譚 陽，徐 靜

電力電子技術(shù)課程理實(shí)一體化教學(xué)研究和探討

譚 陽，徐 靜

（重慶電力高等?？茖W(xué)校，重慶450053）

介紹電力電子技術(shù)課程理實(shí)一體化教學(xué)的必要性和實(shí)施過程。利用Proteus仿真軟件進(jìn)行電路搭接，可以使復(fù)雜的電路分析變得清晰，讓學(xué)生可以更加直觀地理解電路輸出波形，同時(shí)結(jié)合電力電子實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使抽象枯燥的專業(yè)課變得生動(dòng)具體。

電力電子技術(shù)；理實(shí)一體化；Proteus仿真

電力電子技術(shù)是我校電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)和電子信息工程技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)核心課程，對于專業(yè)、專業(yè)群建設(shè)及培養(yǎng)學(xué)生崗位職業(yè)能力都有重要意義。該課程是集電力、電子和控制3個(gè)學(xué)科交叉而形成，可以看成是弱電控制強(qiáng)電的技術(shù)［1］。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，其應(yīng)用范圍十分廣泛，新技術(shù)、新發(fā)明突飛猛進(jìn)，已滲透到國民經(jīng)濟(jì)及日常生活各領(lǐng)域。由于我校電力電子技術(shù)課程開設(shè)時(shí)間較晚，且實(shí)驗(yàn)室配套不完善，其課程建設(shè)也相對滯后，原有以理論知識講解為主的教學(xué)模式已經(jīng)不適應(yīng)高職院校培養(yǎng)現(xiàn)代化應(yīng)用技術(shù)型人才的要求。為適應(yīng)技術(shù)發(fā)展需要，同時(shí)結(jié)合電力院校特點(diǎn)，課題組對電力電子技術(shù)課程進(jìn)行了理實(shí)一體化的教學(xué)探索和研究。

1 課程教學(xué)現(xiàn)狀

目前，電力電子技術(shù)課程在教學(xué)過程中普遍采用以理論講解為主、實(shí)驗(yàn)為輔的教學(xué)方式。在傳統(tǒng)教學(xué)過程中，由于電力電子技術(shù)課程存在大量的理論推導(dǎo)、數(shù)學(xué)計(jì)算、電路輸出波形分析，對高職高專院校學(xué)生來講難度比較大，學(xué)生普遍感覺內(nèi)容抽象、枯燥、難懂。具體可以歸納為以下3個(gè)方面的教學(xué)問題。

理論復(fù)雜，教學(xué)方法單一：電力電子技術(shù)課程中各種變流電路參數(shù)的選擇和計(jì)算涉及高等數(shù)學(xué)，學(xué)生理解困難，各種變流電路的波形抽象，上課老師仍大多只做課件上的靜態(tài)分析，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性降低，從而影響教學(xué)質(zhì)量。

理論與實(shí)踐教學(xué)嚴(yán)重脫節(jié)：傳統(tǒng)教學(xué)中，電力電子技術(shù)課程采用先理論后實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式，理論課與實(shí)驗(yàn)課明顯分開，學(xué)生學(xué)完理論知識再到實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，間隔時(shí)間比較長，學(xué)生對以前學(xué)過的理論知識容易遺忘，理論和實(shí)踐聯(lián)系不緊密。

實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)少且存在安全風(fēng)險(xiǎn)：由于學(xué)校不斷更新人才培養(yǎng)計(jì)劃，理論課學(xué)時(shí)被壓縮，實(shí)踐學(xué)時(shí)更少，存在重理論輕實(shí)踐的現(xiàn)象。電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，所以現(xiàn)在大多數(shù)院校實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開設(shè)也比較少。

