電力電子技術(shù)多維互促教學(xué)改革實(shí)踐

摘 要 針對當(dāng)前電力電子技術(shù)教學(xué)在理論與實(shí)踐結(jié)合方面的不足，以及教學(xué)內(nèi)容繁雜的問題，文章提出了多維互促教學(xué)改革的思路。通過整合優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，引入前沿技術(shù)和新型電力電子器件，使教學(xué)更貼近實(shí)際應(yīng)用。同時，采用案例教學(xué)、項(xiàng)目驅(qū)動等多元化教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性。此外，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，通過校企合作、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等方式，為學(xué)生提供更多的實(shí)踐機(jī)會。實(shí)踐應(yīng)用證明，多維互促教學(xué)改革能有效提升教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。

關(guān)鍵詞 多維互促教學(xué)改革；電力電子技術(shù)；實(shí)踐能力；創(chuàng)新能力

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.20.035

Practice of Multidimensional Mutual Promotion Teaching Reform

in Power Electronics Technology

LI Yan， ZHANG Jing， WANG Xiong

（Yulin University， Yulin， Shaanxi 719000）

Abstract Addressing the current deficiencies in integrating theory with practice in power electronic technology teaching， as well as the complexity of teaching content， this paper proposes a multi-dimensional mutual promotion approach to teaching reform. By integrating and optimizing teaching content， introducing cutting-edge technologies and new power electronic devices， teaching is made more relevant to practical applications. Additionally， diversified teaching methods such as case studies and project-based learning are adopted to stimulate students' interest and initiative. Furthermore， practical teaching components are strengthened through industry-university collaboration and laboratory construction， providing students with more practical opportunities. Practical appliCv/lOt06MCvcwoih5OXxjOzPJEaHcse2S8l0HQZeXrM=cations have demonstrated that the multi-dimensionalYMcx7/PcqAOycBDE17L95eAcvl7GluPFaR+h1yXuA5k= mutual promotion approach to teaching reform can effectively enhance teaching quality and cultivate students' practical abilities and innovative spirits.

Keywords multi-dimensional mutual promotion of teaching reform; power electronic technology; practical teaching; innovative ability

電力電子技術(shù)作為電氣工程領(lǐng)域的核心分支，在能源轉(zhuǎn)換、工業(yè)控制以及智能電網(wǎng)等領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用[1]。隨著技術(shù)的不斷革新和行業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)教學(xué)模式已難以滿足現(xiàn)代教育的需求，亟須進(jìn)行教學(xué)改革以適應(yīng)新時代的要求。

當(dāng)前，電力電子技術(shù)教學(xué)面臨諸多挑戰(zhàn)。一方面，理論教學(xué)與實(shí)踐應(yīng)用之間存在較大鴻溝，導(dǎo)致學(xué)生難以將所學(xué)知識應(yīng)用于實(shí)際工作中。另一方面，電力電子技術(shù)涉及的知識體系龐雜，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中往往感到力不從心。因此，如何通過教學(xué)改革提升教學(xué)質(zhì)量、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力，成為當(dāng)前電力電子技術(shù)教學(xué)面臨的重要課題[2-5]。

多維互促教學(xué)改革旨在通過整合優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、采用多元化的教學(xué)方法、強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)等手段，打破傳統(tǒng)教學(xué)的局限，實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量的全面提升。通過引入前沿技術(shù)和新型電力電子器件，使教學(xué)內(nèi)容更加貼近實(shí)際應(yīng)用；通過案例教學(xué)、項(xiàng)目驅(qū)動等教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性；通過校企合作、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)等方式，為學(xué)生提供更多的實(shí)踐機(jī)會和平臺。

本文的研究不僅有助于推動電力電子技術(shù)教學(xué)的改革與發(fā)展，提高教學(xué)質(zhì)量和效果，還將為培養(yǎng)具備實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的電力電子人才提供有力支持。同時，本文的研究成果也將為其他相關(guān)課程的教學(xué)改革提供有益的借鑒和參考。因此，本研究具有重要的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。

1 課程內(nèi)容的優(yōu)化與重構(gòu)

