基于IEET工程認(rèn)證的《電力電子技術(shù)》教學(xué)改革的研究與探索

王倩

摘要：本文根據(jù)電力電子技術(shù)這門(mén)課程教學(xué)的特點(diǎn)，從IEET工程認(rèn)證的角度出發(fā)，針對(duì)工程認(rèn)證、項(xiàng)目教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)等環(huán)節(jié)對(duì)該課程進(jìn)行了一系列的教學(xué)改革的研究。

關(guān)鍵詞：IEET工程認(rèn)證；電力電子；項(xiàng)目教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）04（c）-0000-00

1前言

中華IEET工程認(rèn)證學(xué)會(huì)簡(jiǎn)稱IEET，評(píng)估受認(rèn)證的課程或機(jī)構(gòu)是否符合認(rèn)證機(jī)構(gòu)的學(xué)術(shù)或?qū)I(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)認(rèn)證的大學(xué)院系畢業(yè)生，代表其已具備執(zhí)行工程專業(yè)所需之基礎(chǔ)教育，且國(guó)內(nèi)學(xué)歷將為各會(huì)員國(guó)所承認(rèn)，擴(kuò)大國(guó)內(nèi)畢業(yè)生的學(xué)歷適用地區(qū)。

電力電子技術(shù)這門(mén)課程在“機(jī)械電子工程專業(yè)人才需求”企業(yè)調(diào)研活動(dòng)中，84.66%的畢業(yè)生主要從事與電力電子技術(shù)課程相關(guān)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)工作，一般從事機(jī)械工業(yè)及維修、電子傳動(dòng)、汽車(chē)、車(chē)床、電路設(shè)計(jì)、售后服務(wù)，產(chǎn)品檢修與分析、產(chǎn)品測(cè)試以及產(chǎn)品研發(fā)等行業(yè)，說(shuō)明了這門(mén)課程的工程認(rèn)證的必要性。

2教學(xué)現(xiàn)狀

電力電子技術(shù)是一門(mén)橫跨電力、電子、自動(dòng)控制三門(mén)課程的交叉邊緣學(xué)科，是利用大功率半導(dǎo)體器件對(duì)電能進(jìn)行變換與控制的專業(yè)基礎(chǔ)課程。

基于種種原因，以往電力電子技術(shù)理論學(xué)習(xí)難較大，課堂教學(xué)將學(xué)生置于一種被動(dòng)地位，不利于學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行知識(shí)建構(gòu)，所以急需一種新的教學(xué)模式，以此來(lái)吸引學(xué)生的關(guān)注，加強(qiáng)基礎(chǔ)理論與工程實(shí)例的結(jié)合應(yīng)用，結(jié)合電力電子領(lǐng)域的新技術(shù)和工程應(yīng)用技術(shù)，為專業(yè)模塊化課程“機(jī)電傳動(dòng)控制”、“機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)”、“工業(yè)機(jī)器人”、“機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)”，以及復(fù)合型課程“電動(dòng)汽車(chē)”、“汽車(chē)電器與電子技術(shù)”、“電動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)技術(shù)”、“智能裝置設(shè)計(jì)”、“智能家居”做知識(shí)儲(chǔ)備。

隨著各高校教學(xué)改革的深入，電力電子技術(shù)課程的課時(shí)量越來(lái)越少，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)也不斷壓縮，同時(shí)實(shí)體的實(shí)驗(yàn)設(shè)備極易損壞，軟件仿真又不能讓學(xué)生完全的理解概念。只是仿真，見(jiàn)不到實(shí)物，對(duì)驅(qū)動(dòng)模塊和控制模塊沒(méi)有研究，對(duì)課程的學(xué)習(xí)效果大打折扣。例如：簡(jiǎn)單的整流橋電路，仿真只要選擇模塊即可，學(xué)生根本不知道做實(shí)物整流橋用電力電子器件應(yīng)該如何搭建，若是選集成的芯片也不知道應(yīng)該選擇哪一個(gè)，是半控芯片還是全控芯片，控制引腳該如何連接，芯片需要不需要驅(qū)動(dòng)？這些問(wèn)題都是軟件仿真無(wú)法解決的，不是單純改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)就可以解決的，因此需要一種工程認(rèn)證的思路來(lái)進(jìn)行教學(xué)改革，讓學(xué)生學(xué)有所得。

