基于項(xiàng)目教學(xué)法的電力電子技術(shù)教學(xué)

張 波

(蘇州市職業(yè)大學(xué) 電子信息工程系，江蘇 蘇州 215104)

基于項(xiàng)目教學(xué)法的電力電子技術(shù)教學(xué)

張 波

(蘇州市職業(yè)大學(xué) 電子信息工程系，江蘇 蘇州 215104)

傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)課程教學(xué)存在不能調(diào)動學(xué)生積極性、學(xué)生創(chuàng)造性得不到發(fā)揮、甚至學(xué)生的實(shí)踐能力得不到應(yīng)有的提高等等不足，這些需要對課程教學(xué)方式進(jìn)行改革.基于蘇州市職業(yè)大學(xué)電力電子技術(shù)精品課程建設(shè)的平臺，對基于項(xiàng)目教學(xué)法的電力電子技術(shù)教學(xué)進(jìn)行了探索，教學(xué)實(shí)踐結(jié)果表明該方法有效地解決了傳統(tǒng)教學(xué)的不足，是一種行之有效的好方法.

項(xiàng)目教學(xué)法；電力電子技術(shù)；課程教學(xué)；探索

電力電子技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，新能源技術(shù)和節(jié)能環(huán)保等都離不開電力電子技術(shù).《電力電子技術(shù)》課程則是應(yīng)用電氣和應(yīng)用電子技術(shù)等專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，很多學(xué)校都把該課程列為相應(yīng)專業(yè)的核心課程.蘇州市職業(yè)大學(xué)(以下稱我校)對電力電子技術(shù)的教學(xué)及其改革都十分重視，該課程已成為教育部高職高專教學(xué)指導(dǎo)委員會的精品課程之一.我校對電力電子技術(shù)教學(xué)的改革進(jìn)行了很多探索與嘗試，本文就其中的電力電子技術(shù)的項(xiàng)目教學(xué)進(jìn)行了探討.

1 電力電子課程特點(diǎn)、教學(xué)目標(biāo)及現(xiàn)行教學(xué)方式的不足

電力電子技術(shù)又稱電力電子學(xué)，國際電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)將電力電子技術(shù)表述為：有效地使用電力半導(dǎo)體器件，應(yīng)用電路和設(shè)計(jì)理論以及分析工具，實(shí)現(xiàn)對電能的高效變換和控制的一門技術(shù).它是由電力學(xué)、電子學(xué)和控制理論三個學(xué)科交叉而成的學(xué)科，同時也是實(shí)踐性很強(qiáng)的一門學(xué)科.課程以電力電子器件為核心，圍繞著實(shí)現(xiàn)電能高效的控制與變換這個目標(biāo)，課程內(nèi)容分為四部分：AC/DC變換(整流)、DC/AC變換(逆變)、DC/DC變換(斬波)和AC/AC變換(包括交流調(diào)壓和變頻)[1].該課程教學(xué)目標(biāo)在專業(yè)上是讓學(xué)生掌握常用的電力電子器件的特性及其驅(qū)動和保護(hù)、掌握實(shí)現(xiàn)各種電能變換的基本電路的電路拓?fù)浜突驹?，掌握常用的控制電路，使學(xué)生同時具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和相應(yīng)的實(shí)踐技能，會設(shè)計(jì)基本的電力電子電路，對電力電子電路的簡單故障能維修.此外還應(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)、軟開關(guān)技術(shù)、同步整流、雙向直流變換器和APFC技術(shù)等.課程教學(xué)中還規(guī)定有方法目標(biāo)和社會目標(biāo)，比如培養(yǎng)其自學(xué)能力和自我發(fā)展能力、創(chuàng)新能力，使其有安全意識，有敬業(yè)精神，有團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和與人溝通的能力，當(dāng)然這些方法目標(biāo)和社會目標(biāo)也會在其它課程中體現(xiàn).

