應(yīng)用型高校自動(dòng)化專業(yè)電力電子技術(shù)教學(xué)改革探索

于躍　徐今強(qiáng)　楊燕霞

摘? 要：電力電子技術(shù)是應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)，是電力學(xué)、電子學(xué)和控制理論3門課程的交叉，是自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)核心課程。針對(duì)自動(dòng)化專業(yè)的教學(xué)、就業(yè)需求對(duì)電力電子技術(shù)課程進(jìn)行改革，從教學(xué)模式、教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容3個(gè)方面進(jìn)行優(yōu)化，以期達(dá)到更好的教學(xué)目標(biāo)。實(shí)踐證明，該改革方法在提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力上取得了很好的效果。

關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)? 自動(dòng)化? 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2020）04（a）-0074-02

Abstract： Power electronics technology is an electronic technology applied in the field of power. It is the intersection of three courses： power science， electronics and control theory. It is a core course of automation specialty. In view of the teaching and employment needs of automation major， the course of power electronics technology is reformed， and the teaching mode， teaching method and teaching content are optimized to achieve better teaching objectives. Practice shows that the reform method has achieved good results in improving the students' innovative practice ability.

Key Words： Power electronics technology; Automation; The teaching reform

電力電子技術(shù)[1]起源于20世紀(jì)50年代后期，主要研究變流技術(shù)及其應(yīng)用，是一門綜合性的技術(shù)學(xué)科，廣泛應(yīng)用于一般工業(yè)、交通運(yùn)輸、電力系統(tǒng)、電源、家用電器等各種領(lǐng)域。對(duì)于自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生而言，《電力電子技術(shù)》課程屬于專業(yè)核心課程，具有工程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)。優(yōu)化《電力電子技術(shù)》課程的教學(xué)水平，對(duì)于學(xué)生的就業(yè)、升學(xué)、專業(yè)競(jìng)賽等都有很好的促進(jìn)作用。應(yīng)用型本科院校[2]是我國本科教育的主要力量，是培養(yǎng)應(yīng)用型人才的主力軍，廣東海洋大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)作為廣東省應(yīng)用型高校，以培養(yǎng)應(yīng)用型、工程型、復(fù)合型人才為主要目標(biāo)，其《電力電子技術(shù)》課程的教學(xué)內(nèi)容、方法也在不斷革新。

1? 目前高校電力電子技術(shù)課程存在的問題

《電力電子技術(shù)》的整個(gè)課程[3]包括電力電子技術(shù)的器件、整流電路，逆變電路、直流-直流變流電路、交流交流變流電路、PWM控制技術(shù)、軟開關(guān)技術(shù)、驅(qū)動(dòng)保護(hù)串并聯(lián)技術(shù)和電力電子技術(shù)的應(yīng)用等內(nèi)容，整個(gè)課程結(jié)構(gòu)很清晰，授課條理好。然而電力電子技術(shù)目前的教授中還存在一些問題尚未解決，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.1 教學(xué)內(nèi)容更新不及時(shí)

電力電子技術(shù)的知識(shí)更新很快，隨著制造工藝的提高，控制復(fù)雜的晶閘管、電力晶體管等器件的應(yīng)用逐漸減少，控制簡(jiǎn)單且容量逐漸增加的電力場(chǎng)效應(yīng)管（MOSFET）、絕緣柵雙極晶體管（IGBT）的應(yīng)用越來越多。尤其是自動(dòng)化專業(yè)在工作中絕大多數(shù)時(shí)間使用的都是全控型器件，而目前電力電子技術(shù)理論授課和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中以晶閘管及其應(yīng)用為主，應(yīng)增加全控型器件（MOSFET和IGBT）的更多實(shí)例。電力電子技術(shù)是強(qiáng)電和弱電的橋梁，作為電氣工程及其自動(dòng)化和自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)性課程，在整個(gè)課程內(nèi)容設(shè)置上更傾向于強(qiáng)電應(yīng)用，對(duì)于自動(dòng)化專業(yè)的控制行業(yè)應(yīng)用涉及較少。在電力電子技術(shù)的參考書中主要應(yīng)用以晶閘管直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、變頻器系統(tǒng)、交流調(diào)速系統(tǒng)、功率因數(shù)矯正技術(shù)、高壓直流輸電為主，和控制系統(tǒng)的聯(lián)系略有欠缺。

1.2 授課學(xué)時(shí)少

電力電子技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容中包括器件工作原理講解、器件參數(shù)選擇、電路工作分析、電路性能分析、控制策略設(shè)計(jì)等內(nèi)容，整個(gè)課程內(nèi)容豐富，需要的授課學(xué)時(shí)多。目前的自動(dòng)化專業(yè)具有“寬口徑”的專業(yè)課特點(diǎn)，課程數(shù)量更多，每門課程的授課學(xué)時(shí)相應(yīng)縮減。在當(dāng)前的環(huán)境下，如何在有限的學(xué)時(shí)中選擇更為核心的內(nèi)容是需要考慮的問題。

1.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊

目前電力電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)有8學(xué)時(shí)，共4個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基本固定在整流和逆變、直流斬波、交流調(diào)壓、PWM控制技術(shù)這4個(gè)部分。電力電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備電壓較高，為了保證學(xué)生的安全和設(shè)備的穩(wěn)定，普遍采用“教師準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，學(xué)生參照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書完成”的方式進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)掛箱是封閉的，導(dǎo)致內(nèi)部電路觀測(cè)不到，且和實(shí)踐聯(lián)系不緊密，這種方式難以勾起學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，實(shí)驗(yàn)效果不佳。

