電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽與“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)改革

羅如山 劉美 王濤 任紅衛(wèi)

摘 要： 本文結(jié)合全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，提出培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、團(tuán)隊(duì)精神、工程實(shí)踐能力的教學(xué)改革探索，介紹在“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)中進(jìn)行教學(xué)改革的主要方法和手段及要實(shí)現(xiàn)的教學(xué)改革目標(biāo)。

關(guān)鍵詞： 電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽 電力電子技術(shù) 教學(xué)改革

教育部、信息產(chǎn)業(yè)部等聯(lián)合組織的全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽自1994年以來已經(jīng)成功舉辦了11屆，從歷屆競(jìng)賽題目來看，主要有以下幾種方向題目：電源設(shè)計(jì)、信號(hào)源、處理類和控制類等。其中和“電力電子技術(shù)”課程最密切的是電源設(shè)計(jì)類題目，幾乎每一屆都會(huì)出現(xiàn)電源設(shè)計(jì)方向的題目，因此全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽題目應(yīng)結(jié)合“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)目標(biāo)，不但可以豐富教學(xué)內(nèi)容，明確教學(xué)任務(wù)，而且可以提高學(xué)生實(shí)踐能力。

電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)為廣東石油化工學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱我校）卓越工程試點(diǎn)專業(yè)，可以為教學(xué)研究提供優(yōu)秀的平臺(tái)。通過全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽把對(duì)人才素質(zhì)的檢驗(yàn)反饋到教學(xué)改革中，調(diào)整和改革電氣類專業(yè)人才培養(yǎng)機(jī)制，體現(xiàn)大學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。結(jié)合我?！白吭焦こ處煛迸囵B(yǎng)目標(biāo)，探索建立具有地方性普通高校特色的電氣類專業(yè)人才培養(yǎng)機(jī)制。針對(duì)不同層次學(xué)生教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)要求，設(shè)計(jì)更好的教學(xué)方法，注重理論知識(shí)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，讓學(xué)生在做中學(xué)，以電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽題目和任務(wù)導(dǎo)學(xué)和驅(qū)動(dòng)教學(xué)。

1.教學(xué)改革目標(biāo)

電力電子技術(shù)課程的任務(wù)是使學(xué)生熟悉各種電力電子器件的特性和使用方法；掌握各種電力電子電路的結(jié)構(gòu)、工作原理、控制方法、設(shè)計(jì)計(jì)算方法及實(shí)驗(yàn)技能；熟悉各種電力電子裝置的應(yīng)用范圍及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，提高學(xué)生專業(yè)素質(zhì)。專業(yè)素質(zhì)主要體現(xiàn)為運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)、理論和技能進(jìn)行專業(yè)實(shí)踐，解決社會(huì)實(shí)踐問題（如技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)改造、產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)備維護(hù)、生產(chǎn)管理等）的能力。構(gòu)建符合應(yīng)用型人才成長(zhǎng)的課程體系，厚基礎(chǔ)、重實(shí)踐、結(jié)合單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面形成突破，使學(xué)生有豐富的系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。注重培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)意識(shí)，激發(fā)專業(yè)興趣。結(jié)合單片機(jī)C語言等課程，課內(nèi)教學(xué)以理論為主，課外教學(xué)以實(shí)踐為主，使學(xué)生得以全面發(fā)展。確定課程教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽歷屆題目，分階段構(gòu)建課程知識(shí)培養(yǎng)架構(gòu)；以學(xué)生為主體，以能力培養(yǎng)為核心，引入多種教學(xué)方法和教學(xué)手段，改變課程考核方式，全面對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行改革，爭(zhēng)取在全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中取得更好的成績(jī)。

2.教學(xué)方法改革

為了完成以上教學(xué)任務(wù)，對(duì)課程教學(xué)方法進(jìn)行改革，在不同階段的教學(xué)過程中采用不同的教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生相應(yīng)能力，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生參加各種電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽。

2.1學(xué)科基本內(nèi)容教學(xué)改革

首先利用多媒體教學(xué)環(huán)境進(jìn)行課堂教學(xué)，充分利用多媒體教學(xué)，進(jìn)行電子課件、電路仿真、教學(xué)素材資源庫(kù)及視頻展示等，將抽象問題形象化，這樣教學(xué)更生動(dòng)具體，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更好地掌握教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，獲得較好的教學(xué)改革效果。

其次，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容安排一定課堂時(shí)間給學(xué)生自學(xué)和實(shí)踐，有利于鞏固和深化教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生實(shí)踐能力。自學(xué)指導(dǎo)法的關(guān)鍵在于學(xué)生課外自學(xué)過程中，教師必須布置學(xué)習(xí)要點(diǎn)讓學(xué)生自學(xué)，要求學(xué)生組成興趣小組，利用網(wǎng)絡(luò)或圖書館查閱資料，結(jié)合課堂所學(xué)知識(shí)開展專題自主學(xué)習(xí)，然后由小組負(fù)責(zé)人在課堂上進(jìn)行匯報(bào)，不同小組學(xué)生先互評(píng)，然后老師進(jìn)行適當(dāng)點(diǎn)評(píng)。引入自學(xué)指導(dǎo)法有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，給學(xué)生課外自學(xué)提供適當(dāng)引導(dǎo)，提高學(xué)習(xí)效率，對(duì)提高學(xué)生自學(xué)能力和分析問題、解決問題的能力等有很大幫助，使學(xué)生感受到團(tuán)隊(duì)的重要性和自主學(xué)習(xí)的樂趣。

