高職太陽能專業電力電子技術課程改革實踐

劉亞蘭 張雅娟

[摘 要]電力電子技術是太陽能光電應用技術專業的核心課程，結合教學實踐，本文從教學內容、教學方法、實踐教學等方面對高職太陽能光電應用技術專業電力電子技術課程教學改革進行探討。

[關鍵詞]高職;電力電子技術;教學改革

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2015.11.039

1 引 言

電力電子技術是太陽能光電應用技術專業的核心課，它是一門集電子技術、控制技術和電力技術于一體的綜合性交叉學科，該課程課堂教學的最大特點就是電路圖和波形圖較多，實踐性強^[1]。近年來，隨著新型電力電子元器件的發展，電力電子技術得到飛速發展，在太陽能新能源領域也有廣泛的應用。因此，如何把握好課堂的教學內容，激發學生的學習興趣，使學生既能又快又好地掌握必需的知識，又能培養學生的工程實踐能力，在有限的學時內獲得最好的教學效果，是一項亟須解決的問題。本文結合自己的教學經驗，從教學內容、教學方法、實踐環節三個方面對該課程的教學改革進行探索。

2 調整優化教學內容

現在的高職高專電力電子技術教材，大都是電氣工程專業、自動化專業等相近專業通用的教材，但太陽能光電應用技術專業學生與其他專業學生在前期課程和后續課程上有所不同，因此，對本課程的學習要求就有所不同。太陽能光電應用技術專業學生電類基礎較差，學習本課程時應重點強調應用，淡化理論推導。教學內容應該源于真實，教學情景能夠呈現光伏系統安裝的工作內容和形式，在光伏體統安裝中這些任務最典型、被廣泛使用到。

因此，電力電子技術的課程以電力電子開關器件為核心、四類基本變換器和兩種控制方法為基礎、兼顧當前技術發展，將課程內容分為六大學習情境：調光燈裝置、直流調速裝置、電風扇無極變速裝置、開關穩壓電源、不間斷電源（UPS）和變頻器^[2]。將每個學習情景分解為若干個學習性工作任務，細化學習內容;每個學習任務又對應著相應的項目實訓。學生以五人一組組成團隊，配合完成各個實訓項目，從而完成一個完整的學習任務。

3 改進教學方法

3.1 以工作過程為導向

整個教學圍繞任務的解決展開，突出知識的應用性，引導學生自主思考。設計電力電子課程是以六大學習情景展開，針對每一個學習情景提出一個學習任務，讓學生從現象找到本質。再開展學習情景相關知識和技能的學習與鍛煉，從調光燈到變頻器應用，有目的地開展培養方案，引導學生主動探索項目的相關知識的技能，全面鍛煉學生的能力。

3.2 講解與訓練結合

以學生為主體，教師加以適當的引導，提高學生分析問題、解決問題的能力，提高學生的實踐技能。如學習電力電子器件時，教師引導學生分析其特征，及時進行現場測試訓練，加強學生對該部分知識和技能的理解與記憶^[3]。

3.3 設計型思維教學模式的應用

教師在講解一個電路之后，對后續相同結構的電路創設一定的問題情境，引導學生思維分析，由學生提出見解。如在講解相控整流時，由于不同負載時的電路分析過程是基本重復的，為此在講電路之前，先讓學生熟悉電阻和電感的特點，然后分析電阻性負載下的電路，而電感負載電路的分析由于過程基本相同，則可以留給學生解決。在這個環節的教學中，安排學生進行電路分析的設計，然后討論不同控制角下的波形，讓學生提出猜想，最后利用仿真軟件加以演示。

通過多種教學方法的靈活使用，將抽象的問題具體化、形象化，將理論分析與應用相結合，通過實際應用，從小的實踐項目到較大一點的綜合性實踐項目的設計與制作，培養學生的成就感，提高學生的學習興趣和樂趣。將學生的被動接收變為在老師的指導下的主動學習，這樣所有問題都迎刃而解。

4 改革實踐環節

4.1 打破原有驗證性試驗體系

通過學生為主體、教師為主導的教學方式，形成理論、實踐教學交融漸進模式。如調光燈模塊中，先引出分析案例——調光燈，由其工作特點引申到相關工作器件、工作電路和工作原理。學習器件時，讓學生進行器件的測試，使其掌握該種器件特性;學習到工作電路和工作原理時，讓其進行電路實訓，自己連接電路，并通過波形觀察掌握這種電路特點和應用，學習完這部分內容后還進行調光燈的綜合實訓，讓學生從安裝、調試到故障分析一步步掌握和整流技術相關的知識和技能。

4.2 選擇具有較高實用價值的實訓項目

電力電子技術課程具有很強的工程應用背景，而實訓是培養學生理論聯系實際、動手能力和科學研究方法的重要手段。因此，要選擇基礎和具有較高實用價值的實訓項目，基礎的實訓項目例如單相、三相整流橋路性能研究、斬波電路性能研究等^[4]。通過這些實訓可以使學生掌握電路基本拓撲的原理和構成，對實訓結果的分析使學生對電路工作原理有了更深刻的理解。具有較高實用價值的實訓項目，例如開關電源的性能研究、功率因數校正技術等。這些實訓項目密切聯系著當今電力電子技術發展的最前沿技術，同時對本課程的應用領域、可以解決的問題有了更直觀更感性的認識。通過這些實訓提高學生對電力電子技術的知識儲備和技術能力，讓學生做到學有所用，學有所想。

5 綜合性課程設計的設想

傳統的課程設計只隸屬于各門課程，它們之間銜接性較差，學生難以掌握完整的知識體系。為克服傳統課程設計的不足，近年來，開放式的綜合性課程設計備受關注，成為當前實驗教學改革的重點。這種開放式綜合性課程設計模式的特點是：以系統化專業知識為主線，以開放的教學實驗室為基地，以實際動手為基礎，以激發學生的興趣、主動求知為動力，以培養創新能力為目的。

筆者認為，電氣工程及其自動化的綜合性課程設計應體現強、弱電結合的特點，因此包含電能變換電路的設計和調試是必要的，該部分可利用通電電能變換器實驗平臺來實現。此外，綜合性課程設計還應覆蓋自動控制理論、計算機控制、檢測與信號處理等課程的內容，為此可增加單片機控制單元，電機速度檢測單元、電流檢測單元及有關機械部件，形成數字化的電氣傳動控制系統。以該系統作為綜合性實驗平臺，可設立多種多樣的綜合設計題目，達到對學生綜合技能的訓練和培養的目的。

6 結 論

電力電子技術課程作為一門工科的課程，要上好這門課是不容易的。該課程的改革是一項系統工程，其學術性和技術性很強，涉及的面較廣。要搞好這項改革工作，既需要學校的投入，也需要教師的艱苦努力和無私奉獻。為把學生培養成為基礎厚、知識博、能力強、口徑寬和適應性強的高素質人才，我們要積極探索教學內容、教學方法和教學手段的改革方法，使學生能真正成為應用型技術人才^[5]。

參考文獻：

[1]王卓，王強，曹晶人，等.“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（3）.

[2]張洪寶.光伏技術專業電力電子技術課程探究[A].2011高等職業教育電子信息類專業學術暨教學研討會論文集[C].2011.

[3]王璐.基于項目式教學的電力電子技術課程改革探索[J].遼寧高職學報，2014（9）.

[4]丁中樑，楊濤.電力電子技術課程改革探討[J].實訓科學與技術，2011（2）.

[5]唐杰，林立，劉家芳，等.電力電子技術課程研究性教學的探索與實踐[J].中國現代教育裝備，2011（3）.