工程教育認(rèn)證背景下電源變換技術(shù)課程建設(shè)與改革

周永勤，周美蘭，趙鵬舒，高晗瓔，李然

工程教育認(rèn)證背景下電源變換技術(shù)課程建設(shè)與改革

周永勤，周美蘭，趙鵬舒，高晗瓔，李然

（哈爾濱理工大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150080）

針對電源變換技術(shù)課程的特點(diǎn)，結(jié)合工程教育認(rèn)證核心思想，在深入分析當(dāng)前課程教學(xué)中存在問題的基礎(chǔ)上，從課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等方面提出了課程建設(shè)與教學(xué)改革措施．教學(xué)實踐表明，教學(xué)改革措施能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，有效提高課程教學(xué)質(zhì)量，為培養(yǎng)有工程意識和創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才發(fā)揮重要作用．

電源變換技術(shù)；工程教育認(rèn)證；課程建設(shè)；教學(xué)改革

工程教育認(rèn)證是國際通用的工程教育質(zhì)量保證制度，是實現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)．工程教育認(rèn)證的核心理念是以學(xué)生為中心、以成果為導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)．以學(xué)生為中心的教育理念，是從學(xué)生入學(xué)到畢業(yè)為一時間段，貫穿于學(xué)生成長的各個環(huán)節(jié)，評價的核心是“學(xué)生表現(xiàn)”，即對學(xué)生是否獲得相應(yīng)的素質(zhì)能力進(jìn)行評價．以成果為導(dǎo)向是學(xué)生通過教育過程最后所取得的學(xué)習(xí)成果，這里所說的成果是學(xué)生最終取得的學(xué)習(xí)結(jié)果，是學(xué)生經(jīng)過某一階段學(xué)習(xí)后具備了什么能力，能干什么，會做什么．持續(xù)改進(jìn)來源于全面質(zhì)量管理，是有質(zhì)量要求的過程控制，是一種機(jī)制，即建立發(fā)現(xiàn)問題——及時反饋——敏捷響應(yīng)——有效改進(jìn)的持續(xù)質(zhì)量改進(jìn)循環(huán)機(jī)制，是工程認(rèn)證制度本身的一大重要特點(diǎn)．我國的工程教育認(rèn)證開始于2006年，并于2016年6月正式成為國際本科工程學(xué)位互認(rèn)協(xié)議《華盛頓協(xié)議》的正式會員，這標(biāo)志著我國工程教育質(zhì)量水平不斷提高，得到了國際認(rèn)可[1]．

作為電氣工程專業(yè)的核心專業(yè)課程之一，電源變換技術(shù)對工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中的培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求以及課程體系等都具有非常重要的支撐作用．反之，工程教育認(rèn)證對于電源變換技術(shù)課程的建設(shè)和教學(xué)改革也具有極大的推動作用．工程教育認(rèn)證通過12條畢業(yè)要求（包括技術(shù)因素和非技術(shù)因素）對課程理論教學(xué)和實踐教學(xué)提出了明確要求，這些要求為電源變換技術(shù)課程建設(shè)、教學(xué)改革以及人才培養(yǎng)起到了很好的規(guī)范和促進(jìn)作用．

