淺談以應(yīng)用型為目標(biāo)的電力電子技術(shù)教學(xué)改革

李文謹(jǐn) 王恩亮

【摘 要】電力電子技術(shù)是電類專業(yè)尤其是電氣及自動(dòng)化專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程。以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo)的電力電子技術(shù)課程教學(xué)改革，旨在突出課程的實(shí)踐性和應(yīng)用性，引導(dǎo)學(xué)生建立必要的專業(yè)素養(yǎng)，為學(xué)生就業(yè)及今后在工程領(lǐng)域的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。本文圍繞電力電子技術(shù)教學(xué)改革目標(biāo)，結(jié)合作者自身教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)課程教學(xué)中存在的問題進(jìn)行了思考和分析，闡述了改革的思路、提出了改革方案，并對(duì)方案的實(shí)施和教改的特色做了介紹。

【關(guān)鍵詞】電力電子技術(shù);應(yīng)用型;教學(xué)改革

近年來，如何實(shí)現(xiàn)綠色用電、尋求新型清潔能源成為各國(guó)關(guān)注焦點(diǎn)。我國(guó)正處在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展階段，也是工業(yè)由粗放型耗能型向集約型節(jié)能型轉(zhuǎn)換的時(shí)期。電力電子技術(shù)不僅可實(shí)現(xiàn)提高用電效率、改善用電品質(zhì)，同時(shí)也是光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等新能源利用所必須的技術(shù)基礎(chǔ)，因此目前被廣泛的應(yīng)用于傳統(tǒng)工業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)[1]。近年來我國(guó)電類專業(yè)尤其是電氣及自動(dòng)化專業(yè)紛紛將其作為課程體系中的核心基礎(chǔ)課程之一。

電力電子技術(shù)具有廣泛的學(xué)科涵蓋性、工程實(shí)用性和知識(shí)延展性[2]。它既與電類專業(yè)電路基礎(chǔ)、模擬電路、數(shù)字電路等公共基礎(chǔ)課程有著密切關(guān)聯(lián)，同時(shí)又與電機(jī)拖動(dòng)等專業(yè)課程相輔相成。由于該課程橫跨強(qiáng)電、弱電和控制技術(shù)，對(duì)教師和學(xué)生的專業(yè)知識(shí)面和綜合能力都有較高要求，因而是一門難教難學(xué)的課程。

1 教學(xué)改革的目標(biāo)與思路

作為一所培養(yǎng)應(yīng)用型人才的高校，在課程改革中須明確人才培養(yǎng)層次，緊扣“應(yīng)用”二字，才能厘清改革思路，樹立正確的改革目標(biāo)。為在電力電子技術(shù)課程改革中凸顯我?！皯?yīng)用型”特點(diǎn)，改革目標(biāo)主要是以下幾點(diǎn)：

1.1 圍繞應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)改變教學(xué)思路

在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，通過課程組討論，改變傳統(tǒng)的教學(xué)思路，突出對(duì)學(xué)生工程應(yīng)用素質(zhì)的培養(yǎng)。針對(duì)學(xué)生能力和需求的差異，將教學(xué)內(nèi)容分為基礎(chǔ)知識(shí)掌握、應(yīng)用能力提升和創(chuàng)新培養(yǎng)三個(gè)漸進(jìn)層次，其中最低層次教學(xué)滿足就業(yè)需要，后兩個(gè)層次則以滿足職業(yè)發(fā)展需求和培養(yǎng)創(chuàng)新能力為目標(biāo)。通過課堂教學(xué)內(nèi)容的改革，體現(xiàn)課程綜合化趨勢(shì)，結(jié)合先進(jìn)的教學(xué)手段，幫助學(xué)生打好扎實(shí)理論基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)貼合實(shí)際應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)特別是實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，提升學(xué)生的應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的能力，保證學(xué)生的知識(shí)、能力和素質(zhì)獲得全面提高。

1.2 圍繞能力培養(yǎng)，深化教學(xué)方法改革

根據(jù)學(xué)生畢業(yè)后從事職業(yè)所必需的能力，在教學(xué)過程中，弱化對(duì)教材中過于復(fù)雜電路的理論分析和公式推導(dǎo)，突出對(duì)實(shí)際電路應(yīng)用和設(shè)計(jì)的分析。同時(shí)充分利用多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)，增加理論教學(xué)趣味性。加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，通過實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容鍛煉學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手和電路分析能力，發(fā)揮學(xué)生潛力。在教學(xué)中積極推廣相關(guān)的學(xué)習(xí)工具和應(yīng)用軟件的使用。

