時間：2023-10-13 09:44:44
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇電力電子教學，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：電力電子技術；控制電路；控制理論
1引言
電力電子技術是一門由電子技術、電力技術以及控制技術交叉而來的新興學科，是自動化專業、電氣工程等專業的專業基礎課程，在整個專業體系中具有重要的作用。電力電子技術具體地說就是指利用電力電子元器件來構造不同的轉換電路從而實現對電能的一系列變換，是一種利用弱電來控制強電的技術。同時電力電子技術的應用范圍十分廣泛，從工業、交通運輸、通信到新能源系統等各方面都有應用，甚至已經滲透到我們的生活中，比如現在家用電器中很流行的“變頻”技術就是電力電子技術的一個小應用。
2教學體系結構及要求
電力電子技術的教學內容主要分成三部分：元器件、控制電路和控制技術。我們學校給這門課一共安排了80學時，如果這三個部分都要詳細介紹的話，時間上是不夠的，所以主要介紹前面兩塊內容。電力電子元器件是本門課程的基礎，包括半控元件、全控元件和不可控元件。控制電路主要包括四大基本電路：整流電路、逆變電路、直流到直流變流電路以及交流到交流的變流電路。控制技術部分主要介紹SPWM脈寬調制技術和軟開關技術。元器件部分要求學生首先要能分清楚各種元器件所屬的類別，其次要求能理解各自的工作原理，最后要求能夠按照電路要求自主選擇元件；控制電路部分要求學生能夠理解電路的工作過程，能夠分析并畫出電路的輸出波形圖，能計算電路的一些參數來選擇元器件；最后控制技術部分要求能夠掌握SPWM的原理即可。
3理論教學
（1）興趣的培養
電力電子技術是自動化、電氣工程專業很重要的專業基礎課程，但也的確是一門比較枯燥的學科，要引起學生的重視、激發他們的興趣是比較困難的。所以如何吸引學生的注意力，讓他們從心理上重視這門課就尤為重要。筆者認為上好第一堂課對該課程后續的展開有很重要的作用。在第一堂課上要多多的展示一些電力電子應用方面的圖片和視頻，讓學生親身體會到電力電子技術就在我們身邊，來培養他們的學習興趣[1]；同時可以給他們展示一下對口的公司在招聘信息上對該課程的要求來引起他們的重視。然后后期可以通過實驗教學來慢慢引導他們對本門課程的學習。
（2）教學思路的把握
教學的順序是先介紹元器件，然后介紹各種轉換電路，最后介紹控制技術。在介紹元器件時，要講清楚半控、全控和不可控指的是對電路“開”與“關”的控制。在控制電路中元器件是作為開關使用的，輸出波形的轉換也是因為電路“開關”的切換實現的[2]；在介紹各種轉換電路時，首先要介紹各種電路實現的功能，然后可以讓學生試著自己分析下如何用電路實現這些變化，最后提出典型的變換電路進行講解。在課堂內容上應以元器件的工作原理為基礎，以整流電路和有源逆變電路的原理、搭載各種不同負載時的波形分析為重點，特別是在介紹感性負載和純電阻負載時波形的變化是很重要的。無源逆變和直流到直流變流電路可以簡單介紹一下。由于目前變頻技術在家電行業應用廣泛，所以交流到交流變流中的變頻技術也可以進行詳細介紹。
（3）教學方法的改變
近年來，多媒體教學以絕對的優勢替代了傳統板書成為教學的主要手段。電力電子技術這門學科在教學時涉及很多復雜電路、波形的繪制，采用多媒體教學能提前將這些波形準備好，節約了大量教師課上板書的時間，同時多媒體教學還可以采用FLASH動畫來吸引眼球，能更直觀的仿真出電路通斷的過程，更好的幫助學生理解和記憶。所以多媒體教學這一手段對于電力電子技術這門課程是非常重要的。此外，我們還可以利用Matlab中的simulink自帶的工具包搭建各種電路來仿真，通過軟件仿真出對應的圖形。這樣通過計算機算出圖形，要比直接把圖形顯示給學生看更讓他們記憶深刻，也更讓他們信服。
4實驗教學
實驗教學在任何一門課程中都應該占有很重要的地位，通過實驗可以加深對已學知識的理解，驗證理論的正確性同時也能幫助他們記憶。而電力電子技術本身就是一門實踐性很強的課程，新型的電力電子器件、新技術、新的使用方法，都需要通過實驗來驗證其可用性。電力電子技術這門課配備的實驗還是比較多的，比如四種控制電路以及控制技術都有對應的實驗，那么在實驗教學中可以從中選擇一些有較高實驗價值的項目進行。例如整流電路是教學時的重點內容，那么這一方面的實驗就可以做一些。可以讓學生搭建橋式整流電路，然后搭配純電阻負載、感性負載和反電動勢負載，通過觀察波形變化來加強對學習知識的理解和掌握；在講直流斬波電路時，可以讓學生在六種典型斬波電路中選擇一到兩個電路進行測試，深入理解理論課上學習的原理。在實際的教學過程中，由于學校設備有限不能做到每人一臺設備，一般都是幾人一臺，這樣就會出現有些同學整個過程游離在狀態之外的情況。所以在實驗過程中，可以將一組學生進行任務的分工，分成設計電路的、搭建電路的和驗證實驗結果的，這樣每個人都分配有任務，就不會出現上述的情況了。
5小結
本文從課程體系、教學要求和實際教學三個方面分別闡述筆者從事該課程教學的體會。對一門課程的處理方式，不同的教師有不同的方式，但都希望能以較為恰當的教學方式把最需要最重要的知識傳授給學生。
參考文獻：
[1]劉廣忱.電力電子技術教學探討[J].內蒙古科技與經濟,2003(12).
[2]張波,丁金林.電力電子技術的教學體會與思考[J].科技信息,2008(19).
關鍵詞：multisim；仿真；電力電子電路
中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）13-0153-02
Abstract：This article introduces a power electronics teaching methods based on multisim. And we select two typical power electronic circuits to simulate . Through the experiments the establishment of the circuit，the choice of electronic components， circuit parameter settings and waveform analysis are described in detail.
Key words： multisim；simulation；power electronic circuits
1 概述
電力電子技術是強電專業的一門核心基礎課程，其實踐性很強，對學生的動手能力要求較高。筆者在該課程的教學過程中發現主要存在以下幾個問題：
1）學生很難理解電力電子器件的工作原理，比如晶閘管的導通和關斷條件。
2）在授課過程中電力電子波形的繪制需要花費較長的時間，尤其是三相電路的相關波形。
3）在實訓過程中耗材的損耗很大，比如晶閘管、晶體管等。
4）電力電子系統多為高電壓、大電流的大功率系統，實訓過程中對于學生的人身安全和設備安全不能得到絕對保證。
如果在教學過程中引入計算機仿真技術就可以很好的解決這些問題，同時仿真教學可以使得教學過程更為生動、直觀，有利于激發學生的學習興趣，提高教學質量。
2 multisim仿真軟件介紹
20世紀80年代加拿大的IIT公司推出了一款頗具特色的電子仿真軟件EWB5.0，其界面形象直觀、操作方便、分析功能強大、易學易用。Multisim軟件是它的升級版，本文中所使用的是最新的multisim10版本，其主要特點有：
1）具有完全交互式的仿真器，允許使用者對電路進行實時的改變，并能實時的看見電路仿真結果。
2）具有二十多種不同的虛擬儀器，包括示波器、萬用表、頻譜分析器等。
3）功能強大的教學選項，老師可以自行制定Multisim 10的使用界面和可能選用的儀器和分析，從而控制學生在電路中所見的畫面，以及能夠存取的功能。
4）16000個零件數據庫，16000個零件資料庫。
圖1為multisim10的主界面。
3 仿真實例
1）單相半波可控整流電路（阻性負載）
啟動multisim10軟件，從其元件庫中選擇所需的電路元件，連接成電路。如圖2所示。其中雙蹤示波器用來顯示觸脈沖和負載上的電壓波形，A相位為負載波形，B相位為觸發波形。
啟動電路開始仿真，波形如圖3所示，顯然負載上的波形為缺口的正弦半波波形。
2）三相半波可控整流電路（阻感性負載）
如圖4所示為三相半波整流電路，負載為阻感性負載。圖5為阻感性負載上的電壓波形。
4 結束語
利用multisim實現仿真實驗教學，同傳統的電力電子實驗相比，可以邊實驗邊修改，由于使用的元器件和儀表都是虛擬的，所以不存在安全問題，另外實驗成本低，實驗效率高，實驗結果直觀形象。學生在仿真實驗過程中，有自己獨立思考的時間和空間，有利于培養學生的創新思維能力。但是仿真實驗并不能完全取代傳統的實驗手段，因為學生在仿真實驗中看到的都是理想波形，而實際上會存在很多的干擾信號，學生只有在真實的硬件試驗中才會掌握。只有將仿真實驗與硬件實驗相結合，才能幫助學生更快更好地掌握知識，進一步提高學生的綜合實驗和創新的能力。
參考文獻：
[1] 王兆安，黃俊. 電力電子技術[M].4版.北京：機械工業出版社，2000.
