“新工科”背景下“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)存在的問題及對策

王 翠，楊小品，李 瑾，孫小強(qiáng)，盧 莉

(南昌工程學(xué)院 機(jī)械與電氣工程學(xué)院，江西 南昌 330099)

習(xí)近平主席在“2014年國際工程科技大會(huì)”上強(qiáng)調(diào)指出：“未來幾十年，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革將同人類社會(huì)發(fā)展形成歷史性交匯，工程科技進(jìn)步和創(chuàng)新將成為推動(dòng)人類社會(huì)發(fā)展的重要引擎[1]?！睘橹鲃?dòng)應(yīng)對新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，2017年2月以來，教育部積極推進(jìn)“新工科”建設(shè)，先后形成了“復(fù)旦共識(shí)”“天大行動(dòng)”和“北京指南”，系統(tǒng)地部署了“新工科”建設(shè)工作，并提出了具體的指導(dǎo)意見，明確了我國工科教育需要持續(xù)培養(yǎng)“新工科”人才以支撐國家實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的發(fā)展模式。

電力電子技術(shù)是適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展而產(chǎn)生的新興技術(shù)，主要是利用電力電子器件實(shí)現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換和控制。其應(yīng)用非常廣泛，大到目前國內(nèi)外高度關(guān)注的新能源發(fā)電設(shè)備、電能傳輸設(shè)備，小到日常生活中的各種家用電器。當(dāng)前，各高校正在積極推進(jìn)“新工科”建設(shè)，踐行“新工科”教育。其中，“新工科”專業(yè)建設(shè)主要針對新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，新能源科學(xué)與工程就是其中非常重要的一個(gè)專業(yè)。該專業(yè)旨在培養(yǎng)能夠掌握新能源轉(zhuǎn)換與利用原理、新能源裝置及系統(tǒng)運(yùn)行技術(shù)等專業(yè)知識(shí)的人才[2]。

“電力電子技術(shù)”課程的相關(guān)知識(shí)是新能源轉(zhuǎn)換與利用電學(xué)部分的基礎(chǔ)知識(shí)，更是一門理論與應(yīng)用相結(jié)合、實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程[3-4]。因此，本文根據(jù)“新工科”建設(shè)的內(nèi)涵和特征[5]，從“新工科”人才培養(yǎng)對“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)提出的新要求、應(yīng)用型本科院?！半娏﹄娮蛹夹g(shù)”課程教學(xué)存在的主要問題以及應(yīng)對策略這3個(gè)方面進(jìn)行探討，旨在為“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)提供新方法、新思路，以加快高?！靶鹿た啤睂I(yè)建設(shè)的步伐。

1 “新工科”人才培養(yǎng)對“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)提出的新要求

基于“新工科”建設(shè)培養(yǎng)創(chuàng)新人才和工程技術(shù)人才的需要，按照“天大行動(dòng)”提出的“問技術(shù)發(fā)展改內(nèi)容，更新工程人才知識(shí)體系”“問學(xué)生志趣變方法，創(chuàng)新工程教育方式與手段”的行動(dòng)路線要求，“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)必須緊跟時(shí)代技術(shù)發(fā)展的需求，更新教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)地方高校對區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級發(fā)揮支撐作用。

1.1 教學(xué)內(nèi)容新要求

目前，地方應(yīng)用型本科院?！半娏﹄娮蛹夹g(shù)”課程教學(xué)普遍存在重視傳授傳統(tǒng)專業(yè)系統(tǒng)知識(shí)、選用教材老舊、輕視對知識(shí)的更新等問題。這與“新工科”建設(shè)以及當(dāng)前的社會(huì)需求不符。隨著現(xiàn)代科技迅猛發(fā)展，電力電子技術(shù)知識(shí)更新速度也隨之加快，新型材料的研發(fā)成功促進(jìn)了大量更高性能的器件以及新的電路拓?fù)涑霈F(xiàn)，使電力電子技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，社會(huì)對電力電子技術(shù)人才需求的內(nèi)涵也發(fā)生了深刻變化。例如：以寬禁帶半導(dǎo)體SiC和GaN材料制造的Mosfet和IGBT器件的出現(xiàn)，相應(yīng)地產(chǎn)生了大量的新電路拓?fù)洌约皩π碌尿?qū)動(dòng)電路研究。因此，“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)必須從工程人才知識(shí)體系著手，及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，將新知識(shí)、新理論和新技術(shù)充實(shí)到教學(xué)中，為學(xué)生提供符合當(dāng)前社會(huì)發(fā)展需要的課程體系和教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和創(chuàng)新能力。

