摘要：OBE和CDIO教学理念均强调了课程之间的系统性和学生综合能力的培养。《电力电子技术》是电气工程及其他相关专业一门重要的专业技术基础课，通过问题驱动式教学方式，与其他课程项目式系统建立，并通过课上讨论、课程设计，实验项目等多个环节引导学生掌握电力电子技术及相关课程知识，建立电力电子专业知识体系，具备基本工程实践能力。
关键词：课程体系；电力电子技术；项目式教学
一、背景
《电力电子技术》是电力、电子、控制三大电气工程技术知识的交叉学科。它是利用弱电去控制强电的技术，其发展和应用与电力系统及其自动化、现代控制理论、材料科学、微电子技术等领域密切相关。《电力电子技术》是电气工程及其他相关专业的专业技术基础课，课程的特点是电路形式多种多样，每个电路在不同的情况下会产生不同的工作效果，其效果的分析涉及到电路中各变量波形。该课程是一个实践性和应用性非常强的课程，但是课堂讲授过程中由于电路的多样性及复杂性，在没有电路原型的基础上学习起来比较困难。为适应社会需求、用人单位的需要，电气工程及其自动化专业建设指导委员会按照学校修订教学计划的要求，并结合OBE和CDIO教育理念，创新“电力电子技术”课程内容，结合“电力电子技术”课程的特点，将模拟数字前导课程，现代控制理论，电源技术，计算机控制，电力电子仿真等专业课程[3]以及课程设计，生产实习，毕业设计等实践环节以项目式为连接建立知识和实践体系，培养学生综合实践能力。
二、项目式课程体系教学法实施步骤
项目式课程体系教学法，即在教师在学生学习电力电子技术课程之前设定好若干项目，主要为电路系统设计，并将项目交由学生团队。该项目设计内容涵盖电力电子电路的原理与设计，系统控制参数设计，系统模拟实现与数字实现软硬件设计，电路仿真与实验验证。通过项目的实施，学生在设计过程中了解并把握整个过程及每一个环节中的课程知识。学生在教师的指导下亲自处理一个项目由设计到实现的全过程，在这一过程中学习掌握教学计划内的教学内容。
三、项目式教学法实施手段
1.项目计划书撰写：学生根据项目内容进行工作分解以及分工，设定本团队的设计目标，并完成项目计划书的撰写。主要是让学生通过阅读相关专著、文献等掌握所研究课题的发展情况及最新进展。将项目设计方案进行汇报，并就方案的性能、成本、效率等方面与老师和同组同学进行讨论。使其在沟通能力、团队合作能力等方面得到锻炼。2.项目实施阶段：项目实施主要包括理论设计与实践验证两大部分。理论设计以团队为单位，在相关课程及其课程设计阶段完成。实践阶段分为计算机仿真和电路搭建与调试，在本科生实验室结合综合实训和生产实习完成。3.项目验收阶段：以小组为单位，每个小组进行总结、整理并撰写报告，做成PPT。同时小组内成员根据个人完成情况进行不记名打分，进行平均加权后上报。不同班级同一项目的同学进行竞赛式汇报，每组派一名同学作为评委与答辩组教师进行提问与评分。促进各组之间的讨论与研究。学生提交项目研究报告、图纸、实物、仿真以及程序演示、实验波形等。4.举例。项目题目：200W直流开关电源的设计。（1）输入电压：单相AC220V/50Hz。（2）输出电压：DC24V。（3）输出功率：200W。（4）输出稳压精度：ΔVo/Vo≤1%。（5）动态过渡过程时间：ts≤20ms。（6）电压超调量：σn≤15%。该题目要求学生设计并完成电路的选择，主电路元器件及变压器等设计，驱动电路设计，控制系统设计，辅助电源及保护电路等系统的参数设计，硬件电路及其软件编程，matlab仿真，电路板PCB设计与焊接，实验调试。涉及到的专业相关课程包括：电力电子技术，电源技术，自动控制理论，计算机控制，电力电子仿真，直流传动控制等相关课程。同一组同学完成该项目的全部设计与操作，跨度为一个学期。指导教师提出时间节点，每一个时间节点完成相应任务并提交阶段性汇报和设计材料，最终形成全套的项目设计，并进行结题报告及答辩。