電力電子傳統(tǒng)的教學(xué)方式理論教學(xué)上大都是以教師為中心的注入模式，教師在講臺上講述，學(xué)生被老師帶動，被動地接受，獲得的知識比較死板，學(xué)生的主動性，積極性沒有充分體現(xiàn)，學(xué)生的思維也受到限制；實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)也都是驗(yàn)證性的，往往是教師布置任務(wù)、學(xué)生按部就班地依照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的的步驟去操作，然后和教科書上的標(biāo)準(zhǔn)波形數(shù)據(jù)對比，很少關(guān)心實(shí)驗(yàn)原理、電路原理，很少關(guān)心每一步為什么這樣操作，有沒有別的操作方式可以達(dá)到這樣的效果，結(jié)果會導(dǎo)致學(xué)生像一個程序化的操作工，環(huán)境變一變就不知所措；試卷考核分?jǐn)?shù)占相當(dāng)大的比例，導(dǎo)致一部分學(xué)生學(xué)習(xí)以考得高分為目標(biāo)，而不太關(guān)心自己實(shí)際的專業(yè)技術(shù)水平，不太關(guān)心自己解決實(shí)際問題的能力.

2 基于項(xiàng)目教學(xué)法的電力電子技術(shù)教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 項(xiàng)目教學(xué)法

項(xiàng)目教學(xué)法是指將傳統(tǒng)的學(xué)科體系中的知識內(nèi)容轉(zhuǎn)化為若干個教學(xué)項(xiàng)目，圍繞著項(xiàng)目組織和展開教學(xué)，使學(xué)生直接參與項(xiàng)目全過程的一種教學(xué)方法[2].項(xiàng)目教學(xué)法是一種建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)上的新方法[3].這種方法是以學(xué)生為主體和中心，教師只是起到引導(dǎo)作用.這種方法有具體明確的目標(biāo)和實(shí)際項(xiàng)目成果展示，要求學(xué)生把課程和實(shí)際技能結(jié)合起來，要求學(xué)生獨(dú)立地積極主動地思考，在一定的時間范圍內(nèi)自己安排學(xué)習(xí)的行為，要自己克服困難解決實(shí)際問題.項(xiàng)目教學(xué)過程中學(xué)習(xí)成了一個人人主動參與的創(chuàng)新實(shí)踐過程，更加注重過程，而不僅僅注重結(jié)果.項(xiàng)目結(jié)束時，師生共同對項(xiàng)目進(jìn)行評價比較，找出不足，積累經(jīng)驗(yàn).

2.2 項(xiàng)目的選取與實(shí)施

怎樣在同樣的時間用項(xiàng)目教學(xué)法更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，項(xiàng)目的選取是關(guān)鍵[4].教師應(yīng)多和企業(yè)聯(lián)系，了解學(xué)科的實(shí)際應(yīng)用和最新動態(tài)，并緊緊圍繞自己的教學(xué)目標(biāo)，恰如其分地制定教學(xué)項(xiàng)目.項(xiàng)目選取應(yīng)把握以下幾點(diǎn)：①有一定實(shí)用性.選取制定的項(xiàng)目所涉及的理論知識在生產(chǎn)實(shí)際中和生活中要有實(shí)用的價值，并且能與實(shí)際技能訓(xùn)練緊密地結(jié)合；②有代表性.某個知識內(nèi)容所對應(yīng)的項(xiàng)目要能代表這部分知識內(nèi)容，涉及的知識應(yīng)包含該部分的重點(diǎn)內(nèi)容.方法上要可推廣性，比如內(nèi)容A和內(nèi)容B是項(xiàng)目對應(yīng)部分平行的內(nèi)容，項(xiàng)目中只包括了A，完成該項(xiàng)目后不僅要學(xué)生掌握內(nèi)容A，還要要求學(xué)生用同樣的方法在教師指引下自己掌握內(nèi)容B；③要有可操作性.選擇的項(xiàng)目難度要適中，要能激發(fā)學(xué)生的主動性和積極性，難度過高，在教學(xué)規(guī)定的時間內(nèi)難以完成，反而會挫傷學(xué)生的積極性；難度太低，學(xué)生會感覺沒有什么可學(xué)習(xí)借鑒的.同時，選項(xiàng)目也要考慮經(jīng)費(fèi)和實(shí)驗(yàn)條件；④項(xiàng)目要有整體性.課程所有的項(xiàng)目要有一定的關(guān)聯(lián)性，綜合起來要能體現(xiàn)出該課程的內(nèi)容和特點(diǎn)，能很好地完成教學(xué)目標(biāo).

