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摘要:本文針對(duì)新工科背景下電氣學(xué)科的發(fā)展需求，對(duì)貫通大學(xué)生所學(xué)專業(yè)理論體系的創(chuàng)新實(shí)踐課程進(jìn)行深入探索，提出創(chuàng)新實(shí)踐類課程的教改措施。以“電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)軟硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”課程為例，詳細(xì)探討了課程體系設(shè)計(jì)、專業(yè)串燒理念與課程呈現(xiàn)模式。本文對(duì)電氣專業(yè)高年級(jí)學(xué)生的課程教學(xué)與改革具有借鑒意義，體現(xiàn)了電氣專業(yè)理論“穿針式”引導(dǎo)與實(shí)踐型鞏固相結(jié)合的人才培養(yǎng)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞:創(chuàng)新實(shí)踐課程;電氣工程;新工科

1課程體系設(shè)計(jì)

電氣學(xué)科前沿類創(chuàng)新實(shí)踐課程需要課題組或?qū)I(yè)方向相近的教師用心規(guī)劃和設(shè)計(jì)課程，從而形成規(guī)范化的課程體系。任課教師基于自身科研的心得與體會(huì)梳理出課程大綱的脈絡(luò)，包含基礎(chǔ)背景、應(yīng)用領(lǐng)域、關(guān)鍵技術(shù)、瓶頸問題以及學(xué)生需要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，以言簡意賅的文字將該前沿技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)與難點(diǎn)深入淺出地呈現(xiàn)給學(xué)生，重點(diǎn)在于給學(xué)生一個(gè)直觀的理解與想象空間，這是課程后期讓學(xué)生分層、分工合作乃至整體調(diào)試的基礎(chǔ)。以“電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)軟硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”這門創(chuàng)新實(shí)踐課程為例，首先需要以動(dòng)畫輔以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的模式將電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)的關(guān)鍵裝置曝露于學(xué)生的視角中;其次，結(jié)合實(shí)體演示與講解讓學(xué)生明確本創(chuàng)新實(shí)踐課程的具體內(nèi)容與所需的專業(yè)理論和技能;最后，分組策劃課程設(shè)計(jì)，自由組隊(duì)，明確課程任務(wù)，以實(shí)踐并行講授的模式開展課程設(shè)計(jì)，提出課程預(yù)期目標(biāo)。而具體課程的內(nèi)容結(jié)合自身的研究所得可大致劃分為以下8個(gè)部分:①無線電能傳輸技術(shù)的背景與應(yīng)用領(lǐng)域;②電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)的基本特性與組成;③無線充電系統(tǒng)的軟硬件電路需求;④DSP信號(hào)發(fā)生與接收;⑤AD/DA軟硬件設(shè)計(jì);⑥全橋逆變及其滯環(huán)PWM控制;⑦無線通訊與數(shù)據(jù)傳輸;⑧頻率跟蹤與最優(yōu)傳輸性能跟蹤控制。當(dāng)學(xué)生第一次接觸這個(gè)課程題目的時(shí)候，他們并不了解課程中所包含的詳細(xì)內(nèi)容，甚至?xí)X得無從下手。同時(shí)，每個(gè)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)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(huì)是他們對(duì)自身專業(yè)知識(shí)掌握程度的查漏補(bǔ)缺的參照。這也是學(xué)生在畢業(yè)之前對(duì)自身的一次認(rèn)識(shí)，其目的在于形成專業(yè)對(duì)比思維，掌握課程核心知識(shí)點(diǎn)與所涉及的專業(yè)技能。

