“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)改革探索

錢(qián)葉冊(cè)，時(shí)國(guó)平

（池州學(xué)院 機(jī)械與電子工程系，安徽 池州 247100）

“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)改革探索

錢(qián)葉冊(cè)，時(shí)國(guó)平

（池州學(xué)院 機(jī)械與電子工程系，安徽 池州 247100）

電力電子技術(shù)由電力學(xué)、電子學(xué)和控制理論三個(gè)學(xué)科所形成的一門(mén)交叉學(xué)科；又是隨著電力電子器件的發(fā)展而不斷更新的一門(mén)學(xué)科；電力電子技術(shù)課程是一門(mén)對(duì)實(shí)踐性要求很強(qiáng)的課程。這就決定了電力電子技術(shù)課程內(nèi)容的多且更新的快特點(diǎn)，還要配套有一定量的教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)。文章針對(duì)目前電力電子技術(shù)課程教學(xué)存在的問(wèn)題，提出了相應(yīng)的課程教學(xué)改革的探索，以便適應(yīng)于應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式。

電力電子技術(shù)；教學(xué)改革；課程體系

電力電子技術(shù)是電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，它是由電力學(xué)、電子學(xué)和控制理論三個(gè)學(xué)科所形成的一門(mén)交叉學(xué)科，又是隨著電力電子器件的發(fā)展而不斷更新的一門(mén)學(xué)科，這就決定了“電力電子技術(shù)”課程具有知識(shí)面廣﹑教學(xué)內(nèi)容多且更新的快的特征，如何探究出一行之有效的教學(xué)模式，在有限的課時(shí)內(nèi)保證該門(mén)課的教學(xué)質(zhì)量，已越來(lái)越引起相關(guān)教育者的重視[1]。

1 電力電子技術(shù)課程教學(xué)目前存在的問(wèn)題

電力電子技術(shù)課程教學(xué)由于受到電力電子器件更新內(nèi)容的繁雜等方面的影響，目前還有好多地方需要改革，以適應(yīng)現(xiàn)代教育的發(fā)展需要，其所存在的問(wèn)題主要?dú)w納于以下三點(diǎn)。

（1）目前的電力電子技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容主要是圍繞以晶閘管器件為核心而組建的可控整流電路、逆變電路等變流電路。而電力電子新器件不斷涌現(xiàn)，目前的電力電子技術(shù)課程體系和教學(xué)內(nèi)容遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上該學(xué)科的技術(shù)前進(jìn)的步伐，急需進(jìn)行必要的改革[2]。

（2）電力電子器件工作在不同開(kāi)關(guān)狀態(tài)下，其所對(duì)應(yīng)的電流變換電路模型也相應(yīng)的變化，這就導(dǎo)致了電力電子技術(shù)課程內(nèi)容涉及大量的電流變換電路、大量的公式推導(dǎo)以及復(fù)雜波形分析，造成了授課老師教學(xué)難度大、學(xué)生吸收效果差的狀況。要改變現(xiàn)有的狀況，勢(shì)必要對(duì)該課程的教學(xué)手段進(jìn)行一定的變革。

（3）電力電子技術(shù)課程是一門(mén)對(duì)實(shí)踐性要求很強(qiáng)的課程，實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)在該門(mén)課程教學(xué)中占有極其重要的位置。這就要求我們有必要對(duì)電力電子技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)體系作更進(jìn)一步的探索。

2 電力電子技術(shù)課程教學(xué)改革的探索

2.1 傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)相結(jié)合的課堂教學(xué)改革

傳統(tǒng)教學(xué)方式多以板書(shū)的形式向?qū)W生傳授知識(shí)，由于受板書(shū)速度的影響，每節(jié)課老師所能傳授的信息量很有限。特別是電力電子技術(shù)課程中涉及大量的電路模型和電流電壓的變化波形圖，這對(duì)教師的板書(shū)和講述造成一定的難度，而學(xué)生接受的信息量少且很難對(duì)課本內(nèi)容有較深入的理解[3-4]。

