應(yīng)用型本科院?！半娏﹄娮蛹夹g(shù)”課程教學(xué)改革

王偉，王靜文

摘 要：針對應(yīng)用型本科院校的人才培養(yǎng)目標和我院的實際情況，對“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)進行了理論和實踐改革探索。通過采用案例式教學(xué)、推進新媒體教學(xué)、引進計算機仿真技術(shù)等對理論教學(xué)進行改革。從精選實驗項目、強化科技創(chuàng)新、開展校企合作等方面對實踐教學(xué)進行改革。這些措施的實施提高了學(xué)生學(xué)習興趣，增強了學(xué)生實踐能力，改善了教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型本科；電力電子技術(shù)；教學(xué)改革

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2017）21-0137-03

Abstract： Based on the target of talent cultivation of application-oriented universities and the situation of our institute， the author explored the teaching of power electronic technology from the aspects of theory and practice reform. Theoretical teaching reform is focused on the following perspectives： application of case-based teaching， promotion of new media as the teaching tool and introduction of computer simulation technology. Practical teaching reform is conducted in the following fields： selection of experiment program， improvement of scientific and technological innovation and cooperation between colleges and enterprises.

Keywords： application-oriented universities； power electronics technology； teaching reform

引言

圍繞創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、中國制造2025、大眾創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新等國家重大戰(zhàn)略，為增強地方高校服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展、行業(yè)企業(yè)技術(shù)進步和創(chuàng)造學(xué)習者自我價值的能力，教育部積極引導(dǎo)部分地方普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變。與研究型高校不同，應(yīng)用型本科教育更強調(diào)對專業(yè)知識的實用性和實踐性，旨在培養(yǎng)具有素質(zhì)高、能力強、知識面寬和基礎(chǔ)扎實的高級應(yīng)用型人才[1，2]。電力電子技術(shù)是使用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術(shù)，是電子學(xué)、電力學(xué)和控制理論三個學(xué)科交叉形成的一門工程技術(shù)學(xué)科[3]。“電力電子技術(shù)”課程是電氣工程和自動化專業(yè)一門重要的專業(yè)課，具有工程實踐性強、涉及知識面廣的特點。相關(guān)調(diào)查表明，傳統(tǒng)“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)模式不適用于培養(yǎng)應(yīng)用型高校學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。因此，我院根據(jù)應(yīng)用型本科教育培養(yǎng)目標，結(jié)合實際教學(xué)情況，從授課內(nèi)容、教學(xué)手段、工程實踐等方面進行改革和探索，以下是一些具體做法和體會。

一、現(xiàn)有教學(xué)問題

目前，應(yīng)用型本科院?！半娏﹄娮蛹夹g(shù)”課程教學(xué)主要存在以下幾方面問題：

（一）學(xué)生基礎(chǔ)不扎實

應(yīng)用型本科院校的學(xué)生入學(xué)基礎(chǔ)偏弱，先修課程如電路基礎(chǔ)、模擬和數(shù)字電子技術(shù)掌握程度不高，加之學(xué)生學(xué)習積極性和主動性一般，不少學(xué)生不能沉下心思去挖掘知識的深度和廣度。這給開展“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)工作帶來了不小的難度。

（二）工程類教材偏少

“電力電子技術(shù)”課程的教材版本雖然有多種，但適用于應(yīng)用型本科教育要求、內(nèi)容體系科學(xué)合理的教材還很缺乏。應(yīng)用型本科院校應(yīng)更注重理論與實踐相結(jié)合，更強調(diào)學(xué)以致用，但現(xiàn)有的大部分教材主要還是面向研究型高等院校學(xué)生編著，理論部分占據(jù)教材大部分內(nèi)容，給學(xué)生的理解和學(xué)習帶來了困難，影響教學(xué)質(zhì)量。

（三）傳統(tǒng)教學(xué)模式抽象

“電力電子技術(shù)”課程包含了大量的變流電路、工作過程和工作波形，傳統(tǒng)的講授教學(xué)模式很難形象地將這些內(nèi)容呈現(xiàn)和解釋給學(xué)生。在實踐教學(xué)中，多以驗證性實驗為主，學(xué)生只需按實驗操作步驟完成即可，難以調(diào)動學(xué)生的動手積極性，達不到鍛煉學(xué)生綜合應(yīng)用能力的目的。

二、理論教學(xué)改革

針對以上存在的一些教學(xué)問題，探索適用于應(yīng)用型本科院校學(xué)生的理論教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段，以提高學(xué)生學(xué)習自主性和積極性，獲得良好教學(xué)效果，是一個值得不斷研究的問題。

（一）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，多采用案例式教學(xué)

