《電力電子技術(shù)》一體化教學(xué)的探索

王紹武 劉旭民

摘 要：理論教學(xué)和實踐教學(xué)的是相互促進(jìn)的，在高職專業(yè)教學(xué)中實施“理論與實踐一體化”教學(xué)模式，是加強(qiáng)學(xué)生職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)，提高學(xué)生綜合職業(yè)能力的一項重要教學(xué)改革。本文結(jié)合職業(yè)教育的實際情況，進(jìn)行理論實踐一體化教學(xué)法的實踐，闡述了理論上結(jié)合波形圖分析電路，實踐上測量真實的電路波形，對比理論分析波形加深學(xué)生對電路的理解的專業(yè)教學(xué)改革思路。

關(guān)鍵詞：電力電子 一體化教學(xué)

一、引言

電力電子技術(shù)，出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代，是一門建立在電子學(xué)、電工原理和自動控制三大學(xué)科上的新興學(xué)科，應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)。簡單來說，就是使用電力電子器件（如晶閘管，GTO，IGBT等）對電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)，分為電力電子器件制造技術(shù)和變流技術(shù)（整流、逆變、斬波、變頻、變相等）兩個分支，現(xiàn)已成為電類各專業(yè)不可缺少的一門課程，在培養(yǎng)電類專業(yè)人才中占有重要地位。

在高職教育中，電力電子技術(shù)作為電類各專業(yè)中的職業(yè)技術(shù)課程，是學(xué)生在學(xué)習(xí)了模擬電子、數(shù)字電子和工廠供電等知識的基礎(chǔ)上進(jìn)行學(xué)習(xí)，又為后面學(xué)習(xí)變頻器和自動化生產(chǎn)線等課程打下基礎(chǔ)。

但在課程學(xué)習(xí)過程中，出現(xiàn)很多的電路分析、波形分析，瑣碎的知識點也比較多，內(nèi)容多、難學(xué)，這是學(xué)生普遍的反映。如何變抽象枯燥為直觀生動，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生能夠更好的掌握電力電子技術(shù)，便是擺在高職電力電子技術(shù)課程教師面前必須解決的問題。

根據(jù)高職教育的特點，采用理論與實踐一體化教學(xué)，打破理論課與實踐課的界限，將理論教學(xué)與實踐教學(xué)融為一體，利用先進(jìn)的教學(xué)設(shè)施和實訓(xùn)設(shè)備，實現(xiàn)專業(yè)理論知識傳授和實踐操作技能訓(xùn)練的統(tǒng)一。這種一體化教學(xué)模式能很好解決理論教學(xué)和實踐教學(xué)脫節(jié)問題，減少理論課之間及理論與實操課之間知識的重復(fù)，增強(qiáng)教學(xué)直觀性，充分體現(xiàn)學(xué)生主體參與作用，也體現(xiàn)了職業(yè)教育的本質(zhì)特征。本文以晶閘管調(diào)光電路的分析為案例，就《電力電子技術(shù)》課程的一體化教學(xué)進(jìn)行有意義的探索。

二、課程案例分析

晶閘管（Thyristor）是晶體閘流管的簡稱，能在高電壓、大電流條件下工作，且其工作過程可以控制、被廣泛應(yīng)用于可控整流、交流調(diào)壓、無觸點電子開關(guān)、逆變及變頻等電子電路中，是典型的小電流控制大電流的設(shè)備。

晶閘管的學(xué)習(xí)在《電力電子技術(shù)》課程中占舉足輕重的作用，是本課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，因此掌握晶閘管的基本結(jié)構(gòu)和工作原理及其重要。而傳統(tǒng)的課程中，全部在教室中進(jìn)行理論講解，波形分析，堂課抽象的理論講解較多，只有少數(shù)能力較強(qiáng)的同學(xué)勉強(qiáng)接受，而大部分學(xué)生不知所以然，或似懂非懂，教學(xué)效果極差。

為了使學(xué)生更好的掌握晶閘管器件的原理及應(yīng)用，我們增加了“晶閘管調(diào)光電路分析與調(diào)試”的一體化教學(xué)內(nèi)容。選取實際生活中常用的晶閘管調(diào)光燈電路為教學(xué)載體，我們根據(jù)學(xué)生的現(xiàn)狀，調(diào)換教學(xué)方法，順其自然地從抽象理論教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)樾蜗笏季S教學(xué)中來，多給學(xué)生自己動手操作的機(jī)會，使同學(xué)們從枯燥乏味的理論中解脫出來，獲取他們需要的技術(shù)能力。在專業(yè)一體化教室上課，教師可以在講授基本理論的同時，通過實驗手段演示其工作原理，然后再讓同學(xué)們通過實際操作吸收消化，促進(jìn)理論知識與實踐教學(xué)融合，這樣在學(xué)和練中理解理論知識、掌握專業(yè)技能，來調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，以達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。

三、一體化教學(xué)實施

1、任務(wù)導(dǎo)入

在本次課開始時，首先由教師給學(xué)生展示圖1所示的晶閘管調(diào)光電路實物，讓學(xué)生認(rèn)識電路中的每一個元器件，使學(xué)生回憶課堂中每一個元器件的原理及特點，對系統(tǒng)有一個整體的認(rèn)識，然后通電調(diào)整旋鈕，和學(xué)生一起觀察調(diào)光燈電路的工作效果，最后引入問題，為什么調(diào)整電位器會使燈的亮度改變，晶閘管在電路中如何工作。