1.2 教學(xué)方法新要求

隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，我國的本科教育對學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)培養(yǎng)的要求不斷提高，且逐漸從專門人才培養(yǎng)向通才教育轉(zhuǎn)變，致使單門課程教學(xué)學(xué)時(shí)減少，但教學(xué)內(nèi)容不斷增加。傳統(tǒng)的教學(xué)方法已經(jīng)不能適應(yīng)新時(shí)代的教學(xué)需求。為了實(shí)現(xiàn)“新工科”的教育目標(biāo)，有必要對傳統(tǒng)的教學(xué)方法進(jìn)行改革，將“以教師為中心”的填鴨式教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、主動(dòng)實(shí)踐，通過在學(xué)習(xí)和實(shí)踐過程中產(chǎn)生疑惑和發(fā)現(xiàn)問題來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。

1.3 地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展新要求

“新工科”建設(shè)復(fù)旦共識(shí)強(qiáng)調(diào)了地方高校要對區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級發(fā)揮支撐作用。電力電子技術(shù)作為一門應(yīng)用于新能源科學(xué)與工程的新興電子技術(shù)，是國民經(jīng)濟(jì)和國家安全領(lǐng)域的重要技術(shù)支撐。其作為能源變換和控制的基礎(chǔ)，在非常廣泛的領(lǐng)域內(nèi)促進(jìn)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型和升級。專業(yè)特色鮮明的應(yīng)用型地方高校在“新工科”建設(shè)的大背景下實(shí)現(xiàn)“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)改革，服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級是教育的根本目的，也是“新工科”建設(shè)對“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)提出的新要求。

2 “電力電子技術(shù)”課程教學(xué)存在的主要問題

2.1 課程教學(xué)模式亟需改革

當(dāng)前，“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)大多采用“課堂理論教學(xué)+驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)+課程設(shè)計(jì)”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，以教師為主體，采用滿堂灌及填鴨式的教學(xué)方法。學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)，主動(dòng)性不強(qiáng)，參與度不高，課堂氣氛不活躍。同時(shí)，這種教學(xué)模式過分強(qiáng)調(diào)對理論知識(shí)的分析和講解，忽略了課程的應(yīng)用性與實(shí)踐性，忽視了學(xué)生的主觀能動(dòng)性和主體學(xué)習(xí)需求，課程教學(xué)效果不理想。

2.2 教學(xué)觀念和人才培養(yǎng)目標(biāo)定位有待轉(zhuǎn)變

當(dāng)前的“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)觀念已經(jīng)不適用于“新工科”對電力電子技術(shù)人才培養(yǎng)目標(biāo)的定位。長期以來，應(yīng)用型本科院校在人才培養(yǎng)上側(cè)重模式化，理論知識(shí)點(diǎn)傳授較多，缺乏對知識(shí)應(yīng)用、工程意識(shí)和實(shí)踐能力的培養(yǎng)，與未來新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)對涉及電力、電子、控制等強(qiáng)弱電交叉的電力電子技術(shù)的人才培養(yǎng)相沖突。學(xué)生缺乏動(dòng)手能力和實(shí)際應(yīng)用能力，不能滿足用人單位的要求。

2.3 教學(xué)與產(chǎn)業(yè)需求脫節(jié)

應(yīng)用型本科院校在電力電子技術(shù)人才培養(yǎng)上存在教學(xué)與地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)需求脫節(jié)的問題。長期以來，“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)主要是針對整流、逆變、斬波、交-交變頻等電能變換電路典型拓?fù)涞闹v解，存在大量的理論公式推導(dǎo)、電路圖和波形分析等。課程教學(xué)的落腳點(diǎn)僅僅是一個(gè)個(gè)孤立的知識(shí)點(diǎn)，并未因地制宜地將“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)與區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以及市場需求緊密結(jié)合起來，出現(xiàn)大量畢業(yè)生“就業(yè)難”和企業(yè)“用工荒”并存的現(xiàn)象。

