關(guān)于“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)改革的實(shí)踐探索

許純昕，季肖楓，賈君瑞,2

（1.南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電系，江蘇 南通 226010;2.南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 科技處，江蘇 南通 226010）

0 引言

電力電子技術(shù)是利用電力電子器件對電能進(jìn)行控制、轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)囊环N技術(shù)，可使節(jié)能效果達(dá)到10%-40%，有助于減小機(jī)電設(shè)備的體積，并能夠?qū)崿F(xiàn)最佳的工作效果。[1]隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，新型電力電子器件層出不窮，電力電子技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷拓展，社會(huì)對高技能應(yīng)用型技術(shù)人員的需求隨之日漸增長。在此背景下，“電力電子技術(shù)”作為高職院校電氣類專業(yè)的一門主干課程，如何進(jìn)一步創(chuàng)新教學(xué)模式，有效培養(yǎng)出理論知識過硬、專業(yè)技能夠強(qiáng)的具有綜合職業(yè)能力和全面素質(zhì)的高技能人才，成為該課程教學(xué)改革中需要重點(diǎn)研究的課題之一。[2]筆者根據(jù)多年課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合人才培養(yǎng)工作實(shí)際需要，依托學(xué)院機(jī)電類專業(yè)“3+2+1”教學(xué)模式改革的基礎(chǔ)，組建課題組進(jìn)行了“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)改革。

1 制定課程標(biāo)準(zhǔn)，明確課程性質(zhì)任務(wù)與教學(xué)內(nèi)容目標(biāo)

課程標(biāo)準(zhǔn)是課程教學(xué)改革的基本綱領(lǐng)性文件。它直接確定課程的性質(zhì)任務(wù)與教學(xué)內(nèi)容目標(biāo)，是實(shí)施課程教學(xué)和教學(xué)效果評價(jià)的重要依據(jù)。因此，課題組在課程教學(xué)改革實(shí)踐探索過程中，理清思路，確定課程教學(xué)改革實(shí)踐工作流程，如圖1所示，并堅(jiān)持以科學(xué)制定課程標(biāo)準(zhǔn)為首要任務(wù)。

圖1 教學(xué)改革實(shí)踐工作流程圖

首先，突出課程的職業(yè)教育特色，強(qiáng)調(diào)電力電子技術(shù)的應(yīng)用能力和職業(yè)崗位能力的培養(yǎng)與考核。實(shí)踐教學(xué)是學(xué)生掌握科學(xué)方法和提高動(dòng)手能力的有效途徑，是培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識的高素質(zhì)工程技術(shù)人才的重要保證。

其次，突出學(xué)生的主體地位，因材施教，以實(shí)用、夠用、管用為原則規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容。根據(jù)相關(guān)專業(yè)學(xué)生的整體學(xué)習(xí)能力與基礎(chǔ)水平，明確教學(xué)基本內(nèi)容和應(yīng)達(dá)到的基本要求。同時(shí)增加拓展知識內(nèi)容，兼顧一部分學(xué)生進(jìn)一步可持續(xù)發(fā)展的需要，為充分發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)潛力留有一定的空間。

2 建設(shè)專用實(shí)訓(xùn)室，搭建學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的有效平臺

“電力電子技術(shù)”課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，實(shí)訓(xùn)在其教學(xué)中占據(jù)十分重要的位置，要使實(shí)訓(xùn)教學(xué)取得良好的成效，必須對傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式進(jìn)行改革。[3]實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)，既可以為上課的學(xué)生搭建動(dòng)手動(dòng)腦的有效平臺，又可以用于專業(yè)型社團(tuán)的課外活動(dòng)，同時(shí)還可以滿足課程教學(xué)改革的需要。學(xué)生通過相關(guān)技能訓(xùn)練，可以具備單相半波（橋式）可控整流電路、三相全（半）控整流電路、直流調(diào)速系統(tǒng)、逆變電路、斬波電路、交流調(diào)壓電路以及PWM控制的開關(guān)型穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)、調(diào)試以及常見故障排除的能力。

3 編寫配套教材，重組課程知識結(jié)構(gòu)體系

課題組根據(jù)電力電子技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域以及職業(yè)崗位的能力要求重新編寫了“電力電子技術(shù)與應(yīng)用”理實(shí)一體化教材。教材主要內(nèi)容劃分為六大模塊：調(diào)光燈、直流調(diào)速裝置、中頻感應(yīng)加熱電源、電風(fēng)扇無級調(diào)速器、開關(guān)電源和變頻器。各模塊均包含學(xué)習(xí)導(dǎo)航、任務(wù)分析、相關(guān)知識、技能訓(xùn)練、知識拓展等部分，并配有一定數(shù)量的思考題與習(xí)題。

教材的編排，強(qiáng)化了教學(xué)核心內(nèi)容，力求重點(diǎn)突出，詳略得當(dāng)，引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)地掌握核心技術(shù)，滿足機(jī)電系電氣自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)工作需要。同時(shí)，充分利用現(xiàn)有的電力電子實(shí)訓(xùn)室教學(xué)資源，配套設(shè)計(jì)各模塊的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)學(xué)生主體作用，改變教師講、學(xué)生聽的傳統(tǒng)教學(xué)模式，突出職業(yè)教育特色，堅(jiān)持以能力培養(yǎng)為本位，將提高職業(yè)技能作為重要目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)理論講授部分和技能訓(xùn)練部分深度融合，做到知行合一。