電力電子技術(shù)是電氣工程領(lǐng)域中應(yīng)用范圍最廣，變化形式最多的學(xué)科，考慮到應(yīng)用型院校的學(xué)生基礎(chǔ)，需要對教學(xué)內(nèi)容進行優(yōu)化和整合。課程教學(xué)的重點應(yīng)集中到基本變換電路的原理、波形分析及參數(shù)計算，掌握“一類器件——電力電子器件”“四大變換——AC/DC、DC/AC、DC/DC、AC/AC”“兩種技術(shù)——PWM技術(shù)和軟開關(guān)技術(shù)”的基本知識和相關(guān)特性參數(shù)。另外，應(yīng)適當強化各變換電路及其控制的應(yīng)用，刪減或弱化器件特性、電流型變換電路、諧振電路等復(fù)雜而不常用知識，對于后續(xù)電機拖動等課程會重點介紹的知識則不講或少講。

打破傳統(tǒng)課堂先提概念和原理，再給出應(yīng)用的教學(xué)模式，盡可能多的采用案例式教學(xué)模式，即給出應(yīng)用實例，在分析實例功能、解釋原理的過程中引出、提煉所需知識?！半娏﹄娮蛹夹g(shù)”課程內(nèi)容比較容易在現(xiàn)實生活中找到對應(yīng)實例，因此這種案例式教學(xué)很適合引入課堂教學(xué)，相比傳統(tǒng)教學(xué)模式，學(xué)生可以很深刻的記憶和理解所學(xué)課堂知識。

（二）豐富教學(xué)手段，推進新媒體教學(xué)

本課程的特點是要對各種變換電路的工作原理及工作波形進行反復(fù)研究，所以純板書式的教學(xué)模式在畫各種復(fù)雜電路及波形上浪費很多時間[4]。因此，教學(xué)形式要堅持多樣化原則，積極推進新媒體的使用。錄制微課視頻對一些重點和難點內(nèi)容進行講解，如三相橋式整流電路，應(yīng)使用新媒體對其在不同控制條件或負載變化時各時間段內(nèi)的波形逐步說明，這樣學(xué)生可以很直觀的理解電路工作原理和波形。而且這個過程可以在課堂前預(yù)習，實現(xiàn)“翻轉(zhuǎn)課堂”，即學(xué)生通過教學(xué)視頻提前自主學(xué)習，課堂上師生共同討論、深化所學(xué)內(nèi)容。當然課后學(xué)生也可以反復(fù)觀看微課視頻，進一步加深理解，從而打破了課堂內(nèi)外的界限，便于調(diào)動學(xué)生學(xué)習的自主性。

（三）引入計算機仿真技術(shù)

計算機仿真技術(shù)是理論聯(lián)系實際的接口，將其引入電力電子技術(shù)課堂教學(xué)可以科學(xué)直觀的對課程內(nèi)容進行驗證，是針對應(yīng)用型本科學(xué)生一種較好的教學(xué)方法。常見的仿真軟件如Matlab/Simulink、Multisim等可以滿足搭建電力電子仿真模型，驗證所學(xué)內(nèi)容的要求。通過課堂上將部分知識進行計算機仿真驗證，可以培養(yǎng)學(xué)生主動思考的能力，提高學(xué)生學(xué)習課程的興趣，加深對知識的理解，有利于課堂教學(xué)的自主延伸。同時，引入計算機仿真技術(shù)還有助于多門課程知識點的交叉，拓寬分析和解決問題的思路，有利于學(xué)科間的融會貫通。

三、實踐教學(xué)改革

實驗教學(xué)對于培養(yǎng)應(yīng)用型人才實踐能力至關(guān)重要。實驗教學(xué)可以分為驗證性實驗、設(shè)計性實驗和綜合性實驗等幾個層次[5]。因此，在實驗教學(xué)中要采取多層次、立體化教學(xué)模式和評價體系，培養(yǎng)學(xué)生工程實踐和創(chuàng)新設(shè)計能力。

（一）精選實驗項目，優(yōu)化考核方式

在實驗室建設(shè)方面，鄂爾多斯應(yīng)用技術(shù)學(xué)院一直以來都很重視。在學(xué)院支持下，信息工程系電力電子實驗室配備了12臺天煌DJDK-2型電力電子技術(shù)及電機控制實驗裝置，并給每臺實驗裝置配備了先進的示波器、萬用表等測量儀器，保證了學(xué)生動手實踐的條件。在此實驗平臺上選擇了具有代表性的4個課內(nèi)實驗——單相橋式半控整流電路、三相半波有源逆變電路、BUCK電路、單相交流調(diào)壓電路，完成驗證性實驗環(huán)節(jié)的教學(xué)設(shè)計。

