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【摘要】針對當(dāng)前應(yīng)用型本科電力電子技術(shù)的課程教學(xué)與企業(yè)相關(guān)人才需求的不匹配，探索了基于CDIO工程應(yīng)用為指導(dǎo)的教學(xué)模式，完善教學(xué)內(nèi)容設(shè)置、增設(shè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，建立產(chǎn)學(xué)結(jié)合的新教學(xué)模式，構(gòu)建以技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)為主線的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)同步進(jìn)行的新體系。采用項(xiàng)目體驗(yàn)教學(xué)模式，在“做中學(xué)”和“學(xué)中做”中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維及工程實(shí)踐能力，取得了較好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】電力電子技術(shù)；CIDO；教學(xué)模式

“電力電子技術(shù)”是應(yīng)用電力電子器件對電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)，是電氣工程和自動化專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。“電力電子技術(shù)”已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，未來更多的電能將通過電力電子技術(shù)處理后再加以應(yīng)用。如何利用現(xiàn)有條件，加強(qiáng)綜合素質(zhì)教育，提高學(xué)生綜合分析和解決實(shí)際問題的能力，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力與企業(yè)需求接軌的人才，已引起各高校廣泛的關(guān)注和重視。同時(shí)電力電子專業(yè)學(xué)生就業(yè)廣泛，可供職于電力行業(yè)、機(jī)電行業(yè)、供電部門、用電部門、汽車、航空等部門。因此如何教好電力電子技術(shù)課程，讓學(xué)生有所學(xué)、有所用，成為應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的重點(diǎn)問題。CDIO模式是一種在全球各國廣泛推行的工程教育模式。CDIO代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)現(xiàn)（Implement）和運(yùn)作（Operate），它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。將CDIO模式運(yùn)用到電力電子課程教學(xué)中，優(yōu)化“電力電子技術(shù)”課程設(shè)置結(jié)構(gòu)，構(gòu)建“以應(yīng)用能力培養(yǎng)為核心”的課程體系。推行基于項(xiàng)目、基于問題、基于案例的教學(xué)方法和學(xué)習(xí)方法，支持學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)容與職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)過程與生產(chǎn)過程對接，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維和創(chuàng)新精神具有重要的理論價(jià)值。民辦高校學(xué)生畢業(yè)后主要輸送到企業(yè)，更注重應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，因此電力電子技術(shù)教學(xué)必須打破傳統(tǒng)理論推導(dǎo)和全面講解的教學(xué)模式，如何依據(jù)CDIO理念開展電力電子技術(shù)課程教學(xué)、改革教學(xué)內(nèi)容、課程體系與教學(xué)方法都是值得我們探討的問題。我院將機(jī)電與汽車工程學(xué)院的15、16級電氣工程及其自動化學(xué)生作為“電力電子技術(shù)”這門課程教學(xué)改革對象。聯(lián)合九洲電氣、哈飛集團(tuán)等電氣相關(guān)龍江企業(yè)進(jìn)行合作，并展開電力電子技術(shù)的教學(xué)改革，為企業(yè)培養(yǎng)合格人才，取得良好效果。

一、CDIO模式下教學(xué)內(nèi)容教學(xué)模式的改革

1.教材的修訂與選取。隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，新型的電力電子器件不斷出現(xiàn)，但適合應(yīng)用技術(shù)型院校的學(xué)生掌握電力電子技術(shù)技能的教材較少，應(yīng)用型本科院校工程類教材的選取，更應(yīng)注重理論和實(shí)踐結(jié)合，重在工程實(shí)踐應(yīng)用。本人參與了21世紀(jì)應(yīng)用型本科電氣類專業(yè)系列規(guī)劃教材《電力電子技術(shù)》的編寫，本教程弱化了理論部分，著重實(shí)踐應(yīng)用原理，深入淺出，適合應(yīng)用型本科學(xué)生選用。2.教學(xué)內(nèi)容做適當(dāng)調(diào)整。當(dāng)前電力電子技術(shù)教程內(nèi)容大致分四個(gè)部分：電力電子器件、基本的電力電子電路、脈寬調(diào)制和軟開關(guān)控制技術(shù)、電力電子裝置的應(yīng)用。電力電子器件涉及半導(dǎo)體物理的相關(guān)知識，器件內(nèi)部載流子復(fù)雜運(yùn)動會使學(xué)生感到抽象，不易接受，容易打消學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。因此,教師應(yīng)當(dāng)對這一部分教學(xué)內(nèi)容有所取舍。應(yīng)從實(shí)踐應(yīng)用角度出發(fā)，重點(diǎn)講解器件的功能，導(dǎo)通和截至的條件，外部特性，極限參數(shù)等實(shí)用問題，使學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用中會選取器件。另外IGBT、MOSFE等全控型器件應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，成為中、大功率電力電子裝置主導(dǎo)器件，因此適當(dāng)?shù)卦黾恿巳匦推骷蘒GBT，MOSFET內(nèi)容的講解，重點(diǎn)講述PWM逆變、變頻等內(nèi)容。3.改進(jìn)教學(xué)模式，開展線下線上混合式教學(xué)模式，打造精品課堂。翻轉(zhuǎn)課堂課是線上和線下混合教學(xué)的有效策略和方式，顛覆了傳統(tǒng)課堂教學(xué)流程，以教師“教”為中心，轉(zhuǎn)為以學(xué)生“學(xué)”為中心。課前部分根據(jù)電力電子技術(shù)的課程內(nèi)容，在線導(dǎo)學(xué)，資源自學(xué)；課中，在老師指導(dǎo)下，學(xué)生在分組活動中運(yùn)用課前學(xué)到的知識并進(jìn)行講解，老師做出總結(jié)與個(gè)別問題糾正；課后檢測，加強(qiáng)知識掌握和運(yùn)用的程度。實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)課程過程中運(yùn)用智慧教學(xué)工具雨課堂，教師將帶有MOOC視頻、習(xí)題、語音的課前預(yù)習(xí)課件提前推送到學(xué)生手機(jī)，師生溝通及時(shí)反饋；課堂上實(shí)時(shí)答題，彈幕互動，充分調(diào)動學(xué)生自我學(xué)習(xí)的積極性，效果很好。

