應用型高校“電力電子技術”課程教學改革研究

[基金項目]2023年度教育部產學合作協同育人項目“‘雙碳’戰略背景下石油類高校電氣專業實踐教學體系研究”(230702936275102)；2021年度教育部產學合作協同育人項目“以石油石化行業應用為導向的電氣專業協同育人教學體系的探索與實踐”（202101029008)

[作者簡介](1981—），男，江蘇濱海人，工學博士，副教授，主要從事電氣專業教學與科研。

[中圖分類號]G642.0 [文獻標識碼］A [文章編號]1674-9324(2025)26-0077-04 [收稿日期］2024-10-10

一、概述

隨著科學技術的發展，以及“雙碳”戰略的實施，面對新能源高效利用、智能制造產業的發展需要，“電力電子技術”課程的作用日益突出，作為電氣專業重要的核心課程，其特點是理論性強、實踐性強、強弱電結合、系統與元件結合，在電氣專業人才培養過程中作用巨大。因此，如何高水平地建設好該門課程，對于應用型本科高校電氣專業人才培養目標的達成具有重要意義。

通過分析，歸納總結了應用型高校“電力電子技術”教學中存在的若干問題。為契合應用型科技人才培養目標，緊扣應用型人才培養需求，兼顧專業特點，融合石油化工特色，實現產教深度融合，針對這些問題提出了多項具體改革舉措：以課程思政為引領，幫助學生樹立正確的價值觀，提高學習積極性；以多屆學生學習數據為基礎構建數學模型，為分析學情提供可靠依據，便于掌握學生的學習狀態，精準施教；緊跟科技發展與產業需求，更新教學內容；以仿真為媒介搭建理論教學與實踐教學的橋梁，促進理實教學融合；聚焦產教融合，凝練石油化工特色內容；以學生為中心，改革教學方法；通過多元化的考核方式，加強教學過程控制。通過多措并舉，提高“電力電子技術”課程的教學質量和育人水平。

二、“電力電子技術”課程現狀分析

1.對學情分析不足，不能精準施教。以往“電力電子技術”課程教學多是照搬研究型大學的教學方式，對應用型高校學生的學情分析不夠透徹，對學生接受水平、學習能力及前導課程掌握情況缺乏了解。例如，在課程開始前，對學生高考人學成績、前導課程(如“電路”“電子技術”“電機學”等)成績等一無所知，無法針對不同基礎的學生選擇合適的教學內容并制定恰當的教學方法，在教學中經常出現講授的內容過深、過多，半數以上學生聽不懂等情況，難以進行高效師生互動，教學效果不良，不能滿足高水平應用型人才培養需求。

2.教學過程中缺少思政元素。“電力電子技術”課程專業性較強，教學內容較多，教師以往在教學中只專注于專業知識傳授，忽略了課程思政，未能將課程中的關鍵知識點與時事政治緊密結合。雖然在教學內容、案例講解等方面融人了思政元素，但沒有通過在專業知識教學中融人思政元素，讓學生深刻領會課程學習的必要性和重要性，學生不知為何而學、遇難則退，上課時“人到而心未到”，缺乏學習主動性。

3.教學方式吸引力不足，教學效果不佳。“電力電子技術”課程是一門交叉課程，對“電子技術”“電路”“信號與系統”“電機拖動基礎”“自動控制原理”等支撐課程依賴性強，存在內容豐富、抽象、偏應用、難度高等特點。面對繁多復雜的知識點和有限的授課學時，原有授課方式大多為教師主導，采用板書或PPT單向傳輸教學方式。該方式以教師為主體，學生被動接受知識，在知識點講解、分析、應用與實踐等方面未以學生為中心開展，學生參與度不足，師生缺乏互動，難以激發學生的學習興趣，教學效果不佳。

4.課程內容未能緊跟科技發展，缺少前沿與特色內容。在“雙碳”戰略背景下，風、光等綠色能源應用日益廣泛，作為新能源核心技術的電力電子技術，在綠色能源應用中具有重要作用[1-3]。而常規教材中相應的內容并沒有及時更新和拓展相關最新科技前沿技術知識和成果，授課內容往往以課本內容為主，缺乏前沿內容。

作為石油化工行業特色應用型高校，本校“電力電子技術”課程內容未能緊密結合石油化工行業實際需求，教學內容未結合石油勘探、開發、加工中電力電子變流系統實際案例，石油化工特色不夠鮮明，產教融合程度有待深化。

5.課程與應用型人才培養需求契合度不足。在長期的教學和專業建設過程中，我們逐步認識到，目前我國大部分應用型本科教材多由研究型大學組織編寫，理論深度足夠，編寫水平很高，但不一定適用于向應用型本科教育轉型的高等院校[4-5]

