新能源汽車專業(yè)“電力電子技術(shù)”課程建設(shè)探討

劉霞 李步照

摘 要 隨著新能源汽車快速發(fā)展，各大高職院校先后開設(shè)了新能源汽車專業(yè)，其中“電力電子技術(shù)”是新能源汽車專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。本文從教學(xué)內(nèi)容選擇、教學(xué)方法改革和實踐課程設(shè)計三個方面探討了如何高質(zhì)量的建設(shè)適合于新能源汽車專業(yè)的“電力電子技術(shù)”課程，希望能夠促進新能源汽車專業(yè)的建設(shè)，培養(yǎng)適合新能源汽車行業(yè)發(fā)展要求的高素質(zhì)人才。

關(guān)鍵詞 新能源汽車專業(yè) 電力電子技術(shù) 課程建設(shè)

中圖分類號：G424? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2020.12.072

Abstract With the rapid development of new energy vehicles， new energy vehicle specialty has been set up in various higher vocational colleges， among which "power electronic technology" is an important professional basic course for new energy vehicle specialty. This paper discusses how to construct the "power electronic technology" course of new energy vehicle specialty from three aspects of teaching content selection， teaching method reform and practical course design， hoping to promote the construction of new energy vehicle specialty and cultivate high-quality talents suitable for the development of new energy vehicle industry.

Keywords new energy vehicle specialty; power electronic technology; course construction

0 引言

傳統(tǒng)上作為高職院校電氣工程及自動化類專業(yè)的主干課程之一電力電子技術(shù)，是一門專業(yè)基礎(chǔ)性強而且與生產(chǎn)實際結(jié)合緊密的課程。該課程涉及電路分析、電子技術(shù)、電機拖動等學(xué)科知識，新能源汽車專業(yè)的學(xué)生在前修專業(yè)中一般只學(xué)習(xí)電工電子技術(shù)這門課，對電子技術(shù)和電路理論知識掌握比較薄弱。因此，在新能源汽車專業(yè)開設(shè)“電力電子技術(shù)”這門課，不能直接套用電氣專業(yè)的課程設(shè)置，需要充分考慮學(xué)生的知識水平，結(jié)合“電力電子技術(shù)”在新能源汽車中的實際應(yīng)用，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實踐安排等方面進行相應(yīng)的設(shè)計，使新能源汽車專業(yè)的學(xué)生能夠愛學(xué)、學(xué)好這門課程。

1 電力電子技術(shù)在新能源汽車中的應(yīng)用

電力電子技術(shù)這門課程主要研究利用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術(shù)，包括電力電子器件、電路和控制三大部分。其中電路是以電力電子器件為核心，通過對不同電路拓?fù)涞牟煌刂品绞絹韺崿F(xiàn)對電能的轉(zhuǎn)換和控制，其基本的轉(zhuǎn)換形式和功能有四種：整流技術(shù)、逆變技術(shù)、直流變換技術(shù)和交流變換技術(shù)。

其中整流技術(shù)、逆變技術(shù)和直流變換技術(shù)在新能源汽車中都有應(yīng)用，如圖1所示。

整流技術(shù)用于車載充電機，將公用電網(wǎng)的單相或三相交流電轉(zhuǎn)換為直流電，對新能源汽車的動力電池進行充電。

逆變技術(shù)用于電機控制器，將動力電池存儲的直流電轉(zhuǎn)換為驅(qū)動電機所需的三相交流電。

直流變換技術(shù)用于DC/DC變換器，將動力電池存儲的高電壓轉(zhuǎn)換為汽車車燈、音響系統(tǒng)、ECU等低壓電器使用的12V/24V的低電壓。

2 教學(xué)內(nèi)容選擇

在進行教學(xué)內(nèi)容選擇時，不能簡單的照搬電氣專業(yè)的教材，而應(yīng)該緊扣電力電子技術(shù)在新能源汽車中的應(yīng)用，合理取舍教學(xué)內(nèi)容，對于專業(yè)理論知識的教學(xué)采取夠用即可的原則，增加電力電子技術(shù)在新能源汽車中實際使用的案例，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程時，能夠帶著專業(yè)目的性去學(xué)習(xí)，這樣既減輕了學(xué)生學(xué)習(xí)的負(fù)擔(dān)，又提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

