電力電子實踐教學與創新能力培養的探索

摘要：闡述了自動化專業電力電子實踐教學的要求與實踐體系的組成，分析了實踐教學與學生創新能力培養的關系。從四個方面介紹了提高電力電子實踐教學的一些舉措，包括把電力電子實踐內容單獨設課、建立校外電力電子實習基地、加強電力電子教材建設以及保障舉措方面。

關鍵詞：電力電子；實踐；教學；創新能力

作者簡介：方宇（1972-），男，江蘇揚州人，揚州大學信息工程學院，副教授；謝勇（1959-），男，江蘇揚州人，揚州大學信息工程學院，教授。（江蘇 揚州 225127）

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）26-0096-02

現代電力電子技術是21世紀各國競相發展的強國興邦技術之一，隨著與微電子技術的不斷融合，其應用范圍日益廣泛，各種電力電子技術在航空航天、機械加工、采礦冶煉、化學工業、電力系統、交通運輸、農業生產、環境保護、辦公服務等領域得到廣泛應用。因此，電力電子技術在國家經濟社會發展和國防安全中具有十分重要且不可替代的地位。開展電力電子領域教學研究，培養出合格的本科應用型人才是教師的天職。筆者通過多年的教學體會到電力電子實踐教學對于學生理解理論知識和培養創新能力是非常重要的，在這方面進行了一些有益的探索。

一、電力電子實踐教學的要求與實踐體系[1]

電力電子技術是一門跨學科的利用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術，包括對電壓、電流、頻率和相位的變換。電力電子技術由三部分內容組成，即電力電子器件、電力電子電路、電力電子系統及其控制。因此，電力電子實驗教學應該圍繞電能變換與控制進行。由于電力電子技術的不斷發展，實踐教學中也應反映這種技術的更新，要把新器件、新拓撲和新控制方法引入到實踐教學中。除此之外，還要能培養學生掌握基本的實驗方法與操作技能，培養學生會根據實驗目的擬訂實驗線路，確定實驗步驟，測量實驗數據，進行分析研究，從而提交實驗報告。通過實驗結果驗證電力電子電路的工作原理，加深對理論課程的深入了解，使學生能對電力電子器件的應用有深刻的了解，在此基礎上逐步提高，學以致用，最終能夠獨立設計電路。

電力電子實踐教學體系應包括電力電子課程實驗、電力電子課程設計、課外科技創新活動。課程實驗是針對單個知識點，課程設計是綜合幾個知識點而進行的系統設計，大學生課外科技創新活動是針對某個課題開展的研究，層次逐步提高。所以說課程實驗是基礎，只有打好基礎才會發展得更好。

二、實驗教學與學生創新能力培養的關系[2，3]

對于工科院校來講，培養大學生創新實踐能力是一項重要的任務，是學生自身發展和社會經濟發展的需要。創新實踐能力的培養包括創新意識、創新精神、創新能力的培養，在對學生進行專業教育的過程中，要強化創新意識的教育，增強創新思維的訓練，注重創新能力的培養。實驗教學是培養學生動手能力的最基本途徑，也是培養學生創新能力的基礎性工作。課程實驗有其自身規律，講究實驗原理、實驗方法、實驗步驟、如何正確使用實驗儀器、如何正確分析實驗數據以及如何撰寫實驗報告等，學生如果在實驗過程中真正理解了這些內容，必然為將來開展科研工作奠定很好的實驗基礎。要讓學生知道課程實驗不僅僅是為了驗證書本知識，更重要的是激發他們學習的興趣和求知的欲望，為后續課程實驗、課程設計和課外創新活動的順利開展鋪平道路。

要鼓勵學生在實驗過程中發現問題，研究解決問題的方法。在研究和解決問題的過程中激發學生的學習興趣和成才的動力，鍛煉學生的學習能力、實踐能力、創新能力、溝通能力以及社會適應能力。課程設計和創新項目可以有一個大課題分為若干子課題給學生，形成研究團隊。在實踐過程中要鼓勵學生開展團隊合作研究，使參與實踐活動的學生凝聚成為一個個富有創新意識的團隊，并在團隊合作中鍛煉其組織、管理、合作能力。大學生通過參加團隊的項目開展科技創新活動可以提高綜合素質和社會競爭力。因此，搭建大學生這種科技活動的團隊實踐平臺對激發學生創新熱情，激活學生創新潛質，激勵學生自主學習與主動創造，促進學生協調發展，培養學生獲取知識能力、應用知識能力、創新與創造能力、就業和創業能力都具有極其重要的意義。

三、提高電力電子實驗教學的舉措

1.將電力電子實踐內容單獨設課

為了加強實踐教學，也使學生從根本上重視實踐環節，可把電力電子實踐教學單獨設立成一門課程，單獨考核取得學分，目前正在推行的“卓越工程師培養計劃”給加強實踐教學提供了機遇。電力電子實踐課程由電力電子基礎實驗、電力電子課程設計及電力電子創新活動三部分組成。

電力電子基礎實驗主要與課堂理論教學相配合，目前設立五個實驗，四個為驗證性實驗，分別對應于電力電子的四大變換（即AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/AC），一個為設計性實驗（半橋開關穩壓電源）。實驗前指導教師檢查預習報告情況，并給予預習成績評定。對于設計性實驗，在實驗前應檢查設計方案，電路參數計算等情況。應用多媒體實驗教學，學生在實驗中遇到一般問題可查閱多媒體解決故障問題。對于學生不能解決的問題，指導老師給予引導，絕不包辦代替。指導老師根據學生動手能力情況給予學生實驗動手能力成績的評定。最終成績結合學生實驗報告評定，對實驗報告的完整性、數據的真實性和正確性及問題回答情況給予評定。

