應(yīng)用型本科“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)改革的研究

楊建湘

【摘要】本文根據(jù)“電力電子技術(shù)”課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行分析和討論，結(jié)合我校培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才的發(fā)展趨勢，闡述了電力電子技術(shù)教學(xué)過程中側(cè)重于工程應(yīng)用的改革方向，同時論述了教學(xué)方法和手段的改革措施，通過利用各種軟件仿真加深學(xué)生對電力電子技術(shù)知識的理解，讓學(xué)生真正做到學(xué)以致用，獲取最佳的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】工程應(yīng)用;教學(xué)改革;實驗仿真;實踐能力

《電力電子技術(shù)》是電氣信息類專業(yè)的一門重要且實踐性極強的基礎(chǔ)課程，該課程教學(xué)內(nèi)容較多、電路多、信息量大，通過分析各類電力電子器件的導(dǎo)通與關(guān)斷來理解四種變流典型電路的工作原理。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，結(jié)合當(dāng)前我校應(yīng)用型本科院校的轉(zhuǎn)型及電氣信息類專業(yè)的特色，對電力電子技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容不斷更新補充、采用更加合理的教學(xué)方法與手段以及教學(xué)實踐等教學(xué)改革。比如其課程特點波形分析內(nèi)容極多，給教學(xué)帶來極大的不便，且手工繪制波形缺乏靈活性采用軟件仿真幫助學(xué)生理解。因此，在傳授學(xué)生理論知識的同時強化培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力。

1.教改的理念及課程內(nèi)容

1.1 教改的理念

以現(xiàn)代高校教育思想為指導(dǎo)，以高素質(zhì)師資隊伍為基礎(chǔ)，以強化培養(yǎng)學(xué)生能力為目標(biāo)，以適應(yīng)工程實踐需求為導(dǎo)向，以科學(xué)的教學(xué)管理體制為保障，以當(dāng)前地方性院校應(yīng)用型本科轉(zhuǎn)型為契機，對教學(xué)內(nèi)容、方法、手段和實驗實踐等進(jìn)行改革的探討與實踐[1]。

1.2 現(xiàn)有的課程內(nèi)容體系

電力電子技術(shù)是應(yīng)用電力電子器件對電力電子電路進(jìn)行電能變換和控制的技術(shù)，是強電與弱電之間的紐帶。“電力電子技術(shù)”課程的知識體系主要包含電力電子器件、電路、控制三條主線，如圖1所示，

圖1 “電力電子技術(shù)”課程的知識體系結(jié)構(gòu)圖

在“電力電子技術(shù)”課程的知識體系中，電力電子器件部分是基礎(chǔ)，主要由不可控器件、半控器件、全控器件、新型電力電子器件組成，講授其基本結(jié)構(gòu)、工作原理、特性參數(shù)、共性問題等。教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生能熟練掌握各種電力電子器件的使用方法和在使用中應(yīng)注意的問題?！半娏﹄娮蛹夹g(shù)”課程的主干內(nèi)容是四大基本變流電路，這部分的教學(xué)目標(biāo)要求學(xué)生做到“四會”：會看、會想、會算、會選?！皶础奔礊闀炊麟娐穲D;“會想”即為會想明白主電路的工作原理，并能看懂其工作波形圖;“會算”即為會計算一些重要的電氣量，如整流電路輸出電壓的平均值、逆變電路輸出電壓的基波幅值等等;“會選”即為會選擇合適的功率開關(guān)器件，主要是功率開關(guān)器件的電流和電壓定額。控制技術(shù)是《電力電子技術(shù)》課程的工程實踐部分，要求學(xué)生掌握SPWM控制技術(shù)和軟開關(guān)技術(shù)的基本原理及應(yīng)用[2]。

2.教學(xué)手段與方法的改革措施

2.1 合理利用多媒體制作有聲形色一體化的課件

講好緒論第一堂課，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，對課程學(xué)習(xí)有個良好的開端。在采用多媒體課件時，切勿將課本的內(nèi)容用PPT直接投影到屏幕上。教師可以將圖、文、聲、色融合為一體，說明電力電子技術(shù)的具體應(yīng)用領(lǐng)域。對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行充分理解和掌握并與工程實踐相結(jié)合，在教學(xué)中還應(yīng)注意壓縮或刪減一些已過時或?qū)嶋H應(yīng)用較少的器件和電路，避免學(xué)生在課堂上被“枯燥”的電路圖、波形圖及公式推導(dǎo)喪失信心，讓學(xué)生在聽課時對教材中的內(nèi)容與我們的生產(chǎn)生活密切聯(lián)系起來。比如在講述交-交變頻電路時，結(jié)合目前我國應(yīng)用最廣的變頻調(diào)速技術(shù)，教師可以收集豐富的集圖片、錄像等感性材料重點講述交-交間接變頻電路，主要以變頻器和UPS為對象與我們生產(chǎn)生活緊密結(jié)合[3]。

2.2 聯(lián)系其他課程知識與教師的科研成果相結(jié)合應(yīng)用于教學(xué)中，實施案例式教學(xué)

