電力電子技術課程的應用型教學改革探索

陳佩軍

[摘 要]電力電子技術課程是檢測技術及自動化方向的專業限選課。通過在“卓越計劃”背景下對電力電子技術課程應用型改革研究，可以探討改革過程中如何實現知識點與工程應用無縫連接的問題，提出將項目教學法引入課堂中，增加實踐教學環節，調整考核方式的改革方案，完善課程體系，滿足學生工程能力訓練要求，提高學生的學習積極性。

[關鍵詞]電力電子 卓越計劃 教學改革

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2015）02-0161-02

2014年3月，教育部提出將2000年后近700所“專升本”的地方本科院校逐步轉型為現代職業教育，重點培養工程師、高級技工、高素質勞動者。2002年專升本成功的安徽黃山學院以2011年省級質量工程“卓越工程師計劃”為契機，進行專業改革，逐步向應用型本科轉型。機電工程學院自動化專業成立于2008年，是一個即年輕又充滿活力的專業，有幸成為本校首批實施“卓越計劃”的專業。從本專業2011級自動化專業學生中遴選出40名學生成立卓越班，作為應用型改革的試點班級，進行相關課程教學改革建設。

一、電力電子技術課程“卓越計劃”改革試點

近年來，電力電子設備作為“綠色能源”在各個領域應用越來越廣，包括電氣節能、新能源發電、電力牽引、智能電網等等[1]，相關職位有軟硬件研發工程師、調試工程師、設備銷售經理等等，企業對于各層次技術人員的需求量日益增加。

為了能夠使自動化畢業生走出校門具有較強競爭力，專業從社會需求為出發點，以學生工程實踐能力為培養目標，進行專業改革建設。電力電子技術課程是檢測技術及自動化方向的專業限選課。為此，將電力電子技術課程作為本專業改革課程之一。

二、課程改革效果及問題

（一）改革從課程地位、教學內容和方法、考核方法展開，取得一定的效果

首先提高課程的地位，從專業限選課調整為專業必修課。原先課程學分為2.5分，包含32理論課時+8實驗課時；調整后課程學分為3.5學分，包含48理論課時+12實驗課時。一方面增加理論課時量，以往只做簡單介紹的直交逆變和交交變流技術也成為重點內容，這樣理論課對四類變流技術都將進行詳細介紹。另一方面增加實驗課時，添加兩個具有設計類的實驗題目——直流斬波電路設計與性能研究、整流電路的有源功率因數校正研究。加上之前的4個實驗題目，共有6個實驗題目。教學方法中利用flash動畫等多媒體手段并結合板書來講解，便于分析與理解。[2]考核成績由平時成績10%，實驗成績30%，期末成績60%組成，考試題型中記憶類的題型分值減少，增加工程分析題和設計題型的分值。

這些改革措施提高了學生的學習積極性，改善了學習態度，使學生對于電力電子技術有了一定的認識。

（二）問題分析

一方面對于學生而言，沒有親自安裝或拆除過電力電子設備，對其系統結構沒有感性認識，加上書本中復雜電路原理圖和電壓電流曲線，使得知識點比較抽象，難于理解；同時實驗設備條件限制，無法做全所有四類變流技術，且實驗項目大多是驗證類，設計性和分析性的實驗較少。總體來說，距應用型人才培養目標還存在差距，課程中缺乏工程實踐能力的訓練，需要將工程應用案例引入教學過程中。另一方面對于教師而言，應用型課程需要教師具有較高的工程實踐能力，然而目前教師的工程專業知識有限，工程項目較少，需要教師不斷的提升自身的工程能力，積極申報省級或者國家大學生工程項目。

三、課程體系的完善

借鑒兄弟院校的經驗，結合黃山學院自身的特點，電力電子技術課程仍然需要完善，課程體系的完善從課堂教學、實踐教學和考核方式展開。

首先課程學分不變的基礎上，增加了實踐教學環節。[3]調整理論課時為32課時，實驗教學為12課時，實踐教學為16課時。

（一）課堂教學引入項目教學法。[4] [5]2012年筆者申報了全國大學生創新創業項目“基于DSP2812的三相頻率電壓可調的小功率逆變電源的研究”，現已結題。利用該項目可以構建虛擬的工程項目。如圖1所示，原有的逆變系統由6個基本模塊化組成，若按要求進行組合，結合相應的控制對象，可實現四類變流技術的虛擬項目設計。有了虛擬項目就可以進行項目教學。

項目教學的思路如圖2所示，從虛擬項目的控制對象所要達到的控制需求為出發點；進行開關器件選型、原理介紹，講解變流技術的基本原理，選擇PWM控制算法，選擇采樣信號，組成閉環系統；最后討論算法中的參數與輸出結果的關系，達到輸出效果，滿足控制需求。這樣一個過程，比單純講解電壓電流曲線更加有工程意義，學生也更能容易理解和掌握。

講解過程不按照書本的章節順序，而是按照完成項目實施過程為順序，包括項目背景、設計要求、詳細方案、技術線路、現場調試過程、驗收標準，其中重點講解設計要求、詳細方案和驗收標準。講解過程中的知識點可能是跨學科的、跨課程的、跨章節的，將它們融入整個教學過程中并連貫成為一個系統，這樣學生能夠從宏觀應用的角度真正認識電力電子技術。

（二）對于實驗沒有涉及的變流技術，利用實踐教學[6]來完成，分為硬件設計和軟件仿真。硬件設計方面，利用89C51單片機設計控制板，完成SPWM和SVPWM波形分析與設計；軟件仿真方面，利用Simulink仿真工具中的電源模塊、電力電子模塊、電機模塊，完成雙饋風力發電系統仿真設計、轉速電流雙閉環直流調速系統仿真設計、恒壓頻比交流調速系統仿真設計。每個設計以小組形式完成，以設計效果和設計報告為考核依據。這樣可以鍛煉學生的動手動腦能力，培養團隊合作精神。

（三）為了考查學生在該課程的學習態度和學習效果。采用PSF考核方式，即過程參與考核方法，如圖3所示，它由課程參與度評價（participate）、系列的過程評價（series）、期末考核（final）組成。這種方法能夠顯示學生對課程的參與程度。

四、總結與思考

今年是電力電子技術課程改革試點的第二年，專業將繼續圍繞“應用型”進行課程改革建設，將項目教學法引入課堂，增加實踐教學環節，讓學生主動參與課程教學過程中，提高學生的工程能力訓練效果。

同時還有相關問題需要思考，比如電力電子技術課程將會在非卓越班開課，如何對待卓越班與非卓越班的差別？項目教學法的硬件條件和軟件條件比較簡陋，如何對硬件和軟件進行完善？項目教學法涉及的知識點眾多，如何實現知識點與項目的無縫連接？這些問題只有通過教學實踐來解決。

[ 注 釋 ]

[1] 趙爭鳴.電力電子技術應用系統發展熱點綜述[J].變頻器世界，2010（1）：41-44.

[2] 李平.“卓越工程師培養計劃”下的電力電子技術教改探索[J].中國科技信息，2012（17）：152-153.

[3] 孫書芳.“應用技術主導型”電類專業電力電子課程教學改革與實踐[J].中國電力教育，2011（25）：97-98.

[4] 要麗娟.項目教學法在教學中的應用[J].湖南工程學院學報，2010（3）：91-93.

[5] 葛笑寒.基于“教學做一體化”的電力電子課程教學設計[J].科技信息，2011（32）：261-262.

[6] 胡新新.《電力電子技術》課程教學改革研究[J].中國科教創新導刊，2012（8）：194.

[責任編輯：鐘 嵐]