2 理實(shí)一體化教學(xué)改革

針對當(dāng)前我校電力電子技術(shù)課程存在的教學(xué)問題，課題組提出了電力電子技術(shù)理實(shí)一體化教學(xué)方案?！袄韺?shí)一體化教學(xué)”（又叫理論與實(shí)踐一體化或“教學(xué)做”一體化教學(xué)）是高職教學(xué)中進(jìn)行探索、創(chuàng)新的一種教學(xué)模式，一位專業(yè)課教師既擔(dān)任理論教學(xué)，同時(shí)又從事實(shí)踐教學(xué)，將有關(guān)的專業(yè)設(shè)備和教學(xué)設(shè)備同置一室，將理論課與生產(chǎn)實(shí)習(xí)、實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)重新分解、整合，安排在專業(yè)教室中進(jìn)行教學(xué)［2］。電力電子技術(shù)作為一門應(yīng)用性和實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)課程，非常適合進(jìn)行理實(shí)一體化教學(xué)改革。很多高職高專院校老師都在理實(shí)一體化教學(xué)模式上做了一定的探索研究。在文獻(xiàn)［3］中提出了電力電子技術(shù)課程可視化實(shí)踐教學(xué)，采用MATLAB平臺(tái)，把復(fù)雜的電路動(dòng)態(tài)過程制作為三維動(dòng)畫，可以顯示出電路的變化過程，方便學(xué)生理解。但該方法僅適合老師教學(xué)，并不適合學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)踐。在文獻(xiàn)［4］中提出了虛實(shí)結(jié)合的電力電子技術(shù)理實(shí)一體化教學(xué)改革方案，即虛擬仿真和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)相結(jié)合的教學(xué)模式，但是并未說明采用何種仿真軟件和實(shí)施方案。在文獻(xiàn)［5］中通過自身教學(xué)實(shí)踐，利用激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、完善課程評價(jià)體系、利用計(jì)算機(jī)仿真豐富實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)等方法來提高該課程的教學(xué)質(zhì)量。

3 理實(shí)一體化教學(xué)改革實(shí)施

隨著教學(xué)改革的不斷深入以及人才培養(yǎng)計(jì)劃的調(diào)整，專業(yè)課程的課時(shí)大多被壓縮。為達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果，必須對該課程的課程安排、教學(xué)方法和教學(xué)手段等進(jìn)行改革［6］。

課程安排：傳統(tǒng)的教學(xué)時(shí)間為每節(jié)課2學(xué)時(shí)，在講完理論知識之后，學(xué)生很少有時(shí)間對剛講過的理論知識進(jìn)行消化吸收，更沒有辦法對其進(jìn)行實(shí)踐；到第二次上課時(shí)，前面講過的理論也忘得差不多了［7］。因此，課題組將上課地點(diǎn)改在電力電子實(shí)驗(yàn)室，課程安排上采用4學(xué)時(shí)連排的方式，即先講解2學(xué)時(shí)理論，其后的2學(xué)時(shí)安排學(xué)生在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上做實(shí)驗(yàn)，這樣可以避免因?yàn)槔碚撜n講完后，時(shí)間間隔久，學(xué)生再單獨(dú)來做實(shí)驗(yàn)，容易遺忘學(xué)過的理論知識。而且4學(xué)時(shí)連排可以保證實(shí)驗(yàn)時(shí)間，讓學(xué)生有充分的時(shí)間完成每個(gè)實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力。

教學(xué)方法：這門課程的特點(diǎn)是有大量的電路圖和輸出波形圖，學(xué)生很難通過想象去分析波形圖。課題組老師采用課件講解＋虛擬仿真＋實(shí)驗(yàn)操作的虛實(shí)教學(xué)法，借助計(jì)算機(jī)輔助軟件對電路進(jìn)行仿真，再結(jié)合電力電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)輸出波形，可以讓學(xué)生非常清晰地觀察分析波形圖。這種教學(xué)法既可以讓學(xué)生自己通過仿真軟件搭接電路，理解書本上復(fù)雜的電路波形，同時(shí)還可以通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證書本上的計(jì)算公式，從而讓學(xué)生真正理解理論知識。Proteus是將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件組成三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，非常適合教學(xué)科研中的電路設(shè)計(jì)和仿真。電力電子技術(shù)作為以電路為基礎(chǔ)的課程，利用Proteus軟件來仿真教學(xué)，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

考核方式：傳統(tǒng)教學(xué)中，理論課以期末試卷成績70%＋平時(shí)成績20%＋考勤10%來對學(xué)生進(jìn)行考核評價(jià)，常會(huì)出現(xiàn)學(xué)生期末突擊復(fù)習(xí)就可以及格，但學(xué)生并沒有真正理解和掌握本課程知識，以致于學(xué)生考完就忘完。因此，本課題組提出新型考核方式，即期末試卷成績50%＋實(shí)驗(yàn)成績40%＋考勤10%的考核方式。實(shí)驗(yàn)以過程考核為主，過程考核主要是對每組3名同學(xué)的電路接線和實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行評價(jià)。

