應用型本科“電力電子技術”課程教學改革的研究

楊建湘

【摘要】本文根據“電力電子技術”課程的教學內容進行分析和討論，結合我校培養應用型本科人才的發展趨勢，闡述了電力電子技術教學過程中側重于工程應用的改革方向，同時論述了教學方法和手段的改革措施，通過利用各種軟件仿真加深學生對電力電子技術知識的理解，讓學生真正做到學以致用，獲取最佳的教學效果。

【關鍵詞】工程應用;教學改革;實驗仿真;實踐能力

《電力電子技術》是電氣信息類專業的一門重要且實踐性極強的基礎課程，該課程教學內容較多、電路多、信息量大，通過分析各類電力電子器件的導通與關斷來理解四種變流典型電路的工作原理。隨著電力電子技術的不斷發展，結合當前我校應用型本科院校的轉型及電氣信息類專業的特色，對電力電子技術課程的教學內容不斷更新補充、采用更加合理的教學方法與手段以及教學實踐等教學改革。比如其課程特點波形分析內容極多，給教學帶來極大的不便，且手工繪制波形缺乏靈活性采用軟件仿真幫助學生理解。因此，在傳授學生理論知識的同時強化培養學生的實踐能力。

1.教改的理念及課程內容

1.1 教改的理念

以現代高校教育思想為指導，以高素質師資隊伍為基礎，以強化培養學生能力為目標，以適應工程實踐需求為導向，以科學的教學管理體制為保障，以當前地方性院校應用型本科轉型為契機，對教學內容、方法、手段和實驗實踐等進行改革的探討與實踐[1]。

1.2 現有的課程內容體系

電力電子技術是應用電力電子器件對電力電子電路進行電能變換和控制的技術，是強電與弱電之間的紐帶。“電力電子技術”課程的知識體系主要包含電力電子器件、電路、控制三條主線，如圖1所示，

圖1 “電力電子技術”課程的知識體系結構圖

在“電力電子技術”課程的知識體系中，電力電子器件部分是基礎，主要由不可控器件、半控器件、全控器件、新型電力電子器件組成，講授其基本結構、工作原理、特性參數、共性問題等。教學目標是讓學生能熟練掌握各種電力電子器件的使用方法和在使用中應注意的問題。“電力電子技術”課程的主干內容是四大基本變流電路，這部分的教學目標要求學生做到“四會”：會看、會想、會算、會選。“會看”即為會看懂主電路圖;“會想”即為會想明白主電路的工作原理，并能看懂其工作波形圖;“會算”即為會計算一些重要的電氣量，如整流電路輸出電壓的平均值、逆變電路輸出電壓的基波幅值等等;“會選”即為會選擇合適的功率開關器件，主要是功率開關器件的電流和電壓定額。控制技術是《電力電子技術》課程的工程實踐部分，要求學生掌握SPWM控制技術和軟開關技術的基本原理及應用[2]。

2.教學手段與方法的改革措施

2.1 合理利用多媒體制作有聲形色一體化的課件

講好緒論第一堂課，激發學生的學習熱情，對課程學習有個良好的開端。在采用多媒體課件時，切勿將課本的內容用PPT直接投影到屏幕上。教師可以將圖、文、聲、色融合為一體，說明電力電子技術的具體應用領域。對教學內容進行充分理解和掌握并與工程實踐相結合，在教學中還應注意壓縮或刪減一些已過時或實際應用較少的器件和電路，避免學生在課堂上被“枯燥”的電路圖、波形圖及公式推導喪失信心，讓學生在聽課時對教材中的內容與我們的生產生活密切聯系起來。比如在講述交-交變頻電路時，結合目前我國應用最廣的變頻調速技術，教師可以收集豐富的集圖片、錄像等感性材料重點講述交-交間接變頻電路，主要以變頻器和UPS為對象與我們生產生活緊密結合[3]。

