郵電高校的《電力電子技術》課程教學改革與探索

西安郵電大學自動化學院 王雁平

郵電高校的《電力電子技術》課程教學改革與探索

西安郵電大學自動化學院 王雁平

《電力電子技術》是電氣工程及其相關專業的一門專業基礎課，本文通過對傳統《電力電子技術》課程教學狀況的分析，結合當前教學實際，對該課程的教學內容、教學方法、教學手段、實驗教學和考核手段等方面進行了改革，經過兩屆學生的教學實踐，教學效果有了很大的提升。

電力電子技術；教學方法；教學改革

0 引言

《電力電子技術》是電氣工程及其相關專業本科生的一門專業基礎課，它的典型特點是強電與弱電相結合，用弱電控制強電，以實現電能的轉換、控制、分配和應用，因此它是一門跨電子、電力和控制三個領域的新型工程技術學科，涉及的教學內容多、電路多、信息量大。并且隨著各種新型功率電子器件的誕生，使電力電子設備的性能得到不斷提高；計算機技術的飛速發展大大提高了電路設計和仿真的效率；全球性的能源危機使人們的目光開始轉向環保型能源，如太陽能、風能，生物能，不同形式的能量之間的轉換也必須依賴電力電子技術。這些因素都為電力電子技術的應用和發展提供了良好的契機。然而該課程的學時不增反減，如何在有限的學時達到傳授學生理論知識和培養學生實際動手能力，尤其是基于我校以信息科學為主的郵電高校開辦的電氣工程及其自動化專業，《電力電子技術》是本專業的一門重要基礎課程，如何提高本課程的教學效果，這就需要對教學內容，教學方法，教學手段，課內實驗教學以及更合理的考核手段等教學進行改革。

1 電力電子技術課程教學狀況

《電力電子技術》是我校電氣工程及其自動化專業的一門重要基礎課程，因為此專業是我校的新辦專業，為了把該專業辦出我們郵電高校的特色，針對《電力電子技術》這門課程，現在我們已對以下問題進行了兩屆的教學改革實踐。

（1）教學方法問題。目前，教學中主要以教師為主，教師把每一章節的內容講得很細，學生只是被動地聽課，而沒有真正融入課堂中來，這樣時間一長，學生就感到枯燥乏味，從而產生厭學的情緒。

（2）課內實驗教學問題。課內實驗教學是本課程教學中的一個重要環節，因為實驗設備不足，通常都是每個實驗臺六個同學一組，空間小，較擁擠，再加上課時的限制，不是每個同學都真正參與實驗了。還有就是有的同學完全模仿其他同學的實驗，而自己并沒有真正掌握實驗，當老師檢查時，很多現象都不能解釋。

（3）現代教學手段問題。由于這門課的信息量大，教學內容中有大量的電路圖和波形圖，現在教學基本上都是采用多媒體教學，但教學中僅僅是把課本內容利用幻燈片進行投影，不能調動學生的學習興趣。

（4）教學考核手段問題。課程考核是教學中很重要的的一個環節，現在通常是采用“一考定終身”的做法。這樣使很多同學都不注重中間過程的學習，都集中于考前突擊或考前死記硬背來應付考試，甚至有相當一部分同學抱有僥幸心理，把預先準備好的夾帶帶入考場，以至于考試中時時有作弊行為的發生。

2 教學改革的探索

2.1 教學內容的改革

根據我校的辦學特色和當前的實際情況，我們確定《電力電子技術》課程的內容是以電力電子開關器件（晶閘管、電力MOSFET和IGBT）為核心，以四種（整流電路、逆變電路、直流變直流電路和交流變交流電路）變流技術和一種PWM（脈沖寬度調制）控制方法為基礎，以四種變流技術應用為目標，兼顧當前技術發展。這種內容設置有利于學生掌握課程核心內容。

電力電子開關器件主要介紹半控型器件（晶閘管）和全控型器件（電力MOSFET和IGBT），首先要掌握這兩種類型器件的控制特性，性能指標及應用場合，在此基礎上，把半控型器件結合整流電路進行講解，整流電路又以不同的主電路拓撲結構（橋式電路和零式電路）和帶不同的負載（純電阻負載、阻感性負載和反電動勢負載）進行說明。全控型器件主要結合另外三種變流電路的應用（斬波器、逆變器和變頻器）進行講解。其次，結合當前本學科技術的發展和應用現狀，適當介紹一些前沿知識和壓縮一些過時的應用。最后，要重視第一節課內容的教學，要了解學生前續課程的學習情況，諸如《電路》和《模擬電子技術》等課程與本課程的聯系，通過本課程學習，適當介紹后續課程《開關電源技術》和《交直流調速系統》與本課程的關系，讓學生對知識體系有一個基本了解，從而重視本課程的學習，為后續課程的學習打下堅實的基礎。