2.4 教師實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)匱乏

近年來，由于高校大量擴(kuò)招，許多高校辦學(xué)規(guī)模迅速擴(kuò)大，師資隊(duì)伍也急需擴(kuò)充，新引進(jìn)的青年教師數(shù)量迅速上升。大多數(shù)青年教師都是從“學(xué)?！钡健皩W(xué)?！保狈﹄娏﹄娮蛹夹g(shù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，難以承擔(dān)“新工科”對電力電子技術(shù)人才培養(yǎng)的重任，課程教學(xué)的質(zhì)量不高。

2.5 學(xué)生實(shí)踐能力有待加強(qiáng)

“電力電子技術(shù)”是一門綜合性學(xué)科，技術(shù)更新快、與工程實(shí)際聯(lián)系緊密，涉及的基礎(chǔ)知識(shí)比較廣泛，要培養(yǎng)符合“新工科”要求的電力電子技術(shù)人才，就必須注重加強(qiáng)對學(xué)生工程實(shí)踐能力的訓(xùn)練。但是，往往很多應(yīng)用型本科院校(特別是地方院校)的“電力電子技術(shù)”實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)缺乏系統(tǒng)的規(guī)劃，儀器設(shè)備陳舊落后，實(shí)訓(xùn)工位不足，導(dǎo)致學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力嚴(yán)重不足，不能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決復(fù)雜的工程技術(shù)問題。

2.6 校企協(xié)同機(jī)制缺失

“新工科”建設(shè)倡導(dǎo)校企協(xié)同合作[5]，讓學(xué)生參與到企業(yè)工程項(xiàng)目中學(xué)習(xí)，這是“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)非常重要的一環(huán)。理論上校企協(xié)同合作是雙贏，但實(shí)際教學(xué)過程中存在很多困難，校企合作掛牌子、走過場等名不副實(shí)的現(xiàn)象普遍存在，一定程度上影響了電力電子技術(shù)人才的培養(yǎng)。

3 “電力電子技術(shù)”課程教學(xué)中存在問題的應(yīng)對策略

3.1 改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，引入項(xiàng)目式教學(xué)新方法

針對應(yīng)用型本科院校“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)存在的問題，可將項(xiàng)目式教學(xué)應(yīng)用于“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)。項(xiàng)目式教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)、能力和職業(yè)素養(yǎng)為教學(xué)目標(biāo)，以工程實(shí)例項(xiàng)目為教學(xué)主線，涵蓋了從研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)營的整個(gè)周期，以學(xué)生為中心，教師為輔助，利用情景、協(xié)作、會(huì)話等形式引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性[6]，使學(xué)生在完成項(xiàng)目的過程中“做中學(xué)”和“學(xué)中做”，實(shí)現(xiàn)學(xué)生對知識(shí)的重新構(gòu)建，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和協(xié)作精神，提高學(xué)生的工程應(yīng)用和社會(huì)職業(yè)能力。

3.2 重新定位人才培養(yǎng)目標(biāo)，轉(zhuǎn)變課程教學(xué)觀念

根據(jù)“新工科”對電力電子技術(shù)人才實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)要求，保證項(xiàng)目式教學(xué)模式的順利展開，有必要轉(zhuǎn)變 “電力電子技術(shù)”課程教學(xué)觀念。以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力為出發(fā)點(diǎn)，制定相應(yīng)的教學(xué)大綱，結(jié)合專業(yè)特色及“電力電子技術(shù)”的實(shí)際應(yīng)用，把教學(xué)知識(shí)點(diǎn)模塊化，及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，確定教學(xué)目標(biāo)。強(qiáng)化“電力電子技術(shù)”課程實(shí)踐與理論的緊密銜接，提高學(xué)生的工程意識(shí)和實(shí)踐能力，將大的知識(shí)模塊細(xì)化為一個(gè)個(gè)具體的項(xiàng)目，將有限的教學(xué)資源投入到實(shí)用、可行、難度適中、綜合性強(qiáng)的項(xiàng)目中，注重所選項(xiàng)目與其他電氣類課程在專業(yè)知識(shí)體系平臺(tái)上的融合。確保學(xué)生在完成項(xiàng)目的過程中能夠靈活運(yùn)用已有知識(shí)，學(xué)習(xí)并掌握新的知識(shí)和技能。學(xué)生在解決新的工程實(shí)際問題的過程中，鞏固理論知識(shí)，提高實(shí)踐能力，養(yǎng)成良好的職業(yè)道德、職業(yè)習(xí)慣以及團(tuán)隊(duì)合作精神。