1 課程體系與教學(xué)內(nèi)容建設(shè)及優(yōu)化

電源變換技術(shù)是一門技術(shù)應(yīng)用性課程，具有理論性、實踐性、綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)，其先修知識點(diǎn)涉及的基礎(chǔ)支撐課程較多，可分為自然基礎(chǔ)課、學(xué)科基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課，包含的具體課程見圖1．學(xué)生按圖1所示流程按不同學(xué)期分別進(jìn)行學(xué)習(xí)，顯然與電源變換技術(shù)相關(guān)聯(lián)的各門課程知識點(diǎn)是分散的，現(xiàn)行的教學(xué)內(nèi)容往往只注重對課程所涉及的知識點(diǎn)講授，沒有顧及學(xué)生的基礎(chǔ)知識及已開設(shè)相關(guān)課程知識之間的聯(lián)系，使得學(xué)生學(xué)習(xí)本課程時感覺部分知識是孤立的，不易理解，而部分知識由于與以往所學(xué)知識重復(fù)，浪費(fèi)了寶貴的課堂時間．由于傳統(tǒng)教學(xué)方式只強(qiáng)調(diào)知識的片段式學(xué)習(xí)，教學(xué)內(nèi)容與實際需求之間有偏差，學(xué)生不知道知識學(xué)完后可以用在哪、如何應(yīng)用，缺乏明顯的知識綜合應(yīng)用過程訓(xùn)練，造成學(xué)生無法深入理解知識和形成完整的知識體系，無法將所學(xué)知識與工程實際相結(jié)合[2]．工程教育認(rèn)證對畢業(yè)生知識體系及其應(yīng)用有明確要求，制定了明確的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和詳細(xì)的畢業(yè)要求，認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)里的12項畢業(yè)要求中，非技術(shù)因素占了7 項，而在傳統(tǒng)課程教學(xué)中，往往只重視學(xué)生專業(yè)知識和技能的培養(yǎng)，很少涉及除此之外的非技術(shù)因素方面培養(yǎng)．顯然傳統(tǒng)的課程體系與教學(xué)內(nèi)容無法很好地支撐工程教育認(rèn)證下的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)．

大學(xué)真正要培養(yǎng)的是讓學(xué)生具有體系化的知識，并形成體系化的思考．為了加強(qiáng)電源變換技術(shù)課程與其它課程之間的聯(lián)系，可從教學(xué)大綱入手，按照“強(qiáng)化基礎(chǔ)、注重應(yīng)用、積極創(chuàng)新”的教學(xué)理念，結(jié)合專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求，對課程的知識體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，既考慮課程知識的學(xué)科完整性，更要考慮前后課程的相互配合[3]．有意識地在前導(dǎo)課程中加強(qiáng)學(xué)生對電源變換技術(shù)相關(guān)基礎(chǔ)知識的掌握，避免在教學(xué)過程中再重復(fù)前導(dǎo)課程相關(guān)知識，影響教學(xué)進(jìn)度．在課程建設(shè)中，要明確教學(xué)內(nèi)容對學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)以及畢業(yè)要求的支撐情況，在此基礎(chǔ)上改革理論教學(xué)內(nèi)容以灌輸知識為主、實驗教學(xué)內(nèi)容以驗證為主的弊端，注重將課堂討論與教師講授相結(jié)合，理論與工程實踐相結(jié)合，課堂教學(xué)與課外實踐相結(jié)合，要豐富和完善課程資源，強(qiáng)化學(xué)生對課程的理解和前后貫通．電源變換技術(shù)課程的內(nèi)容可梳理成理論教學(xué)和實踐教學(xué)兩大部分，理論內(nèi)容做到簡明扼要、便于教學(xué)；實踐內(nèi)容弱化原理驗證性內(nèi)容，結(jié)合工程實際問題，設(shè)計課堂實驗內(nèi)容．同時增加課外課題研學(xué)，通過課外課題研學(xué)使學(xué)生親身體驗課題研究過程，以培養(yǎng)學(xué)生綜合實踐和創(chuàng)新能力．