2.2 聯系其他課程知識與教師的科研成果相結合應用于教學中，實施案例式教學

電力電子技術是以電路分析、模擬電子技術、數字電子技術等課程為基礎，是一門要求掌握基礎知識較寬的課程，與控制理論、單片機原理、電力拖運與控制系統等課程聯系十分緊密。在教學中，適當注意本課程與其它課程聯系，其一有利于學生掌握本課程的知識，其二有利于學生對基礎知識的加深理解與應用，同時在學習其它專業課時，能很快應用本課程的知識來解決問題。比如，在講授PWM自然采樣法時，除講授教材中的基本理論與計算外，可以以電子束焊機高壓逆變電源驅動電路為對象將其列入教學內容中去，用圖2所示的簡單電路框圖說明該方法的實現方法，由于教師在科研過程中有著深刻的理解和豐富的經驗積累，與學生進行互動交流，啟發學生用己掌握的知識來分析和設計一個小電路，引導學生一步一步地挖掘知識點，與學生一起分析設計這個簡單的模擬電路生成PWM波的方法。因此講解起來論據充分、內容詳實、語言生動，能激發學生學習的興趣[4]。

圖2 PWM生成電路圖

3.充分利用各種仿真軟件加強實踐能力培養

實踐教學改革是目前地方性本科高校轉型的目標。電力電子技術課程的實踐性很強，實踐教學是該課程的重要環節。多實踐、多練習是學生掌握知識、培養技能、學以致用的有效捷徑。加強學生更深層次理解和鞏固課堂知識，以提高學生的動手能力為培養目標，鼓勵學生參與教師的科研活動和實驗室建設，減少一些驗證性實驗，增加綜合性和設計性實驗;開放實驗室， 針對我校實驗教學設備較少，學生數量大，學生只能在現有的實驗設備上進行少量的電路實驗，來驗證的知識，不能體現電力電子技術課程的最新內容。由于現代計算機仿真技術以可視化、生動、準確、圖形精美等優點已經備受關注，為此，我們在教學過程中，給學生介紹一些專用的仿真軟件，如Matlab、Pspice、Saber、Multisim、PSCAD/EMTDC等這些仿真軟件加載有常用的電子元件庫及虛擬儀器。在我校的公用計算機房利用仿真軟件來解決實際實驗問題，可以適時地講述一種仿真軟件的用法同時對課程中的所學例題及所有實驗進行仿真，從而豐富實驗手段，增加學生的感性認識，提高綜合設計能力和設計效率。同樣也可對如圖2所示的PWM生成電路框圖進行實驗仿真，同時可以軟件仿真的同時考慮PID控制和反饋對所需高壓電源系統的影響。通過一些電力電子變換電路的控制電路設計，將工程應用技術滲透到實驗教學過程中，可以不斷加強學生的工程實踐能力，大大激發學生學習的興趣和增強學生學習的主動性[5]。

4.結語

根據“電力電子技術”課程教學內容結合我校培養應用型本科人才為落腳點進行改革，在教學手段和方法的改革措施中，合理利用多媒體課件，豐富了教學內容，生動展示各種教學素材。同時教師可以實施案例式教學讓學生與其他課程知識聯系，拓寬學生學習的思路與知識面;在加強學生實踐能力培養的改革措施中，充分利用各種仿真軟件，進行綜合性實驗仿真，強化學生的工程應用思想。因此，在“電力電子技術”課程教學實踐改革中要及時更新和補充目前工程應用中的一些主流技術來充實我們的教學內容，積極改進教學方法和手段可以提高學生的學習積極性，激發學生的學習興趣，使教學過程生動有趣，加深學生對知識的理解，提高學生的綜合素質和實踐能力，在教學過程中效果較好。

參考文獻

[1]王卓，王強，曹晶人，辛平，麻丹丹.“電力電子技術”課程教學改革探討與實踐[J].中國電力教育，2013（11）：37-38.

[2]唐杰，林立，李海娜.“電力電子技術”課程教學內容改革研究[J].中國電力教育，2011（24）：178+180.

[3]孫靜，王昕.“電力電子技術”課程教學實踐改革的探索[J].中國電力教育，2009（19）：69-70.

[4]許春雨.電力電子技術課程的教學與實踐[J].電氣電子教學學報，2010（S1）：55-56.

[5]程瓊，鄭建勇，廖冬初.“電力電子技術”課程改革新探討[J].電氣電子教學學報，2009（2）：13-14.