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摘要:本文針對新工科背景下電氣學科的發展需求，對貫通大學生所學專業理論體系的創新實踐課程進行深入探索，提出創新實踐類課程的教改措施。以“電動汽車無線充電系統軟硬件電路設計與實現”課程為例，詳細探討了課程體系設計、專業串燒理念與課程呈現模式。本文對電氣專業高年級學生的課程教學與改革具有借鑒意義，體現了電氣專業理論“穿針式”引導與實踐型鞏固相結合的人才培養目標。
關鍵詞:創新實踐課程;電氣工程;新工科
1課程體系設計
電氣學科前沿類創新實踐課程需要課題組或專業方向相近的教師用心規劃和設計課程，從而形成規范化的課程體系。任課教師基于自身科研的心得與體會梳理出課程大綱的脈絡，包含基礎背景、應用領域、關鍵技術、瓶頸問題以及學生需要的專業基礎課程，以言簡意賅的文字將該前沿技術的關鍵技術與難點深入淺出地呈現給學生，重點在于給學生一個直觀的理解與想象空間，這是課程后期讓學生分層、分工合作乃至整體調試的基礎。以“電動汽車無線充電系統軟硬件電路設計與實現”這門創新實踐課程為例，首先需要以動畫輔以系統結構圖的模式將電動汽車無線充電系統的關鍵裝置曝露于學生的視角中;其次，結合實體演示與講解讓學生明確本創新實踐課程的具體內容與所需的專業理論和技能;最后，分組策劃課程設計，自由組隊，明確課程任務，以實踐并行講授的模式開展課程設計，提出課程預期目標。而具體課程的內容結合自身的研究所得可大致劃分為以下8個部分:①無線電能傳輸技術的背景與應用領域;②電動汽車無線充電系統的基本特性與組成;③無線充電系統的軟硬件電路需求;④DSP信號發生與接收;⑤AD/DA軟硬件設計;⑥全橋逆變及其滯環PWM控制;⑦無線通訊與數據傳輸;⑧頻率跟蹤與最優傳輸性能跟蹤控制。當學生第一次接觸這個課程題目的時候，他們并不了解課程中所包含的詳細內容，甚至會覺得無從下手。同時，每個學生的專業基礎均是不同的，教師在長久的研究過程所劃定的課程大綱將會是他們對自身專業知識掌握程度的查漏補缺的參照。這也是學生在畢業之前對自身的一次認識，其目的在于形成專業對比思維，掌握課程核心知識點與所涉及的專業技能。
2專業理論串燒與鞏固
在創新實踐課程任務分解與學生組隊攻關的過程中，最為重要的是讓學生清楚的明白該課程主要包含的基礎理論與專業知識，明確已學知識和課外知識，方便學生制定學習計劃，避免在實踐調試過程中出現理論缺漏，從而造成因事先準備不足而帶來的課程設計無法完成以及實踐事故的發生。同樣，以電動汽車無線充電系統軟硬件電路設計與實現這門創新實踐課程為例，充電拓撲設計需要“電路理論”知識，能量變換需要“電力電子學”知識，傳輸特性分析需要“電磁場”、“電機學”等相關的課程知識，信號檢測與反饋控制需要“電子技術基礎”、“計算機編程”、“自動控制原理”、“傳感器技術”、“無線通訊”等多門專業課程知識［4～6］。其中不乏一些實用軟件的熟練運用，如DSP、ANSYS、CAD、三維建模軟件、PCB制板軟件、電氣線路設計等，如圖2所示。通過上述專業理論知識的串燒可以很好地將學生自大一至大三的幾乎全部專業課程貫通起來，學生通過多門課程知識的梳理、鞏固與靈活運用可以更好地幫助他們激發電氣領域科研的熱情，提升專業技術水平與專業自信心。如果說大學的門檻是文理相結合的高考，那么大學畢業的門檻即為創新實踐課程的把握與體驗。青年教師通常有著自己的科研方向，而由這個群體所制定的創新前沿類課程基本都有這樣一個屬性，即多課程貫通與多學科交叉。全身心的投入思考與實踐，將是大學生由本科階段過渡至工作階段或研究生階段至關重要的跳板。
3以實踐并行講授的模式開展課程
創新實踐類課程與傳統課程的最大不同在于課程的呈現模式。傳統課程多半以板書、多媒體等手段的講授模式為主，學生最活躍的感官為視覺和聽覺，但這使得學生的啟發性思考不夠，創新能力欠缺。而創新實踐類課程不僅要求學生在較短的講授時間內了解到課程的背景、應用領域、課程任務及所需的專業技能，還要求學生將重心傾斜至在實踐中解決問題上來。這類課程擺脫了以課堂講授為主而帶來的師生隔閡感，使得學生與老師之間更像并肩作戰的戰友。教師的職責更多的來源于在學生實踐過程中講授專業知識脈絡與解決問題的方法，以探討的方式誘導學生發揮自身的潛力，突破局限思維，增強創新意識與動手能力。以我校開展的創新實踐類課程為例，教師的課題實驗室即為學生的課堂。教師以演示實驗樣機的方式穿插課程內容講授，拉近師生間的合作距離，同時也進一步地促使學生對該創新實踐課程產生濃厚的學習興趣。實物與板書、多媒體相比，更加能夠刺激學生的各類感官，這也是創新實踐類課程的一個特點。在課程中期，結合學生掌握各類專業課程的情況，拆分課題任務，由學生自由組隊攻關每個選題中的重點與難點，教師輔以必要講解，剖析各選題的重點與難點，引導學生選擇適合自己的任務進行挑戰，保證課程總體任務能夠按時保質完成。而課程后期的主要任務是將每個選題的成果串聯成一個整體，聯調顯示課程任務的最終目標，讓學生感受到自己努力的重要性，這也是培養學生之間團隊協作能力的一個重要方式。
4結語
本文以新工科背景下的電氣學科課程改革為前提，從課程體系設計、專業理論串燒與課程呈現模式三個方面闡述了創新實踐課程相對于傳統專業課程的特點與優勢，并探討了創新前沿類課程對大學生理論體系的貫通與鞏固，起到了專業理論知識“紐帶”的作用。
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作者:王維 孫毅超 單位:南京師范大學