圖1 電源變換技術(shù)關(guān)聯(lián)課程流程

2 實踐教學(xué)體系建設(shè)與改革

電源變換技術(shù)是一門技術(shù)綜合應(yīng)用性課程，許多知識的掌握和能力的培養(yǎng)不是靠教師“教”出來的，而是靠學(xué)生“練”出來的，實踐教學(xué)對于技術(shù)應(yīng)用型課程尤為重要．本專業(yè)開設(shè)的電源變換技術(shù)總學(xué)時50學(xué)時，其中理論教學(xué)42學(xué)時，課堂實驗8學(xué)時．學(xué)時安排偏重于理論教學(xué)，采用課堂講授的教學(xué)方式．在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)過程中，實驗內(nèi)容偏重驗證性內(nèi)容，學(xué)生一般按照實驗指導(dǎo)書按步驟操做，雖然完成了實驗，但無法將實驗內(nèi)容與理論知識相聯(lián)系，更缺少與解決實際工程問題的聯(lián)系．由于只采用集成化封閉式掛箱式實驗臺，造成學(xué)生對整個實驗裝置的觀察和理解也難達(dá)到要求．實驗教學(xué)時，一方面，由于受到時間和空間的限制，教學(xué)往往停留在理論上，難以將電能變換理論與實際應(yīng)用中的電源技術(shù)結(jié)合起來，還忽略了課外實踐在課程目標(biāo)達(dá)成中的作用．另一方面，由于與電源變換技術(shù)相關(guān)聯(lián)課程實驗都是分散開設(shè)，在不同實驗室中分別完成，缺少實驗之間的聯(lián)系，更缺少整體規(guī)劃，使得學(xué)生對電源技術(shù)相關(guān)實踐缺乏整體認(rèn)識和全局性理解，也就很難提高學(xué)生的綜合設(shè)計和實踐能力[4]．因此，傳統(tǒng)實踐教學(xué)模式很難達(dá)到有效提升學(xué)生工程實踐能力的效果．

動手實踐要以“自主、合作、探究”為基礎(chǔ)，設(shè)法既讓學(xué)生有一定的時空去想、去做、去活動，又讓學(xué)生想有方向、做有目的、動有收獲．為此，嘗試建立課程實驗、計算機(jī)仿真、課外課題研學(xué)相配合的實踐教學(xué)體系．課程實驗是實踐教學(xué)體系的基礎(chǔ)，在課堂實驗教學(xué)組織中，教師在課前布置實驗預(yù)習(xí)內(nèi)容，設(shè)計一系列工程問題讓學(xué)生充分討論，形成解決方案，然后再按照預(yù)定方案完成實驗．計算機(jī)仿真是實踐教學(xué)體系中一個重要的環(huán)節(jié)和紐帶，從課程實驗開始，就將計算機(jī)仿真作為學(xué)生實踐的必要工具，要求學(xué)生使用MATLAB，Multisim，Saber等軟件設(shè)計仿真電路，一般把仿真作為一項實踐內(nèi)容，或者作為實驗的前期準(zhǔn)備[5-6]．課外課題研學(xué)是實踐教學(xué)體系中提升創(chuàng)新能力、自主學(xué)習(xí)和互助學(xué)習(xí)的重要組成部分，可以達(dá)到課內(nèi)和課外相結(jié)合、理論與實踐相結(jié)合、教材與參考書相結(jié)合的學(xué)習(xí)效果．可以讓學(xué)生在小組中積極、充分地進(jìn)行“查、說、做、議”等活動，全面發(fā)展綜合能力，包括交流表達(dá)能力、團(tuán)隊協(xié)作能力、綜合利用學(xué)科知識分析解決問題能力等；還可以鼓勵學(xué)生參加課外科技創(chuàng)新活動，如電子設(shè)計大賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目等，通過課外科技活動引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，提高工程實踐能力．但要有效開展課外課題研學(xué)，必須加強(qiáng)對學(xué)生的指導(dǎo)，在分組、課題選擇、方案設(shè)計和實物制作等全過程中必須始終關(guān)注學(xué)生，遇到問題要及時幫助解決．

3 教學(xué)方法改革

傳統(tǒng)的教學(xué)方法都是基于課堂教學(xué)，以教師為主體，采用由教師授課到學(xué)生聽課的單方向教學(xué)．通常出現(xiàn)“四多四少”情況，（1）對課堂重視多，對課外關(guān)注不夠；（2）課堂上灌輸多，對主動學(xué)習(xí)要求不夠；（3）知識要求多，對能力訓(xùn)練不夠；（4）對分?jǐn)?shù)看得多，對個人才干重視不夠．這“四多四少”一直困擾著課程教學(xué)，使得教學(xué)活動始終存在重術(shù)輕人現(xiàn)象，只看到理論知識和技術(shù)的傳授，看不到完整的人才培養(yǎng)．造成學(xué)生在教學(xué)活動中始終處于被動地位，學(xué)習(xí)興趣不高，學(xué)習(xí)效果不佳，難以達(dá)到創(chuàng)新能力培養(yǎng)目標(biāo)[7]．因此，課不能只在課堂上，停留在課本上的講授，課要教到學(xué)生身上，要以學(xué)生為中心，以促進(jìn)學(xué)生知識、能力、素質(zhì)的全面發(fā)展為核心．

