研究生課程“電力電子系統(tǒng)建模與控制”在國(guó)際化背景下的教學(xué)改革探索

[摘 要] 為促進(jìn)我學(xué)科“雙一流”建設(shè)，全面提升我專業(yè)的研究生國(guó)際化教學(xué)水平，電力電子系統(tǒng)建模與控制作為電力電子與電力傳動(dòng)專業(yè)的一門學(xué)位課，打破僵化的純教學(xué)模式，引進(jìn)國(guó)外高水平大學(xué)的英文教材，構(gòu)建教學(xué)團(tuán)隊(duì)，改進(jìn)教學(xué)方法，旨在全面提升學(xué)生的專業(yè)水平和理論應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生的國(guó)際化意識(shí)。該教學(xué)方法經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐表明，能夠較好的完成課程建設(shè)目標(biāo)，課程考核的達(dá)成度較高。

[關(guān)鍵詞] 研究生;國(guó)際化;改革

[基金項(xiàng)目] 2018年河北省研究生示范課程和專業(yè)學(xué)位教學(xué)案例建設(shè)項(xiàng)目“電力電子系統(tǒng)建模與控制”（KCJSX2018025）

[作者簡(jiǎn)介] 吳俊娟（1979—），女，河北石家莊人，工學(xué)博士，副教授，主要從事電力電子變換器研究。

[中圖分類號(hào)] G642? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2020）35-0191-02? ? [收稿日期] 2019-09-16

一、課程改革理念

隨著我國(guó)“一帶一路”倡議的提出，國(guó)際化人才需求越來越大。高校作為培養(yǎng)國(guó)際化人才的搖籃，任重而道遠(yuǎn)。在研究生培養(yǎng)各環(huán)節(jié)中，課程教學(xué)是研究生入學(xué)后首先面臨的學(xué)習(xí)任務(wù)。為使學(xué)生的專業(yè)視野擴(kuò)展到國(guó)際領(lǐng)域，并加強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)，各門課程的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式亟需與國(guó)際接軌。

電力電子與電力傳動(dòng)專業(yè)是實(shí)踐性非常高的一個(gè)學(xué)科專業(yè)，而電力電子系統(tǒng)建模與控制這門課偏向理論層面，學(xué)生認(rèn)識(shí)不夠，往往偏實(shí)踐而輕理論。殊不知，一個(gè)良好的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以顯著提高電力電子裝置的性能和品質(zhì)?？刂剖请娏﹄娮幼儞Q器設(shè)計(jì)的核心問題，而數(shù)學(xué)模型是實(shí)現(xiàn)精確控制的基礎(chǔ)。而國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的關(guān)于電力電子變換器的著作偏于應(yīng)用的較多，關(guān)于基礎(chǔ)理論的討論卻較少。這本身與國(guó)內(nèi)電力電子行業(yè)應(yīng)用的快速發(fā)展相呼應(yīng)，具有其合理性。但關(guān)于基礎(chǔ)理論的思考和研究是支撐應(yīng)用發(fā)展的活力源泉，知行合一，方得始終。所以本課程旨在將基礎(chǔ)理論與實(shí)踐應(yīng)用緊密融合，通過非常豐富的案例學(xué)習(xí)使學(xué)生在實(shí)踐中掌握基礎(chǔ)理論。

