電力電子技術(shù)實(shí)踐教學(xué)與考核體系改革

劉金華 劉保軍

摘要 從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、仿真實(shí)驗(yàn)、綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)4個(gè)模塊,探討電力電子技術(shù)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革,同時(shí)對(duì)4個(gè)模塊的考核方式提出可行性方案。

關(guān)鍵詞 電力電子技術(shù);實(shí)踐教學(xué);考核體系

中圖分類號(hào):G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1671-489X(2009)33-0027-02

Practices Teaching and Examination System Reform of Power Electronic Technology//Liu Jinua, Liu Baojun

Abstract The paper made the exploration of practices teaching reform from four modules, such as basic experiment, simulation experiment, comprehensive innovation experiment, course exercise, and also advanced the practicable solution about the examination methods of four modules.

Key words power electronic technology; practices teaching; examination system

Authors address University of Electronic Science and Technology of China Zhongshan Institute, Zhongshan, Guangdong, 528402, China

電力電子技術(shù)跨“電力”“電子”和“控制”3個(gè)領(lǐng)域,是弱電子對(duì)強(qiáng)電力實(shí)現(xiàn)控制的橋梁和紐帶。該課程的實(shí)踐性非常強(qiáng),很多概念和方法必須通過(guò)實(shí)踐環(huán)節(jié)才能較好地領(lǐng)會(huì)和掌握。在工程實(shí)踐中,該課程始終呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢(shì),不斷有新的器件、新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與新的控制方法問(wèn)世。這些因素決定了對(duì)該課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行動(dòng)態(tài)改革是非常必要的。同時(shí)因?yàn)樗膶?shí)踐性很強(qiáng),很難簡(jiǎn)單地用某一方面去評(píng)價(jià)一個(gè)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課的掌握程度,所以必須建立起一套完整有效的考核體系,才能促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)。

電力電子技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)改革,采用基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、仿真實(shí)驗(yàn)、綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)4個(gè)模塊,結(jié)合課外實(shí)習(xí)基地實(shí)訓(xùn)、全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽等高水平的實(shí)踐環(huán)節(jié),從而將綜合設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力和工程實(shí)踐能力的培養(yǎng),貫穿于整個(gè)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程,形成多層次、立體化的“4+1+1”實(shí)踐教學(xué)特色。本文著重從4個(gè)模塊方面探討電力電子技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)改革。

1 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的目的在于使學(xué)生掌握電力電子器件特性,整流電路、斬波電路、交流調(diào)壓電路、逆變電路等基本原理、工作過(guò)程和特性,借助實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)和相關(guān)手冊(cè),查閱有關(guān)功能和使用方法,熟悉數(shù)據(jù)獲取、處理、分析和表達(dá)的方法。實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為10學(xué)時(shí)。根據(jù)教學(xué)實(shí)踐,安排5個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn):電力電子器件特性實(shí)驗(yàn)、三相橋式全控整流電路、直流斬波電路、三相交流調(diào)壓電路實(shí)驗(yàn)、單相正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)逆變電路。在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中,關(guān)鍵在于讓學(xué)生熟練掌握數(shù)字示波器用法,學(xué)會(huì)借助實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)和數(shù)字示波器用法手冊(cè)獨(dú)立思考、排除故障,消除依賴心理。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),必須做到每組人員、人數(shù)、位置固定,并且選定小組長(zhǎng)。教師做到對(duì)每個(gè)學(xué)生熟悉,每一次實(shí)驗(yàn)后對(duì)每一個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作評(píng)定成績(jī),避免學(xué)生上實(shí)驗(yàn)課像“坐車”。基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)?zāi)K成績(jī)由操作成績(jī)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)各占50%組成。

2 仿真實(shí)驗(yàn)

電力電子器件、技術(shù)更新?lián)Q代速度很快,學(xué)校的實(shí)驗(yàn)條件無(wú)法跟上步伐,這是無(wú)法避免的現(xiàn)象。再加上實(shí)驗(yàn)時(shí)間的限制,實(shí)物實(shí)驗(yàn)難以使學(xué)生深入、全面掌握電力電子變換和控制的規(guī)律,很難通過(guò)實(shí)驗(yàn)啟發(fā)學(xué)生的思維能力。通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件MATLAB/Simulink對(duì)學(xué)生進(jìn)行仿真能力訓(xùn)練。學(xué)生通過(guò)這種仿真實(shí)驗(yàn),找出各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之間的差別,并實(shí)現(xiàn)參數(shù)的優(yōu)化配置。既能使理論融會(huì)貫通,又能系統(tǒng)化地完成各種拓?fù)潆娐返姆抡鎸?shí)驗(yàn),克服實(shí)驗(yàn)設(shè)備的不足。方法是安排2個(gè)學(xué)時(shí)的時(shí)間,集中在計(jì)算機(jī)課室進(jìn)行軟件初步培訓(xùn),讓學(xué)生初步掌握軟件的用法。課后布置2～3個(gè)仿真題目,難度由易到難,作為仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K成績(jī)?cè)u(píng)定依據(jù)。