在授課過程中要做到以學(xué)生為中心，就要對現(xiàn)行的課堂教學(xué)方法進(jìn)行改革，多采用提問互動式教學(xué)或討論式教學(xué)．教師可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生知識水平，通過設(shè)計一系列問題進(jìn)行提問式或討論式的互動，通過一步一步地引導(dǎo)和問答，讓學(xué)生在理解所學(xué)知識的基礎(chǔ)上，學(xué)會分析問題、解決問題的方法．還可以根據(jù)電源在工業(yè)、通訊設(shè)備、家用電器、軍事裝備等領(lǐng)域中的最新應(yīng)用，設(shè)計成多個探討性課題模塊，讓學(xué)生自行組建團(tuán)隊、選擇課題模塊．通過查閱相關(guān)學(xué)術(shù)論文、技術(shù)報告等資料，制作匯報課件，在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行有組織的探討和講述，以提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性[8]．課外課題研學(xué)加入之后，可進(jìn)一步對課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，有些知識點(diǎn)安排在課堂講授，有些知識點(diǎn)可以讓學(xué)生在課外學(xué)習(xí)．由于有課題的需要，學(xué)生不得不去學(xué)習(xí)這些內(nèi)容，間接地增加了學(xué)生自學(xué)的需求時間．在傳統(tǒng)講授法為主的教學(xué)中，是將知識的系統(tǒng)性、完整性、連貫性連同知識本身灌輸給學(xué)生．引入課外課題研學(xué)之后，教師的講授可能是零散的、不完整的、不連續(xù)的，而講授的目的已經(jīng)變成提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生提高自學(xué)能力，知識的系統(tǒng)性、完整性和連貫性讓學(xué)生在課題研學(xué)中自行獲得．

4 考核方式改革

本課程考核方式一直采用期末考試成績加上平時成績．平時成績一般由出勤和作業(yè)構(gòu)成，由于學(xué)生的作業(yè)存在抄襲現(xiàn)象，很難達(dá)到檢驗平時學(xué)習(xí)效果的目的，而出勤也不能判斷學(xué)生是否學(xué)習(xí)．期末考試內(nèi)容集中于理論知識的考核，與實踐聯(lián)系不夠緊密，造成學(xué)生雖然通過考前死記硬背理論知識通過考試，但應(yīng)用知識解決復(fù)雜工程問題的能力并沒有得到提高[9]．這種考核方式過于強(qiáng)調(diào)學(xué)生知識掌握的程度和多少，忽視了對學(xué)生全面發(fā)展的考核和對學(xué)生學(xué)習(xí)過程、學(xué)習(xí)態(tài)度、情感、學(xué)習(xí)策略等全面素質(zhì)的考查，很難滿足工程認(rèn)證中對學(xué)生非技術(shù)因素指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成情況進(jìn)行評價的需要．

基于工程教育認(rèn)證理念，考核評價應(yīng)綜合各方面成果進(jìn)行，包括學(xué)生課程考試、實驗過程測試、在課程學(xué)習(xí)中的具體表現(xiàn)（上課提問、平時作業(yè)、小組討論）及課外研學(xué)等方面取得的成績．為此本課程設(shè)置學(xué)生總評成績（滿分100分）包括期末考試成績（占50%），平時成績（占10%），實驗成績（占10%），課外課題研學(xué)成績（占30%）４部分．平時考核主要以課堂表現(xiàn)和課后作業(yè)完成情況為主，實驗考核以學(xué)生實驗表現(xiàn)和實驗報告為主，課外課題研學(xué)考核以學(xué)生是否得到實踐能力、合作能力、表達(dá)能力、創(chuàng)新精神等多種能力培養(yǎng)為主．期末考試題型包括填空題、簡答題、應(yīng)用題和分析題等，其中考核電源變換基礎(chǔ)知識題目占60％，考核應(yīng)用理論知識分析和解決實際電源裝置問題的能力題目占40％．課程結(jié)束提交總評成績后，根據(jù)工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)及電源變換技術(shù)課程對應(yīng)的每個畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，分項求各指標(biāo)點(diǎn)對應(yīng)的平均分，計算各指標(biāo)點(diǎn)評價值和課程目標(biāo)評價值，并對計算結(jié)果進(jìn)行分析，提出改進(jìn)意見，最終形成本課程達(dá)成度評價報告和成績分析報告[10]．通過不斷的總結(jié)、反思及改進(jìn)，使課程教學(xué)質(zhì)量得到持續(xù)提高．