電力電子技術(shù)教學(xué)中依據(jù)不同的內(nèi)容將其劃分為幾個項(xiàng)目模塊，不同的模塊因其目標(biāo)不同實(shí)施起來方式上會有所不同，但都是以學(xué)生為中心進(jìn)行的.項(xiàng)目任務(wù)由教師統(tǒng)一下達(dá)，項(xiàng)目要求提出時期，教師幫助學(xué)分析目標(biāo)，幫助其調(diào)研和確定方案，可以有適當(dāng)介紹性和提示性的講解；項(xiàng)目執(zhí)行的過程主要是學(xué)生查閱資料，借助學(xué)校實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺，自己獨(dú)立分析并完成方案，這期間教師幫扶和協(xié)助學(xué)生完成項(xiàng)目，作用相當(dāng)于顧問和參謀，教師可以針對學(xué)生遇到的問題集中答疑講解；項(xiàng)目完成后教師和學(xué)生一起對所完成的項(xiàng)目進(jìn)行總結(jié)與點(diǎn)評，教師指出每一個作品的優(yōu)點(diǎn)和不足，學(xué)生充分參加討論，有疑問教師可針對性講解.

2.3 基于項(xiàng)目教學(xué)法的電力電子教學(xué)設(shè)計(jì)

在課程教學(xué)設(shè)計(jì)中遵循的理念是：①內(nèi)容選取：以工作需求為目標(biāo)；②教學(xué)組織：以工作過程為主線；③教學(xué)實(shí)施：以實(shí)際工作為場景；④表現(xiàn)形式：以真實(shí)項(xiàng)目為載體；⑤課程標(biāo)準(zhǔn)：以職業(yè)資格為依據(jù).

根據(jù)電力電子課程特點(diǎn)及電力電子教學(xué)目標(biāo)的要求，我校采用項(xiàng)目教學(xué)法，取消了傳統(tǒng)上理論教學(xué)方式與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方式，選取了五個項(xiàng)目來完成課程教學(xué)：①電力電子器件部分項(xiàng)目為MOS管驅(qū)動電路設(shè)計(jì)與制作；②交流調(diào)壓部分：調(diào)光燈的設(shè)計(jì)與制作；③整流部分：直流電機(jī)調(diào)速裝置的設(shè)計(jì)與制作；④DC/DC變換部分：開關(guān)電源設(shè)計(jì)與制作；⑤逆變(與變頻)部分：單相變頻電源的設(shè)計(jì)與制作.每個項(xiàng)目依據(jù)其難易及學(xué)生完成的情況分配10～15個學(xué)時，項(xiàng)目的選取和實(shí)施都按前面敘述的方法進(jìn)行.

3 項(xiàng)目教學(xué)法在電力電子技術(shù)教學(xué)中實(shí)例

電力電子課程教學(xué)中，選用了五個項(xiàng)目之一的開關(guān)電源的設(shè)計(jì)與制作為實(shí)例介紹，對應(yīng)的內(nèi)容為DC/DC變換部分，這部分專業(yè)目標(biāo)包括：進(jìn)一步熟悉和掌握電力電子器件的特性，掌握各種DC/DC變換主電路構(gòu)成與原理，掌握PWM控制技術(shù)，熟悉掌握電感、電容在DC/DC變換器中的作用，熟悉開關(guān)電源的專用集成控制器，熟悉電力電子器件的驅(qū)動.