電力電子課程設計是對給定的實際問題，提出設計方案、設計電路參數，以仿真或實驗的形式驗證設計的正確性。這是綜合性、設計性很強的實踐環節，有助于培養學生自主學習、自主設計與調試、自主分析的能力。課程設計的題目來源于實際問題，比如調光、調溫電路，開關穩壓電源，直流電機調速驅動裝置，SPWM可逆電路，功率因數校正和大功率LED驅動電路等，這樣可提高學生的興趣。課程設計成績的評分應根據設計方案的合理性、設計參數的正確性、調試結果是否滿足設計任務書要求、報告撰寫等因數確定。

電力電子創新活動是結合大學生課外科技活動及各項競賽進行的，學院設立大學生創新實驗室，每年開展大學生科技創新項目申報，學院給予經費支持，并選派教師指導，對學生的科技作品進行獎勵。院大學生協會成立電子興趣小組，由老生帶新生進行電子小制作。同時鼓勵學生參加校院大學生創新項目和電子大賽，鼓勵大學生參加教師的科研課題，這些舉措有效地培養學生的實踐能力，完善了知識結構，鍛煉和提高了學生的自學能力、思維能力和實際操作能力，從而全面提高學生的自身素質。對于學生取得的各類獲獎競賽可計入成績。

電力電子實踐課程的最終成績由以上三個部分綜合確定，基礎實驗的比例占30%，課程設計的成績占40%，在競賽中獲獎的學生計入30%的成績，以此激發學生參加電子類競賽的積極性。近幾年來，揚州大學學生在全國電子大賽中，“光伏發電系統”獲得全國二等獎，“電子負載”獲得江蘇省一等獎，“高頻軟開關通訊電源研制”獲江蘇省優秀畢業設計二等獎。

2.建立校外電力電子實習基地[4]

電力電子技術在工業中的廣泛應用，為建立校外實踐教學基地提供了有力保障，學生在企業開展實踐教學有著重要的意義，可以直接與生產零距離接觸，可以深入到產品開發的第一線，可以學到實驗室之外的內容。所以這是培養學生工程意識、工程能力、工程素養，尤其是社會責任感和團結協作精神的最佳場所。在校外實習期間，請企業工程師或工程技術人員給學生上課，深入生產車間，了解產品生產工藝流程，協助解決開發新產品和生產中遇到的工程技術問題。實習可實施導師負責制，將企業大課題分解為若干子課題供學生選擇研究。實習結束學生可撰寫實習報告或小論文，企業導師和學校老師給出成績評定。

3.加強電力電子教材建設

教材建設是課程建設的重要內容，目前電力電子教材種類較多但缺乏系統性，比如電力電子理論教材、實驗教材和課程設計教材的有機統一。所以編寫一套具有理論與實踐體系相協調的教材是勢在必行的。揚州大學是一所重點地方性綜合大學，生源主要來自江蘇省內，培養的學生主要為地方經濟建設服務，所以編寫一套能適應這種要求的具有應用性強、內容新及理論與實踐相配套的教材是當務之急。

4.加強管理與保障舉措[5]

首先要從思想上高度重視實踐教學，現在部分學生還存在重理論輕實踐的思想。工科學生學習理論知識最終是要應用到生產實際工作中，學校為學生提高動手能力搭建了一個很好的平臺，學生應該回到重視實踐教學的軌道上來。另一方面，學校要為實踐教學提供更多的政策和經費上的支持，要使學生意識到增強實踐能力對自身發展的重要性。教師也要積極引導學生進行實踐活動，要讓教師自覺地為提高學生的實踐能力出謀劃策，激發學生開展實踐的興趣，讓學生更自覺地接受實踐能力的鍛煉。

其次，必須建立一支高素質的電力電子實驗教師隊伍。要保證實踐教學效果，就必須要有高度責任感的、有奉獻精神的、理論水平較高的、實驗技術過硬和經驗豐富的實驗教師隊伍。指導教師之間要經常交流、幫助、競爭和監督。由于電力電子技術不斷發展，實驗教師應不斷充電，提高自身業務水平，增強指導能力。另外，由于電力電子的實驗一般都涉及強弱電，器件和儀器損壞率較高，所以要保證設備的完好率，保證實驗能正常進行。同時，還要求理論課教師參加實驗指導，這對于加強教學和實驗的溝通，提高實驗教學效果大有裨益。

四、結語

電力電子實踐教學是自動化專業的一個很重要的內容，通過實踐可以更好地理解和掌握基本的電力電子電路的工作原理、電路結構、電氣性能、分析方法和參數計算，也為學生科技創新打下堅實基礎。

在實踐形式上應實行驗證性、設計性、綜合性和創新性實踐相結合。減少驗證性實驗的內容，鼓勵開展綜合性、設計性實驗和創新性實驗研究，要在實踐教學中注重啟發性、興趣性、實用性，從而提高學生對于實踐的積極性。對不同層次的學生提出不同的要求，因材施教，緊扣電力電子技術的特點，全面深入地開展實踐教學的探索和改革。

參考文獻：

[1]王明彥.“電力電子技術”實驗環節開展研究性教學的探索[J].中國電力教育，2009，（5）：137-139.

[2]蔣盛益，姜靈敏.大學生創新平臺建設的思考與實踐[J].廣東外語外貿大學學報，2010，21（3）：99-102.

[3]李旭春，王春鳳.創新實踐教學提高電力電子技術基礎課程教學效果[J].實驗技術與管理，2012，29（7）：11-13.

[4]陳吉明.大學生創新實踐基地建設與創新人才培養[J].實驗室研究與探索，2006，25（12）：1478-1480.

[5]謝勇，胡學龍，管旗.建立電子信息類大學生實踐能力的標準[J].實驗室研究與探索，2009，28（7）：135-137.

（責任編輯：王意琴）