電力電子技術(shù)課程按照其知識體系可分為三大模塊：一是電力電子器件，二是變流電路，三是控制技術(shù)，[1]每個模塊的教學(xué)重點和新能源汽車專業(yè)所需的教學(xué)要求見表1所示。

在講授課程內(nèi)容時，各種電力電子電路都應(yīng)選自于各大新能源汽車廠家的實際電路，根據(jù)各知識點的性質(zhì)，從新能源電動汽車實際問題講起，在一步一步解決問題的過程中講授知識點。這樣可以讓學(xué)生知道所學(xué)知識是有用的，從而激發(fā)學(xué)生的專業(yè)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。通過把復(fù)雜的理論知識放在實際的應(yīng)用背景中來講，也會使學(xué)生更直觀、清晰的了解知識、掌握知識。

3 教學(xué)方法改革

3.1 采用問題導(dǎo)向式授課方法

“發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題”是工程應(yīng)用與科學(xué)研究的主要方法，在課堂教學(xué)中采用問題導(dǎo)向式授課方法，能夠引導(dǎo)學(xué)生掌握基本的科學(xué)研究方法，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、解決問題的意識。這種授課方法能夠加強課程理論知識的邏輯性，讓學(xué)生在短時間內(nèi)理解知識，并且能夠應(yīng)用知識。[2]

3.2 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺

學(xué)校師資力量是有限的，無論是理論課程，還是實踐課程，教師都不可能有足夠的時間在課堂上因材施教，充分指導(dǎo)每一個學(xué)生。目前能夠較好的解決這一問題的現(xiàn)實做法，是將原本所有在課堂中完成的教學(xué)任務(wù)，通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，向課后輔助教學(xué)延展。經(jīng)過2020年上半年疫情期間全國大規(guī)模使用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的考驗，網(wǎng)絡(luò)平臺的教學(xué)已經(jīng)初見成果，無論是教師，還是學(xué)生，都已經(jīng)能夠接受，并很好的使用網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)平臺。新能源汽車電力電子技術(shù)這門課程可以趁熱打鐵，將理論課程上講授的簡單的知識點、實踐課程上前期準(zhǔn)備性質(zhì)的一些實驗教學(xué)過程，錄制成視頻，通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺讓學(xué)生在課前自學(xué)。通過網(wǎng)絡(luò)平臺，各個學(xué)校間可以適當(dāng)?shù)墓蚕硪曨l，這樣可以充分利用優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，發(fā)揮名師的教學(xué)影響擴大作用。另外學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)課程的學(xué)習(xí)，可以發(fā)揮其學(xué)習(xí)的自主性。學(xué)有余力的可以發(fā)布一些創(chuàng)造性的任務(wù)，進一步深入研究;知識理解困難的可以多看幾遍視頻，加深理解。

3.3 采用理實相結(jié)合的課堂教學(xué)

理論教學(xué)與實驗、實訓(xùn)教學(xué)要充分融合，理論知識的教學(xué)也應(yīng)該搬到實驗室進行，而且要充分結(jié)合實驗實訓(xùn)設(shè)備進行知識點的講授。[3]

比如，在講授電力電子器件的工作原理、參數(shù)特性、使用方法時，可以結(jié)合示波器等檢測儀器的使用實驗，對一些電力電子器件進行故障檢測。在講授原理電路時，可以結(jié)合實訓(xùn)電路，邊動手進行電路搭建、波形演示，邊進行理論知識的講解。將理論教學(xué)內(nèi)容與實驗教學(xué)內(nèi)容無縫對接起來，不僅可以提高學(xué)生的積極性，也能夠讓學(xué)生對理論知識有清晰、直觀的理解，對提高學(xué)生的理論水平與實踐動手能力，都有很大的幫助。

