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摘要：提高高等工程教育质量，加强国际工程教育专业互认是工程教育发展的基本趋势。电力电子技术作为一门多学科交叉融合而形成的新兴电气工程类学科，基于工程教育认证体系要求，进行该课程的课程建设、教学改革与探索符合时代趋势。本文详细阐述了电力电子技术课程建设、教学改革的背景和意义，通过对教学改革方法思路、实施方案和应用成效等几个方面进行展开分析，探讨了工程教育专业认证背景下以实现能力培养为导向的电力电子技术技术课程的教学模式改革。
关键词：工程教育；专业认证；电力电子技术；改革
本文引用格式：夏晨阳，等.基于工程教育认证的电力电子技术课程教学改革探索[J].教育现代化,2019,6(61):52-55.
一 引言
高等工程教育专业认证是由美国工程与技术认证委员会组织实施，通过了一系列世界工程教育认证领域较有影响力的认证标准[1]。随着时代的发展与科学技术的不断进步，全球一体化融合程度不断加深，全球化教育方式与方法，教育融合和衔接越发紧密，因此，提高各个国家教育的全球化程度，并得到其他国家的认可是高等教育的艰巨目标和任务。其中，高等工程教育作为高等教育体系的一个重要组成部分，在社会经济发展过程中发挥有更直接，更明显的作用，因此，提高工程教育质量，加强国际工程教育互认已成为工程教育发展的基本趋势[2-6]。
近年来，随着我国高等教育的规模的不断扩大，工程教育规模也随着不断扩大，教学质量也得到高速提升发展，对我国社会经济的发展起到了很大的促进与帮助作用，产生了巨大的社会与经济效益。然而，随着全球一体化进程的加速，人员流动和学科融合不断加深，提高各个国家工程教育的全球化程度，并得到其他国家的认可是全球高等教育的艰巨目标和任务，据此，国际本科工程学位互认协议《华盛顿协议》正是成立。该协议作为一个全球互认的工程教育协议在得到全球的广泛认可的同时，也成为了其他国家竞相加入并以其改进自己教育的风向标。基于该协议，提高我国工程教育质量刻不容缓。
基于这一目标，我国工程教育进行了长期且卓有成效的改革，并于2016年6月2日正式成为《华盛顿协议》的会员。成为该组织成员不仅标志着我国工程教育质量水平不断提高，得到了国际认可，同时也对我国工程教育认证提出了更高的要求，需要我国进一步提高工程教育国际认可度，完善专业认证体系，培养出更优秀的工程技术人才[7]。
二 电力电子技术教学改革的背景和意义
（一）电力电子技术改革的背景
随着社会及科学技术的不断发展与进步，电气工程及其自动化专业作为一个工程应用极强的专业，在电力系统、新能源等行业得到快速发展。电力电子技术作为电气工程与自动化专业中的一门多学科交叉渗透形成的新兴学科，自其诞生以来得到了空前的发展，目前广泛应用于电力、冶金、轻纺、交通、机械等各行业，已成为国民经济领域中不可缺少的基础技术，给电气工程学科带来了活力，为电气工程领域发展做出了重大贡献。
目前，电力电子技术作为一个多学科交叉的新兴工程应用技术，其发展及工程应用符合高等工程教育体系，提其工程应用认可对我国工程教育模式与改革提出了新的要求。针对工程教育认证体系下的电力电子技术的改革，国内相关科研教学单位及学者进行了大量的研究和分析，并取得了较好的成果[8,9]。纵观国内电力电子技术教学改革，主要是从“教学内容的选取”、“课程体系的设置”、“教学模式与教学评价机制的改革”等几个方面进行了一定的探讨。
（二）目前电力电子技术教学中存在的问题