2.2 教學方法的改革

在目前的課堂教學中，多數是采取以教師為主體的講授式教學模式，學生完全是被動的接收模式，課堂效果不好，難于提高學生的學習積極性。如何發揮學生的主導作用，引導學生去思考、去探索、去發現，把學生被動接收轉為主動學習，任課教師起著至關重要的作用。通過課堂教學實踐與探索，我們采用提問討論式教學，達到了很好的教學效果。

上課前，老師精心準備各類問題，課堂上引導大家對問題作出正確的回答。允許學生一起進行分析、討論，加強學生之間的交流，致力于引起學生興趣而積極參與，活躍課堂氣氛，培養了自學的能力，使學生能多方位地了解電力電子技術。同時，老師要掌握好課堂時間分配，在課堂教學上留有充分的時間進行交流，通過學生提問、教師解答以及教師提問、學生解答等方法，使學生從單純的、被動的聽，變為積極主動的參與，來培養學生的獨立思考能力和創新精神。

2.3 教學手段的改革

傳統的多媒體教學多數是利用幻燈片對課本內容的再現，圖像單調枯燥，如何讓靜止的畫面動起來。我們將Matlab/Simulink軟件應用到了課件的制作中。這樣不僅可以方便地設計各種電路，且可以在線修改電路的參數井進行仿真演示。充分的發揮r現代化教學的優點，起到了預期的教學效果。采用Matlab/Simulink仿真軟件對電路進行仿真, 可以得到精確波形, 加上動畫效果可以看到波形的變化, 使學生能更好地理解波形的變化情況, 同時多媒體授課的信息量大, 能夠提高教學效率, 這對于理論學時少而教學內容多的電力電子技術來講是非常有效的教學手段。

2.4 課內實驗教學的改革

課內實驗是使學生更好的理論聯系實際、增強動手能力、培養嚴謹的科學態度和方法的重要手段，實驗效果對電力電子技術教學也是至關重要的。如何充分利用現有的設備滿足教學需求，使每個同學都真正融入實驗中來，是我們必須要考慮的問題。由于課內時間的局限性，多數實驗都是驗證性的，一些綜合實驗幾乎無法在課內完成。基于此，我們實驗教學就不再居于課內，實行開放式實驗教學。同時，在課程結束前兩周，我們又開設了為期兩周的本門課程的課程設計，老師布置題目，下達設計任務書，學生根據題目要求查閱資料，完成電路的設計及仿真，計算電路及器件的參數，搭建硬件電路圖并進行調試，調試成功后相互討論和交流經驗，然后進行答辯，答辯中老師和其他學生都可以提問。在課程設計中，教師要發揮適當的指導監督作用，逐步培養學生的獨立工作能力、設計技能，重視學生的創新性的見解。這樣既鍛煉了同學們的實際動手和獨立工作能力，也加強了同學們的團隊協作能力，為將來從事工程設計和科學研究打下了堅實的基礎。

2.5 考核手段的改革

傳統的“一考定終身”的考核方式只注重結果，不注重過程的方式已顯露出很多弊端，已越來越不適應現代的素質能力教育。現在，我們在過去考核的基礎上更注重過程考核，考核包括以下幾部分內容：課堂提問與討論占20%、課內實驗占20%、過程考核（考勤、作業等）占20%、期末試卷考試占40%。通過過程考核，能加強教學過程控制與師生互動，提高學生的學習積極性；并且老師也能及時了解學生的學習狀況，根據反饋信息及時調整教學；學生及時發現學習中存在的問題，改進學習方法。這樣既改變了“一考定終身”的傳統做法，又最大限度地避免了學生考前死記硬背及違紀現象的發生，學生普遍反映良好，教學效果更佳。

3 結束語

《電力電子技術》課程在教學內容、教學方法、教學手段、課內實驗和考核手段等方面改革后，經過兩屆學生的教學實踐，教學效果有了很大的提升。但為了培養基礎扎實、知識面廣、動手能力強的創新型高素質專業人才，還需要老師和同學們的不懈努力。總之，《電力電子技術》課程改革是一個系統工程，高校課程教學改革永遠在路上。

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王雁平（1972—），男，云南曲靖人，西安郵電大學自動化學院電氣工程系講師，主要從事電力電子技術教學與研究工作。