1.1 全面梳理和分析現(xiàn)有課程內(nèi)容

為了對電力電子技術(shù)課程進(jìn)行深入的改革和優(yōu)化，課題組首先對現(xiàn)有課程內(nèi)容進(jìn)行了全面梳理與分析。這一過程不僅是對知識點(diǎn)的簡單整理，還是一個系統(tǒng)性、科學(xué)性的探索過程[6]。

在梳理過程中，課題組通過對電力電子企業(yè)的走訪和調(diào)研，了解到企業(yè)對人才的需求主要集中在哪些方面，以及對畢業(yè)生應(yīng)具備的電力電子技術(shù)知識和技能的期望，為后續(xù)課程內(nèi)容的調(diào)整提供了重要的參考依據(jù)。同時，課題組還積極收集了學(xué)生的反饋意見。通過問卷調(diào)查、座談會和線上討論等多種方式，深入了解了學(xué)生對現(xiàn)有課程的看法和建議。學(xué)生們普遍認(rèn)為，一些內(nèi)容過于陳舊，與實(shí)際應(yīng)用脫節(jié)；而一些知識點(diǎn)則重復(fù)出現(xiàn)，缺乏深度和廣度。這些反饋為課題組提供了寶貴的改革思路。

此外，課題組還充分利用教師豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，通過召開教學(xué)研討會，共同探討了電力電子技術(shù)課程的教學(xué)方法和內(nèi)容設(shè)置。教師們提出了許多富有建設(shè)性的意見和建議，為課程體系的完善提供了有力的支持。在全面梳理和分析的基礎(chǔ)上，課題組識別出了課程中冗余、過時以及重復(fù)的內(nèi)容。針對這些問題，課題組進(jìn)行了有針對性的精減或剔除。同時，保留了課程中的核心知識點(diǎn)和經(jīng)典案例，確保學(xué)生能夠掌握電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)和精髓。這些核心知識點(diǎn)和案例不僅具有理論價(jià)值，還能夠幫助學(xué)生理解電力電子技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用和未來發(fā)展。

1.2 引入前沿技術(shù)和新型電力電子器件

隨著科技的日新月異，電力電子技術(shù)作為現(xiàn)代工業(yè)的重要支柱，其更新?lián)Q代的步伐也日益加快。為了使學(xué)生能夠緊跟行業(yè)發(fā)展的步伐，掌握最新的技術(shù)和應(yīng)用，課題組積極引入前沿技術(shù)和新型電力電子器件，對課程內(nèi)容進(jìn)行不斷地更新和升級。

在前沿技術(shù)方面，課題組緊密關(guān)注國內(nèi)外電力電子領(lǐng)域的最新研究動態(tài)和技術(shù)進(jìn)展。教師定期收集和分析相關(guān)的學(xué)術(shù)論文、技術(shù)報(bào)告和行業(yè)資訊，篩選出具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和教學(xué)意義的前沿技術(shù)，并將其融入課程教學(xué)。例如，介紹最新的功率半導(dǎo)體器件，如寬禁帶半導(dǎo)體材料制成的功率器件OAk1z+a/ogui3fuCflgjzQ==，它們具有更高的工作效率和更低的熱損耗，為學(xué)生展示了電力電子技術(shù)的未來發(fā)展方向。同時，課題組還注重引入新型電力電子器件的教學(xué)。隨著材料科學(xué)和制造工藝的進(jìn)步，新型電力電子器件不斷涌現(xiàn)，為電力電子技術(shù)的應(yīng)用提供了更廣闊的空間。詳細(xì)講解這些新型器件的工作原理、性能特點(diǎn)和應(yīng)用場景，使學(xué)生能夠全面了解并掌握這些先進(jìn)技術(shù)。

此外，課題組還注重將前沿技術(shù)和新型電力電子器件與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合。教師設(shè)計(jì)了一系列實(shí)踐項(xiàng)目和案例分析，讓學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)、在應(yīng)用中掌握。這些項(xiàng)目涵蓋了新能源發(fā)電、電動汽車、智能電網(wǎng)等多個領(lǐng)域，使學(xué)生能夠深入了解電力電子技術(shù)在各個領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。