纵观目前国内各大高校对电力电子技术的教学与研究成果，虽然目前工程教育教学较以往有了较大改进，但依然没有摆脱“填鸭式”的传统教学模式：例如，由于教学资源和环境的限制，实践课中，比如电力电子装置设计仍然无法体现学生的设计能力，只是单纯地机械地验证，即使是课程作业和综合设计，目前依然缺乏行之有效的方式方法来监督学生的设计过程，导致学生能力提高的目标依然存在很大差距。
造成目前问题的其中一个关键因素在于：缺乏成果导向教育，课程和实验学习工程缺乏实际应用背景，造成学生学习这门课却不知道以后可以在哪些领域应用、如何应用，从而造成学生学习的被动型和盲目性，也不利于学科的应用和发展，不能很好的满足工程教育认证体系下的毕业要求。
三 教学改革方法思路
针对目前电力电子技术教学中存在的问题，本文提出一套基于工程教育认证体系下的电力电子技术课程的教学设计与考核改革方法。以学生为主体，基于电气工程专业工程研究与实际应用背景需求，探索与改革教学手段与不同教学方法，多让学生提问、思考，教会他们解决问题的思路和方法，避免“填鸭式”教学方式，以达到培养学生的综合发展能力的目的。同时对教学评价进行较大力度的改革，以行动能力作为整体评价体系的核心。形成一条贯穿课时设计、教学方式、考核评价三个环节的创新性教学模式。
（一）课时设计
一般情况下，目前电力电子技术的课程教学大纲还停留在之前的模式和水平，大纲仅仅是对教材的教学内容章节进行简单的罗列，没有明确各章节的学习与毕业要求之间的关系。而基于工程教育认证体系则要求教学大纲的编写则必须首先明确电力电子技术课程每个章节内容对工程教育认证目标中与学生达到毕业要求的每一条一一对应，明确其电力电子技术课程学习目的与最后教学效果达成度，然后，基于达成度要求逐条确定与之相对应的课程章节教学内容和教学方式，最后，根据章节重要程度、难度等确定每个章节内容的学时数。
（二）教学方式
1.课堂教学
传统的“填鸭式”课堂教学方式容易造成学生学习的被动性和盲目性。学生的积极性没有被调动，课堂互动、基本技能的演练也不够。基于工程教育认证体系，以学生为中心的研究型学习方法需要老师明确以下四个方面：①学生取得的学习成果及知识点是什么；②为什么要让学生取得这样的学习成果；③如何有效地帮助学生取得这些学习成果；④如何知道学生已经取得了这些学习成果。通过明确这些问题，学生学习的主动性和积极性都能有所提升。
2.实验教学
实验教学作为课堂教学的重要组成部分，目的是加强学生的动手实践能力，目前的实验教学方法，实际操作过程中学生只是机械模仿老师的实验，无法培养学生的独立思考能力，实验目的和价值无从体现。而如果基于工程教育认证体系，则要求学生根据教学达成度要求，以成果为导向，实验教学要求能够切实增强学生的动手能力，最重要的就是分析和解决问题的能力，比如在设计系统中，学生必须学会如何优化系统的参数以满足工业环境的要求，才能够真正的学有所用，才能够进一步的创新。
（三）考核评价
目前考核依然是采用传统的教师一人评定的方式。学生成绩的优劣取决于平时出勤、上课、作业、实验过程、试卷等几个方面，然而这些都无法从真正意义上去考察一个同学的学习与工程实践能力，可能会造成某些具有较强工程实践能力的学生的最终成绩评定低下，反而打击了这类同学的学习积极性。基于工程教育认证理念，考核评价应综合各方面成果进行，一方面由主要根据学生课程考试、实验过程测试取得的成绩、在课程学习中的具体表现（课堂，课后，实验，课程设计，课程创新等方面）、同学评价等进行评价，另一方面由学生在毕业后，在其工作岗位，其工程实际应用能力的体现，取得的成就，用人单位的认同和满意度，同事评价等方面来评价。基于上述表现与数据，基于评价函数进行宏观和微观综合评价，并以此作为学校决策和课程下一步改进提供参考依据。
四 实施方案