3 教學(xué)改革

3.1IEET理念下教師角色的轉(zhuǎn)變

IEET強(qiáng)調(diào)七大核心能力：具備資訊工程相關(guān)知識(shí)的能力，具備設(shè)計(jì)與執(zhí)行實(shí)驗(yàn)及分析解釋數(shù)據(jù)的能力，具備工程實(shí)務(wù)流程規(guī)劃及資訊軟硬體系統(tǒng)整合的能力，具備協(xié)調(diào)、領(lǐng)導(dǎo)及溝通、整合的能力，具備適應(yīng)職場(chǎng)變化的能力及持續(xù)終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣，具備第二外語(yǔ)溝通與表達(dá)的能力，具備工程倫理與善盡社會(huì)責(zé)任的能力。這些不是對(duì)教師主導(dǎo)作用的弱化，而是對(duì)教師在整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中的掌控能力、自身的知識(shí)水平提出了更高的要求，老師的角色要求既不能一味的灌輸知識(shí)也不能完全的不干涉，而是要作為一名引路人，為學(xué)生設(shè)計(jì)短期或是長(zhǎng)期的學(xué)習(xí)目標(biāo)，激勵(lì)學(xué)生尋找到達(dá)目標(biāo)的路徑和方法，這就要求理論知識(shí)的掌握不僅要有廣度還要有深度，并且具備解決問(wèn)題的能力。例如講解“電力電子器件”時(shí)，應(yīng)當(dāng)重視各種器件的外部特性的講解，從使用角度讓學(xué)生了解其應(yīng)用的場(chǎng)合，參數(shù)的含義，設(shè)置這幾個(gè)參數(shù)的意義。而內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理的詳細(xì)分析可以讓學(xué)生自行查閱資料深入了解。介紹國(guó)內(nèi)一些大型企業(yè)（“株洲南車(chē)時(shí)代電氣股份有限公司”）的最新電力電子器件—脈沖功率組件、集成門(mén)極換流晶閘管，然后讓學(xué)生自己查資料了解這些器件的具體應(yīng)用范圍，擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面。在講每一種電量變換電路之前，應(yīng)當(dāng)把學(xué)生引導(dǎo)到某一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景下，這時(shí)學(xué)生會(huì)主動(dòng)思考在這種情境下電量要如何變換才能滿足應(yīng)用需求。例如，在講解整流電路之前，可以先引出大家日常會(huì)用到的“手機(jī)充電器”的場(chǎng)景。手機(jī)充電器是從城市電網(wǎng)當(dāng)中獲得交流電，在充電器內(nèi)部通過(guò)整流電流轉(zhuǎn)化成直流電給手機(jī)充電的設(shè)備，目前手機(jī)充電器的充電時(shí)間如何縮短？各種不同型號(hào)的手機(jī)充電器是否可以通用？又有怎樣的缺陷？野外如何充電？沒(méi)有充電線的情況下又是怎樣的充電結(jié)構(gòu)？針對(duì)這結(jié)問(wèn)題學(xué)生會(huì)積極的思考，并且和復(fù)合型的課程緊密結(jié)合在一起，知識(shí)點(diǎn)的講解也就更顯通俗易懂。

3.2運(yùn)用項(xiàng)目

項(xiàng)目教學(xué)法是將傳統(tǒng)的學(xué)科體系中的章節(jié)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為若干個(gè)教學(xué)項(xiàng)目，圍繞項(xiàng)目組織和展開(kāi)教學(xué)，使學(xué)生直接參與項(xiàng)目全過(guò)程的一種教學(xué)方法。學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)踐的過(guò)程中，理解知識(shí)點(diǎn)的要求，掌握知識(shí)點(diǎn)的技能，體驗(yàn)項(xiàng)目建立和實(shí)現(xiàn)的艱難與樂(lè)趣，培養(yǎng)分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力，建立團(tuán)隊(duì)意識(shí)和組織協(xié)調(diào)能力，這正是IEET工程認(rèn)證理念的完整體現(xiàn)。

