專業(yè)學(xué)位研究生課程教學(xué)案例庫建設(shè)探討

陶海軍 張國澎 鄭征 朱軍

[摘 要] 為更好地推進工程類專業(yè)學(xué)位研究生教育實施混合式教學(xué)模式，以專業(yè)學(xué)位研究生專業(yè)課程現(xiàn)代功率變換技術(shù)為例，探討專業(yè)學(xué)位研究生課程案例庫建設(shè)現(xiàn)狀、意義以及建設(shè)方案，以提升案例教學(xué)水平，促進學(xué)生將專業(yè)知識與實踐知識相結(jié)合。

[關(guān)鍵詞] 案例庫;教學(xué)改革;研究生;高等教育

一、引言

為適應(yīng)我國專業(yè)學(xué)位教育發(fā)展的客觀需求，進一步提高專業(yè)學(xué)位研究生教育教學(xué)質(zhì)量，改革專業(yè)學(xué)位培養(yǎng)模式，需要建設(shè)專業(yè)學(xué)位研究生專業(yè)課程教學(xué)案例庫，對相關(guān)專業(yè)學(xué)位課程案例教學(xué)起到支撐作用，同時普及和提高專業(yè)學(xué)位案例教學(xué)，推動專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)模式改革創(chuàng)新[1，2]?，F(xiàn)代功率變換技術(shù)是與電子、控制、電氣工程緊密相關(guān)的學(xué)科，被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)?，F(xiàn)代功率變換技術(shù)是我校電氣工程專業(yè)學(xué)位研究生的核心選修課程，從事與現(xiàn)代功率變換密切相關(guān)的研究生約占學(xué)生總?cè)藬?shù)的35%以上。進行現(xiàn)代功率變換技術(shù)課程教學(xué)案例庫建設(shè)，對于電氣工程專業(yè)學(xué)位學(xué)生工程實踐能力的提高，拓寬電氣工程研究生的知識面，緊跟學(xué)科前沿知識及工程技術(shù)，培養(yǎng)具有綜合素質(zhì)的工程技能專業(yè)型研究生具有重要意義[3，4]。

二、現(xiàn)代功率變換技術(shù)課程案例庫建設(shè)的必要性

現(xiàn)代功率變換技術(shù)是一門交叉學(xué)科，涉及半導(dǎo)體物理、電力系統(tǒng)、模擬電子和數(shù)字電子技術(shù)、自動控制原理等多門學(xué)科，并與微機控制技術(shù)、微電子技術(shù)、現(xiàn)代控制原理、材料科學(xué)等密切相關(guān)。近年來該技術(shù)獲得了迅速發(fā)展，同時被廣泛應(yīng)用到相關(guān)領(lǐng)域，因此現(xiàn)代功率變換技術(shù)早已成為電氣工程領(lǐng)域的重要研究課題?，F(xiàn)代功率變換技術(shù)案例庫建設(shè)，以現(xiàn)實應(yīng)用中的經(jīng)典案例為素材，包括現(xiàn)代整流技術(shù)應(yīng)用案例（AC-DC）、現(xiàn)代高頻直流變換技術(shù)應(yīng)用案例（DC-DC）、現(xiàn)代逆變技術(shù)應(yīng)用案例（DC-AC）。課題組成員在每個案例都積累了大量的理論與實際經(jīng)驗，并將相關(guān)研究成果融入案例庫建設(shè)中。通過對案例庫的理論分析、系統(tǒng)仿真、實例分析、交流討論等手段，鍛煉研究生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題等工程實踐能力，有助于提高專業(yè)學(xué)位研究生的實踐應(yīng)用能力[5，6]。