1.3 模塊化和層次化設(shè)計(jì)課程內(nèi)容

在電力電子技術(shù)課程的優(yōu)化過程中，課題組特別注重課程內(nèi)容的模塊化和層次化設(shè)計(jì)，以確保知識的連貫性和系統(tǒng)性，同時滿足學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和學(xué)習(xí)需求。首先，根據(jù)電力電子技術(shù)的知識體系和行業(yè)需求，將課程內(nèi)容劃分為若干個相互獨(dú)立又相互聯(lián)系的模塊。每個模塊都聚焦于特定的知識點(diǎn)和技能點(diǎn)，旨在幫助學(xué)生構(gòu)建完整的知識框架。例如，將課程內(nèi)容劃分為基礎(chǔ)理論知識、功率器件與應(yīng)用、控制系統(tǒng)與設(shè)計(jì)等多個模塊，每個模塊都有其明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)和內(nèi)容要求。

其次，按照知識的邏輯順序和難易程度，教師對每個模塊進(jìn)行層次化設(shè)計(jì)。在層次化設(shè)計(jì)中，注重由淺入深、由易到難地安排教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生能夠循序漸進(jìn)地掌握知識和技能。同時，教師還充分考慮了學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和學(xué)習(xí)特點(diǎn)，通過合理的安排和組織，使課程內(nèi)容更加符合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。在模塊化和層次化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，還特別強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐的結(jié)合。通過引入實(shí)際案例分析、實(shí)驗(yàn)演示和工程實(shí)踐等環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生將理論知識轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力。這些實(shí)踐環(huán)節(jié)不僅有助于加深學(xué)生對理論知識的理解，還能夠提高他們的動手能力和解決實(shí)際問題的能力。

為了方便學(xué)生分階段學(xué)習(xí)和掌握課程內(nèi)容，教師還為每個模塊和層次設(shè)計(jì)了相應(yīng)的學(xué)習(xí)路徑和考核標(biāo)準(zhǔn)。學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度和能力水平，選擇適合自己的學(xué)習(xí)路徑，并通過完成相應(yīng)的考核任務(wù)來檢驗(yàn)自己的學(xué)習(xí)成果。

在課程體系的優(yōu)化與重構(gòu)過程中，課題組也注重與其他相關(guān)課程的銜接和配合。通過與控制理論、信號處理、電路基礎(chǔ)等課程的教師進(jìn)行溝通和協(xié)調(diào)，確保課程內(nèi)容之間的互補(bǔ)性和協(xié)調(diào)性，避免重復(fù)和遺漏，為學(xué)生提供完整、連貫的知識體系。

2 跨學(xué)科知識的融合與拓展

2.1 與控制理論的融合

控制理論作為研究系統(tǒng)行為、狀態(tài)及性能的理論，對于電力電子系統(tǒng)的優(yōu)化與穩(wěn)定性至關(guān)重要。通過引入控制理論的基本概念和方法，學(xué)生可以更好地理解和應(yīng)用電力電子變換技術(shù)中的控制策略[7]。例如，在電力電子變換器的設(shè)計(jì)中，學(xué)生可以利用控制理論的知識，選擇適當(dāng)?shù)目刂扑惴?，?shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和性能優(yōu)化。

2.2 與信號處理的融合

信號處理技術(shù)在電力電子系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用，如故障診斷、性能監(jiān)測等。通過引入信號處理的基本概念和方法，學(xué)生可以學(xué)習(xí)如何對電力電子系統(tǒng)中的信號進(jìn)行采集、分析和處理，從而提取有用的信息用于系統(tǒng)的優(yōu)化和改進(jìn)。這有助于學(xué)生將電力電子技術(shù)與實(shí)際應(yīng)用場景相結(jié)合，提高解決問題的能力。

