電力電子技術課程工程應用能力培養教學探索

諸葛堅

摘要：為了滿足社會對創新型的工程應用實踐人才的需求，我們教學團隊設計了以“工程應用能力”培養為核心的電力電子技術實訓教學體系，注重學生對電路分析、設計和調試能力的培養，推行“學用結合、以用定學、以學定教”的理念，激發學生學習興趣，提升學生的創新能力。

關鍵詞：電力電子技術 ；工程應用能力；教學改革

“電力電子技術”課程是自動化、電子信息類等專業的一門重要專業課程，它綜合了電子科學技術、電氣工程技術、電子技術和控制理論等多個學科知識。電力電子系統包括主電路、控制與調節電路、測量和數據處理電路、驅動電路等部分，是涵蓋知識領域廣、實踐性強的一門綜合應用課程，令許多初學者覺得學習難度大。

一、“工程應用能力培養”教學的重要性

傳統的《電力電子技術》課程教學過于強調理論性，與工程應用脫節。主要表現在：課程教學著重介紹元器件的結構與控制方法，缺少元器件主要參數介紹，導致實際工程應用時對元件相關參數選擇的盲目性；著重講解主電路的拓撲結構和工作原理，而缺少工程設計中綜合案例的分析；很多課后作業淪為公式與電路結構的無聊游戲，與工程應用基本無關聯；實訓教學基本以仿真或驗證性實驗為主，與產品開發脫節。

隨著國家工業4.0的提出以及能源的開發和利用越來越廣泛深入，社會迫切需要具有創新型和設計型的工程應用實踐人才。 要培養這些高素質人才，必須對傳統的電力電子技術課程教學進行改革。實現由理論性向實踐性、由驗證型向研究設計型、由單一性向綜合性教學轉變；實現以學生為中心，增強學生的工程應用能力、研究設計能力以及綜合職業能力的目標。

二、以“工程應用能力培養”為核心的課程設計思路

以電子信息和電氣自動化等專業學生的就業為導向，根據行業專家對電力電子技術課程所涵蓋的崗位群進行的任務和職業能力分析，遵循學生認知規律，緊密結合全國電子設計大賽電源類設計題，確定該課程的模塊化、情境化教學內容。注重學生對電路分析、設計和調試能力的培養，推行“學用結合、以用定學、以學定教”的理念，激發學生學習興趣，提升學生的創新能力。

三、以“工程應用能力培養”為核心的模塊化實訓教學體系設計

我們課程團隊在教學內容設計上遵循“為做而學”的目標來選取知識點。同時結合現代工程應用實際，體現以工程應用需要為導向，理論知識的教學內容選取體現系統性、基礎性和應用性相結合的前提下，針對性地設計了10個實訓教學項目，指導學生如何將理論知識應用于實際工程案例的設計過程中。

項目1單相橋式全控整流電路和項目2三相橋式全控整流電路屬于AC- DC變換模塊；項目3直流斬波電路Buck、BuckBoost 開關電路屬于DC- DC變換模塊；項目4單相交流調壓電路和項目5三相交流調壓電路屬于AC- AC變換模塊；項目6 SPWM逆變電路屬于DC- AC變換模塊。所以，整個實訓課程教學體系知識點覆蓋面廣，涵蓋了整個電力電子技術的4大模塊。項目1到項目6是整個課程體系的基礎，如果把他們比喻成磚的話，那么項目7到項目10就是用這些磚砌成的墻或者房子。項目7基于雙向DC- DC電路的Buck開關穩壓電源設計主要是讓學生掌握在電力電子變換中，能量可以實現雙向流動，這種結構目前在航天電源系統、光伏系統、電動汽車以及蓄電池充放電系統等領域都被廣泛應用；項目8熒光燈電子鎮流器的設計；項目9 D類功放電路設計；項目10小功率UPS電源系統設計。項目8、項目9、項目10都是研究性設計實驗，需要學生查閱資料，根據設計任務完成電路結構選取、參數計算、軟件仿真以及電路的安裝和調試。同時也是綜合性實驗項目，項目8包含了AC- DC、DC- AC等模塊；項目9包含了三角波發生電路、輸入音頻信號放大電路、反饋控制電路、功率放大半橋電路、輸出濾波器等電路；項目10包含了不控型AC/DC、隔離DC/DC與SPWM型DC/AC等電路模塊。

綜上所述，從項目1到項目10，整個教學體系是由易到難、由基礎到綜合、由驗證型到研究設計型、由教師指定方案教學到學生自主研究學習的過程。

四、“工程應用能力培養”教學過程的實施

整個實訓教學是在TKDD- 6電力電子實驗教學平臺上完成的，每個實訓項目都以任務為驅動。首先，任課老師給出設計任務，明確任務目標和關鍵設計參數。接著由任課老師對設計任務進行分解，分析重點和難點，引導學生完成設計任務所需的知識點學習。然后學生分小組進行，每個小組需要完成主電路的參數計算，軟件仿真，電路的安裝和調試，老師對整個過程進行監督和指導。最后，任課老師組織學生進行答辯或討論，通過老師點評和小組互評，完成知識鞏固和開拓。通過課程的學習，老師不僅要教會學生們用已學過的知識來解決工程實際問題，更重要的是要引導學生學會發現問題、解決問題，培養學生獲取新知識的能力、工程應用能力和創新能力。

五、“工程應用能力培養”教學評價體系

采用“設計報告+實物制作+交流匯報+職業素養+安全生產”相結合的項目實踐考核體系，注重學生對電路分析、設計和調試能力的考核，將評價考核體系由知識觀轉變為能力觀的考核評價，引導學生“學用結合、以用定學”的學習觀，激發學生學習興趣，提升學生的創新能力。

六、“工程應用能力培養”教學體系實施結果

我校電力電子技術實訓課程通過“工程應用能力培養”教學體系的實施，效果顯著。主要表現在學生對課程的評價滿意度明顯提高；學生的學習積極性增強；全國電子設計大賽以及全國技能大賽的成績有了歷史性突破、成績喜人；用人單位對我校該專業的畢業生滿意度明顯提高。

參考文獻

[1] 高安芹.“電力電子技術及應用”課程教學模式的探索與實踐[J].中國電力教育，2014.

[2] 任國海.電力電子技術[M].科學出版社，2012.endprint