和傳統(tǒng)的教學(xué)模式相比較，多媒體教學(xué)在教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)形式上豐富很多。選擇一些合適的教材，自行編寫(xiě)多媒體課件。上課時(shí)所要用到的圖形、公式和框圖等內(nèi)容包含在多媒體課件內(nèi)，老師在講解電路圖、公式推導(dǎo)及波形圖等方面內(nèi)容時(shí)，既可節(jié)省在傳統(tǒng)教學(xué)中所需的大量板書(shū)時(shí)間，又可隨時(shí)調(diào)用以前所講的內(nèi)容。大大豐富了教師課堂教學(xué)的方法[1]。

當(dāng)然，我們?cè)谡n程教學(xué)中，應(yīng)采用以傳統(tǒng)教學(xué)為主、多媒體教學(xué)課件為輔的方式，并針對(duì)某些關(guān)鍵內(nèi)容配以FLASH動(dòng)畫(huà)課件，使學(xué)生能較全面掌握一定量的教學(xué)內(nèi)容，又可突出重點(diǎn)。2．2傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與MATLAB仿真技術(shù)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

電力電子技術(shù)課程是一門(mén)對(duì)實(shí)踐性要求很強(qiáng)的課程，而傳統(tǒng)的電力電子實(shí)驗(yàn)多在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行，學(xué)生必須按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的要求來(lái)連接相應(yīng)的電力電子電路，并不斷改變電路中的負(fù)載，通過(guò)示波器來(lái)觀察不同負(fù)載下電路中的電壓電流波形并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，來(lái)驗(yàn)證書(shū)本中理論分析的正確性。由于試驗(yàn)臺(tái)中的各種電路模塊已由廠家搭建好，因此很難使學(xué)生真實(shí)感受電力電子變換電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)，很難提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和研究能力，更不用說(shuō)要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足，我們?cè)趥鹘y(tǒng)電力電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)引入MATLAB軟件仿真技術(shù)。MATLAB仿真軟件的SIMULINK仿真環(huán)境可以模擬絕大部分電力電子變流電路等。學(xué)生可以靈活的搭建各種電路、變換負(fù)載和修改仿真參數(shù)，不用擔(dān)心傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中的各種實(shí)驗(yàn)事故，并可隨時(shí)觀看仿真波形的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程及相應(yīng)的數(shù)據(jù)顯示[5-6]。使學(xué)生能夠切身感受實(shí)驗(yàn)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，從而提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)和研究興趣和主觀能動(dòng)性。

2．3建立電力電子技術(shù)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源平臺(tái)

為了使廣大師生在電力電子技術(shù)課程教學(xué)過(guò)程中便利的獲取獲得相關(guān)資源，開(kāi)發(fā)電力電子技術(shù)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源平臺(tái)。通過(guò)該資源平臺(tái)，廣大師生可瀏覽和下載與電力電子技術(shù)課程相關(guān)的多媒體課件、參考教材、教學(xué)大綱、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、各章習(xí)題及其學(xué)習(xí)指導(dǎo)、各種變換電路的仿真模型及仿真參數(shù)設(shè)置實(shí)例、各種變換電路的實(shí)用案例及其分析、MATLAB仿真軟件、電力電子技術(shù)發(fā)展最新動(dòng)態(tài)以及相關(guān)學(xué)習(xí)資料網(wǎng)絡(luò)資源鏈接等。同時(shí)該平臺(tái)會(huì)根據(jù)教師和學(xué)生的需求和反饋意見(jiàn)，及時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整和完善。

2．4電力電子技術(shù)課程體系和教學(xué)內(nèi)容的改革

2.4.1 電力電子技術(shù)課程體系的改革 根據(jù)電力電子技術(shù)課程體系的特點(diǎn)，將其內(nèi)容體系組合為三大教學(xué)模塊，即電力電子器件教學(xué)模塊、電力電子功率變換電路及軟開(kāi)關(guān)技術(shù)教學(xué)模塊、電力電子技術(shù)具體應(yīng)用及實(shí)踐教學(xué)模塊。這樣便于學(xué)生能對(duì)電力電子技術(shù)這門(mén)課程整體把握有清晰地思路，也便于教師在授課時(shí)可組合課本幾章的內(nèi)容進(jìn)行講解，使學(xué)生對(duì)各變換電路之間的聯(lián)系有更直接的把握。