關鍵詞：電力電子技術；教學改革；仿真
作者簡介：李林琳（1977-），女，遼寧沈陽人，長春工程學院電氣與信息工程學院，配電自動化吉林省高校工程研究中心，講師；邢順濤（1976-），男，吉林延吉人，長春工程學院電氣與信息工程學院，講師。（吉林 長春 130012）
基金項目：本文系2011年長春工程學院教學研究課題的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）03-0064-02
“電力電子技術”是電氣工程及其自動化專業的專業基礎課程，在人才培養方案和課程體系中起著至關重要的作用。通過“電力電子技術”課程的學習，使學生掌握電力變換的基本理論知識，為后續專業課程打下堅實的理論基礎。本課程來源于工程實踐，理論與實踐并重，因此，本課程將實踐貫穿始終，具有層次性和互補性。通過理論教學、實踐鍛煉、MATLAB仿真等教學活動，有助于提高學生理論聯系實際和應用創新的能力。
一、“電力電子技術”課程教學改革的必要性
目前“電力電子技術”的教學仍然停留在傳統的教學模式上，即在課程教學中依照教材的內容和順序講述各種電力變換原理。[1]這種傳統的教學模式存在以下弊病：第一，傳統的教學思想重視學生對書本知識的掌握程度，忽視學生的素質教育，忽視學生應用創新能力的培養；第二，傳統的教學形式方法單一，課堂上教師講授課程，學生只是被動參與，這樣很難激發學生的學習興趣；第三，由于現行教材不能很好地體現電力電子技術的應用和發展，且教材中講授的理論都只集中在技術層次，而忽略了現場應用的實際因素。因此現有的教學存在與實際脫節的情況，從事電力系統及相關行業工作的學生走上工作崗位后，還需投入大量的時間去了解電力電子技術的新原理和在電力系統中的應用，以及電力變換對電力系統的影響。
本文主要是針對長春工程學院（以下簡稱“我校”）電氣自動化專業的“卓越工程師培養計劃”，在“電力電子技術”課程教學中探索科學合理的教學方法，加強實踐教學工程針對性，培養學生創新思維，提高學生理論聯系實際的能力，為成就未來的“卓越工程師”奠定基礎。
二、探索“電力電子技術”課程的教學方法
1.采用多媒體教學，增加教學的直觀性
由于“電力電子技術”課程中有很多電力變換的原理需要畫波形，受板書的限制，授課的信息量很有限，所以可將“電力電子技術”課程的有關內容制作成多媒體課件進行講解。講述時多媒體教學可與黑板手寫教學同時進行，將多媒體教學和手寫的重點、難點知識相結合，增強教學效果。
現在“電力電子技術”課程的多媒體課件有很多，但是這些課件普遍存在一個共同的缺點：課件制作過于簡單，缺少動畫和過程講解，很多原理圖都是直接出現，很多結論也是直接給出，這樣對于剛剛接觸電力電子的學生來說很生硬，很難提高學生的學習興趣。對于“電力電子技術”課程的改革，首先從課件入手，重新制作課件，在課件中增加大量動畫和工程實例。比如在講授整流電路時，對于每一種整流變換的電路圖結合工作原理都制作了動畫。教師在上課時，講到某一回路和器件時，該回路和器件都有明顯的標注、聲音和動畫變換。這樣，學生有更直觀的視覺和聽覺感受，加深對工作原理的理解。
2.引入問題教學法，激勵學生自主學習
該方法是指采用互動學習的方式，在引出一個新的知識點時，教師首先將問題提出，讓學生先進行充分討論，通過問題來激發學生學習的自主性，然后由老師進行總結，得出一個正確的結論。例如，老師在課堂上給學生提出問題：如果三相橋式整流電路中，某一相觸發電路的觸發信號丟失，整流電路負載側輸出的波形會是什么樣？先請學生闡述自己的觀點，然后由老師理論講解。教師還可以利用MATLAB程序，在課堂上演示，使學生加深對理論知識的理解。這種方法可以極大地激發學生的興趣，使學生成為主動的學習者。問題式教學方法與國際教育相接軌，國外的教育跟注重人的培養，老師不會每天給學生留作業，通常會讓學生準備課題，上課進行討論。國際教育更需要學生自己主動學習，學習完全是自己的事，這樣更好地培養學生的邏輯思維、語言表述和創新意識。
3.推進案例教學法，引領學生探究工程實踐
“電力電子技術”的理論教學應與電力企業及日常生產、生活實例相結合。實例可根據教學內容穿插引入，課堂上引用的例子盡可能是學生日常接觸過的或電力行業中的設備，這樣學生會更感興趣。相關章節舉出相應實例，指出課本上的基本電路、基本原理是怎樣運用的實際中去的。這樣一方面能深刻地講述教材上的基礎知識，另一方面能擴大學生的專業應用能力，將會有更好的教學效果。例如，在講完脈沖寬度調制技術（PWM）基本原理內容后，通過風力發電生產案例引入變頻器。首先給出變頻器的主電路及各部分參數要求，其次根據變頻器的主電路圖，結合理論課講過的整流、逆變和PWM控制理論給出變頻器的工作原理，最后可以利用MATLAB仿真軟件給出逆變器各參數波形圖。
同理，在講授電力電子各部分基本知識的基礎上，可以適時地引入電力企業生產實際案例，使學生對電力電子技術在電力系統中的應用和電力變換對電網穩定性和電能質量的提高、及電力電子新技術的發展對新能源、高壓直流輸電和柔流輸電技術等的影響有所了解，以提高學生的理論知識和實踐能力。
三、加強實踐教學
“電力電子技術”是一門實踐性很強的課程，實驗實踐環節占據十分重要的位置。通過“電力電子技術”課程實驗、實習、教學仿真及學生的科技創新活動等活動，構成了螺旋上升式的實踐教學體系，逐步提高學生的實踐動手及應用創新能力。
1.課程實驗
電力電子實驗室實行開放式管理，開設近十個實驗，教師教學中可根據需要從中選做5個的實驗。每個實驗每個班級分批、分組進行，每組最多不超2人，每次實驗都由任課教師和一名電力電子實驗室老師共同指導，這樣教師可以對每組學生進行詳細指導。通過課程實驗，可以增加學生的感性認識，提高學生的動手能力，激發學生對所學知識的探索欲望，加深對理論知識的理解。
2.仿真教學
仿真實驗模塊主要是根據教學內容設計了相關的仿真實驗內容，要求學生完成簡單的電路設計，實現所要求的電路功能。為完成“卓越工程師培養計劃”的目標，現將MATLAB仿真引入到電力電子技術的理論與實踐教學中，培養學生分析解決問題的能力，在掌握基本理論知識的前提下，培養學生創新意識。
在對比目前比較流行的仿真軟件后，發現MATLAB更適合電力電子仿真。用計算機仿真可以方便地進行不同器件、不同參數的比較，進行反復試驗。MATLAB提供的仿真工具箱SIMULINK，是一個功能十分強大的仿真軟件，可以根據用戶的需要方便地為系統建立模型，并且十分直觀，它的仿真精度很高，仿真結果準確。應用計算機仿真來研究電力電子技術，有利于提高研究效率，降低研發成本。
“電力電子技術”仿真所用到的電氣、電子元件模型全部都包含在MATLAB元件庫里面。在MATLAB提示符下鍵入Powerlib命令，這個命令將打開SIMULINK仿真窗口，同時顯示出電力系統模塊工具箱。電力系統仿真環境簡稱“psb”，它幾乎提供了組成電力系統的所有元件。其中包括：同步機、異步機、變壓器、直流機、線性和非線性模塊、傳輸線路、斷路器、負荷模型、電力半導體器件、控制元件、測量元件以及信號顯示模塊等等。
應用MATLAB軟件，著重研究整流、逆變、斬波及變頻等基本電路的仿真及其波形結果分析，驗證課本中的基本原理。例如整流電路中，對不同的觸發角、不同的負載時參量輸出波形會產生什么樣的差別等，使學生能夠對這些比較難以理解的抽象內容有一個直觀的認識。如圖1單相橋式可控整流電路原理圖。
在仿真電路中，更改負載的參數就可以得到不同負載類型，如電阻性負載和阻感負載。對于相位控制的整流電路來說，控制角的相位直接影響輸出波形，可以利用MATLAB仿真調整控制角α數值，觀測單相橋式整流電路的輸出波形，及晶閘管兩端的電壓、電流的波形圖。當α=60°時，各參量輸出如圖2。
MATLAB軟件也可以對一些復雜電路進行模擬仿真，如改變觸發角對波形的影響、缺相對波形的影響等等，并對其波形結果進行量化分析研究。通過改變各項輸入參數觀察其波形變化，從而使學生對電路模型能夠熟知和精通，加深印象，改善課堂教學效果。
3.體驗式教學
根據卓越工程師培養計劃，為提高學生的實踐能力，部分課程的實踐環節可占總學時的50%，根據“電力電子技術”課程的特點，可將課堂直接搬到仿真實驗室、實訓基地甚至單位現場。根據現場實際設備結合所學的理論知識進行講解，加深學生對電力電子技術一些抽象概念的理解，做到理論與實際相結合。
對一些有興趣的學生，可以組織參加教師的科研實踐、學校或省級科技創新計劃、全國電子大賽等。很多學生在比賽中獲得優異的成績，取得良好的效果。通過引領學生參與學科競賽及科技創新活動，使學生對于知識的應用與創新有了完整的體驗。
四、結論
電力電子技術在不斷地發展，教學內容與方式也要相應地變化。結合教學方法的改革，可引入新的教學內容；理論授課結合仿真、工程案例和實踐教學環節，使枯燥的理論變成體驗式課程，激發學生的學習興趣，使學生牢固地掌握電力變換的基本理論和當今電力電子技術發展的新動向，豐富知識面，為今后的工作打下堅實的基礎。
本文作者：黃杰聶蓉曹衛權工作單位：湖南鐵道職業技術學院軌道交通系
新形勢下課程的解構
鐵道類職業院校電力電子技術所涉及的專業主要是電氣化鐵道技術專業。國家“十二五”規劃明確提出要大力發展職業教育,加快培養高素質技能型人才。“十二五”期間,以高速鐵路網絡、區際干線快速鐵路網絡、重載鐵路貨運網絡、西部鐵路網絡等為重點的大規模鐵路建設和城市軌道交通建設全面展開。鐵路建設大力發展電力牽引,推進鐵路技術裝備現代化。以中國南車集團等骨干企業為依托,重點發展大功率交流傳動電力機車、動車組牽引電機與電器、城市軌道交通車輛、高速鐵路配件等高技術產品。從1996年AC4000型交流傳動技術的引進,到2006年CRH2型動車組整車下線,目前已完全擁有高鐵制造技術的自主知識產權。2011年中國南車聯合美國GE公司進軍美國高鐵市場。標志著軌道交通裝備制造行業實現了從“中國制造到中國創造”的轉變。新的形勢對專業人才職業素質、職業能力和可持續發展提出更高要求。電力電子技術在機車上的應用越來越廣泛,越來越靈活多變。電氣化鐵道技術專業學生的培養要求也隨著變化,這也促使我們任教課程的老師們深入到企業生產一線,開展豐富地調研,將實際應用的經驗帶入到課堂中來。在設計電氣化鐵道技術《電力電子技術》這門課程之前,我根據機車交流傳動技術,機車電氣制動控制技術等實際運用,對南車集團相關的技術人員及一線操作人員,廣鐵集團的司乘和檢修人員等進行了調研,了解到這些崗位對電氣化鐵道技術專業的要求,也了解到他們在實際工作中對電力電器件的選型,篩選優劣,維修控制設備等對電力電子技術相關知識的要求。這些寶貴的經驗與建議對于我對電氣化鐵道技術專業的學生講授《電力電子技術》這門課程來說,專業針對性強,學生學起來也很感興趣。以前不知道學了這些電力電子器件,電力電子電路拓撲結構將來有什么用,這些知識與自己的專業到底有多少關系。利用職教新干線平臺,將現場的部分作業過程直接展示在學生課堂,將現實生活中的實例直接帶入課堂,利用現場實例,實現了基于工作過程的解構,也豐富了我的教學。
