民辦院校電力電子技術(shù)課程的改革與實踐

鄭州科技學(xué)院電氣工程學(xué)院 邵 峰 李月英

1.引言

電力電子技術(shù)起源于20世紀后半葉，最初由電子學(xué)、電力學(xué)和控制理論三門學(xué)科交叉而成[1，2]，隨著該技術(shù)的迅猛發(fā)展，所涉及的學(xué)科范圍也越來越廣，如圖1所示為當今電力電子技術(shù)所涉及的學(xué)科領(lǐng)域。電力電子技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛。它不僅用于一般工業(yè)，也廣泛應(yīng)用于交通、通信、電力、新能源、汽車、家電等各個領(lǐng)域[3]。因此，電力電子技術(shù)課程在培養(yǎng)電氣類和機電類專業(yè)人才中占有舉足輕重的地位。

目前，大多數(shù)的工科高校中都開設(shè)電氣工程及其自動化、自動化、機電一體化等專業(yè)，“電力電子技術(shù)”作為這些專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，其教學(xué)質(zhì)量的高低將直接影響學(xué)生對于本專業(yè)知識的把握以及后續(xù)專業(yè)課程的興趣建立與學(xué)習(xí)。因此，對于電力電子技術(shù)的教學(xué)改革對于提高電氣類與機電類教學(xué)質(zhì)量以及學(xué)生知識水平具有重要的意義[4]。

目前，“實踐才是工科專業(yè)的根本”已成為國際高等工程教育界的共識[5]。特別對于要求培養(yǎng)應(yīng)用型高級工程技術(shù)人才的民辦三本院校[6]，更是需要加快改革步伐，以適應(yīng)現(xiàn)代經(jīng)濟和社會發(fā)展的需求。

圖1 電力電子技術(shù)涉及的學(xué)科領(lǐng)域

2.教學(xué)現(xiàn)狀

電力電子技術(shù)的教學(xué)在諸多高校中均面臨一個共同問題，即學(xué)生對課程缺乏興趣。其中原因很多，下面具體分析。

2.1 客觀原因現(xiàn)狀

2.1.1 內(nèi)容多、難且滯后

公式多，拓撲多，分析多，波形圖多，并且教學(xué)內(nèi)容嚴重滯后，對學(xué)習(xí)造成不少困難。

2.1.2 實驗室陳舊

實驗室陳舊，能做的實驗太少且過于簡單。只有屈指可數(shù)的驗證性實驗，沒有擴展性、綜合性實驗。

2.2 主觀原因現(xiàn)狀

2.2.1 專業(yè)素養(yǎng)不高

電力電子技術(shù)是工科最難的一門學(xué)科，學(xué)好并教好是一門學(xué)問，對于青年教師還有很長的路要走。

2.2.2 方法問題

一味填鴨式教學(xué)，缺乏互動，使課堂索然無味；無論書寫還是畫圖都只利用板書；且新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，教學(xué)內(nèi)容滯后發(fā)展；公式多，拓撲多，但表述的邏輯性和系統(tǒng)性均欠強，使學(xué)習(xí)造成死記硬背的局面。

2.2.3 學(xué)生問題

民辦三本院校的學(xué)生入校分數(shù)不高，基礎(chǔ)偏差，并且學(xué)習(xí)主動性不高，來混文憑的居多。

3.改革內(nèi)容

根據(jù)教學(xué)現(xiàn)狀，我們有針對性的進行如下改革，大致可分課堂教學(xué)改革與實踐教學(xué)改革。

3.1 課堂教學(xué)改革

教育是一種特殊的實踐活動。所謂“教學(xué)”應(yīng)該是教與學(xué)相互交流的雙向過程。教育者和受教育者都應(yīng)參與其中，而不應(yīng)過分強調(diào)教師的作用。作為教學(xué)的組織者，教師應(yīng)發(fā)揮其主導(dǎo)作用，突出學(xué)生的主體地位，要從傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)方法轉(zhuǎn)變到啟發(fā)式、討論式的教學(xué)。教師需“自編自導(dǎo)互參與”，即要精心組織教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計能夠啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生進行思考的問題，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3.1.1 重視第一堂課