在常規教學中，對不可控、半控、全控三種類型的器件進行了分別講解，對半控型器件及相控整流電路側重較多，而這部分內容有些已經與現代電力電子實際應用有明顯脫節。

6.理論教學與實踐教學融合不足。“電力電子技術”是一門理論與應用緊密聯系、實踐性很強的課程，而目前在“電力電子技術”教學過程中理論比重大、實踐占比小，一般采用課堂教學加驗證性實驗的教學模式，課堂教學與實驗教學分開進行。

三、“電力電子技術”課程改革措施

在“電力電子技術”課程改革中，以培養具備電力電子技術實踐能力和創新精神的高水平應用型人才為目標，應突出對學生工程應用素質的培養，注重理論與實踐的結合，針對“電力電子技術”教學存在的上述問題，開展多措并舉的“電力電子技術”教學改革，全方位服務人才培養。

1.課程思政引領。如表1所示，在百年未有之大變局下，以美國為首的西方國家對中國發起技術封鎖的背景下，結合電力電子技術主要知識模塊，挖掘典型思政元素，將思政元素有機融人課程教學，讓學生認識到學習“電力電子技術”課程的必要性和重要性，端正學習態度，提高學習積極性，樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀，提高社會責任感和創新精神。

2.精準學情分析。在“電力電子技術”課程教學過程中要做到有的放矢，首先應精準分析學情，摸清應用型高校學生的高考人學成績和學習該課程前其他課程的成績，對學生的層次與接受能力有清晰了解。然后，針對不同基礎的學生制定不同的教學方法。

分析時，要充分利用往屆學生的學習數據，構建數學模型，對下一級學生學習情況進行定性定量評價，實現學情精準分析，便于分類培養、精細化培養，分析學生特點和差異，為因材施教提供依據。“電力電子技術”課程的學情不應局限于該門課程的學習情況，還須了解該學年學生其他課程的學習情況，如學生人學成績，“電路”“高等數學”等重要先導課程學習情況，針對不同層次學生及時調整教學策略和優化內容，制訂精細化教學方案，布置難度有一定差異的任務，實現精細化培養。

3.兼容先進性與應用性，更新教學內容。隨著電力電子技術的飛速發展，工程實踐中不斷有新器件、新拓撲結構與新控制方法出現，教學內容必須根據自身發展及時更新，保證與時俱進。針對應用型高校學生，不要照搬研究型大學教學內容與模式，應根據學情分析與應用型人才培養特點，結合實際工程問題，合理取舍內容，降低大范圍、重點突出度不足的講解比例，有針對性地講解目前國民經濟發展各大產業中廣泛應用電力電子技術的內容，以器件應用電路為重點，通過對標實際應用、壓縮過時內容、選擇性增加新內容，使教學內容兼具先進性與應用性。

開關器件 AC/DC AC/AC DC/DC DC/AC1 1 √ √ ?

壓縮 晶閘管工作 觸發電路原理 調壓電路諧波功率 Cuk、Zeta、SEPIC 電流源型逆變器機理 分析 因數推導 原理講解√ √ √ √ 1寬禁帶半導 逆變器并網技術

增加 體器件 PWM整流器 斬控式調壓電路 軟開關變換器 鎖相環√ √ ? 1 ↓高高壓、高功、度 減諧污染 諧波率數高除 開關損耗低、 逆變器并網技術1 √ ↓ √ ↓新能源汽車、 諧波治理 電機軟啟動、風機水 電動汽車充電樁、 光伏、風能并網智能電網 與抑制 泵類負載調速 新能源發電與儲能 發電

如圖1所示，教學內容緊密圍繞器件及四種變流形式，結合不同領域工程應用中電源對電壓調整率、負載調整率、開關損耗、輸入輸出范圍、電能質量等指標要求，合理取舍教學內容，在有限學時內讓應用型本科層次學生學有所得，吃透電力電子基本變流電路中的某幾種，不追求多而全，避免學生學得多但不精。

4.課程教學中注重理實有機融合。理實融合教學模式通過仿真軟件搭建理論教學與實驗教學之間的橋梁，實現二者有機融合。在理論課教學中適當講解PSIM、PLECS等仿真軟件模型搭建與分析方法，根據課程教學內容，設置相關石油石化工程應用背景下的任務型仿真實驗，通過課余仿真實驗，連接課堂與實驗室，理實融合式培養人才，使學生掌握典型電力電子電路主電路、隔離驅動電路、單片機或者DSP控制系統設計，提高分析能力。

通過合理使用仿真技術，打破時空限制、實驗設備條件限制，引導學生在課外時間利用個人電腦搭建課堂所學模型并進行仿真分析，通過調整參數、觀察波形、分析數據等方式，促進學生理解與掌握電力電子器件、電路拓撲結構、變流電路輸入輸出關系、波形分析方法、故障分析方法等，鞏固課堂上的理論教學內容，培養學生分析問題的能力，使理論講解與分析直觀化、形象化，使學生在虛擬環境中獲取實踐經驗，同時為其下一步進入實驗室實際操作打下堅實基礎

