劉金華 劉保軍

摘要 從基礎(chǔ)實驗、仿真實驗、綜合創(chuàng)新實驗、課程設(shè)計4個模塊,探討電力電子技術(shù)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革,同時對4個模塊的考核方式提出可行性方案。

關(guān)鍵詞 電力電子技術(shù);實踐教學(xué);考核體系

中圖分類號:G642.423 文獻標識碼:B 文章編號:1671-489X(2009)33-0027-02

Practices Teaching and Examination System Reform of Power Electronic Technology//Liu Jinua, Liu Baojun

Abstract The paper made the exploration of practices teaching reform from four modules, such as basic experiment, simulation experiment, comprehensive innovation experiment, course exercise, and also advanced the practicable solution about the examination methods of four modules.

Key words power electronic technology; practices teaching; examination system

Authors address University of Electronic Science and Technology of China Zhongshan Institute, Zhongshan, Guangdong, 528402, China

電力電子技術(shù)跨“電力”“電子”和“控制”3個領(lǐng)域,是弱電子對強電力實現(xiàn)控制的橋梁和紐帶。該課程的實踐性非常強,很多概念和方法必須通過實踐環(huán)節(jié)才能較好地領(lǐng)會和掌握。在工程實踐中,該課程始終呈現(xiàn)高速發(fā)展態(tài)勢,不斷有新的器件、新的電路拓撲結(jié)構(gòu)與新的控制方法問世。這些因素決定了對該課程的實踐環(huán)節(jié)進行動態(tài)改革是非常必要的。同時因為它的實踐性很強,很難簡單地用某一方面去評價一個學(xué)生對實驗課的掌握程度,所以必須建立起一套完整有效的考核體系,才能促進學(xué)生的學(xué)習(xí)。

電力電子技術(shù)的實踐教學(xué)改革,采用基礎(chǔ)實驗、仿真實驗、綜合創(chuàng)新實驗、課程設(shè)計4個模塊,結(jié)合課外實習(xí)基地實訓(xùn)、全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽等高水平的實踐環(huán)節(jié),從而將綜合設(shè)計能力、創(chuàng)新設(shè)計能力和工程實踐能力的培養(yǎng),貫穿于整個實踐教學(xué)過程,形成多層次、立體化的“4+1+1”實踐教學(xué)特色。本文著重從4個模塊方面探討電力電子技術(shù)的實踐教學(xué)改革。

1 基礎(chǔ)實驗

基礎(chǔ)實驗的目的在于使學(xué)生掌握電力電子器件特性,整流電路、斬波電路、交流調(diào)壓電路、逆變電路等基本原理、工作過程和特性,借助實驗指導(dǎo)書和相關(guān)手冊,查閱有關(guān)功能和使用方法,熟悉數(shù)據(jù)獲取、處理、分析和表達的方法。實驗學(xué)時為10學(xué)時。根據(jù)教學(xué)實踐,安排5個基礎(chǔ)實驗:電力電子器件特性實驗、三相橋式全控整流電路、直流斬波電路、三相交流調(diào)壓電路實驗、單相正弦波脈寬調(diào)制(SPWM)逆變電路。在基礎(chǔ)實驗中,關(guān)鍵在于讓學(xué)生熟練掌握數(shù)字示波器用法,學(xué)會借助實驗指導(dǎo)書和數(shù)字示波器用法手冊獨立思考、排除故障,消除依賴心理。要實現(xiàn)這一目標,必須做到每組人員、人數(shù)、位置固定,并且選定小組長。教師做到對每個學(xué)生熟悉,每一次實驗后對每一個學(xué)生的實驗操作評定成績,避免學(xué)生上實驗課像“坐車”?；A(chǔ)驗證性實驗?zāi)K成績由操作成績、實驗報告成績各占50%組成。

