淺談電氣專業“電力電子技術”課程的教學改革

電力電子技術是使用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術，它以實現“高效率用電和高品質用電”為目標。電力電子技術是由電子學、電力學和控制理論三大學科交叉而形成，是電力半導體器件、電力技術、信息電子技術、自動控制技術等學科相互交集、相互滲透的學科，也是目前最活躍、發展最快的學科之一，更是電氣工程及其自動化專業的一門重要的專業基礎課。

電力電子技術廣泛應用于各個行業。如工業生產中的交流調速、直流調速、感應加熱、焊接、電解、電鍍等;交通運輸業的電力機車、輕軌、地鐵、電動汽車等;電力行業的高壓直流輸電、無功補償、電力濾波等;電子裝置用的開關電源、UPS電源等;風光發電系統的最大功率跟蹤、并網離網逆變器等;航空航天、核反應、家用電器等諸多領域都有電力電子技術的身影。顯而易見，學好“電力電子技術”這門課程，對電氣專業學生后續課程的學習和畢業后的工作是多么重要。

隨著現代科學技術的飛速發展，知識更新越來越快，要求學生的知識面越來越寬，工程實踐能力越來越強，所學的課程門數不斷增加，必然導致各門課程的學時數不斷壓縮。如前所述，電力電子技術已經應用到各個領域，不斷涌現出各種新型電力電子產品及電力電子裝置，電力電子技術課程所包含的內容越來越多，所含的知識越來越豐富，原有的教學方式已不能滿足二本院校電氣工程及其自動化專業應用型本科人才培養目標的要求。“電力電子技術”課程教學改革的目的就是：怎樣在有限的教學時間內，最大程度地提高學生的理論知識水平，拓寬學生的知識面，增強學生分析問題、解決問題的能力，培養學生的科技創新意識，將理論知識與工程實踐相結合，培養出符合現代社會需求的人才。

“電力電子技術”課程教學改革具體內容

根據筆者所在遼寧工業大學電氣工程學院電氣專業的招生與就業、師資力量、學生素質、實驗設施及目前的實際教學情況，對“電力電子技術”課程教學的各個環節進行了適當的修改和調整，更加注重對學生電力電子技術理論知識的掌握和工程實踐能力的培養。

修改人才培養方案

人才培養方案制定得是否合理，關系到本專業的生存和發展。隨著現代科學技術的迅猛發展，電類的各專業的界線越來越模糊，各學科相互交叉、相互滲透，電氣專業傳統的“發電、輸電、用電”知識結構已經不能滿足當今人才培養要求。因此，對人才培養方案和教學計劃要進行適當的修改和調整。由于電氣工程及其自動化專業是一個強電和弱電相結合的寬口徑專業，而電力電子技術是諸多學科相互交集的學科，是由基礎課到專業課過渡的橋梁和紐帶，是強電和弱電的有機結合。因此，在修改和調整人才培養方案和教學計劃時，要體現出電氣專業的“以強電為主、弱電為輔、強弱協調”的主導思想，加大教學力度，要意識到“電力電子技術”課程在電氣工程及其自動化專業教學中重要性和必要性，以拓寬學生的知識面，提高學生的工程實踐能力和創新能力以及擴大學生畢業后的就業面。

教材內容的合理取舍

任課教師要選擇一本合適的電力電子技術課程教材作為主教材，再參考其他的輔助教材，取長補短，主講教師應具有寬闊的知識面及豐富的電力電子工程實踐經驗，注重應用型人才培養目標。教材的內容既有豐富的理論知識，還要注重工程實際的應用，要體現電力電子技術發展的新技術，也要體現出“電力電子技術”課程是基礎課到專業課平穩過渡的橋梁，使教材內容更符合二本院校電氣工程及其自動化專業的人才培養的要求。

主教材中除重點講授交流變直流、直流變交流、直流變直流、交流變交流四大類基本變流電路及它們的組合之外，還要聯系當今電力電子技術的發展趨勢及應用情況，注重電力電子技術在電力系統及其他工程領域中的應用，注重主電路設計、驅動電路設計、保護電路設計、參數計算及元器件選擇，還應該適當介紹SVC、SVG、高壓直流輸電、開關電源、UPS電源、感應加熱電源、光伏逆變器等裝置的工作原理和實際應用情況，以適應電氣工程及其自動化專業寬口徑就業要求。

課堂教學方式改革

教學過程中應以學生為主，教師為輔，避免一人堂和填鴨式教學方法，針對教學內容和學生的具體情況組織安排教學內容。

由于“電力電子技術”課程的教學內容繁多，課堂教學中需要繪制大量的電路圖和波形圖，以及諸多公式推導及各種參數計算等。由于課程學時少而教學內容又多，僅僅依靠傳統的黑板加粉筆的教學方式顯然是達不到教學效果的，所以多媒體技術逐漸走進了“電力電子技術”的課堂教學，大大地提高了課堂教學效果。這里需要強調的是，多媒體教學的引進并非完全取消黑板加粉筆的課堂教學方式，二者應該相互協調、相輔相成，各有各的長處。對于復雜的電路及波形的繪制和分析，可以充分利用多媒體的音容并茂的特點，使學生更容易理解和掌握電路的基本原理和工作過程，如以flash動畫的方式顯示電力電子器件的開通和關斷過程、過電流和過電壓的產生過程、電路的輸入輸出電壓和電流波形等，使學生感到生動而有趣，使學生的課堂學習不再枯燥無味;而對于簡單電路的分析以及例題習題的講解，還是黑板加粉筆的方式顯得更簡單便捷，更具親和力，加強了教師與學生間的互動和情感交流。