本文以“工程教育”为主线，从优化课程体系与课程设置、改革课堂教学方法、改革实验教学方法、改革考试及考核指标评价方法等四个环节，进行电力电子技术的创新性教学模式探讨。
（一）优化课程体系与课程设置
课程体系与课程设置建设是关乎学生所学、所用的基础和关键，有效的建设是实现课程培养目标的保证。只有抓好每节课程及教学环节，提高教学质量和教学效果，才能从根本上提高课程学成达成度。根据工程教育认证体系要求，在加强与本专业毕业要求相适应的数学与自然科学类课程的基础上，增加专业基础学科的课时时间，采取以小班为主的理论授课+实验课，全面开展课程建设与改革，提高教学质量和效果。课程体系上，分析课程体系与学生职业规划、课程学程度、教学评价体系等之间的关系，提高课程体系的完整性，并据此体现课程体系的重要性，实现终身学习的目标；在课程设置上，以学生为中心，以促进学生全面发展为目标，实现从以教为主向以学为主模式的转变，探索课堂必学、课后自学、章节选学三部分的有效组合模式，开展精细化教学，凸显学生为中心的学习选课模式，同时加强课程学习与选修课程之间的关联，进一步提高学生知识面。同时，从教师角度出发，加强课程教学过程和教学效果评价，在课程之前，上传并分享教学课件，课堂思考题，课前预习题等，全面督促和加强课程建设。教师之间互帮互助互学，加强教师之间交流，引导新教师向老教师学习，加强在线学习，加强个性化讨论学习的深度与广度，全面提高课程建设水平与效果。
（二）改革课堂教学方法
1.制定教学课程规划
建立电力电子系统的观念：为提高学生的主观能动性，知道学有所成，学有所用，避免学习的盲目性与从动性，应该基于工程教育认证体系，以电力电子技术实际工程应用背景为依托，制定电力电子技术教学课程规划。结合先期课程知识及后续课程的连续性，将先期课程所学电路理论，本课程深入所学及后续电机学、运动控制系统、电力系统等课程知识点相结合，从系统的观点和角度，形成有机课程体系，避免电力电子技术课程孤立讲解，电力电子技术课程与其他课程、电力电子技术课程各个章节之间的孤立讲解，同时加强系统控制方面的内容。
以手机充电器应用教学为例，手机充电器是一个集电路理论、电力电子技术（电力电子器件、AC/DC、DC/AC、DC/DC变流技术、PWM控制技术）、闭环自动控制原理等几个主要部分的系统，包含了电力电子及技术的几乎所有章节，因此，可以以手机充电器为例，建立一个完善的、合理的教学课程规划。
2.制定启发式和思考式教学方法
基于制定的电力电子技术教学课程规划，结合手机充电器装置的实际工作组成和原理，以“实物操作演示-质疑-原理思考-课程讲解-系统设计与仿真-实验”等教学思维模式，电能是如何变换的？采用的什么器件？手机充电器是如何稳压的？充电功率多大？充电效率多高？结合每个同学都经常使用到的电气设备，让所有学生带着疑问、带着兴趣去学，比拿着课本、PPT直接宣读要好得多。在课堂教学过程中，注重电力电子系统的整体系统方案设计、参数设计、理论结果与仿真验证对比分析、结论分析等，培养学生的逻辑思维和创新能力。
3.制定课后学生思考创新计划
根据课堂上学习的手机充电器装置的基本原理、电路结构、参数设计与仿真方法，思考现有充电器技术还存在哪些不足？还有哪些可以进一步改进提高之处？手机充电器所用技术在日常生活中还有哪些地方可以应用？目前国内外在该领域研究的热点、难点在哪？基于这一类思考，提出自己的想法，并跟同学、老师交流，参与各电源设计大赛、申报各类大学生创新训练计划和挑战杯项目，在巩固理论学习知识的同时，完成知识的应用和升华。同时，制定课后思考训练计划课题，定期组织报告会、研讨会等，交流学习心得，共同解决问题。
（三）改革实验实践环节教学方法
