高職太陽(yáng)能專業(yè)電力電子技術(shù)課程改革實(shí)踐

劉亞蘭 張雅娟

[摘 要]電力電子技術(shù)是太陽(yáng)能光電應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的核心課程，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)等方面對(duì)高職太陽(yáng)能光電應(yīng)用技術(shù)專業(yè)電力電子技術(shù)課程教學(xué)改革進(jìn)行探討。

[關(guān)鍵詞]高職;電力電子技術(shù);教學(xué)改革

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.11.039

1 引 言

電力電子技術(shù)是太陽(yáng)能光電應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的核心課，它是一門(mén)集電子技術(shù)、控制技術(shù)和電力技術(shù)于一體的綜合性交叉學(xué)科，該課程課堂教學(xué)的最大特點(diǎn)就是電路圖和波形圖較多，實(shí)踐性強(qiáng)^[1]。近年來(lái)，隨著新型電力電子元器件的發(fā)展，電力電子技術(shù)得到飛速發(fā)展，在太陽(yáng)能新能源領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。因此，如何把握好課堂的教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生既能又快又好地掌握必需的知識(shí)，又能培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)獲得最好的教學(xué)效果，是一項(xiàng)亟須解決的問(wèn)題。本文結(jié)合自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐環(huán)節(jié)三個(gè)方面對(duì)該課程的教學(xué)改革進(jìn)行探索。

2 調(diào)整優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

現(xiàn)在的高職高專電力電子技術(shù)教材，大都是電氣工程專業(yè)、自動(dòng)化專業(yè)等相近專業(yè)通用的教材，但太陽(yáng)能光電應(yīng)用技術(shù)專業(yè)學(xué)生與其他專業(yè)學(xué)生在前期課程和后續(xù)課程上有所不同，因此，對(duì)本課程的學(xué)習(xí)要求就有所不同。太陽(yáng)能光電應(yīng)用技術(shù)專業(yè)學(xué)生電類基礎(chǔ)較差，學(xué)習(xí)本課程時(shí)應(yīng)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)應(yīng)用，淡化理論推導(dǎo)。教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該源于真實(shí)，教學(xué)情景能夠呈現(xiàn)光伏系統(tǒng)安裝的工作內(nèi)容和形式，在光伏體統(tǒng)安裝中這些任務(wù)最典型、被廣泛使用到。

因此，電力電子技術(shù)的課程以電力電子開(kāi)關(guān)器件為核心、四類基本變換器和兩種控制方法為基礎(chǔ)、兼顧當(dāng)前技術(shù)發(fā)展，將課程內(nèi)容分為六大學(xué)習(xí)情境：調(diào)光燈裝置、直流調(diào)速裝置、電風(fēng)扇無(wú)極變速裝置、開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源、不間斷電源（UPS）和變頻器^[2]。將每個(gè)學(xué)習(xí)情景分解為若干個(gè)學(xué)習(xí)性工作任務(wù)，細(xì)化學(xué)習(xí)內(nèi)容;每個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)又對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)。學(xué)生以五人一組組成團(tuán)隊(duì)，配合完成各個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，從而完成一個(gè)完整的學(xué)習(xí)任務(wù)。

3 改進(jìn)教學(xué)方法

3.1 以工作過(guò)程為導(dǎo)向

整個(gè)教學(xué)圍繞任務(wù)的解決展開(kāi)，突出知識(shí)的應(yīng)用性，引導(dǎo)學(xué)生自主思考。設(shè)計(jì)電力電子課程是以六大學(xué)習(xí)情景展開(kāi)，針對(duì)每一個(gè)學(xué)習(xí)情景提出一個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生從現(xiàn)象找到本質(zhì)。再開(kāi)展學(xué)習(xí)情景相關(guān)知識(shí)和技能的學(xué)習(xí)與鍛煉，從調(diào)光燈到變頻器應(yīng)用，有目的地開(kāi)展培養(yǎng)方案，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探索項(xiàng)目的相關(guān)知識(shí)的技能，全面鍛煉學(xué)生的能力。