2? 電力電子技術(shù)改革方案

結(jié)合廣東海洋大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)的培養(yǎng)方案，對(duì)傳統(tǒng)電力電子技術(shù)課程進(jìn)行了如下幾項(xiàng)改革。具體方案如下。

2.1 及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容

為了培養(yǎng)和社會(huì)接軌的學(xué)生，教學(xué)內(nèi)容要與時(shí)俱進(jìn)，一線教師的知識(shí)儲(chǔ)備也要與時(shí)俱進(jìn)。課堂授課內(nèi)容不能僅局限在教材范圍，電力電子技術(shù)課程的教師要從事相關(guān)的縱向、橫向課題，在不斷的自我提高中擴(kuò)充授課內(nèi)容。高校教師也應(yīng)多參加學(xué)術(shù)會(huì)議，加入電力電子學(xué)會(huì)、電氣與電子工程師學(xué)會(huì)、工業(yè)應(yīng)用學(xué)會(huì)、中國電工技術(shù)學(xué)會(huì)、中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)、中國電源學(xué)會(huì)等，了解行業(yè)前沿動(dòng)態(tài)，并在授課過程中傳輸給學(xué)生。各門課程的教師可以成立課題小組，定期開會(huì)探討授課內(nèi)容，溝通協(xié)調(diào)各門課程的重要知識(shí)點(diǎn)，便于進(jìn)一步鞏固整個(gè)知識(shí)體系，提高學(xué)習(xí)效率。電力電子技術(shù)課程對(duì)自動(dòng)化的學(xué)生來講，在工作實(shí)際中應(yīng)用較多，考研課程中比較少見，因此授課內(nèi)容可以更偏向工程經(jīng)驗(yàn)，減少公式推導(dǎo)。

2.2 教學(xué)模式革新

在授課學(xué)時(shí)緊縮的情況下，傳統(tǒng)的知識(shí)點(diǎn)、塊、面的教學(xué)方式已經(jīng)不適用了，我們只能將授課模式更新。前期基礎(chǔ)概念需要詳細(xì)學(xué)習(xí)，而變流技術(shù)和電力電子技術(shù)的應(yīng)用可以結(jié)合在一起，以項(xiàng)目式的方式授課，這樣能夠縮短授課時(shí)間，也能將理論和實(shí)際進(jìn)一步聯(lián)合起來，帶動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考。廣東海洋大學(xué)也將建立電力電子技術(shù)的“金課”教學(xué)平臺(tái)，在平臺(tái)上有教學(xué)視頻和教學(xué)資料，方便在校學(xué)生和畢業(yè)學(xué)生隨時(shí)查缺補(bǔ)漏。同學(xué)也可以在教學(xué)平臺(tái)上留言、討論，及時(shí)的反饋便于更好地調(diào)整教學(xué)模式內(nèi)容。

2.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)變革

由于各個(gè)實(shí)驗(yàn)過程耗時(shí)不同，為了提高實(shí)驗(yàn)效率和實(shí)驗(yàn)室利用效率，將兩個(gè)實(shí)驗(yàn)合并在一起進(jìn)展，這樣4個(gè)學(xué)時(shí)大塊的時(shí)間便于學(xué)生協(xié)調(diào)各個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)間，保障實(shí)驗(yàn)效果。在實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)之前，增加仿真實(shí)驗(yàn)，由學(xué)生在自己的電腦上用Matlab/Simulink平臺(tái)建立仿真系統(tǒng)，參照實(shí)驗(yàn)臺(tái)參數(shù)生成系統(tǒng)的電壓、電流波形，和示波器得到的波形對(duì)比，加深實(shí)驗(yàn)理解。

3? 結(jié)語

電力電子技術(shù)是一門強(qiáng)實(shí)踐性課程，其教學(xué)質(zhì)量對(duì)學(xué)生的動(dòng)手能力有很大影響。結(jié)合應(yīng)用型高校自動(dòng)化專業(yè)的實(shí)際情況，對(duì)該課程進(jìn)行改革。更好的教學(xué)要求一方面促進(jìn)了教師對(duì)自身要求的提高，使得一線教師保持學(xué)習(xí)、工作的熱情，不斷發(fā)展自己;另一方面以項(xiàng)目式授課方式啟發(fā)學(xué)生將理論和實(shí)際結(jié)合，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。通過對(duì)近兩屆自動(dòng)化專業(yè)本科生的電力電子技術(shù)課程進(jìn)行逐步教學(xué)改革，在提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力上取得了很好的效果。

參考文獻(xiàn)

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基金項(xiàng)目：廣東海洋大學(xué)教育教學(xué)改革項(xiàng)目——基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的《電力電子技術(shù)》教學(xué)方法改革（項(xiàng)目編號(hào)：XJG201826）;廣東海洋大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)校外實(shí)踐教學(xué)基地項(xiàng)目——自動(dòng)化類專業(yè)校內(nèi)實(shí)習(xí)教學(xué)基地（項(xiàng)目編號(hào)：530002001126）。

通訊作者：于躍（1991—），女，漢族，吉林通化人，碩士，講師，研究方向：新能源儲(chǔ)能技術(shù)、電力電子技術(shù)、智能控制技術(shù)，E-mail：yuyue983@126.com。