2基于互聯網教學平臺的課程資源重構的目標
在互聯網技術高速發展的形式下,對課程的重構主要是依托職教新干線網絡平臺,以《電力電子技術》的實際應用為突破口,不斷的應用理論知識對實踐的各個環節進行指導,同時根據實踐中發生的問題和解決問題的方法和技巧不斷更新和完善理論體系,最終探索出一套行之有效的一般規律和方法來,使《電力電子技術》這一課程的教學更加切合實際。通過不斷的努力,課程重構后最終要實現的目標是:(1)使學生掌握學習新知識的方法,提高學習能力。讓學生在真實的環境中學會應用電力電子技術進行電路故障分析、處理,合理選擇電力電子器件,篩選優劣電力電子器件的方法,以教學情境與工作過程相結合的方式增強學生實際動手操作能力,培養學生的自學能力、設計能力、創新能力和適應能力,逐步達到相關職業崗位的能力和素養要求。(2)提高教師教的效果。目前我們院校的《電力電子技術》教學還是以傳統的理論教材為主,同時老師教學過程也仍應用傳統理論教學模式,以分析電路原理,講解參數計算過程和計算方法為主,這種教學方式的弊端是使學生感覺枯燥和乏味,就更談不上培養學生的學習興趣,加上電力電子技術的抽象難懂,也就容易使其產生厭學和放棄的心態。通過結合職教新干線互聯網教學平臺對本課程的重構,我們要通過真正的實踐案例指導老師的教學過程;同時,利用互聯網技術與多媒體技術,提供更多的形象化的電路效果演示,更多的實踐案例,以提高教師的教學效果。
基于互聯網教學平臺的課程教學實施
課程改革除了課程內容和課程資源外,最重要的是如何使用這些資源,現在已經非常成熟的各級精品課程建設,已經建設了非常豐富的資源,但是資源利用率卻很低。利用職教新干線網絡平臺,老師不但能和傳統教學一樣在課堂上教學,還能在職教新干線空間里有目的的建立一些社會熱點話題專欄、專業熱點專欄等等,把學生吸引過來,空間不只是一個技術資料庫,還可以了解很多的東西。利用職教新干線群組功能,老師和學生可以自由在職教新干線空間專欄或者群組里討論,學生之間可以互相交流觀點,老師可以看到學生的每一個發言,了解學生學習動態,心理狀態,能夠及時有效的處理學生存在的疑惑和問題。對于學生的問題,老師可以不予立即回復,讓有些問題在學生自由討論過程中就能自然地得到解決,讓學生通過相互探討和網絡資料、圖書資料學習來自己解決。對學生較難解決的復雜問題,老師先通過提供資料,給出提示等方式進行解決,學生實在解決不了的問題,老師可以再課堂上進行講解。這樣,一方面培養了學生的自主學習能力,培養了學生的探索精神,同時,也是學生對所學知識的印象更加深刻。通過職教新干線網絡平臺,老師和學生都能通過資源鏈接、文檔、圖片、聲音和視頻文件等多種方式發表看法或者記錄言行。老師能夠全面地了解學生每一個學生,全方面評價學生,同時,學生也能充分地分享學習資源。在利用職教新干線網絡平臺教學的同時,也不能忽略他的教師個人博客的本質屬性,在平臺建設與管理時,教師要發揮個人特長,在受一般教學規律和總則的制約的同時,要把自己平臺打造出自己的特色,保留自己的授課風格,展示自己的生活愛好,將生活與工作溶為一體,拉近與學生的距離,讓學生進入這個平臺時有一種發自心底的親切感,吸引學生“常來空間淘寶”.
目前,職教新干線網絡平臺在高校的推廣已經初見成效,平臺在輔助教學方面已經得到了較為廣泛應用,但是對于像電力電子技術這樣的工科類專業性較強的課程還很少有全面鋪開的應用。本文從“職教新干線對電氣化鐵道技術專業電力電子技術教學產生的影響”這個點上展開探索和研究,通過調研、嘗試和總結分析得出了以電力電子技術課程為原型的工科類專業性較強課程的平臺輔助教學一般規律和方法,形成自我的教學特色,用以指導今后的教學,使“職教新干線”這一網絡平臺在職業類院校甚至是本科院校的教學中發揮更大更好的作用,使我們的教育教學借助這個信息化時代的成果而更上一個臺階。
關鍵詞:電力電子技術；教學內容；教學方法；課程改革
高職院校教學的主要目的是教授學生能力，讓學生在畢業后即可迅速投入工作，從而為人力市場源源不斷地供應技術型的人才。而電力電子工程作為電氣工程及其自動化專業的基礎課程，不僅適用范圍較廣，也是相關高素質技能型專門人才必須掌握的一門課程。傳統的高職電力電子技術教學大多沿用的是本科的教學形式，沒有體現高職教學的特色，也沒有達到高職教學應有的目標。
1目前教學中存在的問題
1.1教學內容陳舊
科技的發展導致電力電子相關技術更新較快，是很多高職院校的教材卻沒有跟上科技發展的腳步，甚至仍以半控型器件晶閘管為核心器件搭建電路，而事實上在工業中都使用的是功率MOSFET和IG-BT等全控型器件為主流器件，整個電路的結構都發生了重大的變化。此外，由于教學內容過于偏向本科，在教材中對電子電力器械的內部結構以及運行原理介紹較多，而高職學生更多的是需要對元器件的運用能力。由于電力電子電路的種類繁多，很多教材都難以將其進行系統的歸納，不同章節之間完全沒有銜接，這就導致學生在學習這些章節的時候難以對新的知識進行理解。教學內容的陳舊以及科學分類的缺乏使得學生很難成長為高素質高技能型應用人才。
1.2教學方法單一
電力電子技術中很多內容都是比較抽象的，如晶閘管整流及其逆變電路、交流調壓電路等，這些內容僅僅依靠傳統的口述加板書是無法加以展現的，如果學生理解能力有限，教師再怎么去努力也是徒勞的。雖然有的學校可能會進行多媒體的教學，但是學生對電力電子電路的實際構建過程和工作過程缺少形象直觀的了解，僅僅依靠教學是達不到這個要求的。學生想要掌握實際應用電力電子產品的能力，就必須進行工程實際體驗，而實踐教學恰恰是高職電力電子技術教學的薄弱之處。
1.3實踐環節薄弱
對于技術型人才來講，實踐教學的價值遠比理論教學來得重要。但是在相當多的高職院校中，電力電子技術教學都是以理論教學為主，實踐教學占的課時很少，可能學生能夠運用一些基礎的電力電子電路，但是真正要想對相關電氣元件進行靈活的運用，學生遠達不到這個要求。這就導致有的高職院校雖然具備了功能強大的實驗設備，但是卻沒有發揮應有的作用。當前電力電子產品的更迭比較快，而學校的實訓基地的資源又是有限的，因此高職院校更多的應該考慮的是加強校企合作，以此來增強學生的實踐能力。
2課程改革的探索和思考
2.1整合和更新教學內容
教學內容和課程體系的改革是教學改革的重難點，特別是在當前電子電力技術不斷發展的當下，教學內容的更新速度很難跟得上各種新型電力電子設備的推廣速度，因而當前高職電力電子技術教學對教師知識面的要求更高，需要教師不斷的整合和更新教學內容，做到與時俱進的教學。高職的目的是培養學生的能力，因此在教學的過程中一定要把握課程的核心，對于電子電力器件復雜的內部解構以及工作原理都可以一筆帶過，這些復雜的公式推導過程對高職學生來講，并沒有什么意義，而對于電子電器元件的參數特性以及使用方法都要詳細敘述，首先讓學生在理論上掌握電子電氣元件如何去使用。其次教學的內容要緊跟當前時代，自動化是當前工業發展的主流，在介紹這些電力電子元器件時應該選用能夠代表當前實際應用水平的電路，如功率MOSFET、IGBT及其智能功率模塊IPM進行講述，這樣才不至于讓學生畢業后產生與社會脫節的現象。
2.2改革教學方法和手段
傳統的本科式的講授方法，對高職學生來講并沒有太大的作用，很少有學生能夠憑借自己的能力來分析電力電子電路及其系統結構，因為三相交流電所帶來的電路輸出波形異常復雜，講述如何去手動計算也沒有太大的意義。而如果能夠使用現代計算機仿真技術來進行電力電子電路的分析，則可以在短時間內就幫助學生理解整個知識架構，可以作為高職電力電子技術教學的重要手段。高職電力電子技術的仿真教學可以參見本科院校的課程，本科院校很多都是使用的基于MATLAB軟件的電力電子電路仿真，從實踐效果來看也相當的理想，因而不妨借鑒本科院校的教學方法和手段，讓學生利用仿真電路來理解整個電子電路的架構和運行規律，或許能夠在幫助學生理解的同時增強學生的學習興趣。在技能培養上要采用層次化的方式，首先讓學生通過基礎實驗來了解電子元器件的基本原理，然后利用綜合實踐來掌握電子電氣電路的各部分電路功能和特征，再用綜合實訓來進一步加強學生的技能鍛煉，能夠獨立完成電路的分析、制作、焊接和調試工作，最后使用現場教學來落實學生的實踐能力，提前適應工作崗位的需求。
2.3擴充和創新實踐環節
電力電子技術對于實踐能力的要求較高，針對當前高職電力電子技術教學缺乏實踐環節的情況，必須有效擴充和創新實踐環節，利用實踐來讓學生所學到的理論知識得到驗證，從而對電子電路知識有更深的了解。當前很多院校在電力電子技術實踐環節上都只安排了基本的實驗，對于高職學生來講這些實驗都過于簡單，既沒有起到提高學生相關能力的作用，又沒有充分發揮現有實驗設備的功能。高職院校可以保留基本的電力電子電路驗證性實驗，但是更多的是要基于現有的教學實驗設備來開發設計綜合性的設計實驗項目，以此來增強學生對于電子電路的綜合運用能力，在實踐中鞏固自身的知識，發展實際動手能力。而對于創新實踐環節的考核上，高職電力電子技術教學也存在諸多的弊端，考核大多基于卷面分數，考核的結果也凸顯不了學生的實際操作能力，這就很可能出現動手操作能力強的學生沒有較好的卷面分數，而動手能力不強的學生依靠死記硬背卻能夠通過考核。在實踐階段的考核要根據學生的學習態度、作業情況、實踐報告、實踐操作考試等多方面來綜合評定，這樣才能夠客觀地評價學生的成績，確保每個經過創新實踐環節的學生都能夠有良好的動手操作能力。而在電子電氣技術不斷更新的當下，僅僅依靠學校的實踐基地是無法滿足教學的需求的，學校應該加強與校外企業的聯合建設，在教學過程中可以聘請校外企業的專業人員到課堂來講授電氣元件的操作和運行。也可以讓學生到企業中去親手實踐和見證電力電子裝置的運行情況，從而加深學生對課程的理解和印象。而對于表現優異的學生可以直接選擇進入企業就業，無意進入企業就業的學生也擁有了較強的動手操作能力，有工作的資本。
3結語
當前我國的電子電力行業正處在飛速的發展中，需要大量的高素質技術性人才。雖然高職教學的目的就是為人力市場提供技術型人才，但是很多高職的電力電子技術教學都存在理論與現實脫節的情況，導致畢業的學生不能馬上適應工作條件。對此高職院校有必要更新電力電子技術教學的內容，豐富教學方法，創新實踐教學環節，從而讓學生從書本上學習到的理論知識能夠實際運用于生產之中。
作者:陳杰金 霍覽宇 單位:湖南機電職業技術學院
參考文獻：
[1]許純昕,曹京生,賈君瑞等.CBE理念在高職電力電子技術課程教學改革中的應用[J].南通職業大學學報,2014(03):73-75.
