基于創新人才培養的電力電子技術教學內容改革

張民++丁新平++周曉燕++田艷兵++國珍

【摘要】依據電力電子技術內容特點，提出基于創新人才培養的電力電子技術教學內容改革。在教學內容上，進行必要的刪減和補充，使內容符合當前工程實際，具有先進性；在實驗方面，調整實驗課內容，保證實驗的先進性、代表性和方向性。充分利用創新實驗室和大學生電子設計大賽，培養高素質電力電子技術的創新人才。

【關鍵詞】電力電子技術 教學改革 創新人才培養

【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）07-0039-02

【Abstract】 The reform of the teaching content of Power Electronic Technology（PET） is put forward based on the Cultivation of Innovation Students according to the characteristics of the PET. The current situation and characteristics of the present stage of the PET are summarized， the key problems are pointed out， and the implementation plan is put forward. The teaching content is deleted and supplemented if necessary， so that the advanced content is in line with the current engineering practice. The experimental course content is adjusted to ensure that the experiment is advanced， representative and directional. The Cultivation of Innovation Students of PET are trained using Innovative Laboratory and Electronic Design Competition of University Student.

【Keywords】Power Electronic Technology； the reform of the teaching content； the Cultivation of Innovative Students

一、引言

電力電子技術是一門新興技術，它是由電力學、電子學和控制理論三個學科交叉而成的，是應用于電力領域的電子技術，是使用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術，已成為現代電氣工程與自動化專業不可缺少的一門專業基礎課，在培養本專業人才中占有重要地位。

電力電子技術發展快，是高新技術產業發展的主要基礎之一，是改革傳統產業的重要手段。隨著國防、一般工業、農業、醫療、交通運輸、電力系統、電子裝置用的電源、辦公及家用電器等方面現代化的快速發展，人們生活質量不斷提高。目前亟待解決的問題是：減少電子裝置所引起的諧波污染、功率因數下降和電磁干擾等公害，研究開發“綠色”電力變換器；解決能源危機問題，走可持續發展的道路，研究開發太陽能、風能、潮汐能、地熱能、燃料電池等新能源的應用；解決傳統的燃油交通工具和一些特種行業對大氣污染的難題，研究開發新型“綠色”交通工具和高質、高效、低價位的電力電子除塵裝置；滿足各個方面對控制精度、性能等越來越高的要求等問題。上述問題的解決，在很大程度上取決于電力電子技術的發展及其手段。因此，迅速而大批地培養掌握這些先進技術并且理論聯系實際的具有創新能力的人才成為電力電子技術教學內容改革必須解決的關鍵問題。

二、現狀分析

“電力電子技術”內容繁雜抽象，實踐性較強且技術更新發展較快，新型器件不斷涌現。如果說在中等容量領域IGBT代替晶閘管已被人們接受的話，那么隨著基于寬禁帶半導體材料的電力電子器件的研制及其未來的應用，相信必將引發電力電子技術教學內容的深度改革，原來陳舊的教學理念、教學內容、教學方法及教學手段越來越不能滿足該課程的教學需求，各種“教”與“學”弊端不斷顯露。主要反映在教學理念、教學內容、教學方法及教學手段上。在教學理念上，目前“電力電子技術”教學的思想還是以教師課堂傳授知識為主，而忽略了傳授知識的本質是對學生能力、素質、創新意識的培養，以至于學生畢業后職業素質、實踐動手及創新能力都有限；在教學內容上，突出表現在電力晶閘管內容過多，全控型器件，如IGBT內容過少；在教學方法上，依然采用教師為核心、課堂講授教材知識為中心的教學模式，忽略了學生在“教”與“學”中的主體地位，致使課堂講授過多過細，而學生參與討論學習較少，從而抑制了學生自主學習能力的培養；在教學手段上，過多依賴電子課件，沒有或很少使用粉筆黑板、實物（競賽產品）、教具及仿真軟件等多種教學手段，結果導致授課進程過快、課堂沉悶、互動性差、無法激發學生課堂學習興趣等弊端。其次實踐教學薄弱、動手與創新能力培養缺失。目前“電力電子技術”實踐教學環節普遍薄弱，多存在重視程度不足、有效課時較少、實驗設備老舊、不能與課堂教學同步進行等缺陷，致使實踐教學不能起到很好地促進課堂教學、培養實踐動手能力的作用，所做實驗多為晶閘管部分或驗證性實驗，難以培養學生的實踐創新能力。第三大多數學生在學習中缺乏自主性。一是學生在學習“電力電子技術”時沿用中學時代的應試學習方法，學習能力較差。如，教師講什么就學什么、死記硬背、缺乏獨立思考、不求甚解，只求應付考試等；二是學生學習惰性強，普遍缺乏自主性。如，期末考試考什么就學什么，不考則不學；上課就學，課后則拋之腦后，自主學習手段單一，不會主動利用各種教學資源進行輔助學習等。

這些現狀不利于承前啟后，不能很好地為后續課程打下良好的基礎，不利于培養創新人才。目前同行們都在探索這樣的問題：在電力電子技術內容不斷更新，學時又不增加的情況下，如何改革電力電子技術的教學內容，實現培養創新人才的目的。