3.2 講解與訓(xùn)練結(jié)合

以學(xué)生為主體，教師加以適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，提高學(xué)生的實(shí)踐技能。如學(xué)習(xí)電力電子器件時(shí)，教師引導(dǎo)學(xué)生分析其特征，及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試訓(xùn)練，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)該部分知識(shí)和技能的理解與記憶^[3]。

3.3 設(shè)計(jì)型思維教學(xué)模式的應(yīng)用

教師在講解一個(gè)電路之后，對(duì)后續(xù)相同結(jié)構(gòu)的電路創(chuàng)設(shè)一定的問(wèn)題情境，引導(dǎo)學(xué)生思維分析，由學(xué)生提出見(jiàn)解。如在講解相控整流時(shí)，由于不同負(fù)載時(shí)的電路分析過(guò)程是基本重復(fù)的，為此在講電路之前，先讓學(xué)生熟悉電阻和電感的特點(diǎn)，然后分析電阻性負(fù)載下的電路，而電感負(fù)載電路的分析由于過(guò)程基本相同，則可以留給學(xué)生解決。在這個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)中，安排學(xué)生進(jìn)行電路分析的設(shè)計(jì)，然后討論不同控制角下的波形，讓學(xué)生提出猜想，最后利用仿真軟件加以演示。

通過(guò)多種教學(xué)方法的靈活使用，將抽象的問(wèn)題具體化、形象化，將理論分析與應(yīng)用相結(jié)合，通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，從小的實(shí)踐項(xiàng)目到較大一點(diǎn)的綜合性實(shí)踐項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與制作，培養(yǎng)學(xué)生的成就感，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和樂(lè)趣。將學(xué)生的被動(dòng)接收變?yōu)樵诶蠋煹闹笇?dǎo)下的主動(dòng)學(xué)習(xí)，這樣所有問(wèn)題都迎刃而解。

4 改革實(shí)踐環(huán)節(jié)

4.1 打破原有驗(yàn)證性試驗(yàn)體系

通過(guò)學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)方式，形成理論、實(shí)踐教學(xué)交融漸進(jìn)模式。如調(diào)光燈模塊中，先引出分析案例——調(diào)光燈，由其工作特點(diǎn)引申到相關(guān)工作器件、工作電路和工作原理。學(xué)習(xí)器件時(shí)，讓學(xué)生進(jìn)行器件的測(cè)試，使其掌握該種器件特性;學(xué)習(xí)到工作電路和工作原理時(shí)，讓其進(jìn)行電路實(shí)訓(xùn)，自己連接電路，并通過(guò)波形觀察掌握這種電路特點(diǎn)和應(yīng)用，學(xué)習(xí)完這部分內(nèi)容后還進(jìn)行調(diào)光燈的綜合實(shí)訓(xùn)，讓學(xué)生從安裝、調(diào)試到故障分析一步步掌握和整流技術(shù)相關(guān)的知識(shí)和技能。

4.2 選擇具有較高實(shí)用價(jià)值的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

電力電子技術(shù)課程具有很強(qiáng)的工程應(yīng)用背景，而實(shí)訓(xùn)是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、動(dòng)手能力和科學(xué)研究方法的重要手段。因此，要選擇基礎(chǔ)和具有較高實(shí)用價(jià)值的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，基礎(chǔ)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目例如單相、三相整流橋路性能研究、斬波電路性能研究等^[4]。通過(guò)這些實(shí)訓(xùn)可以使學(xué)生掌握電路基本拓?fù)涞脑砗蜆?gòu)成，對(duì)實(shí)訓(xùn)結(jié)果的分析使學(xué)生對(duì)電路工作原理有了更深刻的理解。具有較高實(shí)用價(jià)值的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，例如開(kāi)關(guān)電源的性能研究、功率因數(shù)校正技術(shù)等。這些實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目密切聯(lián)系著當(dāng)今電力電子技術(shù)發(fā)展的最前沿技術(shù)，同時(shí)對(duì)本課程的應(yīng)用領(lǐng)域、可以解決的問(wèn)題有了更直觀更感性的認(rèn)識(shí)。通過(guò)這些實(shí)訓(xùn)提高學(xué)生對(duì)電力電子技術(shù)的知識(shí)儲(chǔ)備和技術(shù)能力，讓學(xué)生做到學(xué)有所用，學(xué)有所想。