3 綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

采用開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,學(xué)生根據(jù)興趣自行選定實(shí)驗(yàn)題目,時(shí)間安排在理論課程結(jié)束后2周時(shí)間內(nèi),由學(xué)生自主去進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。為了保證實(shí)驗(yàn)的綜合創(chuàng)新性,學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)之前需要提交可行性報(bào)告,包括原理電路、參數(shù)計(jì)算、仿真結(jié)果等。這種方式培養(yǎng)學(xué)生多方面能力,學(xué)生反映良好。同時(shí)也成為學(xué)生的第二課堂,為全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽打下基礎(chǔ)。綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)K成績(jī)由可行性報(bào)告成績(jī)與實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)確定。為了保證實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性,學(xué)生必須保留實(shí)驗(yàn)接線圖照片、實(shí)驗(yàn)波形照片。

4 課程設(shè)計(jì)

課程設(shè)計(jì)模塊的目的:1)培養(yǎng)學(xué)生文獻(xiàn)檢索的能力,特別是如何利用Internet檢索需要的文獻(xiàn)資料;2)掌握課程前沿技術(shù),提高學(xué)生課程設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫(xiě)水平;3)培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力;4)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力和工程設(shè)計(jì)的能力。為了實(shí)現(xiàn)上述目的,電子科技大學(xué)中山學(xué)院特別加大課程設(shè)計(jì)的學(xué)時(shí),16個(gè)課時(shí)的課程設(shè)計(jì)分為2大塊完成:小論文和實(shí)際硬件電路。

小論文占6個(gè)課時(shí),由學(xué)生自主選題,但必須是該領(lǐng)域內(nèi)前沿技術(shù),每人一個(gè)題目,由教師規(guī)定論文的格式和基本框架,要求具體電路方案的選擇必須有論證說(shuō)明,主電路具體電路元器件的選擇應(yīng)有計(jì)算和說(shuō)明。

實(shí)際硬件電路部分,由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的局限性,由教師初步選定10個(gè)題目,如“簡(jiǎn)易變頻器”“開(kāi)關(guān)電源”“直流電機(jī)軟啟動(dòng)器”“蓄電池充電器”等經(jīng)典電路拓?fù)?由學(xué)生自行設(shè)計(jì)電路、進(jìn)行Simulink仿真,購(gòu)買(mǎi)元器件,進(jìn)行電路元器件焊接、調(diào)試。為了培養(yǎng)學(xué)生的合作精神,安排4～5人組成1個(gè)設(shè)計(jì)小組,通過(guò)合理的分工和協(xié)作共同完成上述設(shè)計(jì)任務(wù)。課程設(shè)計(jì)完成后,學(xué)生要提交電路設(shè)計(jì)過(guò)程的詳細(xì)說(shuō)明書(shū)、Simulink仿真圖和仿真波形圖、焊裝和調(diào)試完畢的控制電路板。這些制作出來(lái)的電力電子裝置,可以作為下一屆學(xué)生上課時(shí)的實(shí)際案例,并形成一個(gè)良性循環(huán)。

課程設(shè)計(jì)成績(jī)的評(píng)定由小論文和實(shí)際硬件電路2部分組成。在有限的學(xué)時(shí)內(nèi),學(xué)生既了解了該課程的前沿技術(shù),又鍛煉了寫(xiě)科技論文的能力,同時(shí)具備一定的工程技術(shù)能力。

5 結(jié)論

電力電子實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革,是一項(xiàng)艱巨復(fù)雜的工作,既需要學(xué)校的大力支持,也需要教師無(wú)私的付出。通過(guò)幾年來(lái)一系列電力電子技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)改革,學(xué)生在就業(yè)方面具備一定的優(yōu)勢(shì),特別是面向中山市古鎮(zhèn)、橫欄蓬勃發(fā)展的LED產(chǎn)業(yè)、燈飾產(chǎn)業(yè),真正實(shí)現(xiàn)教育與產(chǎn)業(yè)相結(jié)合,也順應(yīng)了獨(dú)立學(xué)院培養(yǎng)應(yīng)用型人才的趨勢(shì)。

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