電力電子技術(shù)課程存在的問題與改革措施

1、電力電子技術(shù)課程存在的問題與改革措施電力電子技術(shù)是一門對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)，主要由弱電控制強(qiáng)電，目前廣泛應(yīng)用于電氣、電子、控制工程等諸多領(lǐng)域。電力電子技術(shù)課程是一門綜合性課程，是電氣學(xué)、電子學(xué)、控制學(xué)三門學(xué)科交叉的學(xué)科 ，并且和生產(chǎn)生 活有著密切的聯(lián)系。在高職院校的電氣專業(yè)以及供用電技術(shù)專業(yè)課程中，電力電子技術(shù)課程起著十分重要的作用。但是該課程內(nèi)容復(fù)雜、原理抽象、電路圖 及波形分析復(fù)雜，同時(shí)又涉及電力學(xué)、電子學(xué)、控制學(xué)等學(xué)科內(nèi)容 ，大部分學(xué)生 都認(rèn)為這門課程在專業(yè)課中屬于比較難學(xué)的一門課程。因此，對(duì)這門課程進(jìn)行改革，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，保證良好的教學(xué)效果，是一項(xiàng)急 需解

2、決的問題。1、電力電子技術(shù)課程體系電力電子技術(shù)的課程內(nèi)容主要由電力電子器件、整流電路、逆變電路、 直流變換電路、交流調(diào)壓電路、驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路以及應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)等部分組成。電力電子的基本元器件,主要介紹電力二極管、晶閘管、GTQ GTR MOSFET 及IGBT等器件;在元器件基礎(chǔ)上介紹各種電路，主要是整流電路、逆變電路、直 流變換電路以及交流調(diào)壓電路。在本課程中，各種元器件是基礎(chǔ)，變流電路是主 體，控制技術(shù)和相關(guān)應(yīng)用是輔助。實(shí)驗(yàn)部分主要是在實(shí)訓(xùn)室，讓學(xué)生在試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行連線，組建電路，配合萬用表、示波器等儀器對(duì)變流電路進(jìn)行驗(yàn)證操作。仿真 部分主要是用Matlab、Multisim等軟件對(duì)各種電路進(jìn)行仿

3、真驗(yàn)證。2、高職院校電力電子技術(shù)課程存在的問題學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性不高電力電子技術(shù)課程是電力學(xué)、電子學(xué)、控制學(xué)三門學(xué)科交叉的學(xué)科，課程概念較多，涉及知識(shí)廣，理論比較強(qiáng)，要求學(xué)生有良好的電路、電子技術(shù)、自 動(dòng)控制理論等相關(guān)課程基礎(chǔ)。目前高職院校的學(xué)生大部分專業(yè)基礎(chǔ)課程比較薄弱 ， 接受不了理論性比較強(qiáng)的課程，加上學(xué)習(xí)主動(dòng)性差，造成課前不預(yù)習(xí)，上課時(shí)候 聽不懂老師講課、不聽講，課后不復(fù)習(xí)的現(xiàn)象。教學(xué)方法單一高校課堂教學(xué)目前還是以教材為核心，教師通過多媒體PPT進(jìn)行教學(xué)，主要 采用講授法，給學(xué)生講書本中復(fù)雜理論和電路波形分析，很難提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，容易造成大部分學(xué)生上課不聽講的現(xiàn)象，甚至?xí)a(chǎn)生學(xué)生厭學(xué)等

4、情緒。同時(shí), 由于這本課比較難，理論比較抽象，學(xué)生沒有實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，高職院校在教學(xué)過 程中，很少采用仿真技術(shù)，造成學(xué)生缺乏對(duì)電力電子裝置的認(rèn)識(shí)，學(xué)習(xí)興趣不高。 學(xué)生在進(jìn)行電力電子技術(shù)課程學(xué)習(xí)時(shí)不能分析電路原理及波形，不能對(duì)電路進(jìn)行定量計(jì)算。教學(xué)內(nèi)容陳舊電力電子技術(shù)發(fā)展迅速，目前的電力電子技術(shù)課程分析以晶閘管為主要 元器件，以其他全控型器件、變流技術(shù)、軟開關(guān)技術(shù)、PWM控制技術(shù)等為主線。 隨著技術(shù)的發(fā)展，IGBT MOSFE邙全控型器件由于具有驅(qū)動(dòng)功率小、 開關(guān)速度快 等優(yōu)點(diǎn)，逐步成為實(shí)際工業(yè)中的主流元器件 ，同時(shí)，集成芯片的發(fā)展規(guī)模提高， 在成產(chǎn)中應(yīng)用越來越廣，但是課本中對(duì)集成芯片的介紹很少，