4 教學(xué)案例

整流電路是電力電子技術(shù)中最常用的一種電力變換電路。下面介紹利用Proteus仿真軟件搭接單相半波可控整流電路，可控硅觸發(fā)采用單結(jié)晶體管觸發(fā)電路，并讓學(xué)生在電力電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)上完成單相可控半波整流電路實(shí)驗(yàn)。圖1所示為單相半波可控整流電路。傳統(tǒng)教學(xué)方法是老師對電路原理進(jìn)行講解，直接將波形圖給出，學(xué)生很難理解可控硅導(dǎo)通與關(guān)斷條件，且無法直觀反映負(fù)載電阻R的大小對電路輸出波形的影響。利用Proteus軟件來搭接電路模型，如圖2所示?？梢杂锰摂M示波器觀察電路各點(diǎn)電壓波形，還可以改變RV1阻值實(shí)時(shí)觀察其對輸出電壓波形的影響。圖3是單相半波可控整流負(fù)載電壓波形圖。另外，本校已經(jīng)配套了天凱公司生產(chǎn)的電力電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以完成電力電子技術(shù)課程中每個(gè)部分的電力變換實(shí)驗(yàn)。所以，老師講授理論知識之后，可以馬上進(jìn)行該部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，這樣就實(shí)現(xiàn)了理論和實(shí)踐的緊密結(jié)合。表1為電力電子技術(shù)理實(shí)一體化教學(xué)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

圖1 單相半波可控整流電路

圖2 單相半波可控整流仿真電路

圖3 單相半波可控整流負(fù)載電壓波形

表1 電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

5 結(jié)語

電力電子技術(shù)課程采用Proteus仿真軟件和電力電子實(shí)驗(yàn)臺(tái)相結(jié)合的理實(shí)一體化教學(xué)方法，使復(fù)雜的電路波形分析變得形象具體，其中的電路實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以真正讓學(xué)生在“學(xué)中做”“做中學(xué)”。最后，課題組通過實(shí)踐證明，采用電力電子技術(shù)理實(shí)一體化教學(xué)模式，不僅使課堂內(nèi)容更加豐富和有趣味性，而且極大地提高了學(xué)生的電路分析能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，其教學(xué)經(jīng)驗(yàn)值得借鑒推廣。

［1］ 王兆安，黃俊.電力電子技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

［2］ 張德秀.“理實(shí)一體化”教學(xué)模式的研究與實(shí)踐［J］.市場論壇，2012（5）：113－134.

［3］ 夏小虎，張春鵬，馮敏亮.“電力電子技術(shù)”課程可視化實(shí)踐教學(xué)改革與探索［J］.中國電力教育，2011（22）：147－148.

［4］ 王波.虛實(shí)結(jié)合、理實(shí)一體化的電力電子技術(shù)課程改革的探索與實(shí)踐［J］.時(shí)代教育，2015，（14）：28－28.

［5］ 宗哲英，郝敏.關(guān)于電力電子技術(shù)課程實(shí)踐與探討［J］.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，15（1）：81－82.

［6］ 楊奕.電力電子技術(shù)課程教學(xué)改革初探［J］.南通大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，3（22）：95－96.

［7］ 杜紅艷.電力電子技術(shù)理實(shí)一體化教學(xué)研究分析［J］.價(jià)值工程，2011，11：278－278.

A Study on the Teaching of the Course of“Electric Power and Electronic Technologies”Based on the Theory-Practice Integration

TAN Yang，XU Jing
（School of Electric Power Engineering of Chongqing Electric Power College，Chongqing 400053，P.R.China）

This paper introduces the necessity of the teaching of the course of electric power and electronic technologies based on the theory-practice integration as well as its implementation.For this course with applicability and practicability，it is easier to make complex circuit analyses clearer for students and make them understand wave forms of the circuit output in a more visualized way by means of circuit lapping with the help of the Proteus simulation software.In addition，relevant electric and electronic experimental items can make the abstract and dull course vivid and specific.

electric power and electronic technologies；theory-practice integration；Proteus simulation

G624.3

A

1008-8032（2017）04-0001-03

2017－04－17

重慶電力高等專科學(xué)校教育教學(xué)研究項(xiàng)目（D－JY201605）。

譚 陽（1989－），講師，研究方向?yàn)殡娏﹄娮蛹夹g(shù)。