1.3 通過課程改革，提高教師教學(xué)水平與科研能力

新型元器件、電路拓?fù)浜涂刂萍夹g(shù)的不斷涌現(xiàn)，使電力電子技術(shù)課程的內(nèi)容更新較快。通過課程教學(xué)改革，激勵(lì)教師及時(shí)更新知識(shí)儲(chǔ)備，做好新知識(shí)、新技術(shù)的學(xué)習(xí)與傳授，使課堂教學(xué)更能體現(xiàn)時(shí)代性，并使教師自覺提高自己的教學(xué)水平。同時(shí)，依托我校已建成的電力電子實(shí)驗(yàn)室，鼓勵(lì)教師開發(fā)適用于各層次、滿足不同專業(yè)側(cè)重點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐環(huán)節(jié)，使教師通過指導(dǎo)學(xué)生課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)，并結(jié)合企業(yè)項(xiàng)目需求，開發(fā)出多項(xiàng)科研教研項(xiàng)目，使教師科研能力得到提高。

1.4 為課程群建設(shè)、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的進(jìn)一步探索研究奠定基礎(chǔ)

電力電子技術(shù)已逐步發(fā)展成為一門由現(xiàn)代控制理論、材料科學(xué)、電機(jī)工程、微電子技術(shù)多學(xué)科相互滲透的綜合性技術(shù)學(xué)科[3]。通過課程改革，為電力電子技術(shù)精品課程建設(shè)、課程群建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)。此外，通過課程改革，探索適用于我校的電類專業(yè)卓越工程師特色培養(yǎng)模式，并促進(jìn)教科研和企業(yè)項(xiàng)目合作與承接等工作的深入開展。

2 教學(xué)改革方案的實(shí)施與主要特色

為努力改變?cè)撜n程原有的難教難學(xué)的狀況，教學(xué)改革方案從以下幾個(gè)方面實(shí)施：

2.1 重新編排教學(xué)內(nèi)容，突出課程實(shí)用性和趣味性

改變傳統(tǒng)教學(xué)中對(duì)四大變流電路孤立、單一的學(xué)習(xí)模式，引入生活中常見電路以及電子小制作的實(shí)例，通過一系列具體電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程的演示，將《模擬電路》、《電機(jī)與電氣》等前期專業(yè)課程的知識(shí)與《電力電子技術(shù)》所學(xué)理論知識(shí)相聯(lián)系，展現(xiàn)課程強(qiáng)弱電結(jié)合、多學(xué)科融合的特點(diǎn)。并且，在保證理論基礎(chǔ)扎實(shí)前提下，增加日常電路分析和設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)在整個(gè)教學(xué)過程中所占比重，以實(shí)例激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣，以興趣帶動(dòng)能力培養(yǎng)，在這一過程中培養(yǎng)學(xué)生的讀圖、分析、畫圖、簡(jiǎn)單電源電路設(shè)計(jì)等能力，實(shí)現(xiàn)理論與應(yīng)用相輔相成、有機(jī)結(jié)合，最終提升學(xué)生工程應(yīng)用方面的綜合素質(zhì)。

2.2 采用引導(dǎo)型教學(xué)方式，注重教學(xué)過程中的互動(dòng)性和學(xué)生分析解決問題能力的培養(yǎng)

授課過程中注意開展互動(dòng)，通過采用提出啟發(fā)性問題—共同討論—獲得結(jié)論—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法，在教師“教”與學(xué)生“學(xué)”的過程中不斷發(fā)現(xiàn)問題和新的突破點(diǎn)，將學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)的過程轉(zhuǎn)化為其不斷解決問題的過程，使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、開放思維，并在此過程中加深相關(guān)理論的理解，訓(xùn)練其分析和解決問題的能力。