恰當(dāng)設(shè)置項(xiàng)目的題目：巧妙的設(shè)計(jì)題目是項(xiàng)目教學(xué)法運(yùn)用成功的保證，這要求教師平時(shí)的知識(shí)更新以及積累，才能既涵蓋知識(shí)點(diǎn)，又符合社會(huì)實(shí)際需求，所以項(xiàng)目的題目類型要從—跨學(xué)科理論驗(yàn)證、校企結(jié)合、創(chuàng)新設(shè)計(jì)等方面入手，題目層次要分明--包括易、適中、難幾個(gè)難度。例如：A.每一章節(jié)可以首先給學(xué)生提出一個(gè)設(shè)計(jì)要求，比如在學(xué)習(xí)逆變電路時(shí)，要求設(shè)計(jì)一個(gè)基于SPWM的三相電壓型逆變電路，給出具體性能指標(biāo)，把問(wèn)題拋給學(xué)生，等課堂知識(shí)點(diǎn)講完之后，學(xué)生已經(jīng)有了大體的調(diào)劑思路，完成主電路的設(shè)計(jì)。B.全部課程上完之后的課程設(shè)計(jì)的項(xiàng)目會(huì)與企業(yè)需求相結(jié)合，完成時(shí)間周期長(zhǎng)，如“直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)”。C.此外，項(xiàng)目的題目可以跨學(xué)科綜合，如“模糊控制下家電產(chǎn)品的電子設(shè)計(jì)”。

項(xiàng)目完成的考核方法：IEET工程認(rèn)證模式，更關(guān)心的是項(xiàng)目完成的過(guò)程而不是結(jié)果，所以可以以小組討論的形式來(lái)完成考核。教師從項(xiàng)目組織情況、設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)文檔、技術(shù)指標(biāo)、創(chuàng)新性、項(xiàng)目完成情況等各方面來(lái)給學(xué)生打分，并且可以在小組討論時(shí)，評(píng)出組織者、設(shè)計(jì)能力者、文檔編撰者等有不同優(yōu)勢(shì)的同學(xué)，檢測(cè)學(xué)生技術(shù)層面和團(tuán)隊(duì)協(xié)作層面的差異。

Matlab、Simplorer等仿真軟件的應(yīng)用：隨著新技術(shù)的發(fā)展，目前高校實(shí)驗(yàn)室條件跟不上新技術(shù)發(fā)展的步伐，學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)少，許多理論需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，除了項(xiàng)目教學(xué)法的運(yùn)用，采用軟件對(duì)電力電子進(jìn)行仿真可以解決這些矛盾。這兩個(gè)軟件強(qiáng)大的協(xié)同仿真功能，建模更容易，和實(shí)際電路模型極為相似，易為學(xué)生所接受

3.3擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題

按照上述設(shè)想，本課程擬解決的主要問(wèn)題如下：

（1）鍛煉學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)同合作的能力，為各級(jí)比賽提供一批有電子設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的學(xué)生；

（2）設(shè)置電力電子技術(shù)的課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)；

（3）調(diào)整教學(xué)大綱；

（4） 通過(guò)項(xiàng)目，培養(yǎng)較強(qiáng)的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和建造的能力；

（5）組織興趣小組進(jìn)行實(shí)際工程項(xiàng)目作業(yè)，理論聯(lián)系實(shí)際，加強(qiáng)對(duì)理論內(nèi)容的理解。以社會(huì)需求為教學(xué)依據(jù)，讓學(xué)生學(xué)有所需，學(xué)能所用。

3.4實(shí)施計(jì)劃及可行性分析

電力電子技術(shù)課程為專業(yè)限選課，一般機(jī)電專業(yè)學(xué)生必選，學(xué)生數(shù)約100人，擬打算在每年的電力電子技術(shù)課程中，分別按照教學(xué)改革思路進(jìn)行對(duì)照教學(xué)，觀察其教學(xué)效果，具體實(shí)施計(jì)劃如下：

1）去同類獨(dú)立院校調(diào)研，學(xué)習(xí)他們電力電子技術(shù)類課程的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)；

2）調(diào)研本專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)情況；以畢業(yè)生就業(yè)行業(yè)分布，就業(yè)難易程度等情況為依據(jù)討論電力電子技術(shù)課程建設(shè)，并對(duì)教學(xué)大綱做相應(yīng)修正；