另外，上課采用單一的教材內(nèi)容難以保證全面，或者沒有指定教材，教師采用自制講義，所學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)性和系統(tǒng)性又難以保證。同時(shí)，每位授課教師的知識(shí)面和其所擅長(zhǎng)的專業(yè)領(lǐng)域總是有限的，單一的教師講授也已經(jīng)無法滿足學(xué)生想要全面了解快速發(fā)展的行業(yè)現(xiàn)狀的需求。鑒于此，本門課程進(jìn)行了多方面的改革：1.構(gòu)建教學(xué)團(tuán)隊(duì)，每位授課教師講授內(nèi)容均為各自擅長(zhǎng)的領(lǐng)域，通過多人組合授課的形式，將授課內(nèi)容覆蓋本專業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。2.引入評(píng)價(jià)較高的英文教材，采用雙語授課模式，培養(yǎng)學(xué)生的國(guó)家化視野。3.授課內(nèi)容均采用案例形式，將基礎(chǔ)的建模理論與控制方案植根于學(xué)生熟悉的基本變換器，使他們?cè)敢馊グl(fā)現(xiàn)問題，并嘗試解決問題。4）授課內(nèi)容和考核方式多元化。除了教材內(nèi)容外，還需要補(bǔ)充新的能源文章，除了卷面考試外，通過引入課程論文的形式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

二、課程改革實(shí)施方法

通過學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外高水平大學(xué)的辦學(xué)理念和培養(yǎng)模式，結(jié)合《電力電子系統(tǒng)建模與控制》課程的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行改革：1.按照“出口”需求修正課程教學(xué)重點(diǎn);2.調(diào)整優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法;3.增加多種教學(xué)手段，多角度培養(yǎng)和考核學(xué)生專業(yè)能力。

（一）構(gòu)建教學(xué)團(tuán)隊(duì)

本門課程的教學(xué)團(tuán)隊(duì)由5名教師組成，其中教授1人，副教授1人，講師3人。團(tuán)隊(duì)以中青年教師為主，所有教師均具有電氣工程一級(jí)學(xué)科博士學(xué)位，所學(xué)專業(yè)均為電力電子與電力傳動(dòng)。本團(tuán)隊(duì)教師的研究方向幾乎涵蓋了電力電子系統(tǒng)建模與控制的全部領(lǐng)域。教學(xué)團(tuán)隊(duì)中的每位老師研究方向不同，研究閱歷也不盡相同。授課內(nèi)容及學(xué)時(shí)以每位教師擅長(zhǎng)的領(lǐng)域進(jìn)行分配，盡量做到將最全面、最前沿和及核心的專業(yè)知識(shí)傳授給學(xué)生，使學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)能夠?qū)Ρ緦I(yè)的建模及控制深入了解，并掌握常用的建模方法及控制器設(shè)計(jì)方法，能夠在課題研究中靈活運(yùn)用，從而順利完成研究生課題。

同時(shí)，團(tuán)隊(duì)教學(xué)對(duì)于培養(yǎng)青年教師也是有利的。為提高青年教師的英語教學(xué)水平和英文寫作能力，本團(tuán)隊(duì)鼓勵(lì)青年教師投稿英文期刊論文、增加與本學(xué)科世界高水平學(xué)者和專家交流的機(jī)會(huì)。青年教師將自己的最新科研成果融入教學(xué)內(nèi)容中，對(duì)于開拓學(xué)生視野、了解本學(xué)科最新科研動(dòng)態(tài)具有指導(dǎo)作用。

（二）引入英文教材

為促進(jìn)我學(xué)科“雙一流”建設(shè)，全面提升電力電子與電力傳動(dòng)專業(yè)的學(xué)術(shù)學(xué)位型研究生教育國(guó)際化水平，本課程設(shè)置為雙語課。經(jīng)過長(zhǎng)期調(diào)研和對(duì)比，選用了國(guó)外某高水平大學(xué)的著名英文教材作為主要教材，國(guó)內(nèi)浙江大學(xué)、華中科技大學(xué)等一流學(xué)科的經(jīng)典中文教材作為輔助參考資料，全面講述電力電子系統(tǒng)中涉及到的建模與控制的基本理論。授課教師采用雙語授課，并逐步提高英文授課比例，鍛煉學(xué)生閱讀英文文獻(xiàn)的能力，通過課程學(xué)習(xí)，盡量提高學(xué)生撰寫英文科技論文的水平。

