《電力電子技術》一體化教學的探索

王紹武 劉旭民

摘 要：理論教學和實踐教學的是相互促進的，在高職專業教學中實施“理論與實踐一體化”教學模式，是加強學生職業素質培養，提高學生綜合職業能力的一項重要教學改革。本文結合職業教育的實際情況，進行理論實踐一體化教學法的實踐，闡述了理論上結合波形圖分析電路，實踐上測量真實的電路波形，對比理論分析波形加深學生對電路的理解的專業教學改革思路。

關鍵詞：電力電子 一體化教學

一、引言

電力電子技術，出現于20世紀60年代，是一門建立在電子學、電工原理和自動控制三大學科上的新興學科，應用于電力領域的電子技術。簡單來說，就是使用電力電子器件（如晶閘管，GTO，IGBT等）對電能進行變換和控制的技術，分為電力電子器件制造技術和變流技術（整流、逆變、斬波、變頻、變相等）兩個分支，現已成為電類各專業不可缺少的一門課程，在培養電類專業人才中占有重要地位。

在高職教育中，電力電子技術作為電類各專業中的職業技術課程，是學生在學習了模擬電子、數字電子和工廠供電等知識的基礎上進行學習，又為后面學習變頻器和自動化生產線等課程打下基礎。

但在課程學習過程中，出現很多的電路分析、波形分析，瑣碎的知識點也比較多，內容多、難學，這是學生普遍的反映。如何變抽象枯燥為直觀生動，激發學生的學習積極性，使學生能夠更好的掌握電力電子技術，便是擺在高職電力電子技術課程教師面前必須解決的問題。

根據高職教育的特點，采用理論與實踐一體化教學，打破理論課與實踐課的界限，將理論教學與實踐教學融為一體，利用先進的教學設施和實訓設備，實現專業理論知識傳授和實踐操作技能訓練的統一。這種一體化教學模式能很好解決理論教學和實踐教學脫節問題，減少理論課之間及理論與實操課之間知識的重復，增強教學直觀性，充分體現學生主體參與作用，也體現了職業教育的本質特征。本文以晶閘管調光電路的分析為案例，就《電力電子技術》課程的一體化教學進行有意義的探索。

二、課程案例分析

晶閘管（Thyristor）是晶體閘流管的簡稱，能在高電壓、大電流條件下工作，且其工作過程可以控制、被廣泛應用于可控整流、交流調壓、無觸點電子開關、逆變及變頻等電子電路中，是典型的小電流控制大電流的設備。

晶閘管的學習在《電力電子技術》課程中占舉足輕重的作用，是本課程學習的基礎，因此掌握晶閘管的基本結構和工作原理及其重要。而傳統的課程中，全部在教室中進行理論講解，波形分析，堂課抽象的理論講解較多，只有少數能力較強的同學勉強接受，而大部分學生不知所以然，或似懂非懂，教學效果極差。

為了使學生更好的掌握晶閘管器件的原理及應用，我們增加了“晶閘管調光電路分析與調試”的一體化教學內容。選取實際生活中常用的晶閘管調光燈電路為教學載體，我們根據學生的現狀，調換教學方法，順其自然地從抽象理論教學轉變為形象思維教學中來，多給學生自己動手操作的機會，使同學們從枯燥乏味的理論中解脫出來，獲取他們需要的技術能力。在專業一體化教室上課，教師可以在講授基本理論的同時，通過實驗手段演示其工作原理，然后再讓同學們通過實際操作吸收消化，促進理論知識與實踐教學融合，這樣在學和練中理解理論知識、掌握專業技能，來調動學生學習熱情，增強學生學習興趣，以達到預期的教學效果。

三、一體化教學實施

1、任務導入

在本次課開始時，首先由教師給學生展示圖1所示的晶閘管調光電路實物，讓學生認識電路中的每一個元器件，使學生回憶課堂中每一個元器件的原理及特點，對系統有一個整體的認識，然后通電調整旋鈕，和學生一起觀察調光燈電路的工作效果，最后引入問題，為什么調整電位器會使燈的亮度改變，晶閘管在電路中如何工作。

