西安郵電大學(xué)自動化學(xué)院 王雁平

郵電高校的《電力電子技術(shù)》課程教學(xué)改革與探索

西安郵電大學(xué)自動化學(xué)院 王雁平

《電力電子技術(shù)》是電氣工程及其相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，本文通過對傳統(tǒng)《電力電子技術(shù)》課程教學(xué)狀況的分析，結(jié)合當(dāng)前教學(xué)實(shí)際，對該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和考核手段等方面進(jìn)行了改革，經(jīng)過兩屆學(xué)生的教學(xué)實(shí)踐，教學(xué)效果有了很大的提升。

電力電子技術(shù)；教學(xué)方法；教學(xué)改革

0 引言

《電力電子技術(shù)》是電氣工程及其相關(guān)專業(yè)本科生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，它的典型特點(diǎn)是強(qiáng)電與弱電相結(jié)合，用弱電控制強(qiáng)電，以實(shí)現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換、控制、分配和應(yīng)用，因此它是一門跨電子、電力和控制三個(gè)領(lǐng)域的新型工程技術(shù)學(xué)科，涉及的教學(xué)內(nèi)容多、電路多、信息量大。并且隨著各種新型功率電子器件的誕生，使電力電子設(shè)備的性能得到不斷提高；計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展大大提高了電路設(shè)計(jì)和仿真的效率；全球性的能源危機(jī)使人們的目光開始轉(zhuǎn)向環(huán)保型能源，如太陽能、風(fēng)能，生物能，不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)換也必須依賴電力電子技術(shù)。這些因素都為電力電子技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展提供了良好的契機(jī)。然而該課程的學(xué)時(shí)不增反減，如何在有限的學(xué)時(shí)達(dá)到傳授學(xué)生理論知識和培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動手能力，尤其是基于我校以信息科學(xué)為主的郵電高校開辦的電氣工程及其自動化專業(yè)，《電力電子技術(shù)》是本專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程，如何提高本課程的教學(xué)效果，這就需要對教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法，教學(xué)手段，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)以及更合理的考核手段等教學(xué)進(jìn)行改革。

1 電力電子技術(shù)課程教學(xué)狀況

《電力電子技術(shù)》是我校電氣工程及其自動化專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程，因?yàn)榇藢I(yè)是我校的新辦專業(yè)，為了把該專業(yè)辦出我們郵電高校的特色，針對《電力電子技術(shù)》這門課程，現(xiàn)在我們已對以下問題進(jìn)行了兩屆的教學(xué)改革實(shí)踐。

（1）教學(xué)方法問題。目前，教學(xué)中主要以教師為主，教師把每一章節(jié)的內(nèi)容講得很細(xì)，學(xué)生只是被動地聽課，而沒有真正融入課堂中來，這樣時(shí)間一長，學(xué)生就感到枯燥乏味，從而產(chǎn)生厭學(xué)的情緒。

（2）課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)問題。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是本課程教學(xué)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)備不足，通常都是每個(gè)實(shí)驗(yàn)臺六個(gè)同學(xué)一組，空間小，較擁擠，再加上課時(shí)的限制，不是每個(gè)同學(xué)都真正參與實(shí)驗(yàn)了。還有就是有的同學(xué)完全模仿其他同學(xué)的實(shí)驗(yàn)，而自己并沒有真正掌握實(shí)驗(yàn)，當(dāng)老師檢查時(shí)，很多現(xiàn)象都不能解釋。

（3）現(xiàn)代教學(xué)手段問題。由于這門課的信息量大，教學(xué)內(nèi)容中有大量的電路圖和波形圖，現(xiàn)在教學(xué)基本上都是采用多媒體教學(xué)，但教學(xué)中僅僅是把課本內(nèi)容利用幻燈片進(jìn)行投影，不能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（4）教學(xué)考核手段問題。課程考核是教學(xué)中很重要的的一個(gè)環(huán)節(jié)，現(xiàn)在通常是采用“一考定終身”的做法。這樣使很多同學(xué)都不注重中間過程的學(xué)習(xí)，都集中于考前突擊或考前死記硬背來應(yīng)付考試，甚至有相當(dāng)一部分同學(xué)抱有僥幸心理，把預(yù)先準(zhǔn)備好的夾帶帶入考場，以至于考試中時(shí)時(shí)有作弊行為的發(fā)生。

