應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下“電力電子技術(shù)”實(shí)踐教學(xué)改革研究

薛玉翠　盛桂敏　李美麗　劉彥輝　郭洪昌

電力電子技術(shù)是一門融合了電子技術(shù)、控制技術(shù)和電力技術(shù)于一體的綜合性交叉學(xué)科，是使用電力電子器件、電路理論和控制技術(shù)對電能進(jìn)行處理、控制和變換的技術(shù)。隨著新型電力電子器件、新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和新的控制理論的發(fā)展，電力電子技術(shù)得到了飛速發(fā)展，并廣泛的應(yīng)用于交通、通信、電力新能源、家電等各個領(lǐng)域。尤其是新能源開發(fā)應(yīng)用過程中如太陽能、風(fēng)能、潮汐發(fā)電等更是離不開電力電子技術(shù)。因此該課程是電氣工程及其自動化專業(yè)的必修基礎(chǔ)課程，也是實(shí)用性、工程性和綜合性很強(qiáng)的課程。

在應(yīng)用型本科電力電子技術(shù)教學(xué)改革過程中，如何培養(yǎng)具有專業(yè)基礎(chǔ)，突出應(yīng)用技能，強(qiáng)化面向社會、面向生產(chǎn)服務(wù)一線的高等技術(shù)型人才是一個急需解決的問題。本文從學(xué)校的實(shí)際情況出發(fā)，針對實(shí)驗(yàn)室的管理、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置、實(shí)驗(yàn)的考核、開放實(shí)驗(yàn)室及指導(dǎo)學(xué)時參加電子設(shè)計(jì)大賽等方面對電力電子技術(shù)課程的實(shí)踐教學(xué)改革進(jìn)行了深入探索。

1.改革實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)模式與管理

實(shí)驗(yàn)的課堂授課時都按照原理講授、示范接線、結(jié)果展示、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)四個步驟進(jìn)行。1）原理講授：充分利用板書，將原理展示給學(xué)生，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)中需要注意的地方讓學(xué)生在聽講的同時可以通過板書上的內(nèi)容回憶原理。2）示范接線：接線過程中向?qū)W生講解控制電路單元、驅(qū)動電路單元和主電路單元。詳細(xì)講解每個單元的工作情況和接線的注意事項(xiàng)及接錯了后出現(xiàn)的故障。同時促使學(xué)生養(yǎng)成良好的習(xí)慣，一律采用標(biāo)準(zhǔn)化接線方法。3）結(jié)果展示：將測量量輸送給雙蹤示波器，強(qiáng)化示波器的調(diào)試和測量注意事項(xiàng)，對波形進(jìn)行分析。4）實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)：演示完畢后，部分學(xué)生會存在這樣那樣的疑惑，因此應(yīng)留給學(xué)生提問的時間，可以讓教師進(jìn)一步了解學(xué)的掌握情況，同時打消學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的畏難心理，這也為將來改進(jìn)授課方式提供了參考。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)環(huán)節(jié)中，包括實(shí)驗(yàn)接線的檢查、實(shí)驗(yàn)故障的分析檢測、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析等。

實(shí)驗(yàn)室的日常管理和維護(hù)由任課老師和實(shí)驗(yàn)員共同負(fù)責(zé)，任課教師在實(shí)驗(yàn)過程中會不斷發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的問題，維修時任課老師和維修人員一起維修，這種管理模式在某種程度上很好的降低了運(yùn)行成本，提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率，保證了實(shí)驗(yàn)教學(xué)能順利進(jìn)行。

2.改革實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置

電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)學(xué)時一般18學(xué)時，在原有驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增加綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，涵蓋電力電子技術(shù)的四大基本電路和兩大基本控制和一些綜合閉環(huán)的控制電路。

（1）驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)（基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)）

依托EL-DS-Ⅲ型電氣控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)臺，完成的實(shí)驗(yàn)題目為①單結(jié)晶體管觸發(fā)電路的研究；②單相橋式全控整流電路；③三相半波可控整流電路④Buck變換電路研究；⑤單相斬控式交流調(diào)壓電路；⑥單相SPWM電壓型逆變電路研究；⑦半橋開關(guān)電源電路的研究。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)主要是使學(xué)生接觸具體的器件、控制電路、驅(qū)動電路和主電路，掌握電力電子器件的特性，對四種變流電路的工作原理進(jìn)行校驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中人為設(shè)計(jì)故障，運(yùn)用理論知識完成故障電路的實(shí)驗(yàn)波形分析，達(dá)到理論與實(shí)踐的結(jié)合。另外，特別強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性和常識，避免實(shí)驗(yàn)事故的發(fā)生。

（2）設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)