圖1 閘管調光燈實物 2、任務講解

接下來再任務講解部分，給出如圖2所示的晶閘管調光燈電路。并將電路分成整流、穩壓、觸發脈沖形成和晶閘管整流調壓四個部分，分部分詳細講解。

圖2 晶閘管調光燈電路 首先，由電子技術的知識，我們可以知道“A”點為由VD1～VD4四個二極管構成的橋式整流電路輸出波形，A點為全波整流波形。B點的波形是經穩壓管V8削波后得到的梯形波。然后，分析C點波形，由于電容每半個周期在電源電壓過零點從零開始充電，當電容兩端的電壓上升到單結晶體管峰點電壓時，單結晶體管導通，電容開始放電，直到單結晶體管谷點電壓，同時觸發電路送出脈沖。電容的容量和充電電阻RP的大小決定了電容兩端的電壓從零上升到單結晶體管峰點電壓的時間，電容的容量和充電電阻RP的大小決定了電容兩端的電壓從單結晶體管峰點電壓下降到谷點電壓的時間，在分析過程中應當強調：峰點電壓UP、谷點電壓UV假設為固定值以便分析。理論講解過程中結合各點波形，使學生學習整個電路工作原理。

但繪制理論波形并不能直觀切身感受系統工作，接下來老師帶領學生一起進行實際系統的各點波形測試，通過測試并于理論波形進行對比，可以得到如圖3所示的理論實際波形。

圖3 晶閘管調光燈電路各點理論與實際測試波形圖 通過實際測量觀察發現，示波器測量得到的波形和理論分析的波形是有區別的。接下來以圖3中的4點波形，教師引導學生，通過對比發現兩者的區別不僅僅會有由于干擾帶來的雜波，在脈沖的底部，其區別也很明顯，理論分析上為直線（為了簡化電路分析，便于理解），而實際波形卻非如此，通過兩個波形的對比，學生會發現，實際波形底部曲線和經過整流、穩壓后的梯形波是一模一樣，這里可以設問，為什么？學生經過思考會發現，是因為單結晶體管的波峰電壓、波谷電壓并不是固定不變的，而是隨著其UBB的改變而改變的，從而加深了對單結晶體管的理論。在實際的電路傳遞信號時，真實的波形和理論分析的波形是有區別的。

3、學生測試

在教師講解演示結束后，給學生布置實踐任務，要求學生分別測試不同亮度時電路各點波形，對比分析出現現象的原因，并完成調光旋鈕在電阻較小，適中和較大時各點波形，寫出測試報告。

4、小結

在學生測試后，教師對本次課程進行總結，完成本次課的教學任務。

四、課程考核方法

傳統的理論考核已不能滿足職業教育對學生各種技能培養的評定考核。引入一體化教學的《電力電子技術》課程采用單元過程考核與結果考核相結合的考核辦法。單元過程考核占50%；結果考核占50%；其中單元過程考核內容項目有：回答問題、作業、出勤、討論發言、實訓操作等。結果考核為試卷與實操抽考?？己朔桨钢贫ê侠恚阌诓僮鳎⒛荏w現職業教育對技能型人才培養的要求。

五、結束語

實施理實一體化教學為學生們提供了一個充分展現自我的平臺。在教學中充分引導學生主動參與，激發他們的主觀能動性。在課堂中給他們充分的時間思考和訓練，實現“要我學”到“我要學”的轉化。教師在教學實踐中，還可采用學生自主提問的教學方法，以學生質疑為切入點，以學生合作解決問題貫穿整個教學過程。

理論與實踐一體化教學是職業教育發展的必然趨勢和關鍵所在，通過理論與實踐一體化教學，使人才培養向技術應用型方向轉變，學中練練中學極大地激發學生學習的積極性，取得了良好的教學效果。

參考文獻：

[1]莫正康，電力電子應用技術，機械工業出版社，2000.5.

[2]黃家善，電力電子技術，機械工業出版社，2007.2.