應(yīng)用型高校自動化專業(yè)電力電子技術(shù)教學(xué)改革探索

于躍　徐今強　楊燕霞

摘? 要：電力電子技術(shù)是應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)，是電力學(xué)、電子學(xué)和控制理論3門課程的交叉，是自動化專業(yè)的一門專業(yè)核心課程。針對自動化專業(yè)的教學(xué)、就業(yè)需求對電力電子技術(shù)課程進行改革，從教學(xué)模式、教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容3個方面進行優(yōu)化，以期達到更好的教學(xué)目標(biāo)。實踐證明，該改革方法在提高學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力上取得了很好的效果。

關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)? 自動化? 教學(xué)改革

中圖分類號：G642 ? ?文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）04（a）-0074-02

Abstract： Power electronics technology is an electronic technology applied in the field of power. It is the intersection of three courses： power science， electronics and control theory. It is a core course of automation specialty. In view of the teaching and employment needs of automation major， the course of power electronics technology is reformed， and the teaching mode， teaching method and teaching content are optimized to achieve better teaching objectives. Practice shows that the reform method has achieved good results in improving the students' innovative practice ability.

Key Words： Power electronics technology; Automation; The teaching reform

電力電子技術(shù)[1]起源于20世紀(jì)50年代后期，主要研究變流技術(shù)及其應(yīng)用，是一門綜合性的技術(shù)學(xué)科，廣泛應(yīng)用于一般工業(yè)、交通運輸、電力系統(tǒng)、電源、家用電器等各種領(lǐng)域。對于自動化專業(yè)的學(xué)生而言，《電力電子技術(shù)》課程屬于專業(yè)核心課程，具有工程實踐性強的特點。優(yōu)化《電力電子技術(shù)》課程的教學(xué)水平，對于學(xué)生的就業(yè)、升學(xué)、專業(yè)競賽等都有很好的促進作用。應(yīng)用型本科院校[2]是我國本科教育的主要力量，是培養(yǎng)應(yīng)用型人才的主力軍，廣東海洋大學(xué)自動化專業(yè)作為廣東省應(yīng)用型高校，以培養(yǎng)應(yīng)用型、工程型、復(fù)合型人才為主要目標(biāo)，其《電力電子技術(shù)》課程的教學(xué)內(nèi)容、方法也在不斷革新。

1? 目前高校電力電子技術(shù)課程存在的問題

《電力電子技術(shù)》的整個課程[3]包括電力電子技術(shù)的器件、整流電路，逆變電路、直流-直流變流電路、交流交流變流電路、PWM控制技術(shù)、軟開關(guān)技術(shù)、驅(qū)動保護串并聯(lián)技術(shù)和電力電子技術(shù)的應(yīng)用等內(nèi)容，整個課程結(jié)構(gòu)很清晰，授課條理好。然而電力電子技術(shù)目前的教授中還存在一些問題尚未解決，具體表現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1 教學(xué)內(nèi)容更新不及時

電力電子技術(shù)的知識更新很快，隨著制造工藝的提高，控制復(fù)雜的晶閘管、電力晶體管等器件的應(yīng)用逐漸減少，控制簡單且容量逐漸增加的電力場效應(yīng)管（MOSFET）、絕緣柵雙極晶體管（IGBT）的應(yīng)用越來越多。尤其是自動化專業(yè)在工作中絕大多數(shù)時間使用的都是全控型器件，而目前電力電子技術(shù)理論授課和實驗教學(xué)中以晶閘管及其應(yīng)用為主，應(yīng)增加全控型器件（MOSFET和IGBT）的更多實例。電力電子技術(shù)是強電和弱電的橋梁，作為電氣工程及其自動化和自動化專業(yè)的專業(yè)性課程，在整個課程內(nèi)容設(shè)置上更傾向于強電應(yīng)用，對于自動化專業(yè)的控制行業(yè)應(yīng)用涉及較少。在電力電子技術(shù)的參考書中主要應(yīng)用以晶閘管直流電動機系統(tǒng)、變頻器系統(tǒng)、交流調(diào)速系統(tǒng)、功率因數(shù)矯正技術(shù)、高壓直流輸電為主，和控制系統(tǒng)的聯(lián)系略有欠缺。

1.2 授課學(xué)時少

電力電子技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容中包括器件工作原理講解、器件參數(shù)選擇、電路工作分析、電路性能分析、控制策略設(shè)計等內(nèi)容，整個課程內(nèi)容豐富，需要的授課學(xué)時多。目前的自動化專業(yè)具有“寬口徑”的專業(yè)課特點，課程數(shù)量更多，每門課程的授課學(xué)時相應(yīng)縮減。在當(dāng)前的環(huán)境下，如何在有限的學(xué)時中選擇更為核心的內(nèi)容是需要考慮的問題。

1.3 實驗內(nèi)容陳舊

目前電力電子技術(shù)的實驗環(huán)節(jié)有8學(xué)時，共4個實驗，實驗內(nèi)容基本固定在整流和逆變、直流斬波、交流調(diào)壓、PWM控制技術(shù)這4個部分。電力電子技術(shù)的實驗設(shè)備電壓較高，為了保證學(xué)生的安全和設(shè)備的穩(wěn)定，普遍采用“教師準(zhǔn)備實驗，學(xué)生參照實驗指導(dǎo)書完成”的方式進行，實驗掛箱是封閉的，導(dǎo)致內(nèi)部電路觀測不到，且和實踐聯(lián)系不緊密，這種方式難以勾起學(xué)生的實驗興趣，實驗效果不佳。