經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，結(jié)合校內(nèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)資源，開發(fā)有一定深度的綜合應(yīng)用性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并建立相應(yīng)的開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選項(xiàng)庫，教師對學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行指導(dǎo)。例如，依托EL-DS-Ⅲ型電氣控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)臺等設(shè)備，開發(fā)諸如“鼠籠三相異步電動機(jī)（VVVF）變頻調(diào)速電路研究”、“晶閘管直流電機(jī)調(diào)速電路研究等綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；在“綜合性、設(shè)計(jì)性”等應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)教師只給出每個實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)指標(biāo)要求和主要參考元器件，學(xué)生理論與工程實(shí)踐相結(jié)合，電力電子技術(shù)與電機(jī)學(xué)、電力系統(tǒng)分析相結(jié)合，查閱資料、制定方案、設(shè)計(jì)出電路、列出實(shí)驗(yàn)步驟和測試方法，對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行分析、處理、儲存并創(chuàng)造性地加以應(yīng)用。

（3）創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)

主要是高新技術(shù)能力的培養(yǎng)，包括各類設(shè)計(jì)大賽，將新技術(shù)，新方法及科研成果引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，充分發(fā)揮學(xué)生的自主性和創(chuàng)造性，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)在開放實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行。

3.改革實(shí)驗(yàn)考核方式

改革后，實(shí)行過程化管理，把考核滲透到學(xué)生實(shí)驗(yàn)流程每一個階段，實(shí)驗(yàn)成績不在是最終一次考核給成績而是在實(shí)驗(yàn)的每一個階段都有考核，讓學(xué)生無論是預(yù)習(xí)，還是實(shí)驗(yàn)操作、寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告都要認(rèn)真對待，提高學(xué)生上實(shí)驗(yàn)課的質(zhì)量。成績評分標(biāo)準(zhǔn)為：兩學(xué)時計(jì)100分，出勤考評10分，預(yù)習(xí)考評10分、實(shí)驗(yàn)操作考評50分、實(shí)驗(yàn)報(bào)告30分。沒有出席上課的同學(xué)即使交報(bào)告也不計(jì)分，強(qiáng)化出席和實(shí)驗(yàn)操作。如果學(xué)生無故缺席6學(xué)時及以上，則沒有實(shí)驗(yàn)成績。18學(xué)時的實(shí)驗(yàn)課程總分900分，折合后總分30分，計(jì)入理論課的考核成績。

4.開放實(shí)驗(yàn)室

由任課教師申報(bào)開放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目經(jīng)學(xué)院教務(wù)處批準(zhǔn)，每個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要求教師指導(dǎo)學(xué)時6學(xué)時，學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)時為12學(xué)時。選修學(xué)分1學(xué)分，對于每個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要求至少12名學(xué)生參加，由學(xué)生自己申請，老師安排指導(dǎo)時間。電力電子技術(shù)開放實(shí)驗(yàn)室的題目有有源功率因數(shù)校正電路研究；運(yùn)用MATLAB中的SIMULINK模塊對電力電子變流電路的仿真等。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)為有能力的學(xué)生提供條件去完成教學(xué)計(jì)劃學(xué)時外未完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，為愛好動手、動手能力強(qiáng)、創(chuàng)新意識強(qiáng)的學(xué)生提供了良好的條件。同時對學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作也打下了基礎(chǔ)。

5.指導(dǎo)學(xué)生參加電子設(shè)計(jì)大賽

協(xié)助電子協(xié)會的老師指導(dǎo)電子信息工程專業(yè)和電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生全國大學(xué)生電子大賽訓(xùn)練。國賽每年基本上都有電力電子技術(shù)方面的選題，如開關(guān)電源模塊并聯(lián)供電系統(tǒng)；開關(guān)穩(wěn)壓電源；數(shù)控直流電流源等。因此，在訓(xùn)練中我們將歷年大賽中的題目作為一個實(shí)訓(xùn)方向。近三年來，電子協(xié)會的同學(xué)取得的可喜的比賽成績。從大賽的準(zhǔn)備，選題，參賽作品的設(shè)計(jì)一系列工作，老師和學(xué)生都取得了很大的進(jìn)步，同時激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)電力電子技術(shù)的興趣，利于更好的開展教學(xué)活動。

6.結(jié)束語

在學(xué)院應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下，電力電子技術(shù)實(shí)踐教學(xué)改革是一項(xiàng)長期系統(tǒng)工程，從我校的電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題出發(fā)，以逐步完善實(shí)驗(yàn)設(shè)備為前提，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，開放實(shí)驗(yàn)室，改革實(shí)驗(yàn)考核方式，實(shí)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程化管理，指導(dǎo)學(xué)生參加電子科技大賽等，取得了較好的教學(xué)效果。今后，我們會繼續(xù)努力，進(jìn)一步將教師的科研與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，將學(xué)生的理論課與實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)課結(jié)合更好的開展實(shí)踐教學(xué)活動。

（作者單位：綏化學(xué)院電氣工程學(xué)院）