程瓊?付波

摘要：結(jié)合電氣本科生的特點(diǎn)，從“電力電子技術(shù)”課程地位、教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐環(huán)節(jié)等方面對(duì)該課程的教學(xué)理念和教學(xué)模式進(jìn)行探索。這些探索無論在培養(yǎng)學(xué)生的興趣和實(shí)踐能力，還是在提高教師教學(xué)水平方面都體現(xiàn)了較好的效果。

關(guān)鍵詞：電力電子；教學(xué)模式；創(chuàng)新實(shí)踐；人才培養(yǎng)

作者簡介：程瓊（1959-），女，湖北武漢人，湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，教授；付波（1973-），男，湖北襄樊人，湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，副教授。（湖北 武漢 430068）

基金項(xiàng)目：本文系湖北工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院院級(jí)教研基金項(xiàng)目“電氣類電力電子課程建設(shè)的傳承與創(chuàng)新研究”的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）09-0057-01

“電力電子技術(shù)”課程是電氣類、自動(dòng)化專業(yè)的核心專業(yè)基礎(chǔ)課。在教學(xué)實(shí)踐中，隨著電力電子新器件的不斷出現(xiàn)以及各種變流電路的不斷發(fā)展，該課程始終呈現(xiàn)高速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，具有鮮明的時(shí)代特征，這決定了課程內(nèi)容的動(dòng)態(tài)變化。[1]然而該課程內(nèi)容多、學(xué)時(shí)少，如何在新技術(shù)、新觀點(diǎn)下探索該課程的教學(xué)模式，已成為一個(gè)急需解決的問題。

一、電力電子技術(shù)課程教學(xué)存在的問題

“電力電子技術(shù)”課程在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)完成教學(xué)任務(wù)，使學(xué)生在今后的工作中應(yīng)用到所學(xué)的知識(shí)，成了“電力電子技術(shù)”課程教師普遍面對(duì)的一個(gè)問題。以機(jī)械工業(yè)出版社第5版王兆安編寫的《電力電子技術(shù)》教材為例，現(xiàn)在各高校電氣類、自動(dòng)化專業(yè)本科生基本都使用這一教材。該教材分為10個(gè)章節(jié)，教材內(nèi)容分布：第1章“緒論”；第2章“電力電子器件作為器件研究”，可跟第9章“電力電子器件的保護(hù)”結(jié)合起來；第3、4、5、6章為電能變換的基本電路，分別是“整流”、“逆變”、“直-直變換”、“交-交變換”；第7、8章為電力電子電路的控制方式，分別為“PWM控制”和“軟開關(guān)技術(shù)”；第10章為“電力電子技術(shù)應(yīng)用”。隨著各種電力電子新器件和裝置的不斷涌現(xiàn)，使得其內(nèi)容越來越豐富，因而教材章節(jié)多，學(xué)時(shí)少的問題越來越突出。

教學(xué)過程中，教材主要介紹以晶閘管構(gòu)建的整流電路、逆變電路和調(diào)壓電路，變換電路靈活多變，公式多，波形復(fù)雜。而在實(shí)際應(yīng)用中，晶閘管的應(yīng)用范圍在漸漸縮減，電力電子技術(shù)應(yīng)用的飛速發(fā)展使學(xué)生對(duì)學(xué)以致用產(chǎn)生了困惑。

電力電子技術(shù)課程是一門技術(shù)性、實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。隨著湖北工業(yè)大學(xué)（以下簡稱“我校”）本科生規(guī)模的擴(kuò)大，學(xué)校實(shí)驗(yàn)室為本課程提供的實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量不足，性能一般，致使許多新技術(shù)、新方法無法通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，不利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握。

