技术学院学报，2009，9（3）：11-13.
[2]李存金.大学生创新思维能力培养的实践途径与机制[J].创新与创业教育，2013，4（1）：1-5.
[3]蒋伟，莫岳平.“电力电子技术”课程教学模式研究[J].电气电子教学学报，2013，35（1）：44-46.
作者简介：邾玢鑫（1986-），男，博士，副教授，从事新能源电力变换技术、高效率DC/DC变换器拓扑及控制等研究工作。