緒論是學(xué)習(xí)的向?qū)?，也是對課程宏觀的把握，在某種程度上說，第一堂課的內(nèi)容決定了本課程教學(xué)的成敗[7]。因此教師應(yīng)花大量時間與精力，認真準備第一堂課。在第一堂課，首先要向?qū)W生介紹該專業(yè)的人才培養(yǎng)目標及技能要求與本課程的關(guān)系，以及該課的前導(dǎo)與后續(xù)課程，使學(xué)生了解該課程的性質(zhì)、地位和作用。然后介紹電力電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其在國民經(jīng)濟生產(chǎn)中的重大作用，并列舉大量的工程實例說明它的重要性，從而使學(xué)生對它產(chǎn)生強烈的興趣，明白本課程是什么，有什么用，該怎么學(xué)習(xí)，從而為后面的教學(xué)打下良好的基礎(chǔ)。

3.1.2 工程項目教學(xué)

以應(yīng)用型高級工程技術(shù)人才為培養(yǎng)目標，是目前三本工科院校人才培養(yǎng)方案中的突出字眼。對電力電子技術(shù)進行教改與研究順應(yīng)了時代的要求[8]。在實施過程中，通過查閱大量相關(guān)資料.結(jié)合自身工程經(jīng)驗.將工程具體案例按一定比例增加在課堂教學(xué)的。實現(xiàn)抽象公式具體化、復(fù)雜原理簡單化的效果。提高學(xué)生的應(yīng)用意識和工程素養(yǎng)。加快學(xué)生由學(xué)習(xí)型人才向工程應(yīng)用型人才轉(zhuǎn)變。

3.1.3 多媒體教學(xué)

目前，該課程仍然采用傳統(tǒng)單調(diào)的黑板+粉筆的“黑白”教學(xué)法。由于本課程的特點，有大量電路圖、波形圖和公式推導(dǎo)占據(jù)了課堂時間。結(jié)果卻是雖然教師工作量大的驚人，但授課信息量小、課時的利用率不高、學(xué)生收獲不大的現(xiàn)狀。而多媒體教學(xué)集文字、聲音、圖像、動畫等多功能于一身，是當前教育發(fā)展的方向。在本課程中引入多媒體教學(xué)，教師不但可以從繁重的板書中解放出來，而且可以將更多的時間放在與學(xué)生的交流互動上。比如在三相整流電路的教學(xué)中，可以加入一些動畫演示，通過點擊鼠標設(shè)置參數(shù)，如觸發(fā)控制角、負載類型等，并將電路的工作狀態(tài)和輸出波形顯示出來，這樣不但節(jié)省了大量的繪圖時間，學(xué)生也更感興趣，看起來也更直觀，更容易接受。

3.1.4 雙語教學(xué)[9]

電力電子技術(shù)教材繁多，多是對國外書籍的翻譯整理。但翻譯五花八門，不少常用詞匯都沒有統(tǒng)一。比如晶閘管的觸發(fā)極，有的教材叫門極、有的叫柵極。而英文卻只有一個，即GATE。這對學(xué)生自學(xué)造成了極大的困擾。類似的情況還有很多，如GTO、MOSFET、IPM、PWM等。因此建議針對有實力的院校，進行雙語教學(xué)。即便目前沒有能力進行純雙語教學(xué)，也應(yīng)向?qū)W生介紹適量的英文專業(yè)術(shù)語和專業(yè)名詞。