二、電力電子技術(shù)教學(xué)模式的再探索

1.電力電子技術(shù)教材狀況

電力電子技術(shù)教材版本很多，但由于電力電子技術(shù)自身發(fā)展較快，目前教材中新知識(shí)點(diǎn)介紹嚴(yán)重不足，不能全面介紹電力電子技術(shù)當(dāng)前發(fā)展的先進(jìn)水平，而電力電子技術(shù)又與其相關(guān)技術(shù)呈現(xiàn)出相互交叉和相互融合發(fā)展的新局面，產(chǎn)生了許多新技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。[2]當(dāng)前的電力電子技術(shù)教學(xué)，有關(guān)新技術(shù)工程應(yīng)用內(nèi)容不足，缺少新技術(shù)工程應(yīng)用實(shí)例，尤其是電力電子技術(shù)在綠色環(huán)保、節(jié)能等方面的應(yīng)用案例不足。而過多的理論教學(xué)不結(jié)合先進(jìn)的實(shí)際應(yīng)用，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中感覺不到這門課的價(jià)值，不能很好的激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。針對(duì)這些，教學(xué)中探索新的教學(xué)模式：保證電力電子技術(shù)教學(xué)中知識(shí)的先進(jìn)性和系統(tǒng)性，將著重培養(yǎng)和提高學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的理念貫穿于整個(gè)教學(xué)中，對(duì)過于深入的理論教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭h減。以“器件-電路-工程應(yīng)用”為主線，結(jié)合當(dāng)前電力電子器件的應(yīng)用，以全控型器件IGBT、MOSFET為主打器件，將其融入到各種變換電路中。把器件的開關(guān)特性作為分析的要點(diǎn)，即器件開、關(guān)條件，器件損耗以及器件開通和關(guān)斷作為變換電路的分析條件等。加強(qiáng)直觀的波形分析內(nèi)容，減少繁雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)。在補(bǔ)充和完善新知識(shí)的同時(shí)，重點(diǎn)介紹新技術(shù)工程應(yīng)用的內(nèi)容，尤其是增加電力電子新技術(shù)在節(jié)能、綠色環(huán)保等方面的成功應(yīng)用案例。如應(yīng)用中，一般電源，可分為開關(guān)電源、逆變電源、交流穩(wěn)壓電源、直流穩(wěn)壓電源、DC/DC電源、通信電源、變頻電源等；專用電源，有逆變焊機(jī)電源、大功率開關(guān)型高壓直流電源以及直-直變換器；在電力系統(tǒng)應(yīng)用中，有高壓直流輸電、柔性輸電技術(shù)，而抑制諧波、補(bǔ)償無功的新型電力電子裝置有電力有源濾波器等。[3，4]

2.興趣是最好的老師

教學(xué)中要激發(fā)學(xué)生對(duì)這門課的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，解決與相關(guān)課程內(nèi)容銜接的問題。如，在闡述一個(gè)抽象基本原理之前，首先從該原理在日常生活中的應(yīng)用或大家熟知的工程應(yīng)用講起，電力電子技術(shù)的實(shí)用，可大到神舟飛船小到家用電器，以引起學(xué)生的興趣，迅速拉近與學(xué)生的距離，消除他們的學(xué)習(xí)畏難情緒，然后再逐層深入觸及原理核心內(nèi)容。教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)電力電子技術(shù)課程學(xué)習(xí)的興趣也是逐漸培養(yǎng)的。從緒論開始，了解課程性質(zhì)、內(nèi)容，慢慢深入，再結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，在老師的科研項(xiàng)目里，對(duì)所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)開始融會(huì)貫通，興趣油然而生。老師這時(shí)要抓住機(jī)遇，與學(xué)生多溝通，引導(dǎo)學(xué)生自主查閱相關(guān)資料，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到電力電子技術(shù)的工程性，這個(gè)階段學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與實(shí)踐能力的結(jié)合得以充分體現(xiàn)。電力電子技術(shù)課程是在大三第一學(xué)期學(xué)習(xí)，學(xué)生有了前述所說的興趣和能力，在創(chuàng)新實(shí)踐組，在最后的畢業(yè)設(shè)計(jì)，畢業(yè)設(shè)計(jì)包括論文就是一份很好的答卷。

3.電力電子技術(shù)教學(xué)模式的探索，涵蓋了實(shí)踐教學(xué)