2 仿真實驗

電力電子器件、技術(shù)更新?lián)Q代速度很快,學(xué)校的實驗條件無法跟上步伐,這是無法避免的現(xiàn)象。再加上實驗時間的限制,實物實驗難以使學(xué)生深入、全面掌握電力電子變換和控制的規(guī)律,很難通過實驗啟發(fā)學(xué)生的思維能力。通過計算機軟件MATLAB/Simulink對學(xué)生進行仿真能力訓(xùn)練。學(xué)生通過這種仿真實驗,找出各種拓撲結(jié)構(gòu)之間的差別,并實現(xiàn)參數(shù)的優(yōu)化配置。既能使理論融會貫通,又能系統(tǒng)化地完成各種拓撲電路的仿真實驗,克服實驗設(shè)備的不足。方法是安排2個學(xué)時的時間,集中在計算機課室進行軟件初步培訓(xùn),讓學(xué)生初步掌握軟件的用法。課后布置2～3個仿真題目,難度由易到難,作為仿真實驗?zāi)K成績評定依據(jù)。

3 綜合創(chuàng)新實驗

采用開放式實驗教學(xué)模式,學(xué)生根據(jù)興趣自行選定實驗題目,時間安排在理論課程結(jié)束后2周時間內(nèi),由學(xué)生自主去進行實驗。為了保證實驗的綜合創(chuàng)新性,學(xué)生在做實驗之前需要提交可行性報告,包括原理電路、參數(shù)計算、仿真結(jié)果等。這種方式培養(yǎng)學(xué)生多方面能力,學(xué)生反映良好。同時也成為學(xué)生的第二課堂,為全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽打下基礎(chǔ)。綜合創(chuàng)新實驗?zāi)K成績由可行性報告成績與實驗報告成績確定。為了保證實驗的真實性,學(xué)生必須保留實驗接線圖照片、實驗波形照片。

4 課程設(shè)計

課程設(shè)計模塊的目的:1)培養(yǎng)學(xué)生文獻檢索的能力,特別是如何利用Internet檢索需要的文獻資料;2)掌握課程前沿技術(shù),提高學(xué)生課程設(shè)計報告撰寫水平;3)培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力;4)培養(yǎng)學(xué)生運用知識的能力和工程設(shè)計的能力。為了實現(xiàn)上述目的,電子科技大學(xué)中山學(xué)院特別加大課程設(shè)計的學(xué)時,16個課時的課程設(shè)計分為2大塊完成:小論文和實際硬件電路。

小論文占6個課時,由學(xué)生自主選題,但必須是該領(lǐng)域內(nèi)前沿技術(shù),每人一個題目,由教師規(guī)定論文的格式和基本框架,要求具體電路方案的選擇必須有論證說明,主電路具體電路元器件的選擇應(yīng)有計算和說明。

實際硬件電路部分,由于實驗設(shè)備的局限性,由教師初步選定10個題目,如“簡易變頻器”“開關(guān)電源”“直流電機軟啟動器”“蓄電池充電器”等經(jīng)典電路拓撲,由學(xué)生自行設(shè)計電路、進行Simulink仿真,購買元器件,進行電路元器件焊接、調(diào)試。為了培養(yǎng)學(xué)生的合作精神,安排4～5人組成1個設(shè)計小組,通過合理的分工和協(xié)作共同完成上述設(shè)計任務(wù)。課程設(shè)計完成后,學(xué)生要提交電路設(shè)計過程的詳細說明書、Simulink仿真圖和仿真波形圖、焊裝和調(diào)試完畢的控制電路板。這些制作出來的電力電子裝置,可以作為下一屆學(xué)生上課時的實際案例,并形成一個良性循環(huán)。

課程設(shè)計成績的評定由小論文和實際硬件電路2部分組成。在有限的學(xué)時內(nèi),學(xué)生既了解了該課程的前沿技術(shù),又鍛煉了寫科技論文的能力,同時具備一定的工程技術(shù)能力。

5 結(jié)論

電力電子實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革,是一項艱巨復(fù)雜的工作,既需要學(xué)校的大力支持,也需要教師無私的付出。通過幾年來一系列電力電子技術(shù)課程實踐教學(xué)改革,學(xué)生在就業(yè)方面具備一定的優(yōu)勢,特別是面向中山市古鎮(zhèn)、橫欄蓬勃發(fā)展的LED產(chǎn)業(yè)、燈飾產(chǎn)業(yè),真正實現(xiàn)教育與產(chǎn)業(yè)相結(jié)合,也順應(yīng)了獨立學(xué)院培養(yǎng)應(yīng)用型人才的趨勢。

參考文獻

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