4 以學(xué)生技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng)為中心，創(chuàng)新教學(xué)方法和組織形式

4.1 課程理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)交融漸進(jìn)

教師在開展教學(xué)活動(dòng)時(shí)，既注意強(qiáng)調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體地位，激發(fā)其自主學(xué)習(xí)的積極性；又兼顧自身的主導(dǎo)地位，突出教師啟發(fā)、引導(dǎo)的作用。采用理論與實(shí)踐交融漸進(jìn)式的教學(xué)理念，使教學(xué)活動(dòng)層次化。

例如在模塊四：電風(fēng)扇無級調(diào)速器的教學(xué)過程中，先讓學(xué)生在實(shí)訓(xùn)室觀察能實(shí)現(xiàn)電風(fēng)扇無級調(diào)速功能的電路模型，如圖2所示。教師再通過任務(wù)分析提煉相關(guān)知識點(diǎn)，如表1所示。并利用多媒體演示、教具、模型等結(jié)合講授法使學(xué)生掌握各電路的工作原理、參數(shù)計(jì)算方法。再運(yùn)用測試法讓學(xué)生動(dòng)手操作，對各組成電路進(jìn)行分解，單獨(dú)連線測試、觀察相關(guān)波形、記錄數(shù)據(jù)并與理論數(shù)值進(jìn)行比較分析。同時(shí)結(jié)合反復(fù)訓(xùn)練與復(fù)習(xí)以便學(xué)生加深印象、鞏固學(xué)習(xí)成果。

圖2 實(shí)現(xiàn)電風(fēng)扇無極調(diào)速功能的電路模型

表1 電風(fēng)扇無級調(diào)速器教學(xué)任務(wù)分解表

在理論教學(xué)環(huán)節(jié)中應(yīng)注意簡化公式推導(dǎo)過程，突出實(shí)用結(jié)論。既講解相關(guān)知識點(diǎn)又進(jìn)行實(shí)訓(xùn)的鋪墊。同時(shí)，充分發(fā)揮在實(shí)訓(xùn)室現(xiàn)場教學(xué)的優(yōu)勢，將學(xué)生獲得的感性認(rèn)識滲透到理論知識的講授中去，便于學(xué)生在頭腦中形成概念。在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，注重說明教材上的理論結(jié)果通常是在理想條件下分析得出的，各種輸出波形圖是理想波形，而實(shí)際觀測到的信號與教材上繪制的圖形在某些情況下是不一致的。授課時(shí)，要對理想情況和實(shí)際情況進(jìn)行比較并闡述造成二者不同的原因，避免學(xué)生混淆和產(chǎn)生誤會(huì)。

4.2 引導(dǎo)學(xué)生由被動(dòng)學(xué)習(xí)向主動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變

在教學(xué)過程中應(yīng)充分發(fā)揮電力電子實(shí)訓(xùn)室的作用，增加實(shí)踐教學(xué)的比重，啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生完成綜合性、創(chuàng)新性實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。倡導(dǎo)“自主、合作、探究”的創(chuàng)新教育理念和方法，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和興趣，提升技術(shù)應(yīng)用能力。

例如模塊五的拓展訓(xùn)練任務(wù)——PWM控制的開關(guān)型穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)與調(diào)試。學(xué)生通過閱讀教材，了解開關(guān)器件方面的資訊，掌握常用器件IGBT和MOSFET的工作原理、基本特征和驅(qū)動(dòng)、保護(hù)電路的測試方法。教師通過提問環(huán)節(jié)，判定學(xué)生的認(rèn)知水平并由此建議分組名單（組員最終還是取決于學(xué)生自己的意愿），同時(shí)參與決策和計(jì)劃的制定過程。任務(wù)實(shí)施階段，教師根據(jù)分組情況，一邊巡回指導(dǎo)，一邊針對相關(guān)知識和技能掌握情況較差的小組或?qū)W生進(jìn)行個(gè)別輔導(dǎo)、示范操作，督促他們不掉隊(duì)。評價(jià)總結(jié)階段，細(xì)化評分標(biāo)準(zhǔn)，如表2所示。并采用教師點(diǎn)評、講評；學(xué)生自評、互評的方式進(jìn)行評價(jià)。授課時(shí)間和條件允許的情況下，還可以鼓勵(lì)學(xué)生制作PPT進(jìn)行現(xiàn)場答辯。

表2 任務(wù)完成情況評價(jià)表

5 結(jié)束語

“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)改革的實(shí)踐探索雖已取得初步成效，但目前基于MATLAB軟件的電力電子電路仿真在本科院校較為常用，而高職院校開展此方面的教學(xué)卻很少。[4]若在課程的教學(xué)中能充分運(yùn)用Simulink仿真來演示電路搭建和波形的采樣，就可以更加有效地提高教學(xué)資源的使用效率，進(jìn)一步改善教學(xué)效果，提升學(xué)生職業(yè)能力，減少儀器設(shè)備的損耗。

[1]王曉芳,潘洪坤.電力電子技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2013.

[2]劉福軍,成文章.高等職業(yè)教育人才培養(yǎng)模式[M].北京:科學(xué)出版社,2007.

[3]李興寧,劉永勝．電力電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)創(chuàng)新模式探索［J］．泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2009(3):11-13.

[4]張漢年,張磊,孫剛,等.高職“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)改革的思考[J].紡織服裝教育,2013(1):70-72．