優(yōu)化實驗考核方式，注重學(xué)生實踐能力的考核。每次實驗成績按6：4比例由實驗操作成績和實驗報告成績構(gòu)成，實驗最終成績由每次實驗成績平均得出。實驗操作考查的內(nèi)容包括接線質(zhì)量、實驗效果、即時提問和操作情況等。這樣的考核方式重點考核學(xué)生實驗水平和動手能力，減少了學(xué)生不注重實驗過程而只注重實驗報告的問題，旨在提高學(xué)生的實踐和創(chuàng)新能力。

（二）強化科技創(chuàng)新，鼓勵參與科研項目

為進一步理解和鞏固所學(xué)知識，發(fā)揮主觀能動性，提倡學(xué)生自主設(shè)計、自行實驗、自我總結(jié)，我系在學(xué)期末設(shè)置了為期一周的綜合設(shè)計。學(xué)生可根據(jù)自己的興趣在電力電子及其相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)確定設(shè)計題目，實驗室面向?qū)W生全面開放，為其開發(fā)和設(shè)計提供實驗環(huán)境。同時，為增強學(xué)生參加科技創(chuàng)新活動的熱情，系里每學(xué)年都會舉辦一次電子產(chǎn)品設(shè)計大賽，并專門設(shè)置了學(xué)分獎勵。

借助學(xué)校鼓勵學(xué)生科技創(chuàng)新實踐的一系列政策，系部積極鼓勵學(xué)生申請與電力電子技術(shù)相關(guān)的創(chuàng)新實踐項目。通過這些科研項目的實踐，驗證了課堂教學(xué)內(nèi)容，加深了學(xué)生對涉及知識的理解和認識，擴展了所學(xué)知識寬度，提升了學(xué)生自學(xué)和應(yīng)用能力[4]。

我院2014級自動化專業(yè)的學(xué)生申請了《基于BLDCM的數(shù)字式電動舵機系統(tǒng)的研制》這一自治區(qū)級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目，核心內(nèi)容就是電力電子中的三相逆變橋電路的控制。因此，項目是隨著課程同步進行的，提高了學(xué)生學(xué)習本課程的興趣和實踐能力，設(shè)計實物圖如圖1所示。

通過這些內(nèi)容和活動的實施，完成設(shè)計性實驗環(huán)節(jié)的教學(xué)設(shè)計。

（三）開展校企合作，提倡學(xué)以致用

開展校企合作教學(xué)可以增強學(xué)生工程意識，激發(fā)學(xué)生學(xué)習熱情，提升學(xué)生綜合實踐能力。在課程學(xué)習期間，組織學(xué)生參觀教學(xué)實踐單位的電力自動化設(shè)備和流水生產(chǎn)線，在工程實際中的認識和學(xué)習電力電子技術(shù)在電氣控制領(lǐng)域中的地位和作用，重點理解課堂中電力電子技術(shù)的理論知識如何應(yīng)用到實際產(chǎn)品中，并對可能存在的生產(chǎn)缺陷進行完善和修正，達到學(xué)以致用的目的，實現(xiàn)綜合實驗環(huán)節(jié)的教學(xué)設(shè)計。

四、結(jié)束語

為適應(yīng)應(yīng)用型本科院校的培養(yǎng)目標和教學(xué)要求，從學(xué)院的實際條件出發(fā)，以電力電子技術(shù)這門工程性較強的課程為對象，從理論和實踐兩方面對課程教學(xué)進行了改革。經(jīng)試驗，提高了學(xué)生在學(xué)習本課程的積極性，改善了教學(xué)質(zhì)量，尤其是在提高學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力方面取得了良好的效果。當然，為更好地培養(yǎng)可以滿足科技發(fā)展需求的高級應(yīng)用型人才，“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)也需要不斷的改革和探索。

參考文獻：

[1]楊保成，李高申，等.應(yīng)用型本科高校創(chuàng)業(yè)教育模式的研究與實踐[J].鄭州：黃河科技大學(xué)學(xué)報，2013，12（2）：108-111.

[2]劉東興.我國應(yīng)用型本科院校內(nèi)部教學(xué)質(zhì)量保障體系構(gòu)建研究[D].淮北：淮北師范大學(xué)，2014.

[3]王兆安，劉進軍.電力電子技術(shù)（第五版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2014.

[4]張雪君.應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下“電力電子技術(shù)”教學(xué)改革與實踐[J].北京：中國電力教育，2014，330（35）：88-89.

[5]廖德利，李先允.應(yīng)用型本科“電力電子技術(shù)”實驗教學(xué)探討[J]. 北京：中國電力教育，2010，179（28）：122-124.

[6]胡靜波.“電力電子技術(shù)”課程的CDIO教學(xué)改革[J].高教學(xué)刊，2015（06）：34-35.

[7]徐鋒，吳強，張迎新，等.應(yīng)用型本科院校教學(xué)質(zhì)量指標評價體系研究[J].高教學(xué)刊，2016（10）：73-74.