電力電子技術教學改革探索

【摘 要】本文針對電力電子教學中教學內容落后、教學方法單調、實踐教學不足等問題，提出更新教學內容、豐富教學方法和手段、加強教學實踐、構建網絡學習平臺、引入微課教學等措施，以適應高等職業院校應用型人才模式的培養。

【關鍵詞】電力電子技術 教學改革 教學內容

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2018）04C-0162-02

電力電子技術涉及計算機、自動控制、電子等相關學科，知識結構復雜，內容抽象難懂，是一門較難教學的課程，對教師的授課能力和學生的學習能力提出了嚴峻挑戰。傳統的教學模式側重于理論知識的灌輸，沒有與學生形成積極有效的互動，且忽視了實踐教學的重要性，對電力電子相關企業的人才需求調研不足，導致培養出來的學生動手能力差、職業素養不高，難以適應社會的需求。因此，為調動學生的學習積極性和主動性，提高學生的職業素養并滿足企業的需求，對當前電力電子技術的教學改革探索就顯得尤為重要。

一、電力電子技術教學存在的問題

（一）教學內容落后。一方面，目前高職的電力電子課程教學內容仍偏陳舊，大部分內容側重講授半控型電力電子器件的結構和原理，如晶閘管整流電路、晶閘管調光燈電路等，這些教學內容已無法跟上時代的發展。另一方面，由于電力電子種類較多，很多電力電子教材在不同章節和內容上銜接性不強，出現了脫節的現象，沒有做到前后連接貫通，教學內容跳躍性很大，致使學生在學習新知識的時候，因為知識點跨越較大而難以理解，甚至是找不到頭緒，學完后面忘了前面，無法全面理解課程的內容。然而，進入21世紀，電力電子技術的發展突飛猛進，現代工業企業都是使用以新型電力電子器件為主的設備，例如IGBT和MOSFET等新型全控型器件，而傳統的教學卻很少涉及這方面的內容。因此，培養出來的學生很難成為高素質的技能型人才，無法完全適應社會以及企業的需求。

（二）教學方法單調。電力電子技術教學內容比較抽象，尤其涉及具體電路的電壓電流波形，例如整流電路的輸出電壓波形、逆變電路的逆變角分析等，學生對此往往一頭霧水，很多學生甚至產生厭學的情緒。實際上，電力電子技術需要較強的抽象思維能力，因為該課程不像其他電氣類基礎課程（例如電工基礎）那么直觀易懂。而老師一般也就是在黑板上畫出電路的電壓波形，然后對那些電壓波形進行分析講解。在整個教學過程中，學生處于被動學習的狀態，既無法了解電路的實際搭建方法，也缺乏電力電子技術的具體、直觀的電流電壓變換過程。因此，造成教師教學過程疲憊不堪、學生吸收效果差的情況。即使高職院校現在已經普遍采取多媒體的教學模式，但鑒于學生最需要的是對產品工作過程和構建過程的感官了解，所以僅僅依靠上述單一的教學手段和方法是無法滿足這個需求的。

（三）實踐教學不足。電力電子對實踐教學有較高的要求，但就目前情況來看，很多學校仍然延續傳統的教學模式，以理論分析教學為主，忽視了實踐教學的重要性。而且，很多學校普遍缺乏相關的實驗教學設備。即使有電力電子實驗設備，其實驗教學內容也極其落后，基本都是以晶閘管等半控型設備的實驗內容為主，遠遠不能滿足實踐教學的要求。同時，當前電力電子技術和設備更新極快，更加劇了實踐教學和理論教學的進一步脫離。而學生要真正擁有操控電力電子產品的能力，就必須要有實驗操作，最好是有現場的工程體驗，但目前實踐操作已成為高職院校電力電子專業的一塊短板，由于學校的實驗實訓資源薄弱，可考慮在高職院校加強與企業合作的教學模式來增強學生的實操能力。

二、電力電子技術教學改革的措施

（一）與時俱進更新教學內容。合適的教學內容能起到事半功倍的效果，對電力電子技術這門課程尤為如此。當前，電力電子技術突飛猛進，因此，如何跟上時代的發展，培養滿足社會要求的電力電子技術人才，是擺在我們面前的一道難題。

培養電力電子技術人才的目的，是為了適應社會企業的需求。我們以廣西大容山風力發電場的風力發電項目為切入點，將雙饋型風力發電機的學習貫穿于整個教學過程。電力電子技術包含四大模塊：整流模塊（交流變直流）、逆變模塊（交流變直流）、斬波模塊（直流變直流）以及變頻模塊（交流變交流）、而雙饋型風力發電機包含了整流模塊（交流變直流）、逆變模塊（交流變直流）、斬波模塊（直流變直流）三大模塊，完全可以滿足教學需求。通過學習風力發電項目，學生能將這幾大學習模塊前后銜接起來融會貫通，并且加深對電力電子的實際應用的理解。并且，我們以就業需求為導向，以企業對電力電子人才的要求為教學目標，培養出來的學生更容易成為高素質的技能型人才。

（二）豐富教學方法和手段。傳統的教學方式，老師在黑板上板書講解電力電子的相關數學公式和電路波形，老師所能傳授的知識量有限且枯燥無味，學生很容易厭倦。與此相比，多媒體教學在教學形式上更為直觀，教學內容也更為豐富，更受學生喜愛。并且，我們在講解相關的公式推導和分析電路波形時，還可以借助動畫課件，使學生更容易理解、掌握相關的教學內容。因此，采用多媒體教學能有效提高電力電子技術課程的教學質量。