項(xiàng)目選取：選取的是基于TL494的Buck變換器.這個電路難度適中，涉及到教學(xué)中目標(biāo)的大部分知識點(diǎn)，電路典型，且成本比較低；項(xiàng)目任務(wù)下達(dá)：把10～40 V的直流輸入電壓變成穩(wěn)定的5 V直流電輸出，輸出電流1A以上，不能用線性穩(wěn)壓電源方式.下達(dá)任務(wù)的同時，把這部分的專業(yè)教學(xué)目標(biāo)介紹給學(xué)生，同時對部分內(nèi)容如DC/DC變換主電路、PWM控制技術(shù)等作概念性介紹，只是概念性介紹，不做深入講解，問題留給學(xué)生找答案，這部分，引導(dǎo)學(xué)生確定方案；項(xiàng)目實(shí)施：學(xué)生4人左右為一組，分組進(jìn)行，組內(nèi)學(xué)生分工合作.學(xué)生查資料，完成分析原理，按要求制作調(diào)試測試，記錄結(jié)果.教師在這一過程中充當(dāng)參謀與顧問的角色，對學(xué)生的提問進(jìn)行答疑，在此基本上對知識點(diǎn)進(jìn)行講解；項(xiàng)目的總結(jié)點(diǎn)評：教師和學(xué)生一起討論分析每一組的優(yōu)點(diǎn)與不足，同時對知識擴(kuò)展，比如項(xiàng)目用的是Buck變換器，教師要引導(dǎo)學(xué)生掌握Boost變換器、Buck-Boost變換器和Cuk變換器等.如圖1所示，為該項(xiàng)目的最終成果圖片[5].

4 教學(xué)體會

電力電子技術(shù)實(shí)踐性較強(qiáng)，采用項(xiàng)目教學(xué)法學(xué)生是在項(xiàng)目驅(qū)動下，有目的地主動想辦法解決問題，而不再是被動地接受；采用項(xiàng)目教學(xué)法有成果展示，學(xué)生學(xué)習(xí)中很感興趣，積極性創(chuàng)造性得到展示；項(xiàng)目教學(xué)法實(shí)施過程接近實(shí)際工程項(xiàng)目，能很好地培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，同時也能較好地實(shí)現(xiàn)課程方法目標(biāo)和社會目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)電力電子教學(xué)目標(biāo)，實(shí)踐證明，項(xiàng)目教學(xué)法是一種有效的方法，甚至可以說是目前筆者探索到的最好的方法.

[1]張波，丁金林. 電力電子技術(shù)的教學(xué)體會與思考［J］. 科技信息，2008(19)：268-269.

[2]吳言. 項(xiàng)目教學(xué)法 [J]. 職業(yè)技術(shù)教育，2003(7)：45-48.

[3]李純青，王志玲. 基于建構(gòu)主義的課題研究教學(xué)模式對學(xué)生創(chuàng)新能力的影響研究［J］. 清華大學(xué)教育研究，2006(11)：36-40.

[4]唐煒. 基于“項(xiàng)目驅(qū)動”的單片機(jī)類課程實(shí)踐教學(xué)改革 ［J］. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010，29(5)：130-132，154.

[5]張波. 基于TL494的直流變換器［J］. 電子與封裝，2010，10(12)：23-26.

On the Teaching of Power Electronic Technology Based on Project Approach

ZHANG Bo

(Department of Electronic Information Engineering，Suzhou Vocational University，Suzhou 215104，China)

The traditional teaching of power electronic technology fails to arouse students’enthusiasm，exercise their creativity or improve their practical ability. These deficiencies call for reforms of the teaching.Enjoying the support of the excellent course of power electronics of Suzhou Vocational University，this paper delves into the teaching of power electronics based on Project Approach while the teaching results indicate that this method is effective in overcoming the deficiencies of the traditional teaching.

project approach；power electronic technology；teaching；exploration

G718.5

A

1008-5475(2012)04-0082-03

2012-08-11；

2012-09-21

張 波(1979-)，男，湖北棗陽人，講師，工程師，碩士，主要從事電力電子技術(shù)教學(xué)與研究.

(責(zé)任編輯：李 平)