當前國內(nèi)外對傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)例題庫建設(shè)較為完善，既有相關(guān)的例題，也有設(shè)計與仿真。但著眼于現(xiàn)代功率變換技術(shù)，其例題庫分散到了以上提及的各個領(lǐng)域中，如林渭勛先生編寫的《現(xiàn)代電力電子技術(shù)》、李永東老師編寫的《現(xiàn)代電力電子學(xué)——原理及應(yīng)用》中的相關(guān)例題，更多的側(cè)重于原理的論述，并未針對當前該學(xué)科發(fā)展的前言問題給出具體完整的解決例子。林飛、杜欣老師編寫的《電力電子應(yīng)用技術(shù)的MATLAB仿真》淺顯易懂，但仿真模型搭建較為簡單，學(xué)生討論環(huán)節(jié)不足。Ned Mohan編寫的《Power Electronics--Converters，Applications，and Design》對現(xiàn)代功率變換技術(shù)的原理、設(shè)計方法等論述相當完善，并附有一定的課后例題，但并未配套相關(guān)的例題仿真，此外配套例題更多的側(cè)重于基本原理的設(shè)計與驗證，并未涉及到現(xiàn)代功率變換的復(fù)雜系統(tǒng)。綜上所述，目前國內(nèi)外對現(xiàn)代功率變換技術(shù)并未形成一套系統(tǒng)的、綜合性的，側(cè)重行業(yè)熱點和適合研究生教學(xué)的例題庫。

三、現(xiàn)代功率變換技術(shù)課程案例庫建設(shè)探討

（一）課程教學(xué)案例庫建設(shè)要求

1.案例庫的案例應(yīng)具有先進性、創(chuàng)新性、典型性和客觀性。案例庫建設(shè)應(yīng)立足研究生實踐能力培養(yǎng)，依據(jù)專業(yè)學(xué)位特點，面向研究生課程教學(xué)，對研究生的實踐工作具有參考性和啟發(fā)性，滿足相關(guān)行業(yè)對專業(yè)學(xué)位研究生課程教學(xué)的需求。案例素材應(yīng)關(guān)注社會需求，取自于研究設(shè)計、生產(chǎn)建設(shè)、經(jīng)營管理等工作實踐，注重理論與實踐緊密結(jié)合。

2.案例庫的案例應(yīng)具有一定的深度和綜合性。必須探討和研究課程所涉及的多個原理的理論架構(gòu)或應(yīng)用模式，通過案例的學(xué)習(xí)，能使專業(yè)學(xué)位研究生理解和掌握相關(guān)課程講述的原理，并能正確應(yīng)用在實際工作中。

3.案例庫的案例數(shù)量要多且形式多樣化。在數(shù)量上案例庫應(yīng)有20個以上案例。案例制作首先鼓勵教師進行原創(chuàng)性案例編寫，且原創(chuàng)性案例不得少于總量的二分之一。同時應(yīng)該結(jié)合當今社會的熱點問題、實踐中的典型問題、科研領(lǐng)域的焦點問題，進行改編或修改，納入課程案例庫。案例教學(xué)學(xué)時應(yīng)不少于該門課程總學(xué)時的二分之一。

4.每個案例格式要統(tǒng)一，條理清晰，原理分析正確，參數(shù)合乎工程實際。在教學(xué)過程中，通過教學(xué)試用，反饋案例庫的效果，進行不斷的改進，完善案例庫建設(shè)。

（二）課程教學(xué)案例庫建設(shè)內(nèi)容

現(xiàn)代功率變換技術(shù)案例庫建設(shè)，以現(xiàn)實應(yīng)用中的經(jīng)典案例為素材，包括現(xiàn)代整流技術(shù)應(yīng)用案例（AC-DC）、現(xiàn)代高頻直流變換技術(shù)應(yīng)用案例（DC-DC）、現(xiàn)代逆變技術(shù)應(yīng)用案例（DC-AC）。課題組成員在每個案例都積累了大量的理論與實際經(jīng)驗，并將相關(guān)研究成果融入案例庫建設(shè)中。將課題組主要成員在現(xiàn)代功率變換方面的相關(guān)研究成果融入案例庫建設(shè)中，經(jīng)過研究加工，通過理論分析、系統(tǒng)仿真、實例分析、交流討論等手段，鍛煉研究生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題等實際能力，有助于提高專業(yè)學(xué)位研究生的實踐應(yīng)用能力。

