“電力電子技術(shù)”課程教學模式在新技術(shù)新觀點下的探索

程瓊?付波

摘要：結(jié)合電氣本科生的特點，從“電力電子技術(shù)”課程地位、教學內(nèi)容、實踐環(huán)節(jié)等方面對該課程的教學理念和教學模式進行探索。這些探索無論在培養(yǎng)學生的興趣和實踐能力，還是在提高教師教學水平方面都體現(xiàn)了較好的效果。

關(guān)鍵詞：電力電子；教學模式；創(chuàng)新實踐；人才培養(yǎng)

作者簡介：程瓊（1959-），女，湖北武漢人，湖北工業(yè)大學電氣與電子工程學院，教授；付波（1973-），男，湖北襄樊人，湖北工業(yè)大學電氣與電子工程學院，副教授。（湖北 武漢 430068）

基金項目：本文系湖北工業(yè)大學電氣與電子工程學院院級教研基金項目“電氣類電力電子課程建設(shè)的傳承與創(chuàng)新研究”的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）09-0057-01

“電力電子技術(shù)”課程是電氣類、自動化專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課。在教學實踐中，隨著電力電子新器件的不斷出現(xiàn)以及各種變流電路的不斷發(fā)展，該課程始終呈現(xiàn)高速發(fā)展的態(tài)勢，具有鮮明的時代特征，這決定了課程內(nèi)容的動態(tài)變化。[1]然而該課程內(nèi)容多、學時少，如何在新技術(shù)、新觀點下探索該課程的教學模式，已成為一個急需解決的問題。

一、電力電子技術(shù)課程教學存在的問題

“電力電子技術(shù)”課程在有限的學時內(nèi)完成教學任務(wù)，使學生在今后的工作中應(yīng)用到所學的知識，成了“電力電子技術(shù)”課程教師普遍面對的一個問題。以機械工業(yè)出版社第5版王兆安編寫的《電力電子技術(shù)》教材為例，現(xiàn)在各高校電氣類、自動化專業(yè)本科生基本都使用這一教材。該教材分為10個章節(jié)，教材內(nèi)容分布：第1章“緒論”；第2章“電力電子器件作為器件研究”，可跟第9章“電力電子器件的保護”結(jié)合起來；第3、4、5、6章為電能變換的基本電路，分別是“整流”、“逆變”、“直-直變換”、“交-交變換”；第7、8章為電力電子電路的控制方式，分別為“PWM控制”和“軟開關(guān)技術(shù)”；第10章為“電力電子技術(shù)應(yīng)用”。隨著各種電力電子新器件和裝置的不斷涌現(xiàn)，使得其內(nèi)容越來越豐富，因而教材章節(jié)多，學時少的問題越來越突出。

教學過程中，教材主要介紹以晶閘管構(gòu)建的整流電路、逆變電路和調(diào)壓電路，變換電路靈活多變，公式多，波形復雜。而在實際應(yīng)用中，晶閘管的應(yīng)用范圍在漸漸縮減，電力電子技術(shù)應(yīng)用的飛速發(fā)展使學生對學以致用產(chǎn)生了困惑。

電力電子技術(shù)課程是一門技術(shù)性、實踐性很強的課程。隨著湖北工業(yè)大學（以下簡稱“我校”）本科生規(guī)模的擴大，學校實驗室為本課程提供的實驗設(shè)備數(shù)量不足，性能一般，致使許多新技術(shù)、新方法無法通過實驗驗證，不利于學生對知識的掌握。

二、電力電子技術(shù)教學模式的再探索

1.電力電子技術(shù)教材狀況

電力電子技術(shù)教材版本很多，但由于電力電子技術(shù)自身發(fā)展較快，目前教材中新知識點介紹嚴重不足，不能全面介紹電力電子技術(shù)當前發(fā)展的先進水平，而電力電子技術(shù)又與其相關(guān)技術(shù)呈現(xiàn)出相互交叉和相互融合發(fā)展的新局面，產(chǎn)生了許多新技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。[2]當前的電力電子技術(shù)教學，有關(guān)新技術(shù)工程應(yīng)用內(nèi)容不足，缺少新技術(shù)工程應(yīng)用實例，尤其是電力電子技術(shù)在綠色環(huán)保、節(jié)能等方面的應(yīng)用案例不足。而過多的理論教學不結(jié)合先進的實際應(yīng)用，使學生在學習過程中感覺不到這門課的價值，不能很好的激發(fā)學生的學習熱情。針對這些，教學中探索新的教學模式：保證電力電子技術(shù)教學中知識的先進性和系統(tǒng)性，將著重培養(yǎng)和提高學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力的理念貫穿于整個教學中，對過于深入的理論教學內(nèi)容進行適當?shù)膭h減。以“器件-電路-工程應(yīng)用”為主線，結(jié)合當前電力電子器件的應(yīng)用，以全控型器件IGBT、MOSFET為主打器件，將其融入到各種變換電路中。把器件的開關(guān)特性作為分析的要點，即器件開、關(guān)條件，器件損耗以及器件開通和關(guān)斷作為變換電路的分析條件等。加強直觀的波形分析內(nèi)容，減少繁雜的數(shù)學推導。在補充和完善新知識的同時，重點介紹新技術(shù)工程應(yīng)用的內(nèi)容，尤其是增加電力電子新技術(shù)在節(jié)能、綠色環(huán)保等方面的成功應(yīng)用案例。如應(yīng)用中，一般電源，可分為開關(guān)電源、逆變電源、交流穩(wěn)壓電源、直流穩(wěn)壓電源、DC/DC電源、通信電源、變頻電源等；專用電源，有逆變焊機電源、大功率開關(guān)型高壓直流電源以及直-直變換器；在電力系統(tǒng)應(yīng)用中，有高壓直流輸電、柔性輸電技術(shù)，而抑制諧波、補償無功的新型電力電子裝置有電力有源濾波器等。[3，4]