2 教學(xué)改革的探索

2.1 教學(xué)內(nèi)容的改革

根據(jù)我校的辦學(xué)特色和當(dāng)前的實(shí)際情況，我們確定《電力電子技術(shù)》課程的內(nèi)容是以電力電子開關(guān)器件（晶閘管、電力MOSFET和IGBT）為核心，以四種（整流電路、逆變電路、直流變直流電路和交流變交流電路）變流技術(shù)和一種PWM（脈沖寬度調(diào)制）控制方法為基礎(chǔ)，以四種變流技術(shù)應(yīng)用為目標(biāo)，兼顧當(dāng)前技術(shù)發(fā)展。這種內(nèi)容設(shè)置有利于學(xué)生掌握課程核心內(nèi)容。

電力電子開關(guān)器件主要介紹半控型器件（晶閘管）和全控型器件（電力MOSFET和IGBT），首先要掌握這兩種類型器件的控制特性，性能指標(biāo)及應(yīng)用場合，在此基礎(chǔ)上，把半控型器件結(jié)合整流電路進(jìn)行講解，整流電路又以不同的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（橋式電路和零式電路）和帶不同的負(fù)載（純電阻負(fù)載、阻感性負(fù)載和反電動勢負(fù)載）進(jìn)行說明。全控型器件主要結(jié)合另外三種變流電路的應(yīng)用（斬波器、逆變器和變頻器）進(jìn)行講解。其次，結(jié)合當(dāng)前本學(xué)科技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀，適當(dāng)介紹一些前沿知識和壓縮一些過時(shí)的應(yīng)用。最后，要重視第一節(jié)課內(nèi)容的教學(xué)，要了解學(xué)生前續(xù)課程的學(xué)習(xí)情況，諸如《電路》和《模擬電子技術(shù)》等課程與本課程的聯(lián)系，通過本課程學(xué)習(xí)，適當(dāng)介紹后續(xù)課程《開關(guān)電源技術(shù)》和《交直流調(diào)速系統(tǒng)》與本課程的關(guān)系，讓學(xué)生對知識體系有一個(gè)基本了解，從而重視本課程的學(xué)習(xí)，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2 教學(xué)方法的改革

在目前的課堂教學(xué)中，多數(shù)是采取以教師為主體的講授式教學(xué)模式，學(xué)生完全是被動的接收模式，課堂效果不好，難于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。如何發(fā)揮學(xué)生的主導(dǎo)作用，引導(dǎo)學(xué)生去思考、去探索、去發(fā)現(xiàn)，把學(xué)生被動接收轉(zhuǎn)為主動學(xué)習(xí)，任課教師起著至關(guān)重要的作用。通過課堂教學(xué)實(shí)踐與探索，我們采用提問討論式教學(xué)，達(dá)到了很好的教學(xué)效果。

上課前，老師精心準(zhǔn)備各類問題，課堂上引導(dǎo)大家對問題作出正確的回答。允許學(xué)生一起進(jìn)行分析、討論，加強(qiáng)學(xué)生之間的交流，致力于引起學(xué)生興趣而積極參與，活躍課堂氣氛，培養(yǎng)了自學(xué)的能力，使學(xué)生能多方位地了解電力電子技術(shù)。同時(shí)，老師要掌握好課堂時(shí)間分配，在課堂教學(xué)上留有充分的時(shí)間進(jìn)行交流，通過學(xué)生提問、教師解答以及教師提問、學(xué)生解答等方法，使學(xué)生從單純的、被動的聽，變?yōu)榉e極主動的參與，來培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新精神。

2.3 教學(xué)手段的改革

傳統(tǒng)的多媒體教學(xué)多數(shù)是利用幻燈片對課本內(nèi)容的再現(xiàn)，圖像單調(diào)枯燥，如何讓靜止的畫面動起來。我們將Matlab/Simulink軟件應(yīng)用到了課件的制作中。這樣不僅可以方便地設(shè)計(jì)各種電路，且可以在線修改電路的參數(shù)井進(jìn)行仿真演示。充分的發(fā)揮r現(xiàn)代化教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，起到了預(yù)期的教學(xué)效果。采用Matlab/Simulink仿真軟件對電路進(jìn)行仿真, 可以得到精確波形, 加上動畫效果可以看到波形的變化, 使學(xué)生能更好地理解波形的變化情況, 同時(shí)多媒體授課的信息量大, 能夠提高教學(xué)效率, 這對于理論學(xué)時(shí)少而教學(xué)內(nèi)容多的電力電子技術(shù)來講是非常有效的教學(xué)手段。