結合幾年教學實踐和CDIO工程教育的特點，對原有的教學模式進行了改革，將授課內容中規律和特點并加以靈活利用，引導學生采用發現學習和掌握學習等創造性學習方法、加強理論聯系實際；從系統角度、實踐角度出發建立了一套適合于“電力電子技術”課程教學的教學體系。
教學思路
在明確教學目標的基礎上，首先，教師一定要意識到，興趣是最好的老師，興趣是學習的動力和源泉。只要通過有效的興趣培養和教學方式，就可以讓這些學生達到甚至超過自己的水平。以科研的態度和精神貫穿于教學之中，讓學生在“學生做”和“做中學”激發課程學習熱情。鼓勵學生走上講臺，敢于大膽走進實驗室；敢于向老師發難，以“我”為中心，全然不顧“名家”情面。
其次在教學理念上，以發展學生思考能力為本，結合課程實驗和教師現有的課題進行實踐，建立系統設計理念，通過對主電路和控制電路、保護電路、檢測電路同時分組進行設計。CDIO強調以熟悉產品研發的生命周期為工程背景的“做中學”的學習方式，這不是對教師主導作用的弱化，相反對教師在整個教學活動過程中的掌控能力、自身的知識水平提出了更高的高求。“教師”兼為“導師”，實現學生在知識獲取過程中的地位由“被動”到“主動”的角色轉變：學生在教師指導下積極、主動地參與實踐，從獨立學習轉向合作學習；從深層次角度講，就是大學中“物質教育”與“自由教育”的轉變。在探索、實驗和應用中行動上給與相當的靈活性，這樣可以喚起學生的好奇心，使其熱切地尋求有助于解決問題的知識，同時又具備相當的實行工具。學生所具有的創造性的和富有想象力的遠見都將發揮作用，并能控制其沖動和習慣。他自己的目的就能指導他的行動。
再次，就教學方法而言，堅持把工程科學基礎和工程專業知識緊密地揉合在一起進行教學，學生仍然需要堅實的科學基礎。在講述定理、結論時，要注意理論基礎與專業知識的結合。除了應用高等數學和大學物理分析內容的機理之外，還要講定理、結論的提出背景、前提條件以及應用情況和近展狀況等等。在教學手段上注意應用現代信息技術，如多媒體動畫和系統仿真技術。熟練的、精心的準備過的課堂講授仍然是最有效的學習和教授經驗。
最后，在重點和難點教學模式上，采用項目或者案例教學模式，基于問題解決模式的模式；教師引導學生效仿教師、專家學者做項目的方法，如專題研討、方案和技術設計、仿真模擬和實驗操作等，探索并解決課程內容相關工程應用中的現實問題；培養學生發現問題與綜合分析問題的能力。因此恰當地設計題目是項目教學法運用成功的保證，既不能太難，讓學生望而卻步，又不能太簡單，沒有挑戰性。這要求教師平時有一定知識積累。“電力電子技術”實力較強的幾個院校的積極嘗試為我們提供了較好的參考。浙江大學將“功率因數校正實驗”等部分實驗項目列為創新設計型實驗，由學生自主設計實驗內容和方法，提高學生創新能力。哈爾濱工業大學以直流脈寬調速系統驅動電源的設計為課程設計的主要內容。南京航空航天大學開發了“軟開關逆變電源實驗裝置”課程設計教學平臺，以此設計若干個課程設計題目。中國石油大學選擇反激式開關電源為課程設計題目。這些題目既緊密聯系書本知識，又有創新的空間，值得借鑒。
實驗教學在方式上注重啟發，引導學生積極參與實驗設計的同時；在時間和內容安排上注意了驗證實驗、仿真實驗和綜合設計實驗的循序漸進。在實踐平臺裝置的設計上，注意“先進性、實用性、開放性、安全性”的特點，滿足基礎型和綜合設計型的實驗教學和實踐活動的要求。使學生既動手又動腦，豐富工程實踐知識，培養學生的創新能力和綜合能力。同時學生小組成員之間密切協作和互相配合，鍛煉學生的責任感和協作、互助的團隊精神。
教學案例
以“電力電子技術”內容直流-直流變流技術為例。首先，教師備課時要把自己想象成學生，想象一下學生的已知與未知，研究學生認知與情感發展的需求，要想到學生在課堂教學過程中可能有的變化，從而使備課活動不再是琢磨怎么講能講得清楚、透徹、到位，讓學生聽得懂、記得牢，要注重的是課堂上學生怎么學、怎么動以及為了實踐活動的有效開展，激發學生的學習興趣，如何點起學生創新的火花，促使學生生動活潑地參與，使課堂教學豐富多樣，把課堂真正還給學生。
引言部分如講到buck變換器時，先介紹變換器的背景。授課時，按照“識電路”“畫波形”“會計算”“輸出（電壓或電流）控制”四部曲進行。顯然，第四部曲是壓軸大戲。buck變換器的電路原理圖如圖1所示，先講每一個功率器件的工作原理。再從有源開關V導通，到無源開關VD因反偏而截止，再到輸出濾波電感儲能（或勵磁），并向負載提供能量；反過來從有源開關V截止，到電感電流不能突變。故使無源開關VD正偏而導通，此時電感電流經二極管續流，其儲存的能量繼續供向負載，并由輸出電壓對其進行去磁。輸出濾波電容作用：主要用來限制輸出電壓上的開關頻率紋波分量，使之遠小于穩態的直流輸出電壓。
內容強調講穩態關系和特征。buck變換器的特征公式如式1所示，讓學生對比以前學過的理想變壓器的特征公式，說明為什么buck也叫“直流變壓器”。
（1）
第二部曲是利用多媒體動畫技術演示功率器件開通和關斷時電路的電流流經路徑和主要物理量的波形變化情況。采用MATLAB仿真時所得的波形與課本的波形進行對比，反映了理論知識的現實性。同時對比圖1（b）、（c）圖，對電流下降及上升的原因及“斷續”和“連續”概念結合高等數學中 “連續”的概念不一樣的地方進行辨析。當改變參數使得仿真結果變化時，也能通過理論分析與仿真調試，使輸出達到理想狀態。
第三部曲講授在已知輸入電壓范圍、負載電流范圍和給定的輸出電壓下，利用獲得的穩態關系，可以方便計算buck變換器的開關占空比范圍，從而來計算buck變換器中的元器件電壓穩態應力、電流峰值、電流平均值和電流有效值。
在講第四部曲即“輸出（電壓或電流）控制”時，學生不易明白也看不到。有些內容理解不夠具體，如何控制實現的疑問產生。此時重要的是培養學生有精細、認真、窮追不舍的態度和敢于提出問題、勇于解決問題的創新精神。學生參與設計教師的100V/600A大功率開關斬波恒流源科研項目，共分四組，每一組完成一個功能設計調試或仿真。
第一組學生設計不控整流部分的電路結構如圖2所示，具體參數：濾波電抗為1200A/0.71mH，整流二極管600A/1600V，鋁電解電容0.3F/400V。
第二組學生參與斬波電路設計，設計的斬波電路圖如圖3所示。通過計算得出電抗器1200A/300μH，C2電容大小190μF/400V。阻容吸收單元選擇電容C3為80μF/450V，選取電阻R1為10Ω。IGBT模塊2MBI1200U4G-120，驅動模塊在教師的指導下選用瑞士CONCEPT公司的IGBT驅動模塊2SD315A，該驅動模塊集成智能驅動、自檢、狀態反饋、隔離等功能于一身，能夠驅動1200A/1200V的IGBT。有的學生還畫了驅動電路圖。
第三組學生設計了基于TMS320F28335DSP作為控制回路的核心的數字PI調節器。學生在CCS集成開發環境下編寫的數字PI調節器，在軟仿真下可以明顯看到給定變化引起PWM脈寬的變化。
第四組學生負責基于MATLAB下仿真。
關鍵詞：教學方法；教學研究；實踐教學；工程案例；電力電子技術
作者簡介：劉少克（1963-），男，湖南長沙人，國防科學技術大學機電工程與自動化學院，教授。（湖南 長沙 410073）
基金項目：本文系“十二五”國家科技支撐計劃重點項目“中低速磁浮交通應用開發及集成示范研究”（項目編號：2012BAG07B01）之子課題“中低速磁浮交通牽引計算關鍵技術研究”（課題編號：2012BAG07B01-01-04）的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）09-0053-02
隨著現代高等教育的發展，研究性教學實踐越來越得到重視，尤其近年一些教學方法，如案例分析教學、項目教學、工程實例教學、角色扮演、行動導向教學等的出現，傳統“填鴨式”、“滿堂灌”的課堂教學模式被摒棄，教學效果得到改進。而在上述教學方法中，案例分析教學、項目教學和工程實例教學，由于其具有明確的實際應用背景，在工科類教學中得到廣大師生的偏愛。在實際教學應用中，筆者發現有的教師由于從事的科研課題特殊，所舉教學案例和項目所涉及背景知識偏僻，不具代表性；有的在同一門課程教學中，所舉案例和項目零碎分散，不具系統性。“電力電子技術”是一門與工程實際結合十分緊密的課程，本文結合該課程研究性教學實踐，對工程平臺的選擇進行了探索，并以磁浮列車供電系統作為綜合性工程平臺在電力電子技術教學中的應用進行了舉例說明。
一、研究性教學實踐中工程平臺的選擇
案例分析教學、項目教學和工程實例等與實際應用緊密的教學方法，首先需要選擇一個好的“電力電子技術”綜合性工程實際平臺，在這個平臺上，教師選擇恰當的案例、項目和實例進行展開，可以使前后傳授的知識得到很好的銜接。在綜合性工程平臺的選擇上，典型性、適應性、先進性和系統性是需要考慮的四個重要因素。
1.典型性