2.4.2 電力電子技術(shù)教學(xué)內(nèi)容的改革 在理論教學(xué)方面，由于電力電子技術(shù)課程涉及到大量的公式推導(dǎo)、參數(shù)設(shè)計(jì)、電路原理及波形分析等，不同的變換電路有相應(yīng)不同的具體分析和計(jì)算，課程內(nèi)容對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)顯得非常零散。以單相整流電路來(lái)說(shuō)明，單相整流電路包括單相半波不可控整流電路、單相半波可控整流電路、單相全波不可控整流電路、單相全波可控整流電路、單相橋式不可控整流電路、單相橋式半控整流電路以及單相橋式可控整流電路。且上述的不同整流電路又根據(jù)不同負(fù)載分為：帶純電阻負(fù)載電路、帶阻感負(fù)載電路以及帶反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載電路[7]。因此，我們要求教學(xué)內(nèi)容應(yīng)側(cè)重于電路原理分析、公式推導(dǎo)和波形理解；針對(duì)某一系列的電路模型選一典型電路作詳細(xì)分析，找出其它電路與之的內(nèi)在聯(lián)系，并要求學(xué)生對(duì)具體公式能進(jìn)行自行推導(dǎo)，避免造成眼高手低的結(jié)果。

在實(shí)踐教學(xué)方面，由于電力電子技術(shù)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，應(yīng)考慮到不同的器件及不同變換電路在工程中的具體應(yīng)用。例，講IGBT器件時(shí)，要講一些有源電力濾波器、靜止同步無(wú)功補(bǔ)償器等設(shè)備；在講述AC-DC變換電路時(shí)，應(yīng)提到信號(hào)采樣電路、切割設(shè)備等；在講述DC-AC變換電路時(shí)，應(yīng)提到新能源發(fā)電、燃料電池等；在講述DC-DC變換電路時(shí)，應(yīng)提到直流開(kāi)關(guān)電源、斬波器等；在講述AC-AC變換電路時(shí)，要提到變頻器、鼓風(fēng)機(jī)等。這樣使學(xué)生能清楚電力電子技術(shù)的具體工程應(yīng)用，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知的欲望。

3結(jié)論

電力電子技術(shù)學(xué)科的特點(diǎn)決定了其課程教學(xué)改革的涉及面廣，是一項(xiàng)學(xué)術(shù)性和技術(shù)性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程，是一項(xiàng)不斷更新的長(zhǎng)期任務(wù)。這就要求我們?cè)诩皶r(shí)掌握該門(mén)學(xué)科發(fā)展前沿的前提下，積極探索合適的教學(xué)課程體系、教學(xué)內(nèi)容及相應(yīng)的教學(xué)方法，培養(yǎng)出符合社會(huì)需求的電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的大學(xué)生。

[1]劉力偉,黃文霞.“電力電子技術(shù)”理論與實(shí)踐一體化的探討[J].中國(guó)電力教育,2010(13):137-138.

[2]薛榮輝．《電力電子技術(shù)》課程高職學(xué)校教學(xué)改革[J].科技信息,2010(17):101-102.

[3]周淵深,宋永英.電力電子技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

[4]王兆安,劉進(jìn)軍.電力電子技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.

[5]陳堅(jiān).電力電子學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2008.

[6]李應(yīng)允.電力電子技術(shù)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2006.

[7]韓曉東.電力電子技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2012.

[責(zé)任編輯：桂傳友]

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A

1674-1104(2013)06-0143-02

2013-09-24

池州學(xué)院2011年度引進(jìn)研究生科研啟動(dòng)項(xiàng)目（2011RC031）

錢(qián)葉冊(cè)(1972-),男，安徽樅陽(yáng)人，池州學(xué)院機(jī)械與電子工程系講師，碩士，研究方向?yàn)殡娏﹄娮蛹夹g(shù)在電能質(zhì)量中的應(yīng)用；時(shí)國(guó)平(1974-),女，河南安陽(yáng)人，池州學(xué)院機(jī)械與電子工程系講師，碩士，研究方向?yàn)闄C(jī)械電子。