5 綜合性課程設(shè)計(jì)的設(shè)想

傳統(tǒng)的課程設(shè)計(jì)只隸屬于各門(mén)課程，它們之間銜接性較差，學(xué)生難以掌握完整的知識(shí)體系。為克服傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)的不足，近年來(lái)，開(kāi)放式的綜合性課程設(shè)計(jì)備受關(guān)注，成為當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重點(diǎn)。這種開(kāi)放式綜合性課程設(shè)計(jì)模式的特點(diǎn)是：以系統(tǒng)化專業(yè)知識(shí)為主線，以開(kāi)放的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室為基地，以實(shí)際動(dòng)手為基礎(chǔ)，以激發(fā)學(xué)生的興趣、主動(dòng)求知為動(dòng)力，以培養(yǎng)創(chuàng)新能力為目的。

筆者認(rèn)為，電氣工程及其自動(dòng)化的綜合性課程設(shè)計(jì)應(yīng)體現(xiàn)強(qiáng)、弱電結(jié)合的特點(diǎn)，因此包含電能變換電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試是必要的，該部分可利用通電電能變換器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，綜合性課程設(shè)計(jì)還應(yīng)覆蓋自動(dòng)控制理論、計(jì)算機(jī)控制、檢測(cè)與信號(hào)處理等課程的內(nèi)容，為此可增加單片機(jī)控制單元，電機(jī)速度檢測(cè)單元、電流檢測(cè)單元及有關(guān)機(jī)械部件，形成數(shù)字化的電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)。以該系統(tǒng)作為綜合性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可設(shè)立多種多樣的綜合設(shè)計(jì)題目，達(dá)到對(duì)學(xué)生綜合技能的訓(xùn)練和培養(yǎng)的目的。

6 結(jié) 論

電力電子技術(shù)課程作為一門(mén)工科的課程，要上好這門(mén)課是不容易的。該課程的改革是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，其學(xué)術(shù)性和技術(shù)性很強(qiáng)，涉及的面較廣。要搞好這項(xiàng)改革工作，既需要學(xué)校的投入，也需要教師的艱苦努力和無(wú)私奉獻(xiàn)。為把學(xué)生培養(yǎng)成為基礎(chǔ)厚、知識(shí)博、能力強(qiáng)、口徑寬和適應(yīng)性強(qiáng)的高素質(zhì)人才，我們要積極探索教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革方法，使學(xué)生能真正成為應(yīng)用型技術(shù)人才^[5]。

參考文獻(xiàn)：

[1]王卓，王強(qiáng)，曹晶人，等.“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)改革探討與實(shí)踐[J].中國(guó)電力教育，2013，11（3）.

[2]張洪寶.光伏技術(shù)專業(yè)電力電子技術(shù)課程探究[A].2011高等職業(yè)教育電子信息類專業(yè)學(xué)術(shù)暨教學(xué)研討會(huì)論文集[C].2011.

[3]王璐.基于項(xiàng)目式教學(xué)的電力電子技術(shù)課程改革探索[J].遼寧高職學(xué)報(bào)，2014（9）.

[4]丁中樑，楊濤.電力電子技術(shù)課程改革探討[J].實(shí)訓(xùn)科學(xué)與技術(shù)，2011（2）.

[5]唐杰，林立，劉家芳，等.電力電子技術(shù)課程研究性教學(xué)的探索與實(shí)踐[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2011（3）.