二、CDIO模式下實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)可以鞏固、檢驗(yàn)課堂上所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐技能，提高學(xué)生的實(shí)際動手能力，是課堂教學(xué)的必要補(bǔ)充。

1.精心安排實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容

根據(jù)理論知識的重點(diǎn)及實(shí)踐應(yīng)用情況，開設(shè)以下實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。(1)三相全控橋整流電路實(shí)驗(yàn)。(2)單相橋式有源逆變電路實(shí)驗(yàn)。(3)采用自關(guān)斷器件的單相交流調(diào)壓電路。

2.開展仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)

我院每年電氣工程自動化專業(yè)平均招生180人，人數(shù)較多，目前學(xué)院電力電子實(shí)驗(yàn)室仍在擴(kuò)建中，為彌補(bǔ)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足，鼓勵(lì)學(xué)生使用Matlab、PSPICE等常用電力電子仿真軟件，參照老師推薦的電力電子仿真實(shí)例教材，進(jìn)行工程實(shí)例系統(tǒng)仿真，對學(xué)生理解理論知識起到較好的輔助作用，也為以后工程實(shí)踐打下良好基礎(chǔ)。

3.開放實(shí)驗(yàn)室教學(xué)

電力電子實(shí)驗(yàn)室在計(jì)劃授課外安排時(shí)間向?qū)W生開放，為有興趣做綜合型、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的學(xué)生提供了良好的學(xué)習(xí)條件。同時(shí)積極開展校內(nèi)產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的新模式，并與龍江電氣企業(yè)合作共建實(shí)習(xí)和實(shí)訓(xùn)基地，為學(xué)生提供參與工程實(shí)踐的平臺。大大提高了實(shí)驗(yàn)室的利用率，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

三、CDIO模式下實(shí)踐教學(xué)的改革

以15級電氣及其自動化電力電子的課程設(shè)計(jì)為實(shí)例，采用CDIO模式教學(xué)。將15級電氣及其自動化3個(gè)班的學(xué)生分成十個(gè)小組，以哈爾濱九洲電氣有限公司的開關(guān)電源系列產(chǎn)品做為課程設(shè)計(jì)題目，包括筆記本電腦電源、手機(jī)充電器、LED驅(qū)動電源、EPS后備電源、電力系統(tǒng)專用UPS不間斷電源等十個(gè)方向，每個(gè)小組選擇一題進(jìn)行設(shè)計(jì)。1.在產(chǎn)品開發(fā)最初（構(gòu)思）階段，要求每組學(xué)生對開關(guān)電源產(chǎn)品概念、設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)目的、設(shè)計(jì)內(nèi)容等進(jìn)行詳細(xì)說明。2.方案設(shè)計(jì)階段，主要根據(jù)構(gòu)思階段提出的問題進(jìn)行設(shè)計(jì)。以惠普筆記本電腦電源適配器為例，本適配器共包括整流濾波、逆變器、變壓器、穩(wěn)壓控制四個(gè)組成部分。使用DXP軟件繪制主電路、控制電路、保護(hù)電路原理圖，計(jì)算變壓器的各種參數(shù)零器件的選取。最后使用Matlab/Simulink進(jìn)行電路仿真。3.方案實(shí)現(xiàn)階段，制作開關(guān)電源的PCB板，主要過程依據(jù)開關(guān)電源的電路原理圖建立元件參數(shù)，輸入原理網(wǎng)表，設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)置，手工布局，手工布線，設(shè)計(jì)驗(yàn)證，復(fù)查，最后CAM輸出。

四、結(jié)束語

將CDIO的工程教育模式與哈爾濱遠(yuǎn)東理工學(xué)院的特點(diǎn)相結(jié)合，圍繞“構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)現(xiàn)—運(yùn)作”CDIO理念展開的“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)改革取得較好的效果。新模式理論教學(xué)中滲透實(shí)踐應(yīng)用，有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)了學(xué)生較強(qiáng)動手能力；案例實(shí)踐教學(xué)充分調(diào)動了學(xué)生的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力。同時(shí)CDIO教學(xué)模式的實(shí)施也推動了教師的綜合教學(xué)能力的提升和教學(xué)水平的大幅度提高；為我校其他工程學(xué)科CDIO模式的教學(xué)改革全面展開提供了有益的借鑒。

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作者:郭金梅 單位:哈爾濱遠(yuǎn)東理工學(xué)院 機(jī)電與汽車工程學(xué)院