2.興趣是最好的老師

教學中要激發(fā)學生對這門課的學習主動性，解決與相關(guān)課程內(nèi)容銜接的問題。如，在闡述一個抽象基本原理之前，首先從該原理在日常生活中的應(yīng)用或大家熟知的工程應(yīng)用講起，電力電子技術(shù)的實用，可大到神舟飛船小到家用電器，以引起學生的興趣，迅速拉近與學生的距離，消除他們的學習畏難情緒，然后再逐層深入觸及原理核心內(nèi)容。教學中發(fā)現(xiàn)，學生對電力電子技術(shù)課程學習的興趣也是逐漸培養(yǎng)的。從緒論開始，了解課程性質(zhì)、內(nèi)容，慢慢深入，再結(jié)合實際應(yīng)用，在老師的科研項目里，對所學的知識點開始融會貫通，興趣油然而生。老師這時要抓住機遇，與學生多溝通，引導學生自主查閱相關(guān)資料，讓學生認識到電力電子技術(shù)的工程性，這個階段學生的學習興趣與實踐能力的結(jié)合得以充分體現(xiàn)。電力電子技術(shù)課程是在大三第一學期學習，學生有了前述所說的興趣和能力，在創(chuàng)新實踐組，在最后的畢業(yè)設(shè)計，畢業(yè)設(shè)計包括論文就是一份很好的答卷。

3.電力電子技術(shù)教學模式的探索，涵蓋了實踐教學

實踐教學改進的步子明顯滯后于理論教學的改進，從某種意義上說，仍是當前人才培養(yǎng)的薄弱環(huán)節(jié)。[5，6]實踐教學探索、改進：理論與實踐并進；實物教學，提高學生對工程的感性認識，激勵學生學習積極性，在實驗室講解實驗課；讓學生參與實驗裝置的調(diào)試過程，使學生熟悉實驗內(nèi)容及設(shè)備的維護保障；基礎(chǔ)實驗訓練，實驗內(nèi)容順序要結(jié)合教材，從易到難，循序漸進，為綜合設(shè)計實驗打基礎(chǔ)；綜合設(shè)計實驗（以課程設(shè)計形式出現(xiàn)）由老師提出實驗?zāi)康暮鸵螅趯嶒炦^程中，學生不僅要自己做實驗，還要解決實驗中存在的問題，鍛煉學生分析問題和解決問題的能力；創(chuàng)新性實驗，老師重點考查學生所設(shè)計的電路是否合理，是否能實現(xiàn)，并將理論推導在實驗中加以驗證；MATLAB仿真技術(shù)與實驗設(shè)備相結(jié)合，構(gòu)建了虛擬實驗室，以MATLAB軟件工具仿真各類電能變換電路，SIMULINK的仿真過程是交互的，可以靈活改變仿真參數(shù)，且可以立即得到仿真結(jié)果。[7，8]仿真波形對比分析，非常直觀，仿真實驗可充分利用學生的課余時間。

4.電力電子技術(shù)課程考核方式探索

第一，引導學生進行知識的梳理。為加強學生對課程的理解，引導學生每學完一章要自主進行課程內(nèi)容、要點、重點的梳理和總結(jié)。

第二，以學生為主線講解平時的作業(yè)。學生作業(yè)自主采取旁批的形式，同時對作業(yè)中出現(xiàn)的問題，讓學生講解，通過各種形式，引導、鍛煉學生表述能力以及學會知識的積累。平時作業(yè)及課堂討論作為期末成績一部分。

第三，實行課程理論與實踐技能相結(jié)合的考核方式。在理論考核中，以電力電子技術(shù)基本概念、實際電路分析為主，側(cè)重于考查學生對知識的綜合運用能力。實驗著重考核對實驗中出現(xiàn)問題的分析及解決問題的方法。

三、結(jié)束語

針對電力電子技術(shù)課程應(yīng)用性、實踐性強的特點，從教學內(nèi)容、教學模式、實踐環(huán)節(jié)等方面對該課程的教學模式進行探索和實踐。結(jié)果表明，該教學改革切實增強了教學效果，對提高教學質(zhì)量，培養(yǎng)創(chuàng)新人才具有重要意義。

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（責任編輯：王意琴）