《電力電子技術》課程綜合教學模式探討

校瑞珍 李海華

摘 ? 要：《電力電子技術》是電氣工程類專業(yè)的專業(yè)核心課程，為了提高教學質量，提高學生綜合能力，培養(yǎng)符合當前社會發(fā)展的應用型人才，本文針對獨立院校本科教學學生水平及該課程特點，提出一種通過建立課程綜合理念、運用仿真工具輔助教學、及開展項目實驗式教學等教學方法，實現(xiàn)“三位一體、循序漸進”的綜合教學模式。

關鍵詞：電力電子技術 ?項目式教學 ?教學改革 ?本科教學

中圖分類號：G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）02（b）-0227-02

隨著當前科學技術的飛速發(fā)展，以及各種新型大功率電力電子器件的誕生，電力電子技術在各個領域的應用越來越廣泛。《電力電子技術》是電氣類專業(yè)的專業(yè)核心課程，對于該課程的教學越來越重視，從教材內容的完善，到實驗室的建設，以及教學方法的改進等。特別是對于獨立民辦高校，以培養(yǎng)應用型人才為目標，更應該對專業(yè)課程進行教學改革，提高學生的專業(yè)素質以及增強對知識的實踐運用能力[1]。為了提高學教學質量，達到學生能夠學以致用的教學效果，教師要掌握學科前沿發(fā)展動態(tài)，從學生的角度去理解課程，采取理論結合實際的教學方法，改變傳統(tǒng)的教學觀念，利用計算機仿真工具，引入項目實驗式教學方式等進行改革創(chuàng)新，以適應當前技術發(fā)展要求，達到培養(yǎng)高素質的應用型人才的最終目標。

1 ?課程特點及傳統(tǒng)教學效果分析

《電力電子技術》課程銜接電力、電子和控制三大學科，需要扎實的電路理論、高等數(shù)學、控制理論、模擬電子技術等基礎知識，該課程所涉及的知識面廣，專業(yè)程度深，對學生來講是一門較難的專業(yè)課程。課程目標是培養(yǎng)學生對電力電子器件的靈活使用，具有對電能變換和控制電路拓撲進行分析與設計的能力，具有對電路調試、驗證、應用過程中出現(xiàn)的問題進行分析與解決的能力[2]。這就要求學生不僅需要扎實的理論知識，更需要有積極的自學能力，以及熟練的動手實踐能力。

根據(jù)對往屆學生學習效果分析，傳統(tǒng)教學存在一定的問題。（1）無法調動學生對課程的認識和學習的主觀能動性。電力電子課程涉及知識點廣，如果高等數(shù)學、模擬電子技術、電路基礎等課程基礎薄弱，即使上課認真聽講，理解起來也有一定難度。如果只局限在本課程上，很難建立學生對課程的認識，更無法形成融會貫通的效果。一成不變的課堂講授教學，很難很難激發(fā)學生們的學習熱情和自學能動性;（2）缺乏理論與實踐的聯(lián)系。學生對知識的應用一知半解，即使課堂聽講理解了，考試結束后很快就忘記。即使有配套的實驗課程，實驗過程也只是按照實驗步驟接線機械的記錄數(shù)據(jù)，缺乏實踐應用能力的加深。學以致用方為學，為了提高學習的透徹性，培養(yǎng)學生的實踐應用能力，改變教學模式非常必要。

2 ?綜合教學模式探討

教學模式改革不是一蹴而就的，是需要在不斷的探討過程中逐步完善的，針對以上問題結合自身教學經(jīng)驗，提出了以下幾點教學措施。

2.1 幫助學生建立課程綜合理念

掌握一門知識，應能站在一定的高度去理解，而學習本身是種“身在此山中、云深不知處”的狀態(tài)，老師應該引導學生跳出最初迷茫的狀態(tài)，將記憶的知識轉化為理解再轉化為應用，可以從下幾個方面加以提高。

對課程的認識。讓學生認識到課程的重要性，有效的方法是從疑問開始知識點的引入，什么是電力電子技術？應用在什么場合？能實現(xiàn)什么功能？在日常生活中哪些地方涉及到？引導學生建立對課程的認識，有足夠的重視，有一定的興趣，對后續(xù)課程學習非常重要。

課程的應用擴展。大學學習應更注重思考和應用。當知識變成看得見的裝置，會激勵學生學習動力和興趣。在教學過程中，注重對應用層面的擴展。如講逆變電路時，擴展當前廣泛應用的光伏發(fā)電;講整流電路，擴展直流輸電的應用，以及身邊各種充電設備等。

與其他課程的聯(lián)系。學無止境，學科與學科之間沒有嚴格的邊界。電力電子學起始于電子學，主要應用于電力領域，又依賴于控制理論，同時需要高等數(shù)學、電路理論的基礎，還會涉及到專業(yè)英語詞匯。因此在教學過程中要引導學生對相關知識綜合運用。如講到電力電子器件，需要模擬電子技術中半導體器件PN結的相關知識;講PWM（Pulse Width Modulation）控制技術，需要用電路慣性元件分析方法，以及適當?shù)挠⒄Z去理解專業(yè)名詞等。在講課過程中適當引導學生形成綜合學習的觀念，培養(yǎng)自學能力，也增強了課程的趣味性。