3）以企業(yè)用人需求情況統(tǒng)計(jì)表的統(tǒng)計(jì)情況，來(lái)設(shè)置課程項(xiàng)目的題目，決定以下三個(gè)方向的題目“電子電工產(chǎn)品生產(chǎn)與加工”、“機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)”以及“企業(yè)工程項(xiàng)目管理工作”的側(cè)重點(diǎn)和比例。

4）通過(guò)教學(xué)日歷的完成情況和就業(yè)趨勢(shì)對(duì)項(xiàng)目的題目進(jìn)行微調(diào)，令學(xué)生自行組織項(xiàng)目合作小組，通過(guò)做電力電子技術(shù)項(xiàng)目的形式，把課堂理論直接與實(shí)踐相結(jié)合，通過(guò)結(jié)合實(shí)踐課程增加學(xué)生動(dòng)手能力、協(xié)同合作能力、提高專業(yè)素養(yǎng)。

5）對(duì)整個(gè)教改過(guò)程進(jìn)行總結(jié)分析，整合課程項(xiàng)目的題目，根據(jù)學(xué)生的反饋改進(jìn)教學(xué)方式，為本課程深入教改做準(zhǔn)備。

6）作品展示：進(jìn)行電力電子技術(shù)課程的項(xiàng)目實(shí)物展示活動(dòng)，從電力電子的課程項(xiàng)目成品當(dāng)中，選擇具有創(chuàng)新性和實(shí)用性的作品進(jìn)行公開(kāi)答辯和實(shí)物展示，為大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目提供作品，豐富畢業(yè)設(shè)計(jì)作品的內(nèi)容，也提升了本專業(yè)在學(xué)校的影響力。

4創(chuàng)新點(diǎn)

特色與創(chuàng)新：

1）電力電子技術(shù)是一門(mén)理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的課程，為了解決理論知識(shí)學(xué)習(xí)難度大的問(wèn)題，設(shè)立項(xiàng)目教學(xué)環(huán)節(jié)。針對(duì)理論學(xué)科性質(zhì)拓展了課堂教學(xué)的問(wèn)答環(huán)節(jié)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的軟件仿真環(huán)節(jié)、課程設(shè)計(jì)的項(xiàng)目研發(fā)等環(huán)節(jié)，使該課程教學(xué)過(guò)程更加生動(dòng)，使學(xué)生主動(dòng)地學(xué)習(xí)，加強(qiáng)基礎(chǔ)理論與工程實(shí)例的結(jié)合應(yīng)用，拓寬學(xué)生知識(shí)面寬，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力，從實(shí)踐過(guò)程中通過(guò)項(xiàng)目學(xué)習(xí)來(lái)獲取工程能力；

2）形成了校內(nèi)首個(gè)將電力電子技術(shù)課程IEET工程模式下的理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式；

3）本課程所設(shè)的項(xiàng)目為“畢業(yè)設(shè)計(jì)選題”、“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的項(xiàng)目”以及“校、企合作的項(xiàng)目”提供了豐富的題目資源，豐富畢業(yè)設(shè)計(jì)作品的內(nèi)容，也提升了本專業(yè)在學(xué)校的影響力。

5總結(jié)

本論文旨在通過(guò)IEET工程認(rèn)證模式的培養(yǎng)和鍛煉，以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。從資訊工程相關(guān)知識(shí)的能力，設(shè)計(jì)與執(zhí)行實(shí)驗(yàn)及分析解釋數(shù)據(jù)的能力，工程實(shí)務(wù)流程規(guī)劃及資訊軟硬體系統(tǒng)整合的能力，協(xié)調(diào)、領(lǐng)導(dǎo)及溝通、整合的能力，適應(yīng)職場(chǎng)變化的能力及持續(xù)終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣，第二外語(yǔ)溝通與表達(dá)的能力，工程倫理與善盡社會(huì)責(zé)任的能力等七個(gè)層面達(dá)到預(yù)定目標(biāo)。學(xué)生可以直接參與本專業(yè)的最新應(yīng)用與工程項(xiàng)目，培養(yǎng)出的學(xué)生得到企業(yè)的認(rèn)同，該成果可在獨(dú)立學(xué)院相近專業(yè)推廣，對(duì)本校其它專業(yè)也有一定的參考意義。

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