三、關鍵問題的解決

針對電力電子技術的教學現狀，從教學理念、教學內容、教學方法及教學手段實施教學改革。具體如下。

1.轉變教育教學思想主要是要改變育人模式，以加強全面素質培養觀念為重點。按照“知識、能力、素質”的模式，培養德、智、體、美全面發展的知識、能力、素質相結合具有創新能力的工程實踐人才。

2.調整優化教學內容，以適應新形勢下的教學要求。電力電子技術在近十年來得到飛速發展，新器件和新控制方法不斷涌現，電力電子技術的教學內容必須根據自身技術的發展及時更新，但實際授課的教材由于編寫過程中的滯后性，往往教材的內容與電力電子技術的發展不協調，造成課堂教學與工程實踐相脫節。因此在授課時，應根據電力電子技術的發展趨勢，對教學內容進行刪減和補充，以保證課堂上所講授的內容的先進性。

在教學中，壓縮和刪減半控型器件晶閘管及其控制電路的內容；強化全控型器件及控制電路的內容，尤其是加強功率MOSFET和IGBT的內容，包括以這些器件構成的系統裝置的控制方法，如PWM控制技術。PWM控制技術在逆變電路中的應用最為廣泛，對逆變電路的影響也最為深刻。現在大量應用的逆變電路中，絕大多數都是PWM型逆變電路。近年來，PWM技術在整流電路中也開始應用，并顯示其高功率因數等突出的優越性。在教學中，增加學科發展動向及新器件與控制方法的教學，如PIC（功率集成電路）、IPM（智能功率模塊）、基于寬禁帶半導體材料、LSC（發光太陽能聚光器）、我國首條±1100千伏特高壓輸電工程完成可研評審的介紹等。

3.改進教學方法和教學手段。與工程緊密結合，例如展示大學生電子設計大賽作品，以增強學生的學習興趣；充分調動學生的學習積極性，變被動學習為主動學習；充分利用現代技術，豐富教學手段。在電力電子技術課程的教學中，運用掛圖、實物、動畫多媒體課件可以增加直觀程度，增大授課信息量。

4.注重理論聯系實際，加強實踐能力的培養。

結合具體研究內容，深化電力電子技術教學內容和課程體系改革。要破除以教師為主體的觀念，樹立以學生為主體，充分發揮其主動性和自覺性，調整、更新、改革教學內容，并加強教學手段的改革，重視學生能力的培養。

四、實施方案及可行性分析

具體實施方案應結合上述要解決的關鍵問題，具體如下。

1.轉變教育觀念，以學生為主體。讓學生主動參與教學過程（課前準備，課間互動，課后延伸），發揮學生的主動性、自覺性、選擇性、創造性。

2.根據電力電子技術的發展趨勢，對教學內容進行必要的刪減和補充，以保證授課內容符合當前工程實際，具有先進性。

3.改進教學方法和教學手段。結合電力電子技術的課程特點，適時帶著具體實物教學。如調光臺燈、變頻器和DC-DC電源等，并在課堂上演示，以提高學生的學習興趣，感到電力電子技術的應用就在身邊。

4.重視利用現代教育技術。

5.調整實驗的內容，保證實驗的先進性、代表性和方向性。實驗內容，首先要考慮理論教學的進度及其知識的難點和重點，以利于學生對基本理論、基本原理的掌握；其次要對原有的實驗內容進行篩選、補充、綜合，減少驗證性實驗，多開一些綜合性、設計性實驗。開設直流斬波、交—交變換以及PWM控制技術部分的綜合性、設計性實驗，由教師給出電路參數，學生自行設計主電路，選擇器件及其驅動電路、保護電路，進而完成實驗，培養學生分析問題，解決問題的能力。可保留原有的晶閘管整流、逆變的驗證性實驗，使學生對本課程的應用有初步認識。

6.充分利用創新實驗室資源。注重實踐能力的培養，鼓勵引導學生合理充分利用實驗室資源。學院的創新實驗室和大學生電子設計大賽為培養高素質電力電子的創新人才提供了堅實的保障。

五、特點和結論

基于創新人才培養的電力電子技術教學內容改革帶有鮮明的特點。

1.本項改革可實現理論教學與實踐教學的對接，加強對學生專業知識的培養和行業知識的儲備，提高學生的創新精神和自主意識。

2.增加學科發展動向及新器件與控制方法的教學，如PIC（功率集成電路）、IPM（智能功率模塊）、基于寬禁帶半導體材料、LSC（發光太陽能聚光器）等。

3.結合大學生電子設計大賽，注重電力電子系統設計。學生獨立設計出實際所需的一些電力電子電路，包括方案論證、理論計算、電路定型、元器件選擇等，培養學生具有分析問題和解決問題的能力。

本文提出了基于創新人才培養的電力電子技術教學內容改革模式，針對當前電力電子技術教學中存在的實際問題，結合工程實際要求進行研究與實踐，為電力電子技術教學改革和課程建設提升探索出一條嶄新的道路。對于提升專業內涵、提高教學質量、培養創新人才具有重大意義。

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