典型性是指所選擇的工程平臺，應該具有廣泛的應用背景，是廣大學生容易接觸、感性認知到的東西。采用這種平臺，學生容易理解和接受，教學過程中教員不用過多地講授其相關背景知識和技術。典型性的另一方面是指該工程平臺采用的技術應具有一定的代表性，在所授課程的知識點中具有典型性。該平臺采用的技術，不僅可應用于該平臺上，應用于其他類似工程平臺同樣是可行的。考慮工程平臺的典型性，教學中不宜采用特殊案例，如不宜采用教師在某一個別方面的特定科研項目和特定的技術解決手段方式，這些項目所采用的技術或解決手段不是主流，學生對此往往也并不感興趣。
2.適應性
適應性是指所采用的工程平臺中涉及的知識點應該與所講授的本門課程很多知識內容相一致，這樣通過一個平臺，就可完成課堂多個知識點的傳授和實踐鞏固。適應性的另一方面是深度和工作量適度。學生在一個時間段內往往需要同時學習多門功課，這樣花費在一門課上的時間畢竟有限。知識點太深，學生會感到畏難，不能理解；而工作量太大，學生會產生厭倦情緒。
在教學深度方面，教師在傳授時往往會盡量使學生明白、理解課堂上所講授的知識內容；但卻往往忽略學生為此需要花費的時間代價，沒有考慮學生在學習本門課程期間同時承擔的其他學習任務。在選擇案例、項目和工程實例時，過多、過細和過繁的工作都交給學生，這樣教學效果往往會適得其反。
3.先進性
先進性是指所選擇的工程平臺所涉及的技術，目前在工程實際中應該廣泛被采用，并在未來一段時間內不會被淘汰。以“電力電子技術”的教學為例，可控硅是傳統上廣泛采用的一種半控型功率器件，但隨著IGBT、MOSFET、GTO等全控性功率器件的出現，控制電路得到發展，可控硅應用越來越少，故在講授“電力電子技術”課程時，應以目前主流的IGBT全控性功率器件為主線，盡量選擇IGBT構成的工程平臺，逐步減少、淘汰可控硅器件的知識和實踐內容。由于技術日新月異的變化，對于計算機、信息技術等課程的講授同樣如此。
4.系統性
教師在開始講授某門課程時，從課堂講授到實踐環節應具有系統性，應對整個教學過程實踐環節采用的案例、項目和實例進行統一的策劃，對時間、內容、方式和進度預先進行統一的規劃、編排，避免臨時組織出現研究性教學環節與課堂教學結合不緊密，實踐環節出現零碎、孤立的現象，只有這樣才能使學生做到前后承接、融會貫通。一個好的綜合性工程平臺應該涉及所講授課程的大多數知識內容和知識點。通過在同一工程平臺挑選、提煉出不同案例、項目和實例，可使學生所學的知識得到有機統一，學生更容易理解和接受。
二、研究性實踐教學中工程平臺選擇舉例
“電力電子技術”是控制、機電和電氣等學科的一門專業基礎課，它集控制理論、電力學和電子學于一體，涉及的知識點多、范圍廣，與實際結合緊密。在講授該課程時，筆者選擇磁浮列車供電系統作為教學中的綜合性工程平臺。雖然是一種新型交通工具，但除了車輛需要懸浮外，與傳統城市軌道交通，如地鐵、輕軌技術是類似的。列車供電系統由地面和車輛兩部分組成。地面供電系統主要由主變電所、牽引變電所組成；其中主變電所將高壓電網AC110KV、50Hz三相交流電降壓成中壓AC35KV/20KV/10KV、50Hz三相交流電，牽引變電所再將中壓三相交流電降壓整流成DC1500V/750V直流電。最后，通過接觸軌、電刷和配電系統分配給車載用電設備，供車輛牽引、懸浮、導向、制動、控制、信號、照明、空調等設備使用。
磁浮列車供電系統所采用的技術代表了現代電力電子技術的發展和典型工程實際應用。其車輛供電系統包括牽引逆變器、懸浮電源、控制電源、輔助逆變器，這些電氣設備涉及了電力電子技術的典型功率器件，以及AC/DC、AC/AC、DC/DC、DC/AC四大主變換電路和軟開關諧振電路在工程實際中的應用。隨著功率器件的發展，技術的不斷進步，設備日趨小型化、模塊化和智能化。磁浮列車供電系統是一個綜合性的工程平臺，筆者在案例和項目設計時，根據工程實際的發展，圍繞磁浮列車供電系統設計案例和項目。這些案例和項目因為在實際中有廣泛的應用，且都圍繞磁浮列車工程背景，學生容易理解和接受，學習積極性高。
三、結束語
從傳統的知識傳授到能力傳授是研究性教學實踐的根本出發點，在研究性教學實踐中，結合案例、項目和工程實例教學方法，對鞏固學生所學，提高學生動手能力大有幫助。但實踐教學中學生往往需要花費比課程教學更多的時間和精力，故此，怎樣在不多擠占學生學習時間的前提下，既讓學生掌握好系統的理論知識，又使學生具備好的工程實際應用能力，是一個值得教師不斷探索的過程。
參考文獻：
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關鍵詞： 電子設計競賽 電力電子技術 教學改革
教育部、信息產業部等聯合組織的全國大學生電子設計競賽自1994年以來已經成功舉辦了11屆，從歷屆競賽題目來看，主要有以下幾種方向題目：電源設計、信號源、處理類和控制類等。其中和“電力電子技術”課程最密切的是電源設計類題目，幾乎每一屆都會出現電源設計方向的題目，因此全國大學生電子設計競賽題目應結合“電力電子技術”課程教學目標，不但可以豐富教學內容，明確教學任務，而且可以提高學生實踐能力。
電氣工程及其自動化專業為廣東石油化工學院（以下簡稱我校）卓越工程試點專業，可以為教學研究提供優秀的平臺。通過全國大學生電子設計競賽把對人才素質的檢驗反饋到教學改革中，調整和改革電氣類專業人才培養機制，體現大學生創新精神和實踐能力。結合我校“卓越工程師”培養目標，探索建立具有地方性普通高校特色的電氣類專業人才培養機制。針對不同層次學生教學目標和教學要求，設計更好的教學方法，注重理論知識與實踐教學相結合，讓學生在做中學，以電子設計競賽題目和任務導學和驅動教學。
1.教學改革目標
電力電子技術課程的任務是使學生熟悉各種電力電子器件的特性和使用方法；掌握各種電力電子電路的結構、工作原理、控制方法、設計計算方法及實驗技能；熟悉各種電力電子裝置的應用范圍及技術經濟指標，提高學生專業素質。專業素質主要體現為運用所學專業知識、理論和技能進行專業實踐，解決社會實踐問題（如技術創新、技術改造、產品開發、設備維護、生產管理等）的能力。構建符合應用型人才成長的課程體系，厚基礎、重實踐、結合單片機應用系統設計方面形成突破，使學生有豐富的系統設計經驗。注重培養學生專業意識，激發專業興趣。結合單片機C語言等課程，課內教學以理論為主，課外教學以實踐為主，使學生得以全面發展。確定課程教學目標，結合全國大學生電子設計競賽歷屆題目，分階段構建課程知識培養架構；以學生為主體，以能力培養為核心，引入多種教學方法和教學手段，改變課程考核方式，全面對課程教學進行改革，爭取在全國大學生電子設計競賽中取得更好的成績。
2.教學方法改革
為了完成以上教學任務，對課程教學方法進行改革，在不同階段的教學過程中采用不同的教學方法，激發學生學習熱情，培養學生相應能力，同時鼓勵學生參加各種電子設計競賽。
2.1學科基本內容教學改革
首先利用多媒體教學環境進行課堂教學，充分利用多媒體教學，進行電子課件、電路仿真、教學素材資源庫及視頻展示等，將抽象問題形象化，這樣教學更生動具體，提高學生的學習興趣，更好地掌握教學內容，同時提高教學效率和教學質量，獲得較好的教學改革效果。
其次，根據教學內容安排一定課堂時間給學生自學和實踐，有利于鞏固和深化教學內容，提高學生實踐能力。自學指導法的關鍵在于學生課外自學過程中，教師必須布置學習要點讓學生自學，要求學生組成興趣小組，利用網絡或圖書館查閱資料，結合課堂所學知識開展專題自主學習，然后由小組負責人在課堂上進行匯報，不同小組學生先互評，然后老師進行適當點評。引入自學指導法有助于提高學生學習主動性，給學生課外自學提供適當引導，提高學習效率，對提高學生自學能力和分析問題、解決問題的能力等有很大幫助，使學生感受到團隊的重要性和自主學習的樂趣。
2.2實驗教學改革
在理論教學和實踐教學過程中引入電子設計競賽題目與設計要求，采用任務驅動教學，使理論和實踐結合起來。一個電力電子項目應用項目需要很多電路，如PWM電路、測量放大、輸出控制等，涉及電路分析、模擬電路、數字電路、C語言、單片機、等方面知識，以電力電子技術課程開發帶動其他課程學習，起到以點帶面的作用。教師給出設計方案，讓學生分析方案，或設計滿足性能指標的電力電子系統，最后指導老師對每個小組設計的方案進行講評，分析設計方案的優缺點，并提出改進意見。使學生理論聯系實際，加深對電力電子技術課程課堂教學內容的理解，培養學生靈活運用所學知識的能力。在實驗室完成課程教學過程，邊講邊練，講練結合，分組實踐，共同討論。教學過程中，堅持學生電子設計競賽相關設計能力培養原則，打破班級整體概念，以電氣工程及自動化專業實驗室的目前的教學條件，一般將學生分為4～6人的學習小組，以單片機開發板、驅動電路、電力電子變流電路等硬件，配合從低到高的不同性能要求的電子設計競賽題目，從獨立分項的拓撲電路技術實踐向綜合性工程實踐逐步完成教學任務。
2.3電子設計競賽培訓與選拔
以全國大學生電子設計競賽為目標，鼓勵學生參加各種電子設計競賽，選拔優秀學生進行專門培訓，提出相應的學習目標和要求，促進優秀創新人才成長。目標是拔高創新人才培養帶動整體水平提高。教學過程中引入“因材施教”教學策略，針對不同層次、不同興趣的學生提出不同要求，以滿足不同需求，在滿足基本教學要求的前提下，提出和達到更高的教學目的。一方面，對于經典理論和基本知識點，必須讓學生掌握。另一方面，讓學生不斷吸收新知識。電力電子技術發展速度相對較快，為了使培養的學生適應市場需求，教學過程中必須時刻把握和跟蹤新技術和方向。