5、這樣就造成學(xué)生和 實(shí)際生產(chǎn)企業(yè)相脫節(jié)，不利于學(xué)生的實(shí)踐能力提高。在對(duì)課程的安排上 ，課本中 過多的介紹了電力電子各種元器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理，對(duì)器件應(yīng)用的介紹比較少，而高職院校的老師在教學(xué)過程中應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)器件的應(yīng)用能力。 高職院校的人才培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)高素質(zhì)高技能的應(yīng)用型人才，這就需要電力電子技術(shù)這門課程增加對(duì)電力電子原理和技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用的介紹。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)薄弱首先，實(shí)驗(yàn)在電力電子技術(shù)這門課中起著非常重要的作用。實(shí)踐教學(xué)主 要在電力電子實(shí)訓(xùn)室中，利用實(shí)驗(yàn)臺(tái)。在實(shí)訓(xùn)課中，大部分學(xué)生只是根據(jù)實(shí)訓(xùn)指 導(dǎo)書或者老師操作，按實(shí)驗(yàn)步驟操作進(jìn)行連線，搭建電力電子電路進(jìn)行測(cè)試，不 去思考為什么這么做，在實(shí)

6、驗(yàn)過程中，對(duì)于出現(xiàn)的問題不去分析，只能找老師解 決，依賴?yán)蠋煴容^強(qiáng)，導(dǎo)致在有限的課時(shí)內(nèi)很難取得較好的教學(xué)效果。其次，由于受這門課的學(xué)時(shí)和實(shí)驗(yàn)條件的限制，電力電子技術(shù)課程的實(shí) 訓(xùn)課課時(shí)比較少，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比較少，學(xué)生只能做很少一部分實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證課本內(nèi)容 加深對(duì)知識(shí)理解，大部分知識(shí)都不能通過實(shí)訓(xùn)課來驗(yàn)證。第三，電力電子技術(shù)常用于大功率場(chǎng)合,工作電壓為220V、380V等，如果實(shí) 驗(yàn)中用到電機(jī)，電機(jī)旋轉(zhuǎn)也會(huì)存在安全問題。在實(shí)驗(yàn)過程中為了學(xué)生的人身安全 考慮，同時(shí)也為了設(shè)備的耐用性考慮，目前電力電子的實(shí)驗(yàn)多以驗(yàn)證教材理論的 實(shí)驗(yàn)為主，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上只能觀察到教材上的部分結(jié)論，而不能去設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)際電路進(jìn)行調(diào)試

7、和驗(yàn)證。最后，電力電子產(chǎn)品更新速度很快，校內(nèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)備無法滿足教學(xué)要求，和企 業(yè)合作，利用企業(yè)的資源，如何和企業(yè)合作，保證良好的教學(xué)，也是我們需要進(jìn) 行思考的問題。3、電力電子技術(shù)課程的改革措施更新教學(xué)內(nèi)容我們培訓(xùn)的學(xué)生是要和時(shí)代接軌的，電力電子技術(shù)課程具有很強(qiáng)的時(shí)代 性，因此高校教師在教課的過程中也要與時(shí)俱進(jìn) ，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，跟上時(shí)代變化。 教師通過不斷學(xué)習(xí)，去企業(yè)做課題、調(diào)研、參加學(xué)術(shù)會(huì)議等途徑了解最近的技術(shù)， 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，調(diào)整教學(xué)重點(diǎn)，在課堂上講授給學(xué)生。比如該課程的重點(diǎn)由晶閘 管半控型器件調(diào)整為 MOSFET IGBT等全控型器件以及功率模塊等的應(yīng)用。在可 控整流電路、交流調(diào)壓電路和交

8、流開關(guān)電路中，晶閘管器件是核心器件，晶閘管 比較多，但是目前工業(yè)中應(yīng)用品閘管比較少，在講課過程中，刪減一些企業(yè)中淘 汰的半控型元器件；在逆變電路中全部介紹全控性器件電路 ，主要介紹目前應(yīng)用 比較廣泛的元器件，比如MOSFET IGBT等。在舉例過程中,例子不限于書本,列 舉一些當(dāng)前比較有代表性的電路，比如UPS開關(guān)電源、新能源發(fā)電以及 PFC技 術(shù)等，擴(kuò)展學(xué)生的視野，也讓學(xué)生了解到電力電子技術(shù)這門課程在生活中應(yīng) 用比較廣泛。采用項(xiàng)目型教學(xué)法在教學(xué)過程中，把課程分成七個(gè)項(xiàng)目，以實(shí)際項(xiàng)目為目標(biāo)展開教學(xué)，每個(gè)項(xiàng) 目中又設(shè)計(jì)為不同的任務(wù)。在教學(xué)過程中，圍繞任務(wù)的解決展開教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生 獨(dú)立思考，加深對(duì)

