“電力電子技術(shù)”課程引導(dǎo)型教學(xué)模式研究

第第頁“電力電子技術(shù)”課程引導(dǎo)型教學(xué)模式研究摘要：在面向應(yīng)用型技術(shù)人才培養(yǎng)的高等教育中，為提高教學(xué)質(zhì)量，改善教學(xué)效果，針對“電力電子技術(shù)”知識面廣、應(yīng)用性和實踐性強的特點，以實際工程系統(tǒng)為主線，以學(xué)生為主體，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法和教學(xué)效果考核各個環(huán)節(jié)進行引導(dǎo)型教學(xué)的改革嘗試。教師通過指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、歸納總結(jié)和實驗驗證，加深對知識的理解，提高分析能力和知識應(yīng)用能力。通過定點試行引導(dǎo)式教學(xué)模式，取得顯著效果，為創(chuàng)新性實踐人才培養(yǎng)的課程改革提供了有益思路。

關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)；教學(xué)改革；引導(dǎo)模式；工程案例

中圖分類號：G642.0文獻標(biāo)志碼：A文章編號：1674-9324（2016）28-0188-02

電力電子技術(shù)是由電力學(xué)、電子學(xué)和控制理論交叉、融合而形成的綜合性技術(shù)和學(xué)科，具有專業(yè)性、實用性和綜合性的特點。隨著新材料、電路理論、數(shù)字控制理論和節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，電力電子技術(shù)得以飛速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域已遍及工業(yè)、交通、通訊、電力、航天、航空、航海等各個領(lǐng)域，亦成為工業(yè)自動化、電氣工程及其自動化專業(yè)等學(xué)科的專業(yè)課程。

在電力電子技術(shù)快速發(fā)展、教學(xué)條件不斷健全的現(xiàn)狀下，僅依賴傳統(tǒng)教學(xué)方法，很難實現(xiàn)培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)人才的需要。為此，各個高校結(jié)合自己學(xué)校的特色和具體情況進行了電力電子技術(shù)課程的教學(xué)改革研究。文獻[1]、[2]結(jié)合工程技術(shù)現(xiàn)狀對教學(xué)內(nèi)容進行了研究，文獻[3]、[4]對電力電子技術(shù)教學(xué)方法進行了研究，文獻[5]～[7]對實踐教學(xué)環(huán)節(jié)進行了研究。但這些研究往往只針對教學(xué)環(huán)節(jié)的某個方面進行，并且絕大多數(shù)是在傳統(tǒng)教學(xué)法的基礎(chǔ)上，引進多媒體或加強實踐環(huán)節(jié)而展開。

本文結(jié)合我校的具體情況，響應(yīng)普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變的號召，以培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)人才為目標(biāo)，探討以工程案例貫穿整個教學(xué)過程，以學(xué)生為主體，采用引導(dǎo)型教學(xué)模式的電力電子教學(xué)新思路。

一、工程案例選擇

電力電子技術(shù)的教學(xué)分為理論教學(xué)和實踐教學(xué)。教學(xué)內(nèi)容主要涉及電力電子器件、四類基本變流電路、電力電子電路的控制技術(shù)、軟開關(guān)技術(shù)和工程應(yīng)用的基本知識。變速永磁發(fā)電系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電、內(nèi)燃機發(fā)電等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，涉及電力電子技術(shù)課程的絕大多數(shù)教學(xué)內(nèi)容。本文選取小型變速永磁發(fā)電系統(tǒng)實際工程作為主線，串聯(lián)課程知識。所選變速永磁發(fā)電機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

變速永磁發(fā)電系統(tǒng)由主電路和輔助電路構(gòu)成。主電路由永磁發(fā)電機組和變流電路構(gòu)成。正常工作時，內(nèi)燃機帶動永磁發(fā)電機發(fā)出幅值頻率變化的交流電，經(jīng)整流電路后變成直流電，由直流升壓電路將電壓變換至350V，由逆變電路產(chǎn)生220V、50Hz的交流電輸出給負載。輔助電路由雙向升降壓變換電路構(gòu)成，可將350V的直流電壓變換成30V的低壓，給28V的儲能電池充電；在需要時也可以將儲能電池中的電能通過升壓補充到直流高壓中，改善供電性能。由圖1可以看出，所選工程實例涉及知識涵蓋了電力電子技術(shù)課程的整流變換、直流變換、逆變、軟開關(guān)技術(shù)及相應(yīng)的工程應(yīng)用知識，完全可作為工程案例主線貫穿整個教學(xué)內(nèi)容，再補充個別支線工程案例即可構(gòu)建完備的基于工程實例的電力電子教學(xué)實例。

二、教學(xué)模式研究

當(dāng)前高校的兩個主要任務(wù)是人才培養(yǎng)和科學(xué)研究。對于工科院校而言，將兩者合理的結(jié)合，在進行人才培養(yǎng)的時候，將理論與工程實踐結(jié)合，既鍛煉了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力，也為科研課題和科研人才的培育奠定了基礎(chǔ)。這就需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式，將教學(xué)過程以教師為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心，教師進行引導(dǎo)、督促學(xué)生完成學(xué)習(xí)、分析、總結(jié)和實踐的學(xué)習(xí)過程。通過加大學(xué)生在教學(xué)過程的主動性，提高教學(xué)效果，為實際工程技術(shù)能力的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