3.教學手段改革
理論必須聯系實際，電力電子技術有很強的實踐性，實驗是培養動手能力、嚴謹科學態度和科學研究方法的重要手段，是必不可少的一個教學環節。電力電子技術實驗環節學時一般為8學時，課內安排3個基礎性實驗和1個綜合實驗設計，課外安排1個創新性選修課題設計。為了彌補實驗課時較少及實驗室在硬件建設上的不足，充分利用現有電路仿真軟件建立虛擬實驗室，軟硬結合，提高實驗教學質量。此外，還可以利用Flash等多媒體軟件、制作波形分析等動畫教學課件，通過這種互動式直觀教學，解決電力電子電路中電壓、電流波形分析難的問題，形象生動地完成課程教學內容，加深對教學重點和難點的理解，增強教學效果。
4.結語
結合全國大學生電子設計競賽教學改革，學生對本課程學習基礎扎實，思維和視野擴大，除掌握課程知識本身外，還掌握獲得知識的方法，自學能力得到增強，培養創新意識，以點帶面，對其他課程和專業知識學習有顯著的幫助和促進作用，使學生真正掌握由元件到系統、由強電到弱電、由硬件到軟件等多方面系統化專業知識，實踐能力得到訓練和提高，爭取在全國大學生電子設計競賽中取得更好的成績。
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關鍵詞：電力電子技術；教學方法；實踐教學
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）30-0168-02
《電力電子技術》是電氣、自動化等專業重要的專業課程，該課程理論體系嚴密，邏輯性強，有廣闊的工程應用背景。學生通過該課程的學習，應該全面掌握電力電子變換電路、驅動與保護等方面的基本理論知識，具有分析、計算和設計電路的各種基本方法與技巧，為后續專業課程的學習以及將來從事工程技術和科研工作，奠定扎實的基礎。該課程以往的教學主要以教師講授為主，教學方法單一，并且理論教學與實踐教學脫節，致使學生學習興趣不高，實踐能力不能有效的得到提高。為了達到良好的教學效果，《電力電子技術》課程組結合高職學生動手實踐學習興趣大于理論學習興趣的特點，以“教學做一體化”教學模式為原則，對課程的教學方法與手段、以及實訓教學等方面進行了積極的改革與探索。
一、教學方法改革
教學方法的改革旨在調動學生的學習主動性，激發學生的學習潛能，引導學生積極參與課堂教學活動[1，2]。為此，課程教學方法由過去的“滿堂灌”改為案例教學法、項目教學法、啟發互動式教學法等多種教學方法，突出學生主動參與，注重師生的課堂互動，摒棄了教師單向傳授的方法。在教學中通過項目驅動等方式將理論授課、實訓、綜合實習融為一體，實現“教學做一體化”教學模式。
1.案例教學法。在教學體系中引入實際案例，將重要知識點與實際應用結合起來。例如以電機變頻調速電路引出案例，讓學生了解變頻調速電路結構，再逐步深入到主電路使用的電力電子器件及驅動電路等相關知識，引導學生一步步挖掘知識要點。以案例的形式提出學習內容，增強學生的學習興趣，變“要我學”為“我要學”，從而掌握案例的理論知識和相關實踐技能。對于每個重要的知識模塊，都圍繞知識的綜合應用，配有精選的案例分析，及時將知識由“點”串成“線”、鋪成“面”。例如在講授三相半控、全橋整流和雙反星型整流電路后，就以飛機變壓整流器為例，介紹如何結合不同的設計要求選擇合適的應用電路，通過實例教學既使得學生了解了所學知識如何應用，又通過比較的方式加深了學生對不同電路的理解。
2.項目教學法。有針對性的選擇與專業或崗位相關的學習模塊，將其構成實際項目，以項目的實現為目標，將整個教學圍繞項目任務的解決展開，突出知識的應用性，引導學生自主思考。課程內容以項目模塊為引導，每個模塊提出一個項目要求，讓學生從現象找本質，從感知了解必然。如白熾燈調光電路模塊，先以該項目現象讓學生了解調光燈電路的特點，再深入到晶閘管、二極管等電力電子器件的結構和測試、電力電子電路的分析和調試、晶閘管觸發電路的分析和調試。學習內容以項目的形式提出，將學生的學習目的建立在“我要學”的基礎上，完成項目的過程即為學習知識和培養技能的過程。同時，學生在設計電路、組裝調試的過程中，也培養了學習能力、溝通能力、創新能力和協作能力等綜合素質。
3.講練結合。上課過程中采用了理論與實踐結合的方法：先講后做、邊講邊做、先做后講等。以學生為主體，教師加以適當的引導，提高學生分析問題、解決問題的能力，提高學生的實踐技能。比如學習晶閘管等電力電子器件時，教師引導學生分析其特征，及時進行現場測試訓練。再如學習單相整流電路時，理論分析了電路波形，馬上讓學生現場實踐印證效果，加強學生對該部分知識和技能的理解與記憶。學生的學習不再是枯燥的理論灌輸，而是學習其特征，并自己動手印證，這不但加強了學習效果，還提高了學生的技能水平。采用這種授課方式，學生實踐動手機會增加，學習興趣濃厚。這種教學方法徹底改變了傳統的理論教學和實踐教學相分離的做法，突出了教學內容和教學方法的應用性、實踐性。
4.啟發互動式教學。在教學過程中靈活采用啟發互動式教學方法，以學生為主體，教師為主導，注重師生互動，引導學生思考，激發學生的求知欲，調動學生的學習主動性和積極性。比如學習升降壓變換電路和庫克變換電路時，首先給學生介紹兩種電路的工作原理，然后針對兩種電路的異同提出問題，讓學生通過對比和分析找到兩種電路的異同點，從而掌握升降壓變換電路和庫克變換電路各自的特點。在教師的啟發下，充分調動學生自主學習的積極性，使學生經過思考，自己獲得結論，完成從不知到知的轉化。
二、教學手段改革
1.合理運用現代教育技術。《電力電子技術》課程教學內容多、信息量大，電路結構復雜，比較適合采用多媒體教學，例如利用動畫FLASH技術演示整流電路、逆變電路的工作原理，通過網絡來展示各種類型晶閘管及其派生器件的實物等。將PPT技術，FLASH技術及視頻技術、網絡技術引進課程教學，通過大量的信息和豐富多彩的形象描述與實物展示，將抽象的內容真實化、形象化，并配合黑板講授，同時將課堂提問、課堂練習有機地穿插在教學過程中，使教學過程生動活潑，也有助于加大課堂教學信息量及豐富教學內容，起到好的教學效果。
2.運用真實的實訓設備與條件，進行仿真一體化教學。建立由真實的設備構成的實訓場所，按照職業活動環境來布置，突出其職業性的特點。實踐教學嚴格按照生產、建設、管理、服務第一線的現場有關規定，進而強化學生的職業技能訓練，培養學生的職業素質。將教學課堂移至教學車間、實踐教學場所，實行“教學做一體化”教學，理論與實踐教學合二為一，為學生創設真實的教學環境。
3.多層次遞進式實踐教學。高職教育的目的是為學生提供將來成為高技能人才所必需的學習，高職教學強調對學生專業技能的培養，實踐教學是培養學生專業技能的主要途徑[3，4]。能否組織好《電力電子技術》課程的實踐教學環節，直接影響到課程的教學質量。
針對不同專業、不同能力學生的需要，課程實踐教學開設了基礎驗證性實訓、綜合設計性實訓和創新研究性實訓三個層次的實訓，由淺入深、有層次地完成各項技能實訓，全方位進行實踐技能訓練。將計算機虛擬實驗、仿真實驗和網絡教育等現代化的教學手段引入實踐教學中，實現多層次、多方面、多角度的立體化實踐教學體系。通過將虛擬實驗與硬件實驗的有機結合，加強學生實踐應用能力、創新能力的培養。實訓教學過程中通過多媒體課件對實訓內容和實訓設備中的共性問題進行講解，讓學生對實訓內容有感性的整體認識。在實訓教學中采用啟發式教學和指導式教學并重的方式，學生自己參照實訓指導書連接線路，測試波形和參數，教師對觀測到的現象提出問題，讓學生思考和解答，引導學生分析試驗現象并做出正確合理的解釋。學生在實訓過程中遇到的具體問題，則由教師進行單獨指導，并鼓勵學生自己解決問題。從基礎性實訓項目到綜合性實訓項目，層次化的實踐教學鍛煉了學生的基本技能、綜合分析能力和應用能力。通過理論與實踐教學的優化銜接，將理論分析與應用相結合，理論與實踐交融漸進，學生的實踐能力逐步提高。
三、結語
在高職《電力電子技術》課程教學中采用“教學做一體化”教學模式，運用項目式、啟發式等多種教學方法，結合現代化的教學手段，使枯燥的學習變得生動，增強了學生的學習興趣；將學生的被動接收，變為在老師指導下的主動學習，學生能更好地掌握電力電子技術的理論知識，同時也提高了學生運用理論知識分析和解決實際問題的能力。通過近幾年的教學實踐，課程教學效果和質量都明顯提高。
參考文獻：
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關鍵詞：高職院校 電力電子技術 教學方法 改革
1 教學現狀
