新能源汽車專業“電力電子技術”課程建設探討

劉霞 李步照

摘 要 隨著新能源汽車快速發展，各大高職院校先后開設了新能源汽車專業，其中“電力電子技術”是新能源汽車專業一門重要的專業基礎課。本文從教學內容選擇、教學方法改革和實踐課程設計三個方面探討了如何高質量的建設適合于新能源汽車專業的“電力電子技術”課程，希望能夠促進新能源汽車專業的建設，培養適合新能源汽車行業發展要求的高素質人才。

關鍵詞 新能源汽車專業 電力電子技術 課程建設

中圖分類號：G424? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2020.12.072

Abstract With the rapid development of new energy vehicles， new energy vehicle specialty has been set up in various higher vocational colleges， among which "power electronic technology" is an important professional basic course for new energy vehicle specialty. This paper discusses how to construct the "power electronic technology" course of new energy vehicle specialty from three aspects of teaching content selection， teaching method reform and practical course design， hoping to promote the construction of new energy vehicle specialty and cultivate high-quality talents suitable for the development of new energy vehicle industry.

Keywords new energy vehicle specialty; power electronic technology; course construction

0 引言

傳統上作為高職院校電氣工程及自動化類專業的主干課程之一電力電子技術，是一門專業基礎性強而且與生產實際結合緊密的課程。該課程涉及電路分析、電子技術、電機拖動等學科知識，新能源汽車專業的學生在前修專業中一般只學習電工電子技術這門課，對電子技術和電路理論知識掌握比較薄弱。因此，在新能源汽車專業開設“電力電子技術”這門課，不能直接套用電氣專業的課程設置，需要充分考慮學生的知識水平，結合“電力電子技術”在新能源汽車中的實際應用，在教學內容、教學方法、實踐安排等方面進行相應的設計，使新能源汽車專業的學生能夠愛學、學好這門課程。

1 電力電子技術在新能源汽車中的應用

電力電子技術這門課程主要研究利用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術，包括電力電子器件、電路和控制三大部分。其中電路是以電力電子器件為核心，通過對不同電路拓撲的不同控制方式來實現對電能的轉換和控制，其基本的轉換形式和功能有四種：整流技術、逆變技術、直流變換技術和交流變換技術。

其中整流技術、逆變技術和直流變換技術在新能源汽車中都有應用，如圖1所示。

整流技術用于車載充電機，將公用電網的單相或三相交流電轉換為直流電，對新能源汽車的動力電池進行充電。

逆變技術用于電機控制器，將動力電池存儲的直流電轉換為驅動電機所需的三相交流電。

直流變換技術用于DC/DC變換器，將動力電池存儲的高電壓轉換為汽車車燈、音響系統、ECU等低壓電器使用的12V/24V的低電壓。

2 教學內容選擇

在進行教學內容選擇時，不能簡單的照搬電氣專業的教材，而應該緊扣電力電子技術在新能源汽車中的應用，合理取舍教學內容，對于專業理論知識的教學采取夠用即可的原則，增加電力電子技術在新能源汽車中實際使用的案例，讓學生在學習這門課程時，能夠帶著專業目的性去學習，這樣既減輕了學生學習的負擔，又提高了學生學習的興趣。

電力電子技術課程按照其知識體系可分為三大模塊：一是電力電子器件，二是變流電路，三是控制技術，[1]每個模塊的教學重點和新能源汽車專業所需的教學要求見表1所示。

在講授課程內容時，各種電力電子電路都應選自于各大新能源汽車廠家的實際電路，根據各知識點的性質，從新能源電動汽車實際問題講起，在一步一步解決問題的過程中講授知識點。這樣可以讓學生知道所學知識是有用的，從而激發學生的專業興趣，提高學生的學習熱情。通過把復雜的理論知識放在實際的應用背景中來講，也會使學生更直觀、清晰的了解知識、掌握知識。

3 教學方法改革

3.1 采用問題導向式授課方法

“發現問題、分析問題、解決問題”是工程應用與科學研究的主要方法，在課堂教學中采用問題導向式授課方法，能夠引導學生掌握基本的科學研究方法，激發學生主動學習、解決問題的意識。這種授課方法能夠加強課程理論知識的邏輯性，讓學生在短時間內理解知識，并且能夠應用知識。[2]