2? 電力電子技術(shù)改革方案

結(jié)合廣東海洋大學(xué)自動化專業(yè)的培養(yǎng)方案，對傳統(tǒng)電力電子技術(shù)課程進行了如下幾項改革。具體方案如下。

2.1 及時更新教學(xué)內(nèi)容

為了培養(yǎng)和社會接軌的學(xué)生，教學(xué)內(nèi)容要與時俱進，一線教師的知識儲備也要與時俱進。課堂授課內(nèi)容不能僅局限在教材范圍，電力電子技術(shù)課程的教師要從事相關(guān)的縱向、橫向課題，在不斷的自我提高中擴充授課內(nèi)容。高校教師也應(yīng)多參加學(xué)術(shù)會議，加入電力電子學(xué)會、電氣與電子工程師學(xué)會、工業(yè)應(yīng)用學(xué)會、中國電工技術(shù)學(xué)會、中國電機工程學(xué)會、中國電源學(xué)會等，了解行業(yè)前沿動態(tài)，并在授課過程中傳輸給學(xué)生。各門課程的教師可以成立課題小組，定期開會探討授課內(nèi)容，溝通協(xié)調(diào)各門課程的重要知識點，便于進一步鞏固整個知識體系，提高學(xué)習(xí)效率。電力電子技術(shù)課程對自動化的學(xué)生來講，在工作實際中應(yīng)用較多，考研課程中比較少見，因此授課內(nèi)容可以更偏向工程經(jīng)驗，減少公式推導(dǎo)。

2.2 教學(xué)模式革新

在授課學(xué)時緊縮的情況下，傳統(tǒng)的知識點、塊、面的教學(xué)方式已經(jīng)不適用了，我們只能將授課模式更新。前期基礎(chǔ)概念需要詳細學(xué)習(xí)，而變流技術(shù)和電力電子技術(shù)的應(yīng)用可以結(jié)合在一起，以項目式的方式授課，這樣能夠縮短授課時間，也能將理論和實際進一步聯(lián)合起來，帶動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，啟發(fā)學(xué)生主動思考。廣東海洋大學(xué)也將建立電力電子技術(shù)的“金課”教學(xué)平臺，在平臺上有教學(xué)視頻和教學(xué)資料，方便在校學(xué)生和畢業(yè)學(xué)生隨時查缺補漏。同學(xué)也可以在教學(xué)平臺上留言、討論，及時的反饋便于更好地調(diào)整教學(xué)模式內(nèi)容。

2.3 實驗環(huán)節(jié)變革

由于各個實驗過程耗時不同，為了提高實驗效率和實驗室利用效率，將兩個實驗合并在一起進展，這樣4個學(xué)時大塊的時間便于學(xué)生協(xié)調(diào)各個實驗時間，保障實驗效果。在實驗室驗證實驗之前，增加仿真實驗，由學(xué)生在自己的電腦上用Matlab/Simulink平臺建立仿真系統(tǒng)，參照實驗臺參數(shù)生成系統(tǒng)的電壓、電流波形，和示波器得到的波形對比，加深實驗理解。

3? 結(jié)語

電力電子技術(shù)是一門強實踐性課程，其教學(xué)質(zhì)量對學(xué)生的動手能力有很大影響。結(jié)合應(yīng)用型高校自動化專業(yè)的實際情況，對該課程進行改革。更好的教學(xué)要求一方面促進了教師對自身要求的提高，使得一線教師保持學(xué)習(xí)、工作的熱情，不斷發(fā)展自己;另一方面以項目式授課方式啟發(fā)學(xué)生將理論和實際結(jié)合，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。通過對近兩屆自動化專業(yè)本科生的電力電子技術(shù)課程進行逐步教學(xué)改革，在提高學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力上取得了很好的效果。

參考文獻

[1] 王子赟，沈艷霞.工程教育認證背景下的《電力電子技術(shù)》課程評學(xué)機制探討[J].教育教學(xué)論壇，2019（9）：238-240.

[2] 宋仁銀.應(yīng)用型本科高?！峨娏﹄娮蛹夹g(shù)》課程實踐教學(xué)探析[J].安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2016，15（5）：40-42.

[3] 于躍，劉加存，徐今強，等.高校電力電子技術(shù)課程教學(xué)改革淺析[J].教育現(xiàn)代化，2018，5（24）：65-67.

基金項目：廣東海洋大學(xué)教育教學(xué)改革項目——基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的《電力電子技術(shù)》教學(xué)方法改革（項目編號：XJG201826）;廣東海洋大學(xué)自動化專業(yè)校外實踐教學(xué)基地項目——自動化類專業(yè)校內(nèi)實習(xí)教學(xué)基地（項目編號：530002001126）。

通訊作者：于躍（1991—），女，漢族，吉林通化人，碩士，講師，研究方向：新能源儲能技術(shù)、電力電子技術(shù)、智能控制技術(shù)，E-mail：yuyue983@126.com。