另外，電力電子仿真軟件MATLAB能對電力電子的相關電路進行仿真分析。MATLAB是以陣列為基礎的一種科學計算語言。而作為MATLAB重要組成部分的Simulink仿真單元人機界面友好，且具有豐富的模塊庫，以電力系統模塊庫的模塊框圖進行計算和仿真，具有較好的直觀性和操作性。學生掌握這一工具后，可以主動調整電力電子電路的參數以觀測不同的電路波形，容易培養學生的學習主動性和積極性；學生也更容易掌握相關的知識。教師可以設置相關的故障并要求學生排除，使學生對電力電子電路的原理和工作過程的認識更為深刻，從而加強學生和老師的互動性，豐富教學資源。隨著MATLAB仿真平臺的逐漸豐富，它必將成為日趨完善的仿真工具。將MATLAB仿真技術加入到現代化教育領域，可以充分實現理論與實踐相結合、直觀性和靈活性相結合的教學模式，加深學生對知識點的理解和掌握，提高授課效率和課堂效果。

（三）加強教學實踐。當前電力電子教學課程的實踐教學環節比較薄弱，很多院校只開設了基本的實驗，大部分都是晶閘管的整流電路部分，這些實驗內容過于簡單陳舊。為解決此問題，我們在新學期開始時，通過社會調研和實踐分析，選定一些經典、先進的電力電子技術電路，并且買好相關的電力電子元件，在授課的過程中要求學生自己動手搭建相關的電路模塊。這樣，學生能夠一邊學習理論知識，一邊動手操作，達到理論與實踐相結合。

此外，我們要求學生熟練掌握MATLAB仿真工具，在教學過程中也要求學生編寫相關的電力電子仿真電路。并且將學生分成小組，每小組分配不同的電力電子課題，要求學生在課程結束前完成。期末時，以小組為單位進行現場操作、演示答辯。這樣一來充分調動了學生學習的積極性和主動性，改善了教學質量。最后根據學生在實踐和仿真課題中的學習態度、實踐報告和期末演示答辯等多方面來綜合考核，客觀評價學生的學習成績，確保每位學生都具有良好的實踐動手能力。

電力電子技術突飛猛進，僅僅依靠在校園埋頭苦學是行不通的。為進一步跟上電力電子技術的發展及企業需求，我們加強與校外企業的合作。在教學過程中，邀請企業工作經驗豐富的工程師到學校給學生做報告，講授電力電子技術的發展前沿知識及先進的設備裝置，使學生對所學專業在企業實踐中的應用有一定程度的了解，提高學生的學習熱情和動力。并且，在期中安排學生到風力發電場和光伏發電場等與電力電子技術緊密相關的企業參觀學習，讓學生對電力電子設備有最直接的感官認識，增強學生的職業素養，有利于畢業后與相關企業的無縫對接。

（四）構建網絡學習平臺。我們充分利用互聯網及智能手機的普及這一基礎，抓住學生對手機特有的依賴感和親和力這一特點，搭建電力電子技術學習公眾微信平臺，在微信平臺不定期為學生推送電力電子技術的相關學科前沿資訊，學生通過微信平臺也可以下載每節課的教學課件、教學大綱以及學習指導和MATLAB仿真實例和模型。學生也可以把手機作為學習工具，在微信平臺與同學進行學習交流，分享自己的學習體會和學習資料，也可以與老師進行在線溝通互動，及時解決疑問，提高學習效率和質量。微信平臺利用得當，可以大大調動學生的學習積極性和興趣，擴大教學資源和教學模式，實現對課堂教學的有效補充。

（五）引入微課教學。電力電子技術課程在結構原理上比較復雜，工程實踐方面的要求也比較高，最主要的是，電力電子電路具有非線性理論特征，學生理解和掌握起來難度非常大，綜合以上情況，可在教學環節中適當引入微課教學來提升學生學習的主動性。根據教學大綱，劃分若干個具有重要教學意義的獨立知識點，制作成學生更容易理解和掌握的微課資源，通過微課的教學模式，教師可以在豐富多彩的教學資源環境下，以錄制視頻、課堂講解、分組討論和總結匯報等多種活動方式完成教學。例如，在講解電子電路課程中雙相橋式整流電路這部分內容的時候，首先，教師可以事先把需要講解的知識點、結構原理、圖形分析等內容制作成微視頻，并于課前交代學生瀏覽視頻內容，完成視頻中布置的相應任務。其次，教師在課堂上進行理論教學與波形分析。再次，組織學生進行小組討論，并派出代表匯報討論結果。最后，教師就課堂效果和討論結果給出本次課程的教學評價。通過微課嵌入式的翻轉教學，師生共同參與，學生在高參與度的教學環境下更容易突破教學的難點和重點。

微課的應用，打破了大學課堂說教式的傳統教學模式，其教學方法和手段的變革，相當契合高等學校的教學改革，對于提高教師的信息化專業水平、開發學生的潛在創造性、提高高校教育教學質量都具有重要的意義。

總之，電力電子技術是一門抽象難懂的多學科交叉課程，具有很強的理論性，并且與工程實踐密切相關，掌握好該門課程對于電氣類專業的學生來說具有重要意義。本文從教學內容、教學方式和實踐學習等方面對電力電子的教學改革進行分析探討，并提出微課教學的整改模式，提高了學生的學習熱情，加深了學生對電力電子課程的理解，對提高教學質量有重要作用。

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【作者簡介】周雪會（1981— ），女，河北唐山人，碩士，廣西工業職業技術學院講師，研究方向：電力系統動態仿真及實時控制，電力系統防護等。

（責編 王 一）