2.3 與電路基礎(chǔ)課程的融合

電路基礎(chǔ)是電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)課程，通過引入電路分析的方法，學(xué)生可以更好地理解電力電子電路的工作原理和性能特點(diǎn)。電磁場理論則有助于學(xué)生理解電力電子系統(tǒng)中的電磁現(xiàn)象和電磁兼容性問題，為其實(shí)際應(yīng)用提供理論指導(dǎo)[8]。除了電氣工程學(xué)科，電力電子技術(shù)還可以與計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)等其他學(xué)科交叉融合。計(jì)算機(jī)科學(xué)為電力電子技術(shù)的仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)大的工具支持，學(xué)生可以利用計(jì)算機(jī)仿真軟件進(jìn)行電力電子系統(tǒng)的建模和仿真分析。數(shù)學(xué)作為研究數(shù)量關(guān)系和空間形式的科學(xué)，為電力電子技術(shù)的理論分析和計(jì)算提供了基礎(chǔ)。通過引入數(shù)學(xué)方法，學(xué)生可以更好地理解和應(yīng)用電力電子技術(shù)的相關(guān)理論和算法。

3 教學(xué)方法與手段的創(chuàng)新

3.1 案例教學(xué)

教師通過引入真實(shí)的案例，將理論知識與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，使學(xué)生能夠更好地理解和掌握電力電子技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。在選擇案例時，應(yīng)注重案例的典型性和時效性，使其能夠反映當(dāng)前電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢和應(yīng)用現(xiàn)狀。同時，教師還需要對案例進(jìn)行深入剖析和講解，引導(dǎo)學(xué)生從案例中提煉出相關(guān)的知識點(diǎn)，培養(yǎng)他們分析問題和解決問題的能力。

3.2 項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)

通過組織學(xué)生參與實(shí)際工程項(xiàng)目或科研項(xiàng)目的研發(fā)與實(shí)施，使學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)和掌握電力電子技術(shù)的知識和技能。在項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)中，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的實(shí)際水平和興趣，設(shè)計(jì)合適的項(xiàng)目任務(wù)，并提供必要的指導(dǎo)和支持。學(xué)生需要在團(tuán)隊(duì)中合作完成項(xiàng)目任務(wù)，通過實(shí)踐操作和問題解決，加深對電力電子技術(shù)的理解和應(yīng)用。

3.3 VR、AR先進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新教學(xué)方式

利用虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）等先進(jìn)技術(shù)來創(chuàng)新教學(xué)方式。這些技術(shù)可以為學(xué)生創(chuàng)造一個沉浸式的學(xué)習(xí)環(huán)境，使他們能夠身臨其境地體驗(yàn)電力電子技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用場景，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的真實(shí)感和體驗(yàn)感。同時，這些技術(shù)還可用于模擬復(fù)雜的電力電子系統(tǒng)，幫助學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，提高他們的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

在教學(xué)方法與手段的創(chuàng)新過程中，需要注重學(xué)生的個體差異和學(xué)習(xí)需求。不同的學(xué)生有不同的學(xué)習(xí)風(fēng)格和興趣點(diǎn)，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，靈活運(yùn)用不同的教學(xué)方法和手段，提供個性化的學(xué)習(xí)支持。同時，教師還應(yīng)鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)他們的獨(dú)立思考和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，為他們的全面發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

電力電子技術(shù)作為一門重要的工程學(xué)科，其課程體系的建設(shè)與教學(xué)方法的創(chuàng)新對于培養(yǎng)高質(zhì)量人才至關(guān)重要。通過優(yōu)化與重構(gòu)課程體系，確保了課程內(nèi)容的系統(tǒng)性和前沿性，為學(xué)生提供了扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和廣泛的實(shí)踐機(jī)會。同時，跨學(xué)科知識的融合與拓展，不僅豐富了教學(xué)內(nèi)容，也提升了學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維。在教學(xué)方法與手段方面，教師積極探索和實(shí)踐新的教學(xué)方式，如案例教學(xué)、項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)等，并結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)手段，如多媒體教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性。綜上所述，通過不斷完善課程體系和創(chuàng)新教學(xué)方法，能夠培養(yǎng)出更多具備扎實(shí)理論基礎(chǔ)和實(shí)踐能力的電力電子技術(shù)人才，為行業(yè)的持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新作出積極貢獻(xiàn)。

基金項(xiàng)目：陜西省一流本科線下課程《電力電子技術(shù)》建設(shè)項(xiàng)目（1505-19YLKC03）。

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