圖1 閘管調(diào)光燈實物 2、任務(wù)講解

接下來再任務(wù)講解部分，給出如圖2所示的晶閘管調(diào)光燈電路。并將電路分成整流、穩(wěn)壓、觸發(fā)脈沖形成和晶閘管整流調(diào)壓四個部分，分部分詳細(xì)講解。

圖2 晶閘管調(diào)光燈電路 首先，由電子技術(shù)的知識，我們可以知道“A”點為由VD1～VD4四個二極管構(gòu)成的橋式整流電路輸出波形，A點為全波整流波形。B點的波形是經(jīng)穩(wěn)壓管V8削波后得到的梯形波。然后，分析C點波形，由于電容每半個周期在電源電壓過零點從零開始充電，當(dāng)電容兩端的電壓上升到單結(jié)晶體管峰點電壓時，單結(jié)晶體管導(dǎo)通，電容開始放電，直到單結(jié)晶體管谷點電壓，同時觸發(fā)電路送出脈沖。電容的容量和充電電阻RP的大小決定了電容兩端的電壓從零上升到單結(jié)晶體管峰點電壓的時間，電容的容量和充電電阻RP的大小決定了電容兩端的電壓從單結(jié)晶體管峰點電壓下降到谷點電壓的時間，在分析過程中應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)：峰點電壓UP、谷點電壓UV假設(shè)為固定值以便分析。理論講解過程中結(jié)合各點波形，使學(xué)生學(xué)習(xí)整個電路工作原理。

但繪制理論波形并不能直觀切身感受系統(tǒng)工作，接下來老師帶領(lǐng)學(xué)生一起進(jìn)行實際系統(tǒng)的各點波形測試，通過測試并于理論波形進(jìn)行對比，可以得到如圖3所示的理論實際波形。

圖3 晶閘管調(diào)光燈電路各點理論與實際測試波形圖 通過實際測量觀察發(fā)現(xiàn)，示波器測量得到的波形和理論分析的波形是有區(qū)別的。接下來以圖3中的4點波形，教師引導(dǎo)學(xué)生，通過對比發(fā)現(xiàn)兩者的區(qū)別不僅僅會有由于干擾帶來的雜波，在脈沖的底部，其區(qū)別也很明顯，理論分析上為直線（為了簡化電路分析，便于理解），而實際波形卻非如此，通過兩個波形的對比，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)，實際波形底部曲線和經(jīng)過整流、穩(wěn)壓后的梯形波是一模一樣，這里可以設(shè)問，為什么？學(xué)生經(jīng)過思考會發(fā)現(xiàn)，是因為單結(jié)晶體管的波峰電壓、波谷電壓并不是固定不變的，而是隨著其UBB的改變而改變的，從而加深了對單結(jié)晶體管的理論。在實際的電路傳遞信號時，真實的波形和理論分析的波形是有區(qū)別的。

3、學(xué)生測試

在教師講解演示結(jié)束后，給學(xué)生布置實踐任務(wù)，要求學(xué)生分別測試不同亮度時電路各點波形，對比分析出現(xiàn)現(xiàn)象的原因，并完成調(diào)光旋鈕在電阻較小，適中和較大時各點波形，寫出測試報告。

4、小結(jié)

在學(xué)生測試后，教師對本次課程進(jìn)行總結(jié)，完成本次課的教學(xué)任務(wù)。

四、課程考核方法

傳統(tǒng)的理論考核已不能滿足職業(yè)教育對學(xué)生各種技能培養(yǎng)的評定考核。引入一體化教學(xué)的《電力電子技術(shù)》課程采用單元過程考核與結(jié)果考核相結(jié)合的考核辦法。單元過程考核占50%；結(jié)果考核占50%；其中單元過程考核內(nèi)容項目有：回答問題、作業(yè)、出勤、討論發(fā)言、實訓(xùn)操作等。結(jié)果考核為試卷與實操抽考?？己朔桨钢贫ê侠?，便于操作，并能體現(xiàn)職業(yè)教育對技能型人才培養(yǎng)的要求。

五、結(jié)束語

實施理實一體化教學(xué)為學(xué)生們提供了一個充分展現(xiàn)自我的平臺。在教學(xué)中充分引導(dǎo)學(xué)生主動參與，激發(fā)他們的主觀能動性。在課堂中給他們充分的時間思考和訓(xùn)練，實現(xiàn)“要我學(xué)”到“我要學(xué)”的轉(zhuǎn)化。教師在教學(xué)實踐中，還可采用學(xué)生自主提問的教學(xué)方法，以學(xué)生質(zhì)疑為切入點，以學(xué)生合作解決問題貫穿整個教學(xué)過程。

理論與實踐一體化教學(xué)是職業(yè)教育發(fā)展的必然趨勢和關(guān)鍵所在，通過理論與實踐一體化教學(xué)，使人才培養(yǎng)向技術(shù)應(yīng)用型方向轉(zhuǎn)變，學(xué)中練練中學(xué)極大地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，取得了良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]莫正康，電力電子應(yīng)用技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，2000.5.

[2]黃家善，電力電子技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，2007.2.