講課時注重邏輯嚴謹?shù)耐评磉^程，培養(yǎng)學生理解性記憶。如何讓學生在抽象理論學習的過程中，建立相關認知模型，并轉化為認知理解的能力，需要老師在講解時加以引導。如晶閘管驅動信號，要從晶閘管內部結構講清楚，基于晶體管的PN結特性，需要電流信號驅動;采用雙晶體管組成正反饋電路，需要脈沖信號即可驅動。讓學生從原理上明白，是對知識的理解性記憶，而非死記硬背。

2.2 運用仿真工具輔助教學

想象力比知識更重要，在教學過程中如何引導學生展開豐富的想象力，選擇合適的仿真工具如MATLAB，Saber等，可以讓理論得以驗證，對學生的理解能力有很大幫助。特別是對于已經(jīng)學過MATLAB課程的學生，仿真工具的使用可以起到事半功倍的效果。講解案例：如何更有效理解理解PWM調制模式？以及逆變電路SPWM調制方式？這是一個比較抽象的理論，如果單憑課堂講解慣性環(huán)節(jié)面積等效原理的理論基礎，同學們很難在大腦里形成對應的認知模型，一個寬度變化斷續(xù)的波形如何等效成一個連續(xù)的正弦波形。通過搭建逆變電路的仿真模型，可以通過示波器很清楚的看到，寬度變化斷續(xù)的波形，經(jīng)過濾波之后，變成了一個連續(xù)的正弦波形，如圖1。示波器輸出直觀、清晰的仿真結果驗證理論，這樣學生對于理論知識有了一個清晰的解釋模型。而且學生在仿真的過程中可以改變參數(shù)、改變條件，得到不同的實驗結果，便于學生理解、探究、分析。特別在遇到更復雜的電路模型時，這種教學方法更有助于學生在疑問或者模糊的地方找到清晰的解決思路，也是一種有效的自學方法。在學生后續(xù)專業(yè)課程的學習，比如相關課程設計、畢業(yè)設計過程中，靈活使用仿真工具可以為設計方案提供完整的系統(tǒng)模型，以及仿真數(shù)據(jù)和仿真結果。

2.3 開展項目實驗式教學

為了培養(yǎng)學生的實踐動手能力，除了課堂上教學方式優(yōu)化，還應該在教學過程穿插項目實驗式教學。具體實施方案為：設計一套與課程相關的項目裝置，包括單相整流、交流調壓、直流降壓斬波、直流升壓斬波、單相逆變、三相逆變等功能，與課堂進度相配合。

項目實驗式教學的具體安排為：（1）學生報名與分組，參與的同學需花大量的時間和精力去學習課本以外的知識，分組可以引入小組之間的競爭。（2）課程與項目結合。隨著課程的進度，督促學生進行主回路拓撲學習、控制電路學習、軟件程序學習、硬件電路系統(tǒng)搭建、調試電路、分析實驗數(shù)據(jù)與波形。學習過程中學生每周提交工作總結與下周工作計劃，老師每周檢查學生的學習情況并定期與學生進行答疑。（3）學習成果展示。學生期末提交學習報告，進行驗收答辯，并發(fā)表一篇論文。圖2為項目實驗式教學過程中學生實驗交流。

這種教學培養(yǎng)模式效果顯著，首先要求學生平時時間都在實驗室學習研究，營造了一種良好的學習氛圍。小組間引入競爭模式，可以提高學生的學習能動性。其次遇到問題可以互相討論、利用圖書館及網(wǎng)絡資源、主動咨詢老師，提高了分析問題解決問題的能力。再者通過學習實際電路，對知識的掌握更加扎實，對知識應用更加靈活。實際應用電路源于理論又比理論更復雜，在學習過程中可以加深對知識的理解。項目實驗式教學方法的實施，有助于提高自學能力和學習興趣，同時也為學習能力強的學生提供一種更好的學習通道。

3 ?結語

以上探討的教學方法在實踐教學中有一定成效。課堂教學過程中培養(yǎng)學生對課程的理解，有助于與其他課程知識聯(lián)系起來，融會貫通;仿真工具的使用，增加了學生自學的效率和途徑;項目實驗式教學的方法，對學生是一種挑戰(zhàn)，也有利于養(yǎng)成一種堅持學習自我約束的態(tài)度。通過對學生考核，他們學會了分析電路查找解決問題的方法，會用仿真工具輔助電路設計，會通過實驗調試對電路進行改進，并且養(yǎng)成了良好的自學能力。這種教學模式會在潛移默化中影響學生以后的學習方式以及學習態(tài)度，提高了學生的綜合素質。

參考文獻

[1] 王曉寰，馮建周，張瑩.電力電子技術課程體系建立與實踐[J].教育教學論壇，2018（33）：35-36.

[2] 李春菊，宋偉.關于《電力電子技術》課程四位一體的復合型教學模式探究[J].工業(yè)控制計算機，2018，31（5）：163-164.

[3] 馬飛.《電力電子技術》課程教學改革與探討[J].南方農(nóng)機，2018，49（21）：161.

[4] 錢荔.電氣工程及其自動化專業(yè)“電力電子技術”課程教學改革探索[J].電子世界，2018（22）：95.