“電力電子技術(shù)”課程研究性教學實踐探索

劉少克?李曉龍

摘要：隨著現(xiàn)代高等教育的發(fā)展，研究性教學實踐越來越受到關(guān)注，其中案例分析、項目教學和工程實例等方法因與實際結(jié)合緊密而得到師生的偏愛?！半娏﹄娮蛹夹g(shù)”是一門與工程實際結(jié)合十分緊密的課程，結(jié)合該課程研究性教學實踐，對工程平臺的選擇進行了探索，并以磁浮列車供電系統(tǒng)作為綜合性工程平臺在電力電子技術(shù)教學中的應(yīng)用進行了舉例說明。

關(guān)鍵詞：教學方法；教學研究；實踐教學；工程案例；電力電子技術(shù)

作者簡介：劉少克（1963-），男，湖南長沙人，國防科學技術(shù)大學機電工程與自動化學院，教授。（湖南 長沙 410073）

基金項目：本文系“十二五”國家科技支撐計劃重點項目“中低速磁浮交通應(yīng)用開發(fā)及集成示范研究”（項目編號：2012BAG07B01）之子課題“中低速磁浮交通牽引計算關(guān)鍵技術(shù)研究”（課題編號：2012BAG07B01-01-04）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）09-0053-02

隨著現(xiàn)代高等教育的發(fā)展，研究性教學實踐越來越得到重視，尤其近年一些教學方法，如案例分析教學、項目教學、工程實例教學、角色扮演、行動導向教學等的出現(xiàn)，傳統(tǒng)“填鴨式”、“滿堂灌”的課堂教學模式被摒棄，教學效果得到改進。而在上述教學方法中，案例分析教學、項目教學和工程實例教學，由于其具有明確的實際應(yīng)用背景，在工科類教學中得到廣大師生的偏愛。在實際教學應(yīng)用中，筆者發(fā)現(xiàn)有的教師由于從事的科研課題特殊，所舉教學案例和項目所涉及背景知識偏僻，不具代表性；有的在同一門課程教學中，所舉案例和項目零碎分散，不具系統(tǒng)性。“電力電子技術(shù)”是一門與工程實際結(jié)合十分緊密的課程，本文結(jié)合該課程研究性教學實踐，對工程平臺的選擇進行了探索，并以磁浮列車供電系統(tǒng)作為綜合性工程平臺在電力電子技術(shù)教學中的應(yīng)用進行了舉例說明。

一、研究性教學實踐中工程平臺的選擇

案例分析教學、項目教學和工程實例等與實際應(yīng)用緊密的教學方法，首先需要選擇一個好的“電力電子技術(shù)”綜合性工程實際平臺，在這個平臺上，教師選擇恰當?shù)陌咐?、項目和實例進行展開，可以使前后傳授的知識得到很好的銜接。在綜合性工程平臺的選擇上，典型性、適應(yīng)性、先進性和系統(tǒng)性是需要考慮的四個重要因素。

1.典型性

典型性是指所選擇的工程平臺，應(yīng)該具有廣泛的應(yīng)用背景，是廣大學生容易接觸、感性認知到的東西。采用這種平臺，學生容易理解和接受，教學過程中教員不用過多地講授其相關(guān)背景知識和技術(shù)。典型性的另一方面是指該工程平臺采用的技術(shù)應(yīng)具有一定的代表性，在所授課程的知識點中具有典型性。該平臺采用的技術(shù)，不僅可應(yīng)用于該平臺上，應(yīng)用于其他類似工程平臺同樣是可行的?？紤]工程平臺的典型性，教學中不宜采用特殊案例，如不宜采用教師在某一個別方面的特定科研項目和特定的技術(shù)解決手段方式，這些項目所采用的技術(shù)或解決手段不是主流，學生對此往往也并不感興趣。

2.適應(yīng)性

適應(yīng)性是指所采用的工程平臺中涉及的知識點應(yīng)該與所講授的本門課程很多知識內(nèi)容相一致，這樣通過一個平臺，就可完成課堂多個知識點的傳授和實踐鞏固。適應(yīng)性的另一方面是深度和工作量適度。學生在一個時間段內(nèi)往往需要同時學習多門功課，這樣花費在一門課上的時間畢竟有限。知識點太深，學生會感到畏難，不能理解；而工作量太大，學生會產(chǎn)生厭倦情緒。

在教學深度方面，教師在傳授時往往會盡量使學生明白、理解課堂上所講授的知識內(nèi)容；但卻往往忽略學生為此需要花費的時間代價，沒有考慮學生在學習本門課程期間同時承擔的其他學習任務(wù)。在選擇案例、項目和工程實例時，過多、過細和過繁的工作都交給學生，這樣教學效果往往會適得其反。