教師也可用英文的方式布置作業(yè)，并推薦學(xué)生查閱原版外文文獻。

3.2 實踐教學(xué)改革

3.2.1 引入仿真技術(shù)，彌補實驗條件不足

近年來，計算機仿真技術(shù)作為計算機輔助設(shè)計(CAD)的有力工具，廣泛應(yīng)用于電力電子電路的分析和設(shè)計中。將電子仿真設(shè)計軟件Multsim和數(shù)學(xué)建模仿真分析軟件MATLAB等引入到教學(xué)中，建模并動態(tài)仿真不但有利于抓住其主要矛盾，加深對所學(xué)知識的理解，也為學(xué)生將來從事工程設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)。隨著電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，我院校規(guī)模的不但擴大，而電路、電工、電力電子技術(shù)等多項實驗卻共用一個實驗臺、同處一個實驗室，并且我院各項實驗均由理論授課教師講授，這對安排實驗造成了極大的困難。引入計算機仿真實驗，不但可以拓寬學(xué)生眼界、打好工程設(shè)計基礎(chǔ)，還可有效緩解實驗室的壓力。

做仿真實驗時，由教師提出實驗?zāi)康募耙?、并給出電路參數(shù)。由學(xué)生自行設(shè)計，如選擇器件、設(shè)計主電路、驅(qū)動電路和保護電路等。仿真軟件可操作性極強和安全性也有保障，讓學(xué)生自己動手設(shè)計，其實就是學(xué)生自動研發(fā)的過程，這不僅可以進一步熟悉所學(xué)內(nèi)容，并且極大的調(diào)動了年輕人的相互競爭和向困難挑戰(zhàn)的激情。

3.2.2 增加電力電子課程設(shè)計及實訓(xùn)

課程設(shè)計是大學(xué)課程的綜合性實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。對于工科專業(yè)更是不可或缺，它是對課程的深化理解與學(xué)以致用的系統(tǒng)性活動。

目前，我院已有模擬電子技術(shù)課程設(shè)計、數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計、單片機課程設(shè)計。經(jīng)學(xué)生反映，課程設(shè)計使他們不但知道這門學(xué)科能干什么，而且還親手做到了。言教不如身教，告訴學(xué)生那是什么能干什么，不如帶著學(xué)生親手去實踐。

本項改革涉及較廣、內(nèi)容較多，具體實踐過程切忌胡子眉毛一把抓。需抓重點，找主流，按部就班，步步為營。

4.結(jié)論與展望

此項改革與研究正在進行，其中課堂教學(xué)改革及實驗改革中的仿真實驗已在實施，課程設(shè)計及實訓(xùn)涉及到人才培養(yǎng)方案的修訂，而尚未啟動。從目前改革的成效來看，效果明顯。學(xué)生反映良好，并希望這樣的改革越多越好。在此基礎(chǔ)上，人才培養(yǎng)方案的修訂有望通過，相信到時教學(xué)效果以及創(chuàng)新型人才培訓(xùn)必將達到更高的水平。

[1]王兆安，黃俊.電力電子技術(shù)(第四版)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000.

[2]王兆安，劉進軍.電力電子技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[3]嚴克寬，張仲超.電氣工程和電力電子技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[4]紅梅，張慶新，許謹.電力電子技術(shù)課程教學(xué)改革的探索[J].實驗室科學(xué)，2008(3)：17-19.

[5]石彪.提高工科課程設(shè)計質(zhì)量的思考[J].黑龍江教育(高教研究與評估)，2006(1)：58-59.

[6]程瓊，鄭建勇.整合“電力電子技術(shù)”教學(xué)內(nèi)容培養(yǎng)應(yīng)用型人才[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2008(2)：19-20.

[7]白敬彩，吳君曉.高等職業(yè)教育電力電子技術(shù)課程教改探討[J].河南機電高等專科學(xué)校學(xué)報，2011(19)：87-91.

[8]朱樹先，朱學(xué)莉，郭勝輝.工程實例化教學(xué)在《電力電子技術(shù)課程》教學(xué)中的應(yīng)用[J].科技信息，2011(23)：148，166.

[9]康勁松，牛一川.淺談電力電子技術(shù)教學(xué)改革[J].第七屆全國高等學(xué)校電氣工程及其自動化專業(yè)教學(xué)改革研討會，2011.