以手机充电器装置的原理分析、系统设计、仿真与实验验证，课程综合设计、校外实习、毕业设计为主线，研究实践环节教学改革方法。
1.改革课堂教学基础仿真验证
针对课堂讲解的电力电子技术基础理论，结合具体的手机充电器设计指标，设计相应的手机充电器系统，给出系统的整体电路设计图，设计计算相关参数，基于SABER或者PSPICE等专业电路仿真软件，进行仿真验证。一方面是对基础理论知识的学习进行掌握，同时也对仿真过程中出现的各种现象和问题进行分析，找出理论分析与仿真存在的差异，必要时进行分组学术研讨，验证并巩固学习成果。
2.改革实验环节案例实物验证
通过学生对基础理论和手机充电器电路原理、参数设计及仿真方法的掌握，制定基于工程教育认证体系下，进行相关技术的实验验证规划。在条件允许的情况下，可以设计制作手机充电器PCB板，购置相应的原材料，进行整体系统的焊接调试；条件一般的情况下，可以将手机充电器装置分解成几个实验部分，分别从电力电子器件特性分析、软开关电路设计、变流电路设计、PWM控制等环节分别进行相关技术的验证，对理论分析和仿真分析结果进行实物验证，更好的凸显学习效果。
3.制定综合自主创新课程设计
基于通过理论、仿真和实验学习到的手机充电器知识，制定综合自主创新课程设计计划，譬如可以将电动汽车交直流充电桩设计作为课程设计，分析大功率电力电子系统的设计，让学生们各自提出相应的设计方案，将已学知识推广应用，并尽量进行创新设计。
4.制定校外实习计划
根据课堂上学习的手机充电器装置的原理与设计、电动汽车交直流充电的学习，结合工程教育认证体系，联系相关厂家，从产业化应用的角度，制定校外实习计划，让学生更加直观的理解课堂文化知识。
5.制定毕业设计指导任务计划
结合1-4，制定相应的课程毕业设计或者论文，联合科技企业，在充分学习和掌握电力电子技术的基础上，查阅相关文献，了解国内外在该领域研究的热点、难点，基于这一类思考，提出自己的想法，进行科技创新。
（四）改革考试及考核指标评价方法
1.制定基于工程教育认证体系下的考试试卷
制定基于工程教育认证体系下的考试试卷与考试模式，取代传统的一张试卷定终生的考试模式，考试考察包括以下几个方面：理论知识考察、创新能力考察、问题解决方案能力考察。因此，试卷可以包括简答题、设计题、综合设计题、思维开放课题等几个方面。
2.制定基于工程教育认证体系下的考核指标评价方法
摒弃一张试卷定成绩的考核制度，建立“个人自评+小组互评+指导老师评价+考试评价+课外科研创新与动力能力评价”五级评价指标。
个人自评、小组互评、指导老师评价分别由学生自己、其他同学、课程老师按照学生一门课程的学习过程中的学习态度、动手能力、团队精神、创新能力给出一个适当的评价。
考试评价指标：以基于工程教育认证体系下的考试试卷成绩作为评价指标。
课外科研创新与动力能力评价：以课外参加的科研活动、动手制作的实物装置、申请的专利和发表的论文为依据，进行综合评价。
基于以上评价指标，通过数据分析与优化，结合工程教育认证体系下的重要性权限，进行学生综合素质最后综合评定。
五 应用成效
通过基于工程教育认证体系下的电力电子技术课程，本文以“工程教育”为主线，从优化课程体系与课程设置、改革课堂教学方法、改革实验实践教学方法、改革考试及考核指标评价方法等四个环节，进行电力电子技术的创新性教学模式探讨，研究提高学生学习积极性、创造性、工程实践能力、提高用人单位对毕业生的满意度方法，促进“学校发展-人才培养-用人单位良好评价”良性循环。
参考文献
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