3.2 構建網絡教學平臺

學校師資力量是有限的，無論是理論課程，還是實踐課程，教師都不可能有足夠的時間在課堂上因材施教，充分指導每一個學生。目前能夠較好的解決這一問題的現實做法，是將原本所有在課堂中完成的教學任務，通過網絡教學平臺，向課后輔助教學延展。經過2020年上半年疫情期間全國大規模使用網絡教學的考驗，網絡平臺的教學已經初見成果，無論是教師，還是學生，都已經能夠接受，并很好的使用網絡的教學平臺。新能源汽車電力電子技術這門課程可以趁熱打鐵，將理論課程上講授的簡單的知識點、實踐課程上前期準備性質的一些實驗教學過程，錄制成視頻，通過網絡教學平臺讓學生在課前自學。通過網絡平臺，各個學校間可以適當的共享視頻，這樣可以充分利用優質的教學資源，發揮名師的教學影響擴大作用。另外學生通過網絡課程的學習，可以發揮其學習的自主性。學有余力的可以發布一些創造性的任務，進一步深入研究;知識理解困難的可以多看幾遍視頻，加深理解。

3.3 采用理實相結合的課堂教學

理論教學與實驗、實訓教學要充分融合，理論知識的教學也應該搬到實驗室進行，而且要充分結合實驗實訓設備進行知識點的講授。[3]

比如，在講授電力電子器件的工作原理、參數特性、使用方法時，可以結合示波器等檢測儀器的使用實驗，對一些電力電子器件進行故障檢測。在講授原理電路時，可以結合實訓電路，邊動手進行電路搭建、波形演示，邊進行理論知識的講解。將理論教學內容與實驗教學內容無縫對接起來，不僅可以提高學生的積極性，也能夠讓學生對理論知識有清晰、直觀的理解，對提高學生的理論水平與實踐動手能力，都有很大的幫助。

4 實踐課程設計

在高職院校中，目前實踐教學仍然是理論教學的補充，實踐教學的內容也以驗證課本知識為主，難以滿足技能型、創新型人才培養的發展目標。因此，在建設“電力電子技術”這門課程時，實踐教學不能只開設驗證性的實驗、實訓課程。

4.1 開設半實物仿真課程

隨著網絡技術、軟件技術的發展與成熟，很多專業都開設了半實物仿真課程。半實物仿真課程有其不可替代的優點，它能夠在成本最低和保證安全的條件下，充分發揮學生的創造性和主觀能動性。新能源汽車專業在開設電力電子技術這門課程時，也應該增加半實物仿真課程。學生在進行半實物仿真課程的學習時，不僅可以在實踐課程上使用實訓室電腦進行半實物仿真實驗的學習，有深入研究興趣的學生甚至可以使用個人電腦在課余時間訪問半實物仿真實驗裝置進行學習。[4]

4.2 增加課程設計環節，引入新能源汽車的工程實踐

可以開設“電動車 SPWM 控制逆變電路設計”“車載逆變電源—推挽式直流變換電路設計”“車載逆變電源—工頻逆變電路設計”等設計課題，要求學生進行電力電子電路的參數計算、器件的選型、繪制電路原理圖等過程。通過課程設計的練習，學生能夠對電力電子技術在新能源汽車上的應用有進一步的認識，對所學的課程知識進行融會貫通。[5]

5 總結

在新能源汽車專業開設“電力電子技術”課程，必須要結合新能源汽車工程實踐選擇教學內容，注重理論知識的內容與實踐相結合。另外，教師在進行教學形式組織時，要選擇適合學生的教學方法，在進行實踐課程安排時，也要開設實用性更強的實踐課程。通過教學內容選擇、教學方法改革和實踐課程設計這三個方面的努力，希望能夠建設一門適合于新能源汽車專業的“電力電子技術”課程，努力使學生在學習這門課程時，能夠有更高的學習積極性，讓學生感覺學習的知識可以學以致用。

基金項目：2018年度揚州市職業大學校級教改課題一般課題A類——《新能源汽車能量轉換系統項目化全套教學資源建設》（編號：2018JGA03）;2018年度揚州市職業大學校級科研項目——《新能源汽車能量轉換系統研究及教學輔助實訓臺架開發》（編號：2018ZR38）

參考文獻

[1] 黃政.電氣工程專業“電力電子技術”課程教學改革與探討[J].當代教育實踐與教學研究，2016（06）：129.

[2] 史敬灼.“電力電子技術”課程問題導向式授課方法[J].電氣電子教學學報，2019，41（6）：100-102，121.

[3] 李謨發，張碧，羅小麗等.“電力電子技術及應用”課程建設探究[J].科技資訊，2019（34）：117-118.

[4] 門三義，王賢立，張瑩文.新工科下《電力電子技術》的課程改革與實踐探索[J].電子質量，2020（06）：91-93.

[5] 顧新艷.車輛工程專業“電力電子技術”課程改革探討[J].科教文匯，2015（02）：74-75.