四、电力电子课程问题驱动的课堂授课方式
在以往的电力电子技术的授课过程中，教师主要是以讲授方法来进行课堂教学，由于理论知识的烦琐乏味，所以很难提起学生的兴趣，再加上大班授课，学生众多，使得很多学生，尤其是坐在后排的学生听课效果很差，注意力很难集中。为了改变这种现状，根据CDIO教学理念，采用了一种问题驱动的课堂授课方式，该方法的主要思想是将课堂上教师的角色由教授知识变为学习引导，将课堂的主体由教师变为学生。授课老师根据授课内容将整本书分为4—6个单元，在每个单元开始前，把本单元的主要学习内容以问题的形式列在黑板上或者PPT课件中，学生利用课余时间进行针对性的自学，让学生自己先在书中寻找答案，主动的解决问题。在教师教授过程中可以分配学生对其中知识点进行讲解或讨论。最后，由老师对重点难点问题进一步讲解，这样既能锻炼学生的口头表达能力，也能让学生在自学时有一定的压力，从而产生动力，提高自学效率。这种方式的另一个好处是：不管是前排的学生还是后排的学生，他们的压力和动力都是相同的，每个人和老师都是零距离，从而实现了零距离教学。问题驱动式授课方式需要学生利用课余时间来自学，授课老师会根据问题的难易程度和数量，使学生自学的时间控制在30分钟左右。学生讲解或讨论的情况可计入平时成绩中，收集的信息量和对问题的理解程度以及与所学知识的融会贯通等可作为评判的标准。
五、课程持续性的延展
课程体系是指同一专业不同课程门类按照门类顺序排列，是教学内容和进程的总和，课程门类排列顺序决定了学生通过学习将获得怎样的知识结构。课程体系主要由特定的课程观、课程目标、课程内容、课程结构和课程活动方式所组成，其中课程观起着主宰作用。在课程体系中，专业课程建设更是其基础工程，课程内容和形式作为制约课程质量的决定因素作用于学生知识、素质与能力的构建。“电力电子技术”课程建设以此为依托，在专业知识链的衔接中起到桥梁作用，构建电气工程专业相关课程体系，通过将多门课程的教学和实践融入同一个项目式教学，化零为整，辅助学生重塑本学科专业知识的构架，通过有效的教学方法和手段，优化体系结构，实现了学生的自我培养和实现。燕山大学电气工程及其自动化专业以河北省电力电子节能及传动控制实验室为平台（光伏发电，风力发电，高频开关电源，开关磁阻电机等平台），充分利用实验室资源。通过专业教师带领参观及讲解，让学生了解电力电子技术课程应用方向，从抽象的理论知识转化为直观的感性认识。结合电力电子技术课程设计及课程实验题目，开展了有意义的学习和研究。鼓励学生结合学校“大学生科技立项活动”以及教师科研项目进行更深入的学习和实践活动。
六、教改效果
通过本课程的项目式教学，从课堂授课、课程实验、课程设计、生产实习、学生科研、教师科研多个方面建立起以培养学生实践能力和创新能力为核心的“电力电子技术”课程实践教学体系。体系建立及实践2年多来，成效显著，学生在电力电子技术方面的实践能力和创新能力得到明显加强，符合培养具有创新能力的应用型人才目标，可以为电气工程及其自动化专业相关课程的实践教学提供借鉴。
参考文献：
[1]王鹏凯.高校电力电子技术课程教学改革与实践[J].当代教育实践与教学研究,2017,(12):206.
[2]刘奇.电力电子技术的应用研究[J].通讯世界,2017,(23):164-165.
[3]艾青,李时东.仿真技术在电力电子技术实践教学中的应用[J].科技与创新,2017,(22):47-49.
[4]王永寿.谈如何切实提高电子电工专业学生的实践技能[J].考试周刊,2017,(94):33.
[5]卫昱含.电力电子技术在电气控制中的应用[J].电子技术与软件工程,2017,(22):241-242.
[6]胡鹏,石瑛,蒋赢,吴昊楠.融合EDA技术的电类专业课程教学研究[J].教育现代化,2017,4(44):177-178.
作者:王晓寰 冯建周 张莹 单位:燕山大学电气工程学院