2專業(yè)理論串燒與鞏固

在創(chuàng)新實(shí)踐課程任務(wù)分解與學(xué)生組隊(duì)攻關(guān)的過程中，最為重要的是讓學(xué)生清楚的明白該課程主要包含的基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識(shí)，明確已學(xué)知識(shí)和課外知識(shí)，方便學(xué)生制定學(xué)習(xí)計(jì)劃，避免在實(shí)踐調(diào)試過程中出現(xiàn)理論缺漏，從而造成因事先準(zhǔn)備不足而帶來的課程設(shè)計(jì)無法完成以及實(shí)踐事故的發(fā)生。同樣，以電動(dòng)汽車無線充電系統(tǒng)軟硬件電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)這門創(chuàng)新實(shí)踐課程為例，充電拓?fù)湓O(shè)計(jì)需要“電路理論”知識(shí)，能量變換需要“電力電子學(xué)”知識(shí)，傳輸特性分析需要“電磁場”、“電機(jī)學(xué)”等相關(guān)的課程知識(shí)，信號(hào)檢測與反饋控制需要“電子技術(shù)基礎(chǔ)”、“計(jì)算機(jī)編程”、“自動(dòng)控制原理”、“傳感器技術(shù)”、“無線通訊”等多門專業(yè)課程知識(shí)［4～6］。其中不乏一些實(shí)用軟件的熟練運(yùn)用，如DSP、ANSYS、CAD、三維建模軟件、PCB制板軟件、電氣線路設(shè)計(jì)等，如圖2所示。通過上述專業(yè)理論知識(shí)的串燒可以很好地將學(xué)生自大一至大三的幾乎全部專業(yè)課程貫通起來，學(xué)生通過多門課程知識(shí)的梳理、鞏固與靈活運(yùn)用可以更好地幫助他們激發(fā)電氣領(lǐng)域科研的熱情，提升專業(yè)技術(shù)水平與專業(yè)自信心。如果說大學(xué)的門檻是文理相結(jié)合的高考，那么大學(xué)畢業(yè)的門檻即為創(chuàng)新實(shí)踐課程的把握與體驗(yàn)。青年教師通常有著自己的科研方向，而由這個(gè)群體所制定的創(chuàng)新前沿類課程基本都有這樣一個(gè)屬性，即多課程貫通與多學(xué)科交叉。全身心的投入思考與實(shí)踐，將是大學(xué)生由本科階段過渡至工作階段或研究生階段至關(guān)重要的跳板。

3以實(shí)踐并行講授的模式開展課程

創(chuàng)新實(shí)踐類課程與傳統(tǒng)課程的最大不同在于課程的呈現(xiàn)模式。傳統(tǒng)課程多半以板書、多媒體等手段的講授模式為主，學(xué)生最活躍的感官為視覺和聽覺，但這使得學(xué)生的啟發(fā)性思考不夠，創(chuàng)新能力欠缺。而創(chuàng)新實(shí)踐類課程不僅要求學(xué)生在較短的講授時(shí)間內(nèi)了解到課程的背景、應(yīng)用領(lǐng)域、課程任務(wù)及所需的專業(yè)技能，還要求學(xué)生將重心傾斜至在實(shí)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(xué)生與老師之間更像并肩作戰(zhàn)的戰(zhàn)友。教師的職責(zé)更多的來源于在學(xué)生實(shí)踐過程中講授專業(yè)知識(shí)脈絡(luò)與解決問題的方法，以探討的方式誘導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮自身的潛力，突破局限思維，增強(qiáng)創(chuàng)新意識(shí)與動(dòng)手能力。以我校開展的創(chuàng)新實(shí)踐類課程為例，教師的課題實(shí)驗(yàn)室即為學(xué)生的課堂。教師以演示實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的方式穿插課程內(nèi)容講授，拉近師生間的合作距離，同時(shí)也進(jìn)一步地促使學(xué)生對(duì)該創(chuàng)新實(shí)踐課程產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。實(shí)物與板書、多媒體相比，更加能夠刺激學(xué)生的各類感官，這也是創(chuàng)新實(shí)踐類課程的一個(gè)特點(diǎn)。在課程中期，結(jié)合學(xué)生掌握各類專業(yè)課程的情況，拆分課題任務(wù)，由學(xué)生自由組隊(duì)攻關(guān)每個(gè)選題中的重點(diǎn)與難點(diǎn)，教師輔以必要講解，剖析各選題的重點(diǎn)與難點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生選擇適合自己的任務(wù)進(jìn)行挑戰(zhàn)，保證課程總體任務(wù)能夠按時(shí)保質(zhì)完成。而課程后期的主要任務(wù)是將每個(gè)選題的成果串聯(lián)成一個(gè)整體，聯(lián)調(diào)顯示課程任務(wù)的最終目標(biāo)，讓學(xué)生感受到自己努力的重要性，這也是培養(yǎng)學(xué)生之間團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的一個(gè)重要方式。

4結(jié)語

本文以新工科背景下的電氣學(xué)科課程改革為前提，從課程體系設(shè)計(jì)、專業(yè)理論串燒與課程呈現(xiàn)模式三個(gè)方面闡述了創(chuàng)新實(shí)踐課程相對(duì)于傳統(tǒng)專業(yè)課程的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，并探討了創(chuàng)新前沿類課程對(duì)大學(xué)生理論體系的貫通與鞏固，起到了專業(yè)理論知識(shí)“紐帶”的作用。

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作者:王維 孫毅超 單位:南京師范大學(xué)