《電力電子技術(shù)》課程教學(xué)探討

黃球華

【摘 要】在《電力電子技術(shù)》課程教學(xué)中，將教學(xué)內(nèi)容模塊化，結(jié)合實(shí)際講解理論，靈活運(yùn)用不同的教學(xué)方法和手段，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，能很好地培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力及創(chuàng)新精神。

【關(guān)鍵詞】電力電子 教學(xué)改革 模塊化教學(xué) 創(chuàng)新

電力電子技術(shù)是電力電子變換和控制技術(shù)的簡(jiǎn)稱，是一門綜合電子技術(shù)、控制技術(shù)和電力技術(shù)的新興交叉學(xué)科?！峨娏﹄娮蛹夹g(shù)》教材內(nèi)容理論性強(qiáng)，高職學(xué)生學(xué)習(xí)感到十分困難，筆者結(jié)合多年教學(xué)實(shí)際，就教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面對(duì)該課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探索，有效地增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生較好地掌握課程內(nèi)容，培養(yǎng)了學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。

一、課程與學(xué)生現(xiàn)狀分析

電力電子技術(shù)是利用電力電子器件實(shí)現(xiàn)電能的變換和控制，教學(xué)重點(diǎn)主要是器件及其應(yīng)用。器件重點(diǎn)講述晶閘管、MOSFET和IGBT，電力電子電路重點(diǎn)講述四大變流電路AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/AC。傳統(tǒng)的教學(xué)方法是先器件再電路，條理清楚，但由于職業(yè)中專學(xué)生文化知識(shí)基礎(chǔ)薄弱，理解能力相對(duì)缺乏，很多學(xué)生只要遇到稍有難度的學(xué)習(xí)問(wèn)題，就會(huì)消極厭學(xué)，教學(xué)效果較差。因此，需要在電力電子教學(xué)過(guò)程中引入新的理念，進(jìn)行教學(xué)改革，促進(jìn)課堂效率的提高。

二、教學(xué)改革方案設(shè)計(jì)

1.優(yōu)化組合教學(xué)內(nèi)容

《電力電子技術(shù)》教材內(nèi)容比較抽象，理論性強(qiáng)，學(xué)生的知識(shí)水平不易跟上。為了較好地完成教學(xué)目標(biāo)，應(yīng)打破學(xué)科理論體系，根據(jù)高職培養(yǎng)目標(biāo)定位，以能力為中心，確定若干個(gè)教學(xué)模塊。每一個(gè)教學(xué)模塊中，以一個(gè)單功能的實(shí)用電路作為核心，把該電路的制作與分析結(jié)合起來(lái)進(jìn)行教學(xué)，把一個(gè)個(gè)實(shí)際單元電子電路制作、測(cè)試與分析相結(jié)合的教學(xué)更加貼近生產(chǎn)實(shí)際，既可以解決理論與實(shí)際相結(jié)合的問(wèn)題，又可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、解決學(xué)生的理解問(wèn)題。

整個(gè)教學(xué)內(nèi)容被分成6個(gè)功能模塊。每一個(gè)模塊都有明確的教學(xué)目標(biāo)。如調(diào)光燈模塊，主要教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生掌握元件晶閘管的工作特點(diǎn)及可控整流觸發(fā)電路，通過(guò)實(shí)例的制作，不但可以吸引學(xué)生的注意力，還可以加深學(xué)生的理解力。一學(xué)期教學(xué)結(jié)束，學(xué)生只需通過(guò)這六個(gè)實(shí)用電路，即可將整個(gè)電力電子技術(shù)的理論串聯(lián)起來(lái)，同時(shí)，也培養(yǎng)了不管學(xué)習(xí)什么理論，都要把它放到實(shí)際生活中應(yīng)用的良好習(xí)慣。電力電子技術(shù)教學(xué)模塊見(jiàn)下表。

2.靈活運(yùn)用教學(xué)方法和手段

首先，電力電子這門課的知識(shí)點(diǎn)主要是建立在晶閘管的工作原理之上，在此基礎(chǔ)上對(duì)晶閘管進(jìn)行組合形成不同電路；其次，電路所接負(fù)載基本上就只有以下三種：電阻性負(fù)載、大電感性負(fù)載、反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載。例如，在可控整流電路部分，上課時(shí)教師只需將單相半波可控整流電路講透，其余的如單相全控橋、單相半控橋，三相可控整流都可由學(xué)生自學(xué)。明確目標(biāo)，變教師的“教”為學(xué)生的“學(xué)”，讓學(xué)生帶著問(wèn)題學(xué)習(xí)，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性。學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)，能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。