該案例庫課程設(shè)計開發(fā)了20個教學(xué)案例（其中10個為原創(chuàng)），主要涵蓋PWM整流器、有源電力濾波器、靜止無功發(fā)生器、微電網(wǎng)、高頻開關(guān)電源、DC-DC變換器案例庫。案例庫已經(jīng)在2017、2018級研究生課程教學(xué)中使用，實際應(yīng)用結(jié)果表明，通過分別列舉PWM整流器、APF、SVG、微電網(wǎng)、高頻開關(guān)電源和電力傳動系統(tǒng)，學(xué)生可以深入學(xué)習(xí)現(xiàn)代功率變換系統(tǒng)知識，有利于后期進行具體的工程設(shè)計。

（三）課程教學(xué)案例庫實施方式

首先向同學(xué)們展示制作好的模型、電路、裝置或多媒體課件。根據(jù)現(xiàn)代功率變化技術(shù)教學(xué)目標和課堂內(nèi)容，引入科研項目及工程實踐實例，并指出其應(yīng)用范圍;教師講解案例內(nèi)容，采用多種教學(xué)模式，提高教學(xué)效果，比如采用分組討論。在分組討論中，教師要引導(dǎo)學(xué)生，圍繞任務(wù)展開，逐層分析，把需要解決的問題分解成多個子問題，降低難度。針對這些子問題，同學(xué)們展開討論，各抒己見，提出分析問題和解決問題的方法，并給出最終方案。

其次總結(jié)課程案例庫教學(xué)效果。一方面教師反思整個教學(xué)流程，包括教學(xué)達到的實際效果、案例選擇的合理性、學(xué)生的參與度等方面，這些可以對學(xué)生過程考核進行強化，同時對課程評價做到盡量公平公正。另一方面，學(xué)生歸納對案例完成的思路和技術(shù)，總結(jié)所用方法和涉及的知識點，有利于進一步優(yōu)化設(shè)計方案，形成立體的知識結(jié)構(gòu)體系。

四、結(jié)論

目前現(xiàn)代功率變換技術(shù)的研究與應(yīng)用較廣泛，現(xiàn)代功率變換的實例也較多，但是其涉及的研究方向、技術(shù)領(lǐng)域非常廣泛且復(fù)雜，沒有形成統(tǒng)一的系統(tǒng)，體系缺乏完整性和系統(tǒng)性，不適合研究生學(xué)習(xí)，缺乏教學(xué)案例。通過本文案例庫的建設(shè)和案例教學(xué)實踐的應(yīng)用，可以提高課程教學(xué)效果，有利于研究生理解和處理工程實踐問題。因此，建立現(xiàn)代功率變換技術(shù)課程教學(xué)案例庫，專業(yè)學(xué)位研究生在掌握專業(yè)理論知識的同時，具備較強的工程實踐能力，實現(xiàn)對高水平、應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。

參考文獻

[1]沈利民，王艷飛，陳英華，李海生.專業(yè)學(xué)位研究生《有限元分析及應(yīng)用》課程案例庫建設(shè)與案例教學(xué)[J].當代教育實踐與教學(xué)研究，2019，（05）：170-171.

[2]邵光輝.專業(yè)學(xué)位研究生地基處理新技術(shù)教學(xué)案例庫建設(shè)與應(yīng)用[J].教育教學(xué)論壇，2019，（05）：47-49.

[3]陳建偉，王寧，王興國.專業(yè)學(xué)位研究生《抗震工程學(xué)》教學(xué)案例庫建設(shè)現(xiàn)狀與可行性分析[J].課程教育研究，2018，（49）：254.

[4]才亞楠，裴云紅.教育碩士專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)中的案例教學(xué)解析[J].繼續(xù)教育研究，2018，（11）：110-113.

[5]古巧珍，劉海斌，蘇美瓊，杜永峰，徐然，尹會鵑，程煥霞.專業(yè)學(xué)位研究生課程案例庫建設(shè)與探索——以西北農(nóng)林科技大學(xué)為例[J].高教學(xué)刊，2018，（16）：61-63.

[6]王紅，歐陽宗書，袁雯，洪流，王斌偉，龔旗煌，張偉，柯炳生，呂建.深化專業(yè)學(xué)位研究生教育綜合改革提高專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)質(zhì)量[J].學(xué)位與研究生教育，2016，（01）：7-24.