5.聚焦產教融合、融合特色案例。圍繞“產業需求”進行課程改革是當前主流趨勢，產業需求和技術發展趨勢是高校人才培養的指揮棒。在優化電力電子技術教學內容時，應充分聚焦產教融合，在教學過程中，緊密結合石油勘探、開采、加工等過程，在各個教學模塊中提煉出典型電力電子技術特色應用案例，將石油石化行業的實際應用、科研項目、科研成果反哺本科教學，實現產教融合。

在整流模塊中，以油田鉆采過程中的電動鉆機為例進行講解，電動鉆機直流驅動控制系統是典型的相控整流方式，通過結合具體應用，講解晶閘管特點、橋式全控整流電路的拓撲結構、三相橋臂各個晶閘管的導通順序、輸人交流與輸出直流電壓的數量關系、不同觸發延遲角時輸出電壓波形及晶閘管兩端電壓波形的分析方法，以及出現某種故障時，通過波形判斷故障類型的分析方法。

6.優化教學方式方法。在教學中，引人OBE教學理念，線上線下教學相結合，突出以學生為中心，注重學習的有效性，推進教與學方式方法的變革。“電力電子技術”課程采用了混合式教學，該教學方式參照BOPPPS模型設計，遞進式開展教學活動，按照教學目標合理分配線上線下教學活動，提高了學生的全過程主動參與度。

課前，基于線上平臺的導入和目標，引導學生自學，教師借助學習通課程公告等方式向學生提前發布，開課前向學生手機端推送預習課件。利用前測激勵學生課前自學，并為課堂教學提供依據。課中，設計重點、難點講述，融入思政元素，進行案例分析，開展參與式學習，引發學生深度思考；解答學生預習及平臺討論后比較集中的疑問，并組織學生開展小組討論，采用分組討論式授課或翻轉課堂進行。課后，基于線上平臺單元測試與評價反饋，以個人獨立完成或者學習小組形式開展仿真驗證研究、查閱資料、討論探究，增強學生電力電子系統應用、分析與設計能力。

7.引入全過程考核方式。為了培養學生的科學素養，課程設計了應用導向型考核方式。本課程綜合考查學生的學習表現和學習效果。考核形式涵蓋學生學習過程的主要方面，分為5個部分：平時作業 (15%) ，隨堂測試 (10%) ，仿真任務、實驗0 (15%) ，課程報告 (10%) 和期末考試 (50%) ，按照工程教育專業認證要求，根據支撐的畢業要求設置考核點，各考核點均衡分布，實現全過程考核。

實施課程教學質量考核評價機制，引導教師因課制宜地選擇課堂教學方式方法，根據產出導向、能力標準，科學設計課程內容，引導學生自我管理，提升自主學習能力。

結語

本文通過研究分析“電力電子技術”課程教學現狀，針對教學過程中存在的問題，提出了多措并舉的課程改革措施。例如，融人思政元素，提高學生的積極性，幫助學生樹立科學發展觀，激發學生的家國情懷和奮斗精神；精準學情分析，掌握學生學習狀態，制訂合理教學方案；兼容先進性與應用性，更新教學內容；通過理實融合教學模式，幫助學生將理論知識與實際應用相結合，提高實踐能力和創新能力；合理篩選針對應用型人才的教學內容，提升教學效果與針對性;注重產教融合，凝練石油化工特色內容，確保教學內容滿足行業對人才素質的需求；引入混合式教學，推動教學方式從“教師為中心”向“學生為中心”轉變；通過多元化的考核方式，加強教學過程控制，提高教學質量。

參考文獻

[1]石榮亮，陸東平，張烈平，等.“雙碳”目標下《電力電子技術》課程教學改革的探索與實踐［J].大眾科技，2022，24(10):130-132，124.

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Research on TeachingReformof Power Electronics Technology Course inApplied Universities LI Hao-guang，PANG Yan， YUE Ji-xiang， WANG Ming (Collge of Inteligent Manufacturing and Control Engineering， Shandong Institute of Petroleum and Chemical Technology，Dongying， Shandong 257061， China)

Abstract:Basedon the positioning of application-oriented universities and the goals of talentcultivation， thispaper analyzes thecurrent teaching status of the Power Electronics Technology course inapplication-oriented universities，summarizes the typical problems in the teaching process，and proposes course reform measures such as ideological and political guidance，accurate analysis of learning situations，screening of diffcult and easy content， organic integration of theory and practice，updating of advanced content，condensation of industry characteristics， optimizationof teaching methods，and full process assessment and evaluation to stimulate learning enthusiasm， support talent cultivation plans，improve the teaching qualityof power electronics technology courses，and enhance students’application and innovation abilities.Provide guarantees forcultivating high-quality applied engineering andtechnical talents，alsoprovide guarantees forcultivatinghigh-qualityappliedengineeringand technicaltalents.

Keywords:Power Electronics;application-oriented; curriculumand teachingreform