實(shí)踐教學(xué)改進(jìn)的步子明顯滯后于理論教學(xué)的改進(jìn)，從某種意義上說，仍是當(dāng)前人才培養(yǎng)的薄弱環(huán)節(jié)。[5，6]實(shí)踐教學(xué)探索、改進(jìn)：理論與實(shí)踐并進(jìn)；實(shí)物教學(xué)，提高學(xué)生對(duì)工程的感性認(rèn)識(shí)，激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，在實(shí)驗(yàn)室講解實(shí)驗(yàn)課；讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)裝置的調(diào)試過程，使學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及設(shè)備的維護(hù)保障；基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容順序要結(jié)合教材，從易到難，循序漸進(jìn)，為綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)打基礎(chǔ)；綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（以課程設(shè)計(jì)形式出現(xiàn)）由老師提出實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?，在?shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生不僅要自己做實(shí)驗(yàn)，還要解決實(shí)驗(yàn)中存在的問題，鍛煉學(xué)生分析問題和解決問題的能力；創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，老師重點(diǎn)考查學(xué)生所設(shè)計(jì)的電路是否合理，是否能實(shí)現(xiàn)，并將理論推導(dǎo)在實(shí)驗(yàn)中加以驗(yàn)證；MATLAB仿真技術(shù)與實(shí)驗(yàn)設(shè)備相結(jié)合，構(gòu)建了虛擬實(shí)驗(yàn)室，以MATLAB軟件工具仿真各類電能變換電路，SIMULINK的仿真過程是交互的，可以靈活改變仿真參數(shù)，且可以立即得到仿真結(jié)果。[7，8]仿真波形對(duì)比分析，非常直觀，仿真實(shí)驗(yàn)可充分利用學(xué)生的課余時(shí)間。

4.電力電子技術(shù)課程考核方式探索

第一，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的梳理。為加強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程的理解，引導(dǎo)學(xué)生每學(xué)完一章要自主進(jìn)行課程內(nèi)容、要點(diǎn)、重點(diǎn)的梳理和總結(jié)。

第二，以學(xué)生為主線講解平時(shí)的作業(yè)。學(xué)生作業(yè)自主采取旁批的形式，同時(shí)對(duì)作業(yè)中出現(xiàn)的問題，讓學(xué)生講解，通過各種形式，引導(dǎo)、鍛煉學(xué)生表述能力以及學(xué)會(huì)知識(shí)的積累。平時(shí)作業(yè)及課堂討論作為期末成績一部分。

第三，實(shí)行課程理論與實(shí)踐技能相結(jié)合的考核方式。在理論考核中，以電力電子技術(shù)基本概念、實(shí)際電路分析為主，側(cè)重于考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力。實(shí)驗(yàn)著重考核對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)問題的分析及解決問題的方法。

三、結(jié)束語

針對(duì)電力電子技術(shù)課程應(yīng)用性、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、實(shí)踐環(huán)節(jié)等方面對(duì)該課程的教學(xué)模式進(jìn)行探索和實(shí)踐。結(jié)果表明，該教學(xué)改革切實(shí)增強(qiáng)了教學(xué)效果，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)創(chuàng)新人才具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙爭鳴.電力電子技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)展熱點(diǎn)綜述[J].變頻器世界，

2010，（1）：2-4.

[2]陳堅(jiān).電力電子學(xué)——電力電子變換和控制技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2004.

[3]張文亮，湯廣福，查鯤鵬，等.先進(jìn)電力電子技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2010，30（4）：1-6.

[4]楊學(xué)斌.現(xiàn)代電力電子技術(shù)應(yīng)用的探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，

2010，（18）：1-2.

[5]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].中國電力教育，2010，（13）：137-138.

[6]劉海波.《電力電子技術(shù)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2012，10（4）：95-97.

[7]張君，江秀臣，徐波，等.全工況仿真平臺(tái)在電氣工程教學(xué)中的應(yīng)用[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2011，33（3）：58-60.

[8]李傳琦.電力電子技術(shù)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.

（責(zé)任編輯：王意琴）