3.3 結(jié)合地方產(chǎn)業(yè)需求，確定課程教學(xué)內(nèi)容

為了提高畢業(yè)生的社會(huì)競爭力和學(xué)校自身的區(qū)域服務(wù)能力，高校應(yīng)該全方位考慮地方產(chǎn)業(yè)對人才的需求以確定教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)符合企業(yè)需求的人才，提高電力電子技術(shù)人才的職業(yè)適應(yīng)能力。以南昌工程學(xué)院為例，學(xué)校坐落在南昌市高新區(qū)，緊鄰南昌航空工業(yè)城，地理位置優(yōu)越。從高校服務(wù)地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展出發(fā)，學(xué)?？梢云刚埡娇展I(yè)技術(shù)人員全程參與到“電力電子技術(shù)”課程項(xiàng)目式教學(xué)中，包括“電力電子技術(shù)”教學(xué)目標(biāo)制定、具體項(xiàng)目設(shè)計(jì)、項(xiàng)目的實(shí)施以及對項(xiàng)目完成情況的評價(jià)和考核，有針對性地培養(yǎng)適合航空工業(yè)需求的電力電子技術(shù)人才。

3.4 加大教師實(shí)踐培訓(xùn)力度，提高師資隊(duì)伍的工程教育素質(zhì)和水平

高校教師的工程教育素質(zhì)和水平?jīng)Q定了工程技術(shù)人才培養(yǎng)質(zhì)量的高低，因此必須建設(shè)一支高水平的工程教育師資隊(duì)伍。學(xué)校應(yīng)該不斷地選送優(yōu)秀青年教師到企業(yè)工程崗位上進(jìn)行實(shí)踐和鍛煉，豐富教師的工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，提高教師的工程教育素質(zhì)和水平，使教師具備相應(yīng)的專業(yè)素養(yǎng)，能夠獨(dú)立完成教學(xué)項(xiàng)目，熟悉項(xiàng)目完成過程中可能出現(xiàn)的各種問題以及解決辦法，高質(zhì)量地完成“電力電子技術(shù)”課程項(xiàng)目式教學(xué)任務(wù)。以南昌工程學(xué)院為例，南昌航空工業(yè)對電力電子電源技術(shù)的要求非常高，有大量的工程實(shí)踐機(jī)會(huì)。選送優(yōu)秀教師到相關(guān)企業(yè)進(jìn)行培訓(xùn)是教學(xué)的需要，也是教師提高自己專業(yè)業(yè)務(wù)水平的最有效途徑，同時(shí)企業(yè)也樂意為教師提供實(shí)踐機(jī)會(huì)。

3.5 加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐教育，完善校企合作機(jī)制

為了提高學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力，加強(qiáng)對學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐教育是必不可少的。針對“電力電子技術(shù)”課程項(xiàng)目式教學(xué)的目標(biāo)和任務(wù)，學(xué)校應(yīng)加大對電力電子技術(shù)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐基地的建設(shè)力度，改善教學(xué)條件，為項(xiàng)目式教學(xué)的順利實(shí)施提供實(shí)踐平臺(tái)。同時(shí)完善校企合作機(jī)制，與企業(yè)簽訂實(shí)習(xí)合作合同，讓學(xué)生參與到企業(yè)的實(shí)際工程項(xiàng)目中。學(xué)生在企業(yè)實(shí)習(xí)過程中遇到問題可以尋求企業(yè)導(dǎo)師的幫助和指導(dǎo)，從而提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，提升學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)。

4 結(jié)束語

“電力電子技術(shù)”是一門實(shí)用性、工程性和綜合性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。在“新工科”專業(yè)建設(shè)的背景和要求下，對“電力電子技術(shù)”課程的教學(xué)改革更是一項(xiàng)復(fù)雜而系統(tǒng)的工程。針對應(yīng)用型本科院校“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)過程中存在的問題，分別從教學(xué)模式、教學(xué)觀念、教學(xué)內(nèi)容、師資建設(shè)、學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐教育與校企合作5個(gè)方面提出了應(yīng)對策略，為“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)提供了新方法和新思路。