“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)中創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

王宏華

(河海大學(xué)自動(dòng)化工程系,江蘇南京210098)

“電力電子技術(shù)”是自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化等本科專業(yè)的基礎(chǔ)課。本文結(jié)合該課程教學(xué)內(nèi)容,從充分利用學(xué)習(xí)遷移規(guī)律、引導(dǎo)學(xué)生采用發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)和掌握學(xué)習(xí)等創(chuàng)造性學(xué)習(xí)方法、加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際幾個(gè)方面,對(duì)在“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)中如何加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)談幾點(diǎn)體會(huì)。

1 利用學(xué)習(xí)遷移培養(yǎng)自學(xué)能力

“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)內(nèi)容是以研究半控型電力電子器件(SCR)、全控型電力電子器件(GTO、BJT、IGBT、POWER-MOSFET、IGCT)及其構(gòu)成的交直流電能相互轉(zhuǎn)換的典型變流器(整流器、逆變器、交流調(diào)壓器、交交變頻器、直流斬波器)為主線展開(kāi)的[1]。在教學(xué)中,既要圍繞教學(xué)大綱、教材組織教學(xué),傳授電力電子技術(shù)的基本理論,如電力電子器件的原理、特性、驅(qū)動(dòng)和保護(hù);各種功率變換主電路的拓?fù)?、原理及分析和設(shè)計(jì)等;還要讓學(xué)生學(xué)會(huì)基本分析方法,如波形分析法和諧波分析法等。此外,應(yīng)適當(dāng)引入電力電子學(xué)科發(fā)展的新成果,如PIC技術(shù)、軟開(kāi)關(guān)技術(shù)和APFC技術(shù)等。

為了激發(fā)學(xué)生對(duì)“電力電子技術(shù)”的學(xué)習(xí)興趣和促進(jìn)學(xué)生自學(xué)能力提高,應(yīng)充分利用學(xué)習(xí)遷移規(guī)律[2]。例如,講授三相可控整流電路時(shí),應(yīng)重點(diǎn)剖析三相半波可控整流電路這一最基本的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),然后分析三相橋式可控整流電路(其拓?fù)錇閮山M三相半波可控整流電路的串聯(lián))等效于六相半波可控整流電路的實(shí)質(zhì)。在此基礎(chǔ)上,引導(dǎo)學(xué)生遷移到對(duì)雙反星形可控整流電路(其拓?fù)錇閮山M三相半波可控整流電路的并聯(lián))、十二相整流電路(采用兩組三相橋串聯(lián)或兩組三相橋并聯(lián))等其它多相整流電路的認(rèn)知和分析,進(jìn)而理解多重化技術(shù)(即功率變換裝置串/并聯(lián))的重要作用。又例如,講授直流斬波電路時(shí),在重點(diǎn)分析降壓(Buck)變換器、升壓(Boost)變換器原理及拓?fù)涞幕A(chǔ)上,引導(dǎo)學(xué)生基于多重化技術(shù)遷移到對(duì)降壓-升壓復(fù)合型變換電路及橋式可逆變換電路的認(rèn)知和分析。

2 采用創(chuàng)造性學(xué)習(xí)方法

培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)造性的技術(shù)人才是高等學(xué)校義不容辭的任務(wù),本科生課程教學(xué)不應(yīng)僅停留在傳授知識(shí)層次,更應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生以創(chuàng)新為目的的學(xué)習(xí)習(xí)慣。應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)創(chuàng)造意識(shí),引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用正確的思維方法,去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題及解決問(wèn)題[2]。例如,在講授了雙向晶閘管的基本原理和特性后,可讓學(xué)生對(duì)簡(jiǎn)單的雙向晶閘管單相交流調(diào)壓電路的局限性進(jìn)行分析,而后鼓勵(lì)學(xué)生通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料,結(jié)合獨(dú)立思考給出改進(jìn)的電路。又如,整流電路并聯(lián)時(shí)(如雙反星形可控整流電路、兩組三相橋并聯(lián)組成的十二相整流電路等)必須采用平衡抗器來(lái)保證兩組基本均流同時(shí)工作,這一結(jié)論可引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)對(duì)一般的六相半波可控整流電路的缺點(diǎn)進(jìn)行分析后得出,以使學(xué)生掌握平衡抗器在并聯(lián)整流電路中的重要作用。

我們提倡根據(jù)“電力電子技術(shù)”課程特點(diǎn)采取多種形式的考試方法,重在考核學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力?！半娏﹄娮蛹夹g(shù)”課程是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科基礎(chǔ)課,不宜僅采用一次閉卷考試作為評(píng)定學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的唯一依據(jù)?？刹扇￠_(kāi)卷或半開(kāi)卷考試和小論文(仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告)和調(diào)研報(bào)告相結(jié)合的考核方法進(jìn)行測(cè)評(píng)。

3 強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際

為了促進(jìn)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際,切實(shí)提高實(shí)踐能力,我們采取如下幾方面的措施。

1)我們將原理性電力電子電路的講解與工程應(yīng)用實(shí)例分析相結(jié)合。對(duì)電力電子電路的教學(xué)不應(yīng)僅停留在對(duì)其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作原理的分析,也應(yīng)注重具體電路實(shí)例的剖析。在教學(xué)中,可引導(dǎo)學(xué)生了解電力電子技術(shù)在日常生活中的應(yīng)用實(shí)例,如調(diào)光臺(tái)燈、電子鎮(zhèn)流器、電動(dòng)自行車及變頻空調(diào)等。

2)我們注意加強(qiáng)“電力電子技術(shù)”理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有機(jī)融合。在理論教學(xué)的過(guò)程中,應(yīng)加強(qiáng)實(shí)際電力電子電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比重,同時(shí)可以融入Matlab Simulink/Power System在電力電子技術(shù)問(wèn)題分析和求解中的應(yīng)用。

3)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在方式上應(yīng)注重啟發(fā),引導(dǎo)學(xué)生積極參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì);在時(shí)間和內(nèi)容安排上應(yīng)注意驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、仿真實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的循序漸進(jìn)。

[1] 黃俊,王兆安編.電力電子變流技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社,1995

[2] 朱菊芳.高等教育學(xué)教程,南京師范大學(xué)出版社,1995

[3] 陳明,欒云風(fēng)主編.面向 21世紀(jì)自動(dòng)化教育改革的理思與實(shí)踐,西北工業(yè)大學(xué)出版社,1998