電力電子技術是一門新興的應用于電力領域的電子技術，是利用電力電子器件（晶閘管、GTR、MOSFET等）對電能進行變換和控制的技術，廣泛應用于工業、交通運輸業、電力系統、家用電器中，是現代電氣專業不可缺少的一門課程，在培養該專業的人才中占有很重要的地位。近幾年家大力發展職業教育，目的是順應市場要求培養高素質技能型專門人才。如今大部分高職院校，在教學模式的選擇上，往往忽略學生及課程的特點，沿用本科院校的教學模式――以理論教學為主，實踐教學為輔，理論教學在先，實踐教學在后的教學模式，而這樣的教學模式對于高職院校中電力電子課程的學習造成了巨大的阻力。
1.1 課程理論知識復雜抽象
該門課程的主要內容包括：整流電路分析、逆變電路分析、直流斬波電路分析以及交流調壓調頻電路分析，每一章節中都會涉及大量的數量計算、波形及電路分析，例如，三相整理電路或交流調壓電路，涉及到的輸出波形復雜難懂讓學生很難理解和掌握；此外，大量的電路圖（正弦波同步觸發電路、鋸齒波同步觸發電路等）分析起來更是困難重重，長此以往導致學生們對該門課程產生了厭煩心理，最終放棄對電力電子的學習。
1.2 實驗設備陳舊，教學過程機械
電力電子實驗是在實驗臺上操作完成的，主要是一些驗證性的實驗，即首先對該電路進行理論分析，包括波形分析、數值計算等，然后要求學生按照操作步驟連接電路，調試過程最終檢驗實驗結果與理論分析是否相同。這樣的實驗教學機械呆板，學生無需過多思考，只要按照步驟操作就行，沒有拓展性與創造性，并且試驗設備年數已久，陳舊老化，導致實驗結果與理論分析偏差很大，不利于學生對于新知識的認知。
2 特點分析
基于上述存在的教學現狀，大部分的研究者會考慮在沿用原有的教學模式下，通過改變教學方法、教學內容、調整實驗課時等來提高電力電子技術的教學質量，但筆者認為，他們忽略了一個最重要的問題，即教學模式的選擇是否恰當。教學模式的選擇必須“因材施教”，這里的“材”包括兩方面，第一，授課對象即學生的特點；第二，所授課程――《電力電子技術》這門課程的特點，來采用恰當的教學模式。該文著重分析了高職院校學生的普遍特點及《電力電子技術》課程特征，為教學改革打下基礎。
2.1 高職院校學生的特點
在高考大軍中，高職院校的學生總體的成績較差，大部分的學生高考成績僅在300分左右。這一方面說明他們掌握的基礎知識確實薄弱，如果在大學階段，采用課堂授課為主的理論教學模式，高中階段所學知識難以支撐大學階段的學習。并且進一步說明高職院校的學生不擅長大篇幅的理論知識的學習，對于新事物的認知，如果采用理論授課的方式，不能引起學生的興趣，反而會讓學生產生厭煩心理。
但是高職院校的學生動手能力和實踐操作能力并不差，他們對未知領域有著一種探索的沖勁，對于新事物的認知總是希望通過自己的親手實踐，先有感性的認識再基于課程進行理性認知。在3年的教學實踐中，往往會出現這種現象，學生課堂上聽課一知半解，但課下卻興致勃勃的制作許多電子作品，學生們的反饋是喜歡動手實踐，而不喜歡枯燥的理論講解。
2.2 《電力電子技術》課程的特點
電力電子技術是一門理論知識和實際應用緊密結合的課程，理論知識抽象難懂，實踐應用性很強。主要內容包括電力電子器件、電力電子電路裝置及系統。電力電子器件主要包括晶閘管、GTR、MOSFET和IGBT；電力電子電路及系統包括整流電、逆變電路、直流斬波電路、交流調壓調頻電路等主電路以及各種控制、觸發、保護電路等。不論器件的應用還是電路的分析，都必須從實踐應用中得到鍛煉和純熟。由此可見電力電子技術重在應用，只學不用就仿佛紙上談兵，失去了該門課程的意義。
電力電子技術基于市場需求應運而生，隨著時代的發展而快速更新換代。如今IGBT的應用站住主導地位，是電力電子電路更加簡單，效率更高。電力電子技術是時代的產物，具有很強的時代性。
3 教學改革思考與探索
基于高職院校學生的特點及《電力電子技術》課程的特點，筆者對于該門課程的教學改革提出了以下幾個觀點。
3.1 強調對教學內容的整體認知，導入學習情境
如前所述高職院校學生的基礎知識薄弱，知識面狹窄，單就什么是電力電子技術、電力電子技術的應用領域等一些問題學生認知淺顯，并且課程中涉及大量的專有名詞及前沿知識，如不間斷電源、PWM調制等學生更是聞所未聞。對于這樣一門課程，在授課之初，必須安排足夠的課時讓學生對于課程內容有一個整體的認知。要求教師多搜集相關的圖片，視頻，制作形式多樣的多媒體課件、微課等，向學生充分展示電力電子技術在我們日常生活中的應用，比如變頻空調、變頻洗衣機、電風扇的無級調速、電源適配器等，拉近學生與電力電子技術的距離，激發學生的學習興趣。同時，及時向學生提供電力電子技術最新的發展動向，新技術新設備的研發應用，讓學生對電力電子技術有更高層次的認知，讓學生緊跟時代步伐，這樣更能充分調動學生的學習動力。
3.2 優化教學內容，調整教學重點
基于《電力電子技術》課程具有強時代性的特點，必須優化教學內容，調整教學重點。
將該課程教學重點由原來的普通晶閘管半控型器件及變流技術電路的原理分析調整為MOSFET、IGBT等全控型器件及功率模塊的應用，調整為以培養職業能力為本位的教學內容。
3.3 改革教學模式，遵循認知規律
《電力電子技術》一直沿用傳統的本科類院校的教學模式――先理論后實踐，而這并不適合高職院校的特殊情況，就電力電子技術的教學模式，筆者在實際的教學過程中進行了大膽的嘗試，即遵循學生的認知規律，先動手實踐進行感性認知，在理論分析進行理性認識，教學效果有一定的改善，教學效率有所提高。
3.4 巧用仿真軟件，豐富教學手段
觸發電路是電力電子技術課程中的非常重要的內容，不論整流技術、逆變技術還是交流調壓調頻技術等都會涉及到觸發電路的調試，觸發信號的正常與否關系到變流技術的成敗。但是如何更直觀深刻的認知觸發電路一直是教學過程中的難點。而Matlab仿真軟件的引入就能很輕松的解決上述問題，Matlab中Simulink/Sources庫中選擇pulse generator可方便實現對于觸發器的設置，觸發脈沖波形直觀明了，并且可根據需要調節元件參數，觀察脈沖信號的變化。使學生對問題的研究更加透徹深入。在實際教學中采用這種虛實結合的方法，不僅能豐富教學手段，更能提高教學效率和教學質量。
4 結語
當今我國大力發展職業教育，面向典型工作任務，以工作過程為導向是職業教育的教育理念。“中國制造2025”“工業4.0”時代的到來，使得電力電子技術的應用會越來越廣泛。因此我們要積極探索恰當的教學手段，設計以培養職業能力為本位的教學內容，提高電力電子技術的教學質量，培養高素質的技能型專門人才。
參考文獻
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為了貫徹“全國職業教育工作”精神，落實國家人才發展戰略目標，全面推進振興計劃和高技能人才培養工程，加快培養大批高素質的技能型人才。所以我國近年來高等職業教育規模迅速擴大，高等職業類院校越來越注重對學生進行職業素養和職業技能型人才的培養。電力電子技術這門課程是職業類院校電氣自動化專業、機電一體化專業和樓宇智能控制化專業的職業能力課程之一。因此將職業元素融入電力電子技術教學中是國家技能型人才培養工程的需要。在電力電子技術的教學中，應該使學生掌握對不同電路的拓撲的不同控制方式來實現對電能的轉換和控制，熟悉企業工作崗位的工作任務，明確職業能力、明確職業素養、明確必備的職業知識。
1 職業元素概述
職業是人們在社會中從事的作為謀生的手段的工作。從社會角度來看職業是勞動者獲得的社會角色，勞動者為社會承擔一定的責任和義務，使用專業的技能技術知識來創造物質或精神財富，并且獲得相應的報酬，豐富社會物質或精神生活的一項工作。從國民經濟活動所需要的人力資源角度來看，職業又是指不同形式、不同內容、不同性質、不同操作的專門的勞動崗位。職業元素是指構成職業的一切最基本的要素，不同的職業具有不同的職業元素。它折射出的是各個行業的職業定位、職業環境和職業人士的基本面貌，集中體現在職業理想、職業技能、職業規劃、職業道德、職業心理等等方面。職業教育要深入發展，需要注重市場對勞動者能力需求的相應變化，不斷補充完善課程內容，滲透新鮮的職業元素，才能保證有效的提升職業能力，培養高素質技能型人才。
2 高等職業院校電力電子技術教學現狀
電力電子技術是電力學、電子學和控制理論結合而成的新興交叉學科，是利用電力電子器件實現電能的控制和變換的一門技術，課程的專業性、實踐性都很強。它以電工基礎、電子電路技術為前導課程，又為后續課程自動控制、變頻器等課程作技術支撐。高等職業類院校電力電子技術教學大多還是以單純的書本知識為主要的途徑，老師的主要問題就在于對書本知識進行講解傳授，不分析學生的實際情況，不了解現在企業所需要的相應知識技能。現代社會日新月異，職業類的學生對理論學習不感興趣，企業發展速度驚人，僅僅講解書本知識往往不能激起學生主動的學習、跟不上職業發展的腳步。在這種情況下職業類院校的老師就要在教學內容的選取上，不能單以書本知識為授課主體，不能以老師一言堂為主要教學模式，要充分考慮職業元素來進行教學內容的選取、教學方法的改革、學生評價的創新。
3 職業元素融入電力電子技術教學的實踐