2.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)過程中引入電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽題目與設(shè)計(jì)要求，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)，使理論和實(shí)踐結(jié)合起來。一個(gè)電力電子項(xiàng)目應(yīng)用項(xiàng)目需要很多外圍電路，如PWM電路、測(cè)量放大、輸出控制等，涉及電路分析、模擬電路、數(shù)字電路、C語言、單片機(jī)、等方面知識(shí)，以電力電子技術(shù)課程開發(fā)帶動(dòng)其他課程學(xué)習(xí)，起到以點(diǎn)帶面的作用。教師給出設(shè)計(jì)方案，讓學(xué)生分析方案，或設(shè)計(jì)滿足性能指標(biāo)的電力電子系統(tǒng)，最后指導(dǎo)老師對(duì)每個(gè)小組設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行講評(píng)，分析設(shè)計(jì)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并提出改進(jìn)意見。使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，加深對(duì)電力電子技術(shù)課程課堂教學(xué)內(nèi)容的理解，培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力。在實(shí)驗(yàn)室完成課程教學(xué)過程，邊講邊練，講練結(jié)合，分組實(shí)踐，共同討論。教學(xué)過程中，堅(jiān)持學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽相關(guān)設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)原則，打破班級(jí)整體概念，以電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的目前的教學(xué)條件，一般將學(xué)生分為4～6人的學(xué)習(xí)小組，以單片機(jī)開發(fā)板、驅(qū)動(dòng)電路、電力電子變流電路等硬件，配合從低到高的不同性能要求的電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽題目，從獨(dú)立分項(xiàng)的拓?fù)潆娐芳夹g(shù)實(shí)踐向綜合性工程實(shí)踐逐步完成教學(xué)任務(wù)。

2.3電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)與選拔

以全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽為目標(biāo)，鼓勵(lì)學(xué)生參加各種電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，選拔優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)行專門培訓(xùn)，提出相應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)和要求，促進(jìn)優(yōu)秀創(chuàng)新人才成長(zhǎng)。目標(biāo)是拔高創(chuàng)新人才培養(yǎng)帶動(dòng)整體水平提高。教學(xué)過程中引入“因材施教”教學(xué)策略，針對(duì)不同層次、不同興趣的學(xué)生提出不同要求，以滿足不同需求，在滿足基本教學(xué)要求的前提下，提出和達(dá)到更高的教學(xué)目的。一方面，對(duì)于經(jīng)典理論和基本知識(shí)點(diǎn)，必須讓學(xué)生掌握。另一方面，讓學(xué)生不斷吸收新知識(shí)。電力電子技術(shù)發(fā)展速度相對(duì)較快，為了使培養(yǎng)的學(xué)生適應(yīng)市場(chǎng)需求，教學(xué)過程中必須時(shí)刻把握和跟蹤新技術(shù)和方向。

3.教學(xué)手段改革

理論必須聯(lián)系實(shí)際，電力電子技術(shù)有很強(qiáng)的實(shí)踐性，實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)動(dòng)手能力、嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度和科學(xué)研究方法的重要手段，是必不可少的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)一般為8學(xué)時(shí)，課內(nèi)安排3個(gè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和1個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，課外安排1個(gè)創(chuàng)新性選修課題設(shè)計(jì)。為了彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)課時(shí)較少及實(shí)驗(yàn)室在硬件建設(shè)上的不足，充分利用現(xiàn)有電路仿真軟件建立虛擬實(shí)驗(yàn)室，軟硬結(jié)合，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。此外，還可以利用Flash等多媒體軟件、制作波形分析等動(dòng)畫教學(xué)課件，通過這種互動(dòng)式直觀教學(xué)，解決電力電子電路中電壓、電流波形分析難的問題，形象生動(dòng)地完成課程教學(xué)內(nèi)容，加深對(duì)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)的理解，增強(qiáng)教學(xué)效果。

4.結(jié)語

結(jié)合全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽教學(xué)改革，學(xué)生對(duì)本課程學(xué)習(xí)基礎(chǔ)扎實(shí)，思維和視野擴(kuò)大，除掌握課程知識(shí)本身外，還掌握獲得知識(shí)的方法，自學(xué)能力得到增強(qiáng)，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，以點(diǎn)帶面，對(duì)其他課程和專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)有顯著的幫助和促進(jìn)作用，使學(xué)生真正掌握由元件到系統(tǒng)、由強(qiáng)電到弱電、由硬件到軟件等多方面系統(tǒng)化專業(yè)知識(shí)，實(shí)踐能力得到訓(xùn)練和提高，爭(zhēng)取在全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中取得更好的成績(jī)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李建坡.依托電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培養(yǎng)信息類專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新與實(shí)踐能力[J].東北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2010（10）.

[2]王立華.大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽電源類賽題分析[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2013（2）.

[3]王福興.從大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽看專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課改革[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2011（16）.

[4]魯明麗.基于卓越計(jì)劃的“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)改革探索[J].中國(guó)電力教育，2014（02）.

基金項(xiàng)目：廣東石油化工學(xué)院教育教學(xué)研究和改革項(xiàng)目（2014）