電力電子技術(shù)是以電路分析、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等課程為基礎(chǔ)，是一門要求掌握基礎(chǔ)知識較寬的課程，與控制理論、單片機原理、電力拖運與控制系統(tǒng)等課程聯(lián)系十分緊密。在教學(xué)中，適當(dāng)注意本課程與其它課程聯(lián)系，其一有利于學(xué)生掌握本課程的知識，其二有利于學(xué)生對基礎(chǔ)知識的加深理解與應(yīng)用，同時在學(xué)習(xí)其它專業(yè)課時，能很快應(yīng)用本課程的知識來解決問題。比如，在講授PWM自然采樣法時，除講授教材中的基本理論與計算外，可以以電子束焊機高壓逆變電源驅(qū)動電路為對象將其列入教學(xué)內(nèi)容中去，用圖2所示的簡單電路框圖說明該方法的實現(xiàn)方法，由于教師在科研過程中有著深刻的理解和豐富的經(jīng)驗積累，與學(xué)生進(jìn)行互動交流，啟發(fā)學(xué)生用己掌握的知識來分析和設(shè)計一個小電路，引導(dǎo)學(xué)生一步一步地挖掘知識點，與學(xué)生一起分析設(shè)計這個簡單的模擬電路生成PWM波的方法。因此講解起來論據(jù)充分、內(nèi)容詳實、語言生動，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣[4]。

圖2 PWM生成電路圖

3.充分利用各種仿真軟件加強實踐能力培養(yǎng)

實踐教學(xué)改革是目前地方性本科高校轉(zhuǎn)型的目標(biāo)。電力電子技術(shù)課程的實踐性很強，實踐教學(xué)是該課程的重要環(huán)節(jié)。多實踐、多練習(xí)是學(xué)生掌握知識、培養(yǎng)技能、學(xué)以致用的有效捷徑。加強學(xué)生更深層次理解和鞏固課堂知識，以提高學(xué)生的動手能力為培養(yǎng)目標(biāo)，鼓勵學(xué)生參與教師的科研活動和實驗室建設(shè)，減少一些驗證性實驗，增加綜合性和設(shè)計性實驗;開放實驗室， 針對我校實驗教學(xué)設(shè)備較少，學(xué)生數(shù)量大，學(xué)生只能在現(xiàn)有的實驗設(shè)備上進(jìn)行少量的電路實驗，來驗證的知識，不能體現(xiàn)電力電子技術(shù)課程的最新內(nèi)容。由于現(xiàn)代計算機仿真技術(shù)以可視化、生動、準(zhǔn)確、圖形精美等優(yōu)點已經(jīng)備受關(guān)注，為此，我們在教學(xué)過程中，給學(xué)生介紹一些專用的仿真軟件，如Matlab、Pspice、Saber、Multisim、PSCAD/EMTDC等這些仿真軟件加載有常用的電子元件庫及虛擬儀器。在我校的公用計算機房利用仿真軟件來解決實際實驗問題，可以適時地講述一種仿真軟件的用法同時對課程中的所學(xué)例題及所有實驗進(jìn)行仿真，從而豐富實驗手段，增加學(xué)生的感性認(rèn)識，提高綜合設(shè)計能力和設(shè)計效率。同樣也可對如圖2所示的PWM生成電路框圖進(jìn)行實驗仿真，同時可以軟件仿真的同時考慮PID控制和反饋對所需高壓電源系統(tǒng)的影響。通過一些電力電子變換電路的控制電路設(shè)計，將工程應(yīng)用技術(shù)滲透到實驗教學(xué)過程中，可以不斷加強學(xué)生的工程實踐能力，大大激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和增強學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性[5]。

4.結(jié)語

根據(jù)“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)內(nèi)容結(jié)合我校培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才為落腳點進(jìn)行改革，在教學(xué)手段和方法的改革措施中，合理利用多媒體課件，豐富了教學(xué)內(nèi)容，生動展示各種教學(xué)素材。同時教師可以實施案例式教學(xué)讓學(xué)生與其他課程知識聯(lián)系，拓寬學(xué)生學(xué)習(xí)的思路與知識面;在加強學(xué)生實踐能力培養(yǎng)的改革措施中，充分利用各種仿真軟件，進(jìn)行綜合性實驗仿真，強化學(xué)生的工程應(yīng)用思想。因此，在“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)實踐改革中要及時更新和補充目前工程應(yīng)用中的一些主流技術(shù)來充實我們的教學(xué)內(nèi)容，積極改進(jìn)教學(xué)方法和手段可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使教學(xué)過程生動有趣，加深學(xué)生對知識的理解，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和實踐能力，在教學(xué)過程中效果較好。

參考文獻(xiàn)

[1]王卓，王強，曹晶人，辛平，麻丹丹.“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)改革探討與實踐[J].中國電力教育，2013（11）：37-38.

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[4]許春雨.電力電子技術(shù)課程的教學(xué)與實踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2010（S1）：55-56.

[5]程瓊，鄭建勇，廖冬初.“電力電子技術(shù)”課程改革新探討[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2009（2）：13-14.