2.3 充分發(fā)揮多媒體教學(xué)優(yōu)勢(shì)，改變理論教學(xué)抽象、刻板的現(xiàn)狀

電力電子技術(shù)重視對(duì)電路波形的分析。課程原有的單一的板書或簡(jiǎn)單PPT課件加板書的傳統(tǒng)授課形式課堂信息量較少，不夠直觀，不能解決學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣，接收效果較差等問題。利用PowerPoint、Flash、視頻等多媒體手段，不僅能使波形分析更為直觀，還能方便地展示電路在不同條件下的工作狀態(tài)，以及課程內(nèi)容在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。既可使教學(xué)內(nèi)容更加豐富，還使分析過程不再枯燥抽象，分析結(jié)果生動(dòng)醒目，便于學(xué)生理解。

2.4 以實(shí)際系統(tǒng)分析為手段，提高學(xué)生知識(shí)融會(huì)貫通的能力

改變對(duì)變流技術(shù)中各典型電路孤立的講解，通過帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行典型的電力電子系統(tǒng)分析，結(jié)合系統(tǒng)供電、控制等模塊電路結(jié)構(gòu)、原理的介紹，體現(xiàn)該門課程電力、電子和控制學(xué)科間的交叉性，使學(xué)生學(xué)會(huì)將與課程相關(guān)的專業(yè)課內(nèi)容靈活運(yùn)用于電路分析和設(shè)計(jì)應(yīng)用中，提高他們對(duì)所學(xué)知識(shí)的融會(huì)貫通能力。

2.5 引入專業(yè)常用仿真軟件，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)基本專業(yè)技能

專業(yè)仿真軟件在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)及應(yīng)用中的作用越來越顯著，掌握一至兩種仿真軟件工具將成為工科學(xué)生應(yīng)具備的基本素質(zhì)之一。同時(shí)，在教學(xué)過程中，利用仿真軟件對(duì)電路工作情況進(jìn)行仿真，可以使分析過程更為直觀，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。目前，電力電子仿真軟件主要有Matlab、Pspice、SIMetrix/SIMPLIS和Saber等，其中Pspice和Matlab在開關(guān)電源開發(fā)應(yīng)用中具有重要作用，被相關(guān)企業(yè)廣泛運(yùn)用[4]。在教學(xué)改革中，通過在課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中引入建模的基本原理與過程，既能使課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)更加生動(dòng)直觀與安全，還能引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)軟件的應(yīng)用，使他們具備基礎(chǔ)建模能力，有助于滿足企業(yè)對(duì)于學(xué)生基本專業(yè)技能的要求。

2.6 開發(fā)一批設(shè)計(jì)性、綜合性研究實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用、創(chuàng)新能力

利用學(xué)校電力電子實(shí)驗(yàn)室和軟件仿真的資源，結(jié)合當(dāng)前熱門課題和企業(yè)需求，開發(fā)一些設(shè)計(jì)性、綜合性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，或通過課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)的方式指導(dǎo)帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)的開發(fā)以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力為主要目的，既有助于學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，提高知識(shí)綜合運(yùn)用能力，又可為電子設(shè)計(jì)大賽等專業(yè)比賽人才選拔奠定基礎(chǔ)。

2.7 以課程改革為契機(jī)，積極拓展校企合作途徑，開發(fā)產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目，提升教師科研水平

在課程改革中，積極尋求校企合作的新途徑，深化校企合作的內(nèi)容，將企業(yè)實(shí)際項(xiàng)目作為教學(xué)的實(shí)踐、提升環(huán)節(jié)，依托學(xué)校的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心，以教師為主導(dǎo)，學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)、驗(yàn)證配合，不僅可以極大地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和實(shí)踐的興趣，同時(shí)也有利于教師自身科研水平的提高。

3 結(jié)語

總之，從培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的工科應(yīng)用型人才角度出發(fā)，有針對(duì)性地開展對(duì)電力電子技術(shù)這門學(xué)科的教學(xué)改革，才能使該課程做到理論實(shí)踐緊密相連，保持課程的實(shí)用性、先進(jìn)性，體現(xiàn)其既具有理論深度，又與實(shí)際操作緊密結(jié)合的綜合性特點(diǎn)。同時(shí)，通過在校期間對(duì)學(xué)生工程能力上的提前訓(xùn)練，使他們具備工程型應(yīng)用型人才的特點(diǎn)，幫助其建立必要的專業(yè)素養(yǎng)，能為學(xué)生就業(yè)及今后在工程領(lǐng)域的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

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[責(zé)任編輯：湯靜]