9、所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用。每一個(gè)項(xiàng)目提出一個(gè)項(xiàng)目要求，讓學(xué)生思考, 找到現(xiàn)象的本質(zhì)，從而引出本章內(nèi)容，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)加深學(xué)生對(duì)所學(xué) 知識(shí)的理解。比如在調(diào)光燈模塊，通過對(duì)調(diào)光燈的設(shè)計(jì)、開發(fā)、組裝、調(diào)試、故 障排除的了解，由項(xiàng)目引出所學(xué)知識(shí)，深入到電力電子器件的結(jié)構(gòu)以及分析和測(cè) 試元器件的學(xué)習(xí)。在教課過程中，電力電子器件是基礎(chǔ)，變流技術(shù)是核心，整流、 逆變、直流斬波、交流調(diào)壓是主電路，同時(shí)需要控制電路和保護(hù)電路。采用多媒體教學(xué)手段在課前多搜集與課程相關(guān)的圖片、視頻、動(dòng)畫，制作形式多變的PPT以及微 課，在教學(xué)過程中，利用多媒體，把教學(xué)內(nèi)容中的圖形、文字、公式及電路等以 圖片的方式在課堂上進(jìn)行展示，把

10、抽象的內(nèi)容變得具體而生動(dòng)，不僅充實(shí)了課堂 內(nèi)容，而且通過演示電力電子的多種應(yīng)用，比如在工業(yè)生產(chǎn)、電力系統(tǒng)、交通運(yùn) 輸、家用電器、航天飛行器等方面的應(yīng)用，使學(xué)生明白電力電子這門課的不是講 的空洞的理論，而是和實(shí)際聯(lián)系緊密。把電路分析過程用動(dòng)畫或者視頻形式展示 給學(xué)生，把抽象的內(nèi)容，以及難以理解的電路分析變得具體而生動(dòng)，使學(xué)生可以 清楚的觀察到電路波形的變化過程，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知 識(shí)的理解和掌握。將仿真軟件應(yīng)用于教學(xué)過程中將仿真軟件如 Matlab/Simulink、Multisim Protel等應(yīng)用于教學(xué)中去,在課堂 上分別組建整流、逆變、直流斬波、交流調(diào)壓等電路模型，設(shè)

11、計(jì)簡(jiǎn)單電路模型并進(jìn)行仿真，加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和對(duì)軟件的應(yīng)用，并且課下可以布置仿真 作業(yè)提高學(xué)生課下學(xué)習(xí)的積極性。Matlab在電力電子技術(shù)本科教學(xué)中應(yīng)用比較多，在高職中應(yīng)用比較少，在 Matlab/Simulink軟件中有 工具包 SimPowersystem,在這個(gè)工具包中有搭建電力電子電路各種模塊 ，如電源、負(fù)載、 各種器件、示波器等，搭建電路后可以根據(jù)要求修改電路中元器件的參數(shù)，通過仿真實(shí)驗(yàn)課，不僅可以讓學(xué)生進(jìn)行直觀的觀察電路模型，還可以讓學(xué)生親自參與 提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，從而提高課堂教學(xué)質(zhì)量。講練結(jié)合在教課過程中，以學(xué)生為主體，教師適當(dāng)引導(dǎo)，提高學(xué)生分析問題、解決問 題的能力，比如

12、學(xué)習(xí)電力電子各種器件時(shí)，拿出實(shí)物讓學(xué)生觀察，再引導(dǎo)學(xué)生分 析其特征，并用萬用表進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，判斷元器件的好壞，提高學(xué)生動(dòng)手能力， 培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)相應(yīng)知識(shí)和技能的理解與記憶。改革考試方式電力電子課程的考核主要是采取試卷考試的方法，實(shí)踐環(huán)節(jié)不納入學(xué)生的 成績(jī)?cè)u(píng)定，對(duì)于高職院校的學(xué)生，就會(huì)在平時(shí)不重視實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。改革考試方式，加大實(shí)踐教學(xué)的考核力度，把實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)生的表現(xiàn)以及實(shí)驗(yàn)效果、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí) 驗(yàn)操作等作為一項(xiàng)成績(jī)計(jì)入學(xué)生總成績(jī)，從多方面來綜合評(píng)定學(xué)生的期末成績(jī)。4、結(jié)論電力電子技術(shù)課程涉及的知識(shí)面廣，學(xué)術(shù)性和技術(shù)性比較強(qiáng)，教學(xué)改革 是一項(xiàng)長(zhǎng)期的系統(tǒng)工程，需要教研室對(duì)課程的內(nèi)容、教學(xué)方法以及實(shí)踐環(huán)節(jié)等多 個(gè)方面進(jìn)行改革。在以上改革措施下，學(xué)生能夠在上課時(shí)候提高學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生 從以前的上課大部分不聽課變成積極去思考，積極回答問題，并積極動(dòng)手做