2.4 課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革

課內(nèi)實(shí)驗(yàn)是使學(xué)生更好的理論聯(lián)系實(shí)際、增強(qiáng)動手能力、培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和方法的重要手段，實(shí)驗(yàn)效果對電力電子技術(shù)教學(xué)也是至關(guān)重要的。如何充分利用現(xiàn)有的設(shè)備滿足教學(xué)需求，使每個(gè)同學(xué)都真正融入實(shí)驗(yàn)中來，是我們必須要考慮的問題。由于課內(nèi)時(shí)間的局限性，多數(shù)實(shí)驗(yàn)都是驗(yàn)證性的，一些綜合實(shí)驗(yàn)幾乎無法在課內(nèi)完成?；诖?，我們實(shí)驗(yàn)教學(xué)就不再居于課內(nèi)，實(shí)行開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)。同時(shí)，在課程結(jié)束前兩周，我們又開設(shè)了為期兩周的本門課程的課程設(shè)計(jì)，老師布置題目，下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書，學(xué)生根據(jù)題目要求查閱資料，完成電路的設(shè)計(jì)及仿真，計(jì)算電路及器件的參數(shù)，搭建硬件電路圖并進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試成功后相互討論和交流經(jīng)驗(yàn)，然后進(jìn)行答辯，答辯中老師和其他學(xué)生都可以提問。在課程設(shè)計(jì)中，教師要發(fā)揮適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)監(jiān)督作用，逐步培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立工作能力、設(shè)計(jì)技能，重視學(xué)生的創(chuàng)新性的見解。這樣既鍛煉了同學(xué)們的實(shí)際動手和獨(dú)立工作能力，也加強(qiáng)了同學(xué)們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，為將來從事工程設(shè)計(jì)和科學(xué)研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.5 考核手段的改革

傳統(tǒng)的“一考定終身”的考核方式只注重結(jié)果，不注重過程的方式已顯露出很多弊端，已越來越不適應(yīng)現(xiàn)代的素質(zhì)能力教育?，F(xiàn)在，我們在過去考核的基礎(chǔ)上更注重過程考核，考核包括以下幾部分內(nèi)容：課堂提問與討論占20%、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)占20%、過程考核（考勤、作業(yè)等）占20%、期末試卷考試占40%。通過過程考核，能加強(qiáng)教學(xué)過程控制與師生互動，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性；并且老師也能及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，根據(jù)反饋信息及時(shí)調(diào)整教學(xué)；學(xué)生及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中存在的問題，改進(jìn)學(xué)習(xí)方法。這樣既改變了“一考定終身”的傳統(tǒng)做法，又最大限度地避免了學(xué)生考前死記硬背及違紀(jì)現(xiàn)象的發(fā)生，學(xué)生普遍反映良好，教學(xué)效果更佳。

3 結(jié)束語

《電力電子技術(shù)》課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和考核手段等方面改革后，經(jīng)過兩屆學(xué)生的教學(xué)實(shí)踐，教學(xué)效果有了很大的提升。但為了培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實(shí)、知識面廣、動手能力強(qiáng)的創(chuàng)新型高素質(zhì)專業(yè)人才，還需要老師和同學(xué)們的不懈努力?？傊?，《電力電子技術(shù)》課程改革是一個(gè)系統(tǒng)工程，高校課程教學(xué)改革永遠(yuǎn)在路上。

[1]關(guān)曉菡,張衛(wèi)平,張東彥.國內(nèi)外高校電力電子技術(shù)教育現(xiàn)狀綜述[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2006(4).

[2]于晶榮,吳偉標(biāo).“電力電子”課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].中國電力教育,2012(14)．

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[5]曹鋒.電力電子技術(shù)課程教學(xué)改革初探[J.中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊,2010(35).

王雁平（1972—），男，云南曲靖人，西安郵電大學(xué)自動化學(xué)院電氣工程系講師，主要從事電力電子技術(shù)教學(xué)與研究工作。