3.利用現(xiàn)代化教學(xué)手段，提高教學(xué)效率

電力電子技術(shù)課堂教學(xué)的最大特點(diǎn)就是電路圖和波形圖較多，實(shí)踐性強(qiáng)。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，內(nèi)容不斷增加，如何增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生較好地掌握課程內(nèi)容，多媒體教學(xué)存在不可比擬的優(yōu)勢(shì)。比如，教學(xué)中的各典型電路部分涉及眾多的電壓、電流波形分析，傳統(tǒng)的黑板教學(xué)方式既費(fèi)時(shí)又不方便。因此，有必要制作適合本課程特點(diǎn)的多媒體課件，提高課程的教學(xué)效果。為解決有關(guān)波形演示問(wèn)題，用Flash制作了波形演示動(dòng)畫，演示時(shí)，控制角可任意選擇，各波形可連續(xù)畫出，也可點(diǎn)動(dòng)畫出，非常方便課堂教學(xué)，取得了很好的課堂教學(xué)效果。

4.開(kāi)展EDA實(shí)驗(yàn)，配合提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果

隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的迅速普及，在教學(xué)實(shí)踐的過(guò)程中，結(jié)合理論教學(xué)的進(jìn)程，利用計(jì)算機(jī)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行基礎(chǔ)驗(yàn)證模擬仿真實(shí)驗(yàn)，作為教學(xué)的補(bǔ)充，使學(xué)生增強(qiáng)對(duì)電路的感性認(rèn)識(shí)，掌握各種儀器的基本使用、電路參數(shù)的測(cè)試方法。實(shí)驗(yàn)由教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容通過(guò)多媒體教學(xué)平臺(tái)演示完成，再由學(xué)生練習(xí)。通過(guò)人機(jī)對(duì)話的方式，能使每個(gè)人都能親自動(dòng)手搭接電路，進(jìn)行元件接線，參數(shù)設(shè)定。軟件Matlab/Simulink有完善的電力電子工具包SimPow-ersystem，其中有各種器件、電源、負(fù)載、測(cè)量和波形顯示元件等，可以搭建各種電力電子電路。比如，學(xué)生根據(jù)整流與有源逆變實(shí)驗(yàn)原理圖，自由地設(shè)計(jì)各種不同的實(shí)驗(yàn)。通過(guò)選擇實(shí)現(xiàn)單相整流、三相橋式整流、三相橋式有源逆變等多種實(shí)驗(yàn)。也可通過(guò)脈沖控制開(kāi)關(guān)的閉合或分?jǐn)?，?lái)模擬晶閘管開(kāi)路故障、驅(qū)動(dòng)脈沖丟失故障等實(shí)驗(yàn)。設(shè)置負(fù)載電感Ld和負(fù)載電阻Rd的數(shù)值可以組合成多組不同負(fù)載參數(shù)的純阻性負(fù)載、感性負(fù)載等。通過(guò)軟件可隨時(shí)調(diào)整和修改元器件參數(shù)，分析各元件參數(shù)對(duì)電路的作用與影響，所以調(diào)試和測(cè)量本身就是最好的學(xué)習(xí)過(guò)程。開(kāi)設(shè)了EDA實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生通過(guò)與理論課同步的軟件仿真實(shí)驗(yàn)，搞清楚了電路的工作原理、波形關(guān)系、參數(shù)條件、調(diào)試方法和可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題等。再做硬件實(shí)驗(yàn)時(shí)，其思路、方法和電路分析調(diào)試能力大有提高，實(shí)訓(xùn)收效顯著。

5.多途徑提供信息，激活創(chuàng)造思維

現(xiàn)代科技飛速發(fā)展的今天，電力電子技術(shù)作為弱電與強(qiáng)電的橋梁，正在與微電子技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)相輔相成快速發(fā)展，還與多個(gè)學(xué)科相互滲透，電力電子技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)的重要支柱。當(dāng)前的學(xué)習(xí)是基于資源的學(xué)習(xí)，網(wǎng)絡(luò)、專業(yè)書籍、報(bào)刊等都是可以利用的重要資源。充分利用這些資源，教師可以沖破單一教材的狹隘視野，獲得內(nèi)容更加豐富、形式更加多樣的教學(xué)內(nèi)容，開(kāi)拓學(xué)生眼界。同時(shí)，不斷向?qū)W生提供各種有利于學(xué)習(xí)新知識(shí)的信息，讓學(xué)生在有效信息的引導(dǎo)下，在已有知識(shí)基礎(chǔ)上，一步步地建構(gòu)自己的新知識(shí)，有利于激活學(xué)生的創(chuàng)造思維。

總之，在電力電子教學(xué)過(guò)程中，結(jié)合課程和學(xué)生的實(shí)際，靈活運(yùn)用教學(xué)方法和手段，采用模塊化教學(xué)，將理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，既利于學(xué)生加深理解和掌握書本的理論知識(shí)，又能在很大程度上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，學(xué)校培養(yǎng)出的人才也更能適應(yīng)社會(huì)的需要。

參考文獻(xiàn):

［1］黃克孝.職業(yè)和技術(shù)教育課程概論.上海華東師范出版社，2001.

［2］石偉平，徐國(guó)慶.職業(yè)教育開(kāi)發(fā)技術(shù).上海教育出版社， 2004.8.

［3］徐國(guó)慶.實(shí)踐導(dǎo)向職業(yè)教育課程研究.上海教育出版社，2005.