（三）授課內(nèi)容采用案例形式

為了促進(jìn)課程學(xué)習(xí)和科學(xué)研究的有機(jī)結(jié)合，本課程將理論與實(shí)踐相結(jié)合，通過選用非常豐富的案例講解使學(xué)生在實(shí)踐中掌握理論，所講授的課程內(nèi)容均有具體的電路拓?fù)?、?shù)學(xué)模型以及仿真結(jié)果相對(duì)應(yīng)，利用多媒體教學(xué)手段，帶領(lǐng)學(xué)生在課上使用自帶筆記本即可利用專業(yè)仿真軟件進(jìn)行建模及仿真驗(yàn)證。邊聽邊實(shí)踐，從而進(jìn)一步加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。這種學(xué)習(xí)方式不僅突出學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，又鍛煉了專業(yè)動(dòng)手能力。

（四）授課內(nèi)容多元化

電力電子技術(shù)近年來發(fā)展迅猛，日新月異。為了保證知識(shí)的系統(tǒng)化，以英文教材為主，中文教材為輔;為使學(xué)生能夠全面深入了解行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)前沿，以最新的期刊論文和會(huì)議論文作為補(bǔ)充，確保所學(xué)內(nèi)容能夠與時(shí)俱進(jìn)。由于學(xué)時(shí)有限，教師講授與學(xué)生自主學(xué)習(xí)相結(jié)合，課程考核以閉卷考試、課程論文、以及課堂討論多種形式相結(jié)合，多方面考核學(xué)生的學(xué)習(xí)成效。課程結(jié)束時(shí)，學(xué)生需要提交與本課程相關(guān)的課程論文，學(xué)生的期末成績(jī)由課程論文與卷面考試成績(jī)共同考評(píng)。

（五）考核方式多元化

通過教師授課，由于每位學(xué)生的研究?jī)?nèi)容中都會(huì)涉及到對(duì)變換器的數(shù)學(xué)建模及其控制器設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生以自己的課題研究方向?yàn)槌霭l(fā)點(diǎn)，選擇一種功率變換器作為主電路，基于課程中學(xué)習(xí)過的電力電子變換器建模方法進(jìn)行系統(tǒng)建模，并搭建控制方案，最后利用本專業(yè)常用仿真軟件進(jìn)行仿真，來驗(yàn)證所設(shè)計(jì)方案的可行性。由于這種學(xué)習(xí)方式與學(xué)生本人的課題密切相關(guān)，所以能夠大幅度提高學(xué)習(xí)積極性，另一方面，課上所學(xué)知識(shí)的實(shí)地運(yùn)用又可以提高掌握程度。

三、實(shí)施效果

以英文教材作為主講教材后，由于知識(shí)系統(tǒng)性較好，而且案例豐富，受到學(xué)生的廣泛歡迎。通過團(tuán)隊(duì)教師的雙語授課，并給學(xué)生布置查閱英文資料的作業(yè)，使學(xué)生逐漸養(yǎng)成了閱讀英文文獻(xiàn)的習(xí)慣。卷面考核題目均為英文，絕大多數(shù)同學(xué)都能讀懂題目且做出解答。學(xué)生提交的課程論文也能體現(xiàn)出課上所學(xué)理論與本人課題的較好結(jié)合。隨著課程持續(xù)改進(jìn)，課程教學(xué)內(nèi)容必將越來越貼近本學(xué)科國(guó)內(nèi)外高水平大學(xué)的教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生逐漸樹立國(guó)際化的專業(yè)視野和較高的科研水平。

當(dāng)然，教改過程中也存在一些問題，比如說研一學(xué)生閱讀外文文獻(xiàn)的經(jīng)驗(yàn)不足，對(duì)外文教材及資料的閱讀和理解速度較慢，往往需要課后花費(fèi)更多的時(shí)間來完成所學(xué)知識(shí)的消化和吸收，針對(duì)這種情況授課教師在課堂授課的英文比例會(huì)有所降低，所以雙語模式實(shí)施不徹底。

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