1.課堂講授。教師對新知識的課堂講授采用引導(dǎo)方式：（1）首先采用工程案例視頻展示知識點在實踐工程中的應(yīng)用，讓學(xué)生對知識點有感性的認識；（2）通過教學(xué)課件對知識點的知識架構(gòu)進行講解，讓學(xué)生建立相應(yīng)的知識體系框架；（3）結(jié)合工程案例，對重點、難點內(nèi)容進行示范性分析，加深學(xué)生對知識點的理解，提高學(xué)生對知識點在工程中的應(yīng)用能力；（4）針對知識點內(nèi)容，提出問題，讓學(xué)生帶著問題去學(xué)習(xí)并找出解決問題的方法。例如，通過變速永磁發(fā)電機組整流部分的實例展示，引出整流電路的常見類型和特點，對單相橋式相控整流電路和單相橋式斬控整流電路典型工況的分析，引導(dǎo)學(xué)生采用類比方式對其余類型整流電路進行學(xué)習(xí)、分析和總結(jié)。

2.課堂討論。學(xué)生在規(guī)定教學(xué)時間內(nèi)對基本知識點進行自主學(xué)習(xí)、總結(jié)，并在教師的指導(dǎo)下，通過理論分析和借助軟件仿真手段，在給定工程背景下進行相近電路的性能分析、對比，從而加深對知識點的理解，區(qū)分相近知識點。如針對變速永磁發(fā)電機的整流部分，分別采用各種典型整流電路來實現(xiàn)相同的技術(shù)指標(biāo)，并從波形、數(shù)值等多個方面進行對比，總結(jié)各類整流電路的特點和應(yīng)用場合。在設(shè)定教學(xué)節(jié)點處，指導(dǎo)學(xué)生按組進行階段性學(xué)結(jié)，并進行課堂討論，通過書面報告或課堂總結(jié)匯報形式，將討論結(jié)果進行總結(jié)并與其他小組進行交流，鞏固所學(xué)知識。

3.基礎(chǔ)驗證實驗。通過課內(nèi)小實驗和虛擬實驗平臺，如在課堂通過專用教學(xué)演示設(shè)備對不同整流電路進行實驗演示和分析講解，從而實現(xiàn)對學(xué)習(xí)內(nèi)容進行自主驗證，通過理論與實踐結(jié)合，進一步促進學(xué)生對知識點的理解，也為提高學(xué)生的實踐動手能力奠定基礎(chǔ)。

4.設(shè)計實驗。在階段性學(xué)習(xí)結(jié)束后，教師根據(jù)實際科研項目，設(shè)定相關(guān)題目，讓學(xué)生利用已學(xué)知識提供解決方案的設(shè)計與驗證，其目的是讓學(xué)生借助于電力電子技術(shù)知識對實際工程問題解決方案進行模擬設(shè)計，訓(xùn)練學(xué)生對電力電子技術(shù)知識的綜合運用能力、提高學(xué)生查閱科技文獻的能力、培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。這類實驗綜合性強，考慮到教學(xué)時間的限制，一般通過團隊形式完成，通過需求分析、理論計算、原理設(shè)計、仿真驗證和設(shè)計實現(xiàn)等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生團隊協(xié)作能力和利用所學(xué)知識分析問題、解決問題的綜合能力。

5.教學(xué)成果考核。根據(jù)教學(xué)過程的環(huán)節(jié)，將考核成績分為課堂討論成績、基礎(chǔ)實驗成績、綜合實驗成績和卷面成績，分別從自學(xué)效果、基礎(chǔ)應(yīng)用能力、綜合應(yīng)用能力和理論綜合學(xué)習(xí)效果四個方面進行考核。

電力電子技術(shù)是一門知識面廣、應(yīng)用型強的專業(yè)課程。我校電控學(xué)院自2008年開始對電力電子技術(shù)精品課程進行建設(shè)和教學(xué)改革，在校級精品課程建設(shè)、省級精品課程建設(shè)和校級培育基金以及有關(guān)科研項目的支撐下，不但通過精選教材、師資隊伍建設(shè)、教學(xué)教具建設(shè)、實驗設(shè)備建設(shè)等極大改善了教學(xué)條件，而且結(jié)合我校實際情況和具體辦學(xué)宗旨的變化，以培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)人才為目標(biāo)，不斷嘗試以實際工程案例為主線，充分利用教學(xué)、科研資源，采用引導(dǎo)式教學(xué)模式調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，促進教學(xué)質(zhì)量的提高。通過在小范圍定點試行，綜合課程成績、相關(guān)學(xué)生的電子競賽成績和畢業(yè)設(shè)計成果進行評價，所提教學(xué)模式的教學(xué)效果有明顯改善。今后，電力電子教學(xué)組將通過不斷總結(jié)教學(xué)改革成果，通過進一步改進，在更大范圍內(nèi)推行，切實為我校電氣工程相關(guān)專業(yè)的應(yīng)用型專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)奠定堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻：

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