4 實踐課程設(shè)計

在高職院校中，目前實踐教學(xué)仍然是理論教學(xué)的補充，實踐教學(xué)的內(nèi)容也以驗證課本知識為主，難以滿足技能型、創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的發(fā)展目標(biāo)。因此，在建設(shè)“電力電子技術(shù)”這門課程時，實踐教學(xué)不能只開設(shè)驗證性的實驗、實訓(xùn)課程。

4.1 開設(shè)半實物仿真課程

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件技術(shù)的發(fā)展與成熟，很多專業(yè)都開設(shè)了半實物仿真課程。半實物仿真課程有其不可替代的優(yōu)點，它能夠在成本最低和保證安全的條件下，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性和主觀能動性。新能源汽車專業(yè)在開設(shè)電力電子技術(shù)這門課程時，也應(yīng)該增加半實物仿真課程。學(xué)生在進行半實物仿真課程的學(xué)習(xí)時，不僅可以在實踐課程上使用實訓(xùn)室電腦進行半實物仿真實驗的學(xué)習(xí)，有深入研究興趣的學(xué)生甚至可以使用個人電腦在課余時間訪問半實物仿真實驗裝置進行學(xué)習(xí)。[4]

4.2 增加課程設(shè)計環(huán)節(jié)，引入新能源汽車的工程實踐

可以開設(shè)“電動車 SPWM 控制逆變電路設(shè)計”“車載逆變電源—推挽式直流變換電路設(shè)計”“車載逆變電源—工頻逆變電路設(shè)計”等設(shè)計課題，要求學(xué)生進行電力電子電路的參數(shù)計算、器件的選型、繪制電路原理圖等過程。通過課程設(shè)計的練習(xí)，學(xué)生能夠?qū)﹄娏﹄娮蛹夹g(shù)在新能源汽車上的應(yīng)用有進一步的認(rèn)識，對所學(xué)的課程知識進行融會貫通。[5]

5 總結(jié)

在新能源汽車專業(yè)開設(shè)“電力電子技術(shù)”課程，必須要結(jié)合新能源汽車工程實踐選擇教學(xué)內(nèi)容，注重理論知識的內(nèi)容與實踐相結(jié)合。另外，教師在進行教學(xué)形式組織時，要選擇適合學(xué)生的教學(xué)方法，在進行實踐課程安排時，也要開設(shè)實用性更強的實踐課程。通過教學(xué)內(nèi)容選擇、教學(xué)方法改革和實踐課程設(shè)計這三個方面的努力，希望能夠建設(shè)一門適合于新能源汽車專業(yè)的“電力電子技術(shù)”課程，努力使學(xué)生在學(xué)習(xí)這門課程時，能夠有更高的學(xué)習(xí)積極性，讓學(xué)生感覺學(xué)習(xí)的知識可以學(xué)以致用。

基金項目：2018年度揚州市職業(yè)大學(xué)校級教改課題一般課題A類——《新能源汽車能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)項目化全套教學(xué)資源建設(shè)》（編號：2018JGA03）;2018年度揚州市職業(yè)大學(xué)校級科研項目——《新能源汽車能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)研究及教學(xué)輔助實訓(xùn)臺架開發(fā)》（編號：2018ZR38）

參考文獻

[1] 黃政.電氣工程專業(yè)“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)改革與探討[J].當(dāng)代教育實踐與教學(xué)研究，2016（06）：129.

[2] 史敬灼.“電力電子技術(shù)”課程問題導(dǎo)向式授課方法[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2019，41（6）：100-102，121.

[3] 李謨發(fā)，張碧，羅小麗等.“電力電子技術(shù)及應(yīng)用”課程建設(shè)探究[J].科技資訊，2019（34）：117-118.

[4] 門三義，王賢立，張瑩文.新工科下《電力電子技術(shù)》的課程改革與實踐探索[J].電子質(zhì)量，2020（06）：91-93.

[5] 顧新艷.車輛工程專業(yè)“電力電子技術(shù)”課程改革探討[J].科教文匯，2015（02）：74-75.