3.1 職業元素融入電力電子技術教學內容的選取 根據電力電子技術課程的特點，課程的教學內容突破以往書本上的章節順序，為了在教學內容的選取中融入職業元素，筆者把電力電子技術的教學內容按照項目化的形式構成，課程的知識掌握、重難點的理解都分解在各個項目中。表3.1是電力電子技術項目化的內容。職業元素融入電力電子技術的教學內容是以五個項目呈現的。如下表：
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3.2 職業元素融入電力電子技術教學方法的選擇
為了突破傳統的課堂上單純的老師講授式的教學方式，在教學中嘗試“項目教學法”。應用咨詢、計劃、決策、實施、檢查、評價六步教學法，強化實踐環節，以達到理論學習的同時提高技能，通過鍛煉學習處理項目中的困難和問題，運用新學的理論知識來解決實際。不僅提高了課堂教學效果，而且培養了學生的職業能力。咨詢是老師下達任務的同時講解必須的理論知識；計劃是學生小組討論來制定完成任務的計劃；決策是學生小組決定選取最佳的方案來完成任務；實施是學生按照決策來制作完成任務；檢查是老師對學生完成的任務進行檢查；評價是最后對完成的任務進行打分。這種教學方式融入了團隊合作、5s管理等職業元素，注重對學生應用技術能力及分析問題、解決問題能力的培養，以利于學生對技術知識的靈活應用及創新。同時激發了學生對電力電子技術課程的主動學習的興趣。充分考慮了高職學生對純理論知識學習的困難，讓學生在“做中學，學中做”。
3.3 職業元素融入電力電子技術對學生的考核 學生課程的最終成績是各個項目的成績之和，而每個項目的考核成績是學生自評占20%，小組成員互評占30%，老師評分占50%組成。首先，學生自評，讓學生表達在項目完成中的心得體會并打分；小組成員根據他的表達和完成項目中的表現并打分；最后，老師作總評并打分，指出項目完成過程中各組存在的問題及解決的辦法，總結各組的特點。讓學生取長補短，相互學習，相互協作，使學生的職業能力在總結中得到提高。這樣，就完成了項目的成績評定。學生在各個項目實踐評價過程中可以進一步理解和把握電力電子技術課程的要求的知識和技能，突出培養分析問題和解決問題的思想和方法，注重訓練學生在工作中與他人協調、合作的能力，工作實踐素質得到明顯的提高，實現了學校與企業崗位“零距離”對接。
關鍵詞:多媒體;電力電子技術
中圖分類號:G42 文獻標識碼:A
文章編號:1009-0118(2012)09-0041-02
電力電子技術是電氣工程及其自動化專業重要的專業基礎課程,是學生后續課程學習的基礎。它自誕生以來,已產生了很多的器件系列、控制技術、變流技術,并且還將有更多的器件和技術問世。
一、實際教學中存在的問題
在大多數高校中,“電力電子技術”課程是面向低年級學生講授的,而學生對于這門課程有什么用途還不夠了解,對已學課程和后續課程之間的關系還不夠清晰。同時,由于電力電子系統結構多樣,電路類型多,負載工作波形多,電路的換流過程復雜,學生在學習過程存在一定的困難。
存在的突出問題如下:
(一)電力電子技術中的電力電子器件與學生以前在電子技術基礎中學習的小功率晶體管、場效應管的結構、原理、特性及應用有很大的不同。電力電子器件主要工作在開關狀態,是電力電子技術的基礎核心,與工作在放大狀態的小功率電子不同,能以小信號控制很大的輸出,從而使電力電子器件成為強弱電之間接口的基礎。由于電力電子器件大多應用在強電場合,學生大多沒有見過實物,沒有直觀的印象;因而在講授電力電子器件組成的電路中,學生對一些外部特征、極限參數、使用注意事項等掌握起來有一些吃力。
(二)電力電子的電路類型很多,控制電路結構復雜。例如由晶閘管構成的整流電路就有單相半波、單相橋式、三相半波(共陰極和共陽極)、三相橋式幾種分類,所帶的負載又有電阻性、阻感性、阻感性帶續流二極管之分,每一種電路結構的輸出波形都不一樣,晶閘管的觸發電路要求也不盡一樣;同時如果電路帶的負載是阻感性負載即直流電動機系統,則電路除了可以工作在整流狀態,還可以工作在有源逆變狀態,輸出電流又有連續與斷續之分,學生在學習之前只要稍微翻一下書,便會覺得這門課枯燥難懂,從在心理上產生學習畏難情緒,提不起學習的興趣。
(三)現在大多數高校在電力電子技術教學中還是以傳統教學結合實驗教學為主。波形分析法是電力電子技術解釋工作原理的傳統常用方法,是根據晶閘管或其它電力電子器件的特性,分析電路中電力電子器件的導通關斷區間,從而得出電路各點的電流電壓波形,通過波形使學生掌握電路的工作原理。傳統教學雖然在分析波形變化過程中講解的比較詳細,但是由于電路類型多,波形變化多,圖形復雜,因而在繪制電路結構圖及波形圖時將花費較多的時間和精力,使課程進度受到影響。同時在手工繪制波形圖時很容易存在圖形不規范不工整等情況,吃力而不討好。傳統教學沒有辦法給學生在課堂上演示實際的電路結構和工作過程,使學生在學習的過程中不夠直觀,再加上實驗時間少又是強電實驗,學生在實際的實驗過程中對實驗臺不熟悉,彼此缺乏協作,擔心觸電等,實際操作起來耗時較多,有些學生很容易產生放棄心理。這些原因直接導致很多學生產生學好電力電子技術的實踐上的困難。
由于以上幾種原因,從而導致了電力電子技術這一類的課程在傳統的教學方法下沒有辦法達到預期的教學效果。
二、電力電子技術教學中引入多媒體技術
隨著處理技術的不斷發展,硬件質量的不斷提高和軟件產品的不斷升級,使多媒體技術得到長足的發展,各種教育教學軟件應運而生,使多媒體技術在教學中得到了廣泛地應用。基于多媒體信息具有圖、文、聲并茂及動畫效果的特點,利用多媒體輔助教學可以將傳統課堂教學中單調、枯燥的內容多樣化、生動化,將抽象難懂的概念具體化、形象化,彌補傳統教學方式在直觀性、立體感及動態效果方面的不足,能有效地激發學生的學習興趣,同時還能增加授課信息量,增強授課效果。通過多媒體技術在實際教學的應用,解決實際講課中遇到的問題。
(一)由于電力電子技術課程中電路結構復雜,輸出波形圖多,開關器件換流過程抽象等,利用多媒體信息具有圖文并茂及動畫效果的優點,教師可以采用Author ware、PPT和Flash作為軟件開發平臺,授課時采用課件、動畫演示相結合的方法,將電路中電流流過的方向,波形產生的過程,開關器件換流的過程通過屏幕直接展示給學生,這樣既可以增加學生的感性認識,同時又大大地節約教師的畫圖時間,增加了講授的信息量。學生在圖文并茂的屏幕上從課件、動畫和視頻可以直接看到實際的電路實體以及運行過程,能從一定程度上提高他們對這門課的學習興趣。
(二)由于電力電子技術中需要講授的內容很多,包括整流、交流調壓、直流斬波、有源逆變和變頻,有很多電路在實際生活中應用廣泛,而要讓學生將每個實驗都做一遍,從課時分配的角度來講很不現實。此時可以選擇一些在計算機、通訊設備及家用電器等廣泛應用的開關電源作為一個項目,通過視頻播放,介紹典型的開關電源的線路,工作過程,再通過動畫演示其電流的走向,比較開關電源和線性電源的性能,使學生對開關電源有深刻的印象,并增強學習電力電子技術課程的興趣。另外由于MATLAB軟件具有強大的建模和仿真能力,精度高,重復性好,這時可以考慮讓學生通過上機仿真查看電路的工作情況和輸出波形,還可以讓學生分組討論電路的注意事項,以保證在實際的實驗順利進行,避免事故發生。對于實際的工程計算,教師還可以給出一個電路設計的課題,劃分幾個學生為一組讓他們自己考慮電路結構的設計,器件型號規格的選擇,然后通過MATLAB仿真軟件去驗證自己的設計,查看有無不合理的地方。過去的實驗主要以驗證性為主,受實驗條件的限制,不大可能做設計性實驗;然而通過MATLAB仿真軟件,可以讓學生自主設計并驗證電路的可行性,從很大程度上激發學生的創新意識。
通過課堂或實踐環節,教師和學生能夠進行良好地交流,而通過多媒體教學平臺,教師和學生能夠更好地進行課后交流。
三、電力電子技術教學中的幾點建議
實驗在電力電子技術教學中處于重要地位,尤其對高職高專等面向實踐的院校而言,實驗更是重中之重。只有通過實驗才能更好的掌握理論知識,受課時數和條件的限制,通過多媒體技術可以實現如下幾個方面的仿真實驗過程。
(一)驗證性實驗
目前大多數電力電子技術教材中的實驗都屬驗證性實踐,通過這些實驗可以讓學生了解實際電路的工作情況。比如整流電路中晶閘管的觸發角移相范圍對電路輸出波形的影響。
(二)創造性實驗
這種實驗是在學生掌握電力電子電路中四種電力變換的情況下進行的,也是最復雜的一類實驗。這種實踐若采用實際的電路設計,則成本和危險系數都很大,若依靠多媒體仿真,則很容易查看所設計電路的可行性,并考察學生對器件的選擇、電路的計算、輸出波形的分析等的掌握情況。
事實證明,根據教學內容和學生的特點制作電力電子技術多媒體課件,經過設計把各種教學資源有機地整合到課堂教學中來,形成合理的教學過程結構,從而達到的教學授課效果也最好;采用計算機仿真軟件能夠有利于學生抓住實驗電路的本質,加深對所學理論的理解,從而為今后從事工程設計打下良好的基礎。
總之,通過對多媒體技術的恰當運用,能使電力電子技術的教學效果更好。
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