５ 結(jié)語

實施工程教育專業(yè)認(rèn)證是我國高等學(xué)校推進(jìn)工程教育改革的重要舉措，也是工程教育國際化的重要標(biāo)志．課程是人才培養(yǎng)的核心要素，課程質(zhì)量直接決定人才培養(yǎng)質(zhì)量．在課程建設(shè)過程中，必須堅持以學(xué)生為中心，以培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求達(dá)成為導(dǎo)向，通過不斷優(yōu)化課程體系與教學(xué)內(nèi)容，不斷改革教學(xué)方法與考核方式，不斷充實和完善教師的授課能力，達(dá)到提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力、實踐能力及解決復(fù)雜工程問題能力的應(yīng)用型人才目的．將工程教育的先進(jìn)理念轉(zhuǎn)化為課程建設(shè)及改革措施，促進(jìn)了教師專業(yè)發(fā)展，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提升了教師和學(xué)生對畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的理解與掌握，為課程目標(biāo)達(dá)成度的實現(xiàn)提供了有力支持．

[1] 肖建康，任旭．工程教育認(rèn)證背景下電子測量技術(shù)課程建設(shè)與教學(xué)改革[J]．蘭州教育學(xué)院學(xué)報，2019（1）：124-125

[2] 李洪均，胡偉．工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下電子信息類實踐課程建設(shè)與改革[J]．中國教育技術(shù)裝備，2019（4）：129-131

[3] 劉小河，厲虹，馬潔，等．控制理論系列課程建設(shè)的一體化改革與實踐[J]．中國電子教育，2018（4）：32-38

[4] 張蕾，武衛(wèi)強(qiáng)，王曉華．工程教育認(rèn)證背景下《運(yùn)動控制系統(tǒng)》教學(xué)改革的探索與研究[J]．當(dāng)代教育實踐與教學(xué)研究，2019（14）：45-46

[5] 張詩閣，周美蘭，李文娟，等．基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的電氣專業(yè)實驗教學(xué)改革研究[J]．高師理科學(xué)刊，2018，38（6）：90-93

[6] 于樂，李然，周永勤，等．電力電子技術(shù)O2O教學(xué)與SIMULINK仿真的結(jié)合[J]．高師理科學(xué)刊，2019，39（7）：79-82

[7] 李如瑋，趙德群，黎海濤．本科生“信息論基礎(chǔ)”課程建設(shè)與教學(xué)改革探索[J]．教育現(xiàn)代化，2019（82）：94-95

[8] 錢文高．面向高等工程教育改革的模擬電子技術(shù)課程建設(shè)[J]．教育教學(xué)論壇，2019（47）：227-228

[9] 吳濤．工程教育背景下控制工程基礎(chǔ)課程建設(shè)與改革[J]．教育教學(xué)論壇，2019（24）：80-82

[10] 王軍利，何亞銀，侯紅玲，等．工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下機(jī)電控制理論基礎(chǔ)課程教學(xué)改革研究[J]．西部素質(zhì)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

黑龍江省高等教育教學(xué)改革研究資助項目（SJGY20170547）

周永勤（1971-），男，黑龍江哈爾濱人，教授，博士，從事電源變換與電機(jī)控制技術(shù)研究．E-mail：zhouyongqin@hrbust.edu.cn