课程思政教学案例八丨《电力电子技术》—服务交通强国战略，探索课程思政育人
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课程简介
《电力电子技术》是面向交通设备与控制工程、轨道交通信号与控制等专业本科生的专业基础性课程。该课程是学生学习人工智能与自动驾驶、电力牵引与传动、动车组运用工程等后续核心专业课程的重要前提。本课程除了讲授电力电子技术的基础知识外，还尤其重视对人工智能、智能制造、大数据等其他领域与电力电子技术的最新交叉知识点的讲授，课程内容体现国际前沿，服务思政育人和专业建设。本课程获批中南大学2019年首批课程思政项目立项。
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总体思路与教学目标
总体思路：
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本教学案例聚焦“交通设备与控制工程”、“轨道交通信号与控制”本科专业的教学实际和最新发展前沿，主动对接我国实施“交通强国”、“智能高铁”等重大战略对轨道交通领域高质量人才培养所提出的新情况和新要求，创新地提出一种融合“前沿教学+共性卡脖子技术+交通行业课程思政”为一体的教学模式，并付诸于实践，取得了突出的教学育人效果。
教学目标：
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针对近年来我国高新科技领域多项关键技术受到国外技术限制这一现状，围绕IGBT技术、PHM技术等实际案例，讲授电力电子技术对智能高铁、智能电动汽车等交通运输领域的重要作用，让学生逐步认识我国当前电力电子技术领域面临的“卡脖子”难题，引导学生将自我价值实现与服务国家重大战略需求、建设世界科技强国的时代使命结合，为民族复兴贡献力量。
指导学生掌握IGBT电力电子典型器件的核心结构、原理、参数和特性，以及学习其在轨道交通应用的共性卡脖子技术难题；掌握单相、三相整流电路和有源逆电路的关键原理；掌握脉宽调制PWM技术和智能软开关技术；学习人工智能的基础进展以及在智能列车与智能铁路系统的最新应用情况；重点引导学生掌握智能列车IGBT故障诊断、智能轨道交通PHM等最前沿卡脖子技术的核心内涵和最新进展。
以培养德才兼备、全面发展的新型轨道交通装备高素质人才作为根本目标；通过“中国中车大功率IGBT研发”、“比亚迪新能源电池研发”等我国卡脖子攻关榜样典型的生动案例，引导学生树立“技术报国、科技报国”的理想，牢固树立为建设中国特色社会主义伟大事业而奋斗终生的坚定信念。
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实施方案
强化双一流建设背景下工程科技人才价值观塑造，将学术道德教育、创新思维教育和理想信念教育作为与课程教学并重的培养环节。加强对学生自主创新意识的引导，使其在学习电力电子专业知识的同时，形成“立足国际、勇攀高峰”的探索精神和“心怀使命、科技报国”的担当精神。
我国交通运输电力电子卡脖子技术：
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人工智能与电力电子技术交叉知识点教学
教学重点/难点：IGBT封装技术基本原理、发展现状与我国相关技术发展瓶颈；电力电子元件PHM技术的基本内容、故障预测模型及我国电力电子元件PHM技术所面临的主要卡脖子技术问题；培养学生针对相关知识技术难点的自主探究能力；充分理解PHM系统对于高速列车安全运行的重要性。
解决方法：引入“翻转课堂”的模式，促使学生充当更加重要的角色，授课教师则更多担任辅助、协作和引导的角色；增加仿真实验内容，强化学生的自主学习能力，通过Matlab仿真实验让学生自主搭建各种体系结构，深化学生对相关原理的理解。
组织形式：采用网上课堂教学为主，小组课堂研讨和课后实验分析并重的教学组织形式。通过课堂讲授、小组实例分析辩论、合作完成仿真实验等形式，促进师生互动和生生互动。
我国电力电子技术攻关事迹与思考
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电力电子技术课程思政教学
教学重点/难点：中国电力电子技术攻关事迹，包括中国中车大功率IGBT研发、比亚迪新能源电池研发等；通过中国技术攻关事迹，激发学生科研报国的担当精神和脚踏实地的奋斗精神。
解决方法：将学生的价值观引导和科研实干精神培养融入到电力电子技术攻关事迹的实例介绍中去，鼓励学生分享自己在该课程领域内的学习心得和对于国家科研技术攻关事迹的感悟收获，使其在自身的学习过程中领会勇于探索的科研精神和科技报国的担当精神。
组织形式：以学生网上分享课程学习心得和科研精神感悟为主要内容，以我国电力电子技术攻关事迹介绍为辅助内容，促进师生交流，增加学生的参与度，使学生逐步完成被动吸收到主动探索的观念转变。
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教学团队和自主出版教材
Non-intrusive Load Monitoring
本教学团队依托中南大学交通运输工程学院开展教学工作。学院拥有“交通运输工程”国家一级重点学科。学科在2019年软科一流学科排名第51-75位，进入国际一流学科行列。团队按照国际一流、跨校跨行的原则组建，现由3名高级职称、4名中级职称教师构成，全部具有海外学习经历，其中获得海外一流高校工学博士5人，专业覆盖人工智能、机器人装备、大数据、交通装备、电气控制等多个学科领域。
本教学团队带头人刘辉教授曾获中德双博士学位（交通运输工程/自动化工程），回校前曾担任德国罗斯托克大学CELISCA国家重点实验室教授、博士生导师。教学团队成员教学经验丰富、科研成果突出，发表Nature等本领域最顶级的期刊论文60余篇，入选ESI热点和高被引论文20余篇，在人工智能、轨道交通领域授权国家发明专利50余项，主持“先进轨道交通”国家重点研发计划课题、国家自然科学基金等国家与省部级以上课题40余项。教学团队所取得的高水平科研成果为本课程的高质量讲授提供了一流的创新成果支撑。
Robot Systems for Rail Transit Applications
为解决教学过程中没有适用国际前沿英文教材的窘境，教学团队已出版Elsevier英文专著《Robot Systems for Rail Transit Applications》和Springer英文专著《Non-intrusive Load Monitoring》，分别为轨道交通机器人和电力非侵入式负荷识别领域的国际第一部学术专著，全部入选Elsevier/Springer前沿技术丛书系列。上述两本专著除了应用于本课程的教学外，一经出版即被德国科隆大学、英国剑桥大学、丹麦工业大学、澳大利亚蒙纳士大学等国际一流高校采用。
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