3.先進性

先進性是指所選擇的工程平臺所涉及的技術(shù)，目前在工程實際中應(yīng)該廣泛被采用，并在未來一段時間內(nèi)不會被淘汰。以“電力電子技術(shù)”的教學為例，可控硅是傳統(tǒng)上廣泛采用的一種半控型功率器件，但隨著IGBT、MOSFET、GTO等全控性功率器件的出現(xiàn)，控制電路得到發(fā)展，可控硅應(yīng)用越來越少，故在講授“電力電子技術(shù)”課程時，應(yīng)以目前主流的IGBT全控性功率器件為主線，盡量選擇IGBT構(gòu)成的工程平臺，逐步減少、淘汰可控硅器件的知識和實踐內(nèi)容。由于技術(shù)日新月異的變化，對于計算機、信息技術(shù)等課程的講授同樣如此。

4.系統(tǒng)性

教師在開始講授某門課程時，從課堂講授到實踐環(huán)節(jié)應(yīng)具有系統(tǒng)性，應(yīng)對整個教學過程實踐環(huán)節(jié)采用的案例、項目和實例進行統(tǒng)一的策劃，對時間、內(nèi)容、方式和進度預先進行統(tǒng)一的規(guī)劃、編排，避免臨時組織出現(xiàn)研究性教學環(huán)節(jié)與課堂教學結(jié)合不緊密，實踐環(huán)節(jié)出現(xiàn)零碎、孤立的現(xiàn)象，只有這樣才能使學生做到前后承接、融會貫通。一個好的綜合性工程平臺應(yīng)該涉及所講授課程的大多數(shù)知識內(nèi)容和知識點。通過在同一工程平臺挑選、提煉出不同案例、項目和實例，可使學生所學的知識得到有機統(tǒng)一，學生更容易理解和接受。

二、研究性實踐教學中工程平臺選擇舉例

“電力電子技術(shù)”是控制、機電和電氣等學科的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，它集控制理論、電力學和電子學于一體，涉及的知識點多、范圍廣，與實際結(jié)合緊密。在講授該課程時，筆者選擇磁浮列車供電系統(tǒng)作為教學中的綜合性工程平臺。雖然是一種新型交通工具，但除了車輛需要懸浮外，與傳統(tǒng)城市軌道交通，如地鐵、輕軌技術(shù)是類似的。列車供電系統(tǒng)由地面和車輛兩部分組成。地面供電系統(tǒng)主要由主變電所、牽引變電所組成；其中主變電所將高壓電網(wǎng)AC110KV、50Hz三相交流電降壓成中壓AC35KV/20KV/10KV、50Hz三相交流電，牽引變電所再將中壓三相交流電降壓整流成DC1500V/750V直流電。最后，通過接觸軌、電刷和配電系統(tǒng)分配給車載用電設(shè)備，供車輛牽引、懸浮、導向、制動、控制、信號、照明、空調(diào)等設(shè)備使用。

磁浮列車供電系統(tǒng)所采用的技術(shù)代表了現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展和典型工程實際應(yīng)用。其車輛供電系統(tǒng)包括牽引逆變器、懸浮電源、控制電源、輔助逆變器，這些電氣設(shè)備涉及了電力電子技術(shù)的典型功率器件，以及AC/DC、AC/AC、DC/DC、DC/AC四大主變換電路和軟開關(guān)諧振電路在工程實際中的應(yīng)用。隨著功率器件的發(fā)展，技術(shù)的不斷進步，設(shè)備日趨小型化、模塊化和智能化。磁浮列車供電系統(tǒng)是一個綜合性的工程平臺，筆者在案例和項目設(shè)計時，根據(jù)工程實際的發(fā)展，圍繞磁浮列車供電系統(tǒng)設(shè)計案例和項目。這些案例和項目因為在實際中有廣泛的應(yīng)用，且都圍繞磁浮列車工程背景，學生容易理解和接受，學習積極性高。

三、結(jié)束語

從傳統(tǒng)的知識傳授到能力傳授是研究性教學實踐的根本出發(fā)點，在研究性教學實踐中，結(jié)合案例、項目和工程實例教學方法，對鞏固學生所學，提高學生動手能力大有幫助。但實踐教學中學生往往需要花費比課程教學更多的時間和精力，故此，怎樣在不多擠占學生學習時間的前提下，既讓學生掌握好系統(tǒng)的理論知識，又使學生具備好的工程實際應(yīng)用能力，是一個值得教師不斷探索的過程。

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（責任編輯：王意琴）