總之，課堂教學十分重要，教師要根據自身的特點、教學內容、學生的素質，充分利用現代化教學手段及互聯網資源，在有限的課堂教學時間內，最大程度地使學生理解和吸收所學的知識。

改革實驗教學環節

為了提高學生的工程實踐能力，對原有的電力電子實驗室設備進行了更新和改造，引進近幾年內較為先進的電力電子實驗設備，對原有的驗內容和實驗計劃進行了修改和調整，盡量減少簡單的驗證性實驗，增大設計性和綜合性實驗的比例，根據專業的特點和理論教學情況組織實驗教學。

我院現有的電力電子綜合實驗室可開出多種實驗，囊括了AC/DC、DC/AC/、AC/AC、DC/DC四大電力變換所需的實驗，如整流及有源逆變實驗、交流調壓及交流調功實驗、直流斬波實驗、無源逆變變實驗等。為了培養學生的科技創新意識，還增設了開放性實驗和創新性實驗，加強了教師與學生間的知識交流，也使電力電子課程的實驗教學延伸到課外，對教學時間的不足起了一定程度的彌補作用;同時，在我院的大學生電子挑戰杯大賽中，部分學生的競賽題目與電力電子技術有關，提高了學生的電力電子技能。另外，我院每個學期舉行教師實踐技能大賽，有相當一部分競賽題目與電力電子技術有關，大大提高了教師的電力電子技術實踐能力和實驗教學水平。

將Matlab仿真軟件引進課堂教學和實驗教學

Matlab仿真軟件是各院校普遍開出的課程，將Matlab仿真軟件與電力電子技術課程相結合，在課堂上，利用Matlab仿真軟豐富友好的圖形界面，使學生更直觀地掌握所學的知識，也避免了教師畫電路圖、波形圖的繁瑣及時間的浪費;將Matlab仿真軟件與電力電子技術課程實驗相結合，是原有的實驗操作的有益補充，同時又具備原有實驗裝置不具備的優點，如解決設備費用高、實驗所花時間長、危險性大的缺點。而利用仿真教學工具代替實際元件在計算機上進行仿真，既不擔心元器件損壞，也沒有任何危險，學生完全可以在無人指導的情況下，在任何地點的計算機上自行完成電力電子電路的仿真實驗，在此基礎上再進行適當的真實性實驗，這樣不僅激發了學生的學習興趣，更重要的是提高了學生發現問題、解決問題和實際動手的能力，會收到事半功倍的實訓效果。

課程設計環節的改革

“電力電子技術”課程教學改革后，在課程教學的后期，增加了課程設計環節，由主講教師布置該課程的設計任務，為避免雷同，每人一題，主要以電力電子技術的四大電力變換為核心，結合工程實際，根據給出的技術參數和技術指標，要求學生綜合運用所學的相關知識，設計出總體方案、主電路圖、驅動電路、保護電路等，并進行相關參數計算及元器件選擇。較簡單的題目，要求制作電路板和元器件焊接，并使用實驗室的儀器和工具進行調試;較復雜的題目要求用實驗室的實驗設備驗證或進行matlab仿真，最終以論文的形式完成課程設計，并進行課程設計答辯。課程設計環節的增加，拓寬了學生的知識面，提高了學生獨立分析問題、解決問題的能力，是理論與實踐相結合的有益補充，同時為后期的畢業設計、就業及將來發表論文打下基礎。

畢業設計環節的改革

為了提高電氣專業學生的電力電子技術理論知識和工程實踐能力，近幾年來，在電氣工程及其自動化專業畢業實習過程中，除了到發電廠、變電所參觀實習外，有相當一部分學生到電力電子裝置的廠家實習;有時也請電力電子產品的專家學者做專題報告。在畢業設計選題方面，除了發電廠、變電所、繼電保護、電氣照明等傳統設計題目外，許多教師在本科畢業設計中也增加了許多有關電力電子技術方面的設計課目，如感應加熱電源、大功率開關電源、UPS電源、光伏逆變并網系統、SVC、SVG、高壓直流輸電等方面的題目。有些設計題目還獲得了省級或校級優秀學士學位論文。

結束語

二本院校的電氣工程及其自動化專主要是為社會培養業急需的本科層次的應用型人才，既有相應的理論知識，又有較強的工程實際能力，既不同于重點本科院校的研發型人才培養模式，又不同于高職高專的純技能型人才培養模式，而是二者兼而有之。幾年來，通過我們對電力電子技術課程各教學環節的改革探索，取得了一定的教學效果，調動了學生學習電力電子技術的積極性，提高了學生的實踐動手能力和科研創新意識，為應用型人才的培養打下了一定的基礎，同時也為其他課程的教學改革提供了一定的經驗。當然，“電力電子技術”課程教學改革是一項長期而艱巨的任務，需要我們師生和學校乃至整個社會的共同努力，積極探索電力電子技術教學改革的經驗和方法，培養出更多的符合社會要求的本科層次應用型人才，為社會做出我們二本院校應有的貢獻。（作者供職于遼寧工業大學電氣工程學院）