基于卓越計劃的電力電子技術(shù)課程教學改革的探索與實踐

李一丹　王玉萍　鄭爽

【摘 要】本文針對應用型本科電力電子技術(shù)課程教學中存在的一些問題，根據(jù)卓越計劃提出的培養(yǎng)目標，在教學內(nèi)容、教學手段及實踐教學等方面進行了改革與探索，使優(yōu)化后的課程更加符合卓越工程師的培養(yǎng)要求。

【關(guān)鍵詞】電力電子技術(shù) 教學內(nèi)容 實驗 改革

當前傳統(tǒng)的“課堂教學+驗證性實驗”的教學模式遠不能滿足社會的需求和技術(shù)的發(fā)展。因此，研究、探索和改革“電力電子技術(shù)”的教學方法和教學手段，探索與本科工程型“卓越工程師”教學體系相適應的電力電子技術(shù)教學規(guī)律和課程改革新方案具有重要而深遠的意義。

一、教學內(nèi)容改革

（一）教學內(nèi)容的優(yōu)化與更新

原則是從講授內(nèi)容劃分過細及知識點聯(lián)系實際薄弱向知識系統(tǒng)性和提高解決能力的方向轉(zhuǎn)變，要在有限的學時內(nèi)設(shè)計好知識結(jié)構(gòu)和確定好知識點。電力電子技術(shù)課程的主要內(nèi)容結(jié)構(gòu)是比較清晰的，主要包括電力電子器件、各種變流電路及控制方法三大部分，其整體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

在電力電子技術(shù)課程中，電力電子器件部分是基礎(chǔ)，主要內(nèi)容包括不可控器件、半控器件、全控器件及新型電力電子器件等。這部分內(nèi)容涉及半導體物理的知識，器件內(nèi)部載流子運動的原理復雜且所占篇幅大，單純講解器件的各種參數(shù)會使學生感到抽象，從而失去學習的興趣。所以這部分內(nèi)容教師應當有所取舍，重點介紹器件的外部特性、極限參數(shù)的應用及器件的驅(qū)動和保護，目的是讓學生能夠掌握各種器件的使用方法和使用中應注意的問題。對于器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理的詳細分析，可讓學生自己閱讀和查資料進行深入了解。

第二部分重點內(nèi)容是四大基本變流電路，即AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/AC電路，在講解和分析電路結(jié)構(gòu)、工作原理以及波形的基礎(chǔ)上，將教學內(nèi)容與實際應用結(jié)合起來。在講某種電路之前，先提出某個應用場景，讓學生思考應用何種電能變換才能滿足需求，調(diào)動學生的主動性，不能灌輸式教學。強調(diào)掌握會畫圖（畫出主電路）、會分析（分析電路的工作原理并畫出工作波形）、會計算（計算重要的電氣量）、會選（選擇合適的功率器件）。這部分內(nèi)容由于多媒體技術(shù)的運用使教學更加直觀生動，效果良好。

（二）教學內(nèi)容系統(tǒng)化

在以往的課堂教學中，教師一般按照授課計劃以講授的方式進行教學，存在課堂教授的知識點多、順勢思維多、發(fā)散思維少的缺點，缺少知識的系統(tǒng)化，存在學生學完之后仍不知如何應用的問題。出現(xiàn)這種情況的關(guān)鍵在于教學內(nèi)容缺少系統(tǒng)化。

為了增加課程的系統(tǒng)化，教學內(nèi)容應該和新技術(shù)與實際應用相結(jié)合。要傳授該學科的前沿知識，介紹應用各種變流電路的實用的電力電子裝置，使學生建立系統(tǒng)概念，所以增加了電力電子技術(shù)應用的課時，如交流變頻調(diào)速裝置、軟啟動器、電網(wǎng)諧波抑制技術(shù)、功率因數(shù)校正技術(shù)等內(nèi)容。

二、實踐教學的研究

電力電子技術(shù)強調(diào)理論聯(lián)系實際，是一門實踐性很強的課程。實踐教學對于加強學生的實踐能力、綜合能力的培養(yǎng)十分重要。卓越工程師的培養(yǎng)注重的是學生工程實踐能力、工程設(shè)計能力和工程創(chuàng)新能力。多年以來，我校的電力電子技術(shù)課程的實驗環(huán)節(jié)是在單獨開設(shè)的“電氣傳動工程實踐”課程中完成的，在時間上與教學環(huán)節(jié)嚴重脫節(jié)，實驗內(nèi)容比較陳舊，根據(jù)新的教學計劃和教學大綱，實踐環(huán)節(jié)將與教學同步進行。

實驗內(nèi)容首先要考慮理論教學的知識難點和重點，以利于學生對基本理論、基本原理的掌握。根據(jù)教學內(nèi)容的調(diào)整，保留原有晶閘管整流、逆變的驗證性試驗，使學生對本課程的應用有一個初步認識。在器件上以全控型器件為主，增加開關(guān)電源、變頻器等電力電子裝置的實驗環(huán)節(jié)。

在新的實驗裝置建成之前，引入Matlab / Simulink仿真軟件，根據(jù)要求搭建各種電力電子裝置模型，在各種條件下對系統(tǒng)進行仿真，使學生更加深入了解設(shè)計原則、工作過程、任意地點的波形、與各參數(shù)之間的關(guān)系等，而且不受裝置故障的困擾，實踐證明此項探索是成功的。

為了加強學生的創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，鼓勵并指導學生參加各類競賽，取得了一定成績，如黑龍江省大學生電子大賽一等獎及二等獎，激發(fā)了學生對本門課程的學習興趣。

三、結(jié)束語

綜上所述，卓越計劃是為了培養(yǎng)面向工業(yè)界、面向未來的具有極強創(chuàng)新能力的高質(zhì)量工程技術(shù)性人才。本文通過對教學電力電子技術(shù)課程的改革及實踐，表明采用這些方面能提升學生自主學習、研究問題并解決問題的實踐動手能力，這將為今后培養(yǎng)高質(zhì)量工程技術(shù)性人才奠定基礎(chǔ)。

【參考文獻】

[1]周珊.“電力電子技術(shù)”課程教學改革探索 [J].中國電力教育.

[2]董冀媛，李曉理，董潔，李擎.CDIO模式下電力電子技術(shù)課程教學改革的思考 [J].中國電力教育.

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