電子設計競賽與“電力電子技術”課程教學改革

羅如山 劉美 王濤 任紅衛

摘 要： 本文結合全國大學生電子設計競賽，提出培養學生創新、團隊精神、工程實踐能力的教學改革探索，介紹在“電力電子技術”課程教學中進行教學改革的主要方法和手段及要實現的教學改革目標。

關鍵詞： 電子設計競賽 電力電子技術 教學改革

教育部、信息產業部等聯合組織的全國大學生電子設計競賽自1994年以來已經成功舉辦了11屆，從歷屆競賽題目來看，主要有以下幾種方向題目：電源設計、信號源、處理類和控制類等。其中和“電力電子技術”課程最密切的是電源設計類題目，幾乎每一屆都會出現電源設計方向的題目，因此全國大學生電子設計競賽題目應結合“電力電子技術”課程教學目標，不但可以豐富教學內容，明確教學任務，而且可以提高學生實踐能力。

電氣工程及其自動化專業為廣東石油化工學院（以下簡稱我校）卓越工程試點專業，可以為教學研究提供優秀的平臺。通過全國大學生電子設計競賽把對人才素質的檢驗反饋到教學改革中，調整和改革電氣類專業人才培養機制，體現大學生創新精神和實踐能力。結合我校“卓越工程師”培養目標，探索建立具有地方性普通高校特色的電氣類專業人才培養機制。針對不同層次學生教學目標和教學要求，設計更好的教學方法，注重理論知識與實踐教學相結合，讓學生在做中學，以電子設計競賽題目和任務導學和驅動教學。

1.教學改革目標

電力電子技術課程的任務是使學生熟悉各種電力電子器件的特性和使用方法；掌握各種電力電子電路的結構、工作原理、控制方法、設計計算方法及實驗技能；熟悉各種電力電子裝置的應用范圍及技術經濟指標，提高學生專業素質。專業素質主要體現為運用所學專業知識、理論和技能進行專業實踐，解決社會實踐問題（如技術創新、技術改造、產品開發、設備維護、生產管理等）的能力。構建符合應用型人才成長的課程體系，厚基礎、重實踐、結合單片機應用系統設計方面形成突破，使學生有豐富的系統設計經驗。注重培養學生專業意識，激發專業興趣。結合單片機C語言等課程，課內教學以理論為主，課外教學以實踐為主，使學生得以全面發展。確定課程教學目標，結合全國大學生電子設計競賽歷屆題目，分階段構建課程知識培養架構；以學生為主體，以能力培養為核心，引入多種教學方法和教學手段，改變課程考核方式，全面對課程教學進行改革，爭取在全國大學生電子設計競賽中取得更好的成績。

2.教學方法改革

為了完成以上教學任務，對課程教學方法進行改革，在不同階段的教學過程中采用不同的教學方法，激發學生學習熱情，培養學生相應能力，同時鼓勵學生參加各種電子設計競賽。

2.1學科基本內容教學改革

首先利用多媒體教學環境進行課堂教學，充分利用多媒體教學，進行電子課件、電路仿真、教學素材資源庫及視頻展示等，將抽象問題形象化，這樣教學更生動具體，提高學生的學習興趣，更好地掌握教學內容，同時提高教學效率和教學質量，獲得較好的教學改革效果。

其次，根據教學內容安排一定課堂時間給學生自學和實踐，有利于鞏固和深化教學內容，提高學生實踐能力。自學指導法的關鍵在于學生課外自學過程中，教師必須布置學習要點讓學生自學，要求學生組成興趣小組，利用網絡或圖書館查閱資料，結合課堂所學知識開展專題自主學習，然后由小組負責人在課堂上進行匯報，不同小組學生先互評，然后老師進行適當點評。引入自學指導法有助于提高學生學習主動性，給學生課外自學提供適當引導，提高學習效率，對提高學生自學能力和分析問題、解決問題的能力等有很大幫助，使學生感受到團隊的重要性和自主學習的樂趣。

2.2實驗教學改革

在理論教學和實踐教學過程中引入電子設計競賽題目與設計要求，采用任務驅動教學，使理論和實踐結合起來。一個電力電子項目應用項目需要很多外圍電路，如PWM電路、測量放大、輸出控制等，涉及電路分析、模擬電路、數字電路、C語言、單片機、等方面知識，以電力電子技術課程開發帶動其他課程學習，起到以點帶面的作用。教師給出設計方案，讓學生分析方案，或設計滿足性能指標的電力電子系統，最后指導老師對每個小組設計的方案進行講評，分析設計方案的優缺點，并提出改進意見。使學生理論聯系實際，加深對電力電子技術課程課堂教學內容的理解，培養學生靈活運用所學知識的能力。在實驗室完成課程教學過程，邊講邊練，講練結合，分組實踐，共同討論。教學過程中，堅持學生電子設計競賽相關設計能力培養原則，打破班級整體概念，以電氣工程及自動化專業實驗室的目前的教學條件，一般將學生分為4～6人的學習小組，以單片機開發板、驅動電路、電力電子變流電路等硬件，配合從低到高的不同性能要求的電子設計競賽題目，從獨立分項的拓撲電路技術實踐向綜合性工程實踐逐步完成教學任務。

2.3電子設計競賽培訓與選拔

以全國大學生電子設計競賽為目標，鼓勵學生參加各種電子設計競賽，選拔優秀學生進行專門培訓，提出相應的學習目標和要求，促進優秀創新人才成長。目標是拔高創新人才培養帶動整體水平提高。教學過程中引入“因材施教”教學策略，針對不同層次、不同興趣的學生提出不同要求，以滿足不同需求，在滿足基本教學要求的前提下，提出和達到更高的教學目的。一方面，對于經典理論和基本知識點，必須讓學生掌握。另一方面，讓學生不斷吸收新知識。電力電子技術發展速度相對較快，為了使培養的學生適應市場需求，教學過程中必須時刻把握和跟蹤新技術和方向。

3.教學手段改革

理論必須聯系實際，電力電子技術有很強的實踐性，實驗是培養動手能力、嚴謹科學態度和科學研究方法的重要手段，是必不可少的一個教學環節。電力電子技術實驗環節學時一般為8學時，課內安排3個基礎性實驗和1個綜合實驗設計，課外安排1個創新性選修課題設計。為了彌補實驗課時較少及實驗室在硬件建設上的不足，充分利用現有電路仿真軟件建立虛擬實驗室，軟硬結合，提高實驗教學質量。此外，還可以利用Flash等多媒體軟件、制作波形分析等動畫教學課件，通過這種互動式直觀教學，解決電力電子電路中電壓、電流波形分析難的問題，形象生動地完成課程教學內容，加深對教學重點和難點的理解，增強教學效果。

4.結語

結合全國大學生電子設計競賽教學改革，學生對本課程學習基礎扎實，思維和視野擴大，除掌握課程知識本身外，還掌握獲得知識的方法，自學能力得到增強，培養創新意識，以點帶面，對其他課程和專業知識學習有顯著的幫助和促進作用，使學生真正掌握由元件到系統、由強電到弱電、由硬件到軟件等多方面系統化專業知識，實踐能力得到訓練和提高，爭取在全國大學生電子設計競賽中取得更好的成績。

參考文獻：

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基金項目：廣東石油化工學院教育教學研究和改革項目（2014）