李國華++張美金++謝國民

摘 要：本文為了培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用創(chuàng)新能力，提出一種基于礦山企業(yè)科研項(xiàng)目的參與式教學(xué)方法。將某礦業(yè)集團(tuán)的電力系統(tǒng)諧波抑制科研項(xiàng)目引入到《電力電子技術(shù)》的教學(xué)中，通過設(shè)置4個實(shí)踐訓(xùn)練項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)和應(yīng)用該課程中的整流電路、逆變電路、驅(qū)動電路、控制電路和保護(hù)電路等知識點(diǎn)。從而加深學(xué)生對書本知識以及礦山實(shí)際問題的理解，為畢業(yè)后進(jìn)入礦山企業(yè)工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：參與式教學(xué) 礦業(yè)特色 電力電子技術(shù)

中圖分類號：G451.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-1578（2017）09-0051-02

遼寧工程技術(shù)大學(xué)是一所具有鮮明地礦特色的本科大學(xué)，多年來為礦山企業(yè)培養(yǎng)了數(shù)以萬計(jì)的應(yīng)用型人才。近年來，學(xué)校結(jié)合礦山用人單位實(shí)際需要，提出了培養(yǎng)礦山應(yīng)用創(chuàng)新型人才，打造富有地礦特色人才培養(yǎng)模式的口號。與此同時，也給專業(yè)課程教學(xué)提出了更高的要求。

2012年，教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見中明確提出了：“創(chuàng)新教育教學(xué)方法，倡導(dǎo)啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式教學(xué)?！鄙鲜鼋虒W(xué)方法的共同之處，在于都強(qiáng)調(diào)了學(xué)生在課堂教學(xué)中的中心地位，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造

性[1-5]。2013年初，遼寧工程技術(shù)大學(xué)結(jié)合自身特點(diǎn)，提出了基于項(xiàng)目參與式教學(xué)方法的課程建設(shè)課題，經(jīng)過一年時間的實(shí)施，取得了一定成效。

本文將某礦業(yè)集團(tuán)的電力系統(tǒng)諧波抑制項(xiàng)目（項(xiàng)目名稱：煤礦電力諧波實(shí)時抑制裝置樣機(jī)的研制）引入到《電力電子技術(shù)》的教學(xué)中，并結(jié)合諧波抑制問題設(shè)置幾個實(shí)踐訓(xùn)練項(xiàng)目。學(xué)生結(jié)合課堂教學(xué)內(nèi)容，通過教師引導(dǎo)、討論和搜集資料等方式尋找解決問題的方法和途徑，提出解決方案，并參與設(shè)計(jì)小功率實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。從而達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力的目的。

1 實(shí)踐訓(xùn)練項(xiàng)目

《電力電子技術(shù)》是電工類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，包括電力電子器件、整流電路、逆變[]電路、直流斬波電路、驅(qū)動電路、控制電路和保護(hù)電路等內(nèi)容。課程內(nèi)容實(shí)踐性強(qiáng)且比較抽象，學(xué)生對該課程普遍缺乏直觀認(rèn)識，學(xué)習(xí)難度比較大。

結(jié)合該課程的特點(diǎn)，將礦山電力系統(tǒng)諧波抑制項(xiàng)目（即有源電力濾波器）引入到該課程的教學(xué)中，設(shè)置了4個實(shí)踐訓(xùn)練項(xiàng)目：

（1）有源電力濾波器整流電路部分的設(shè)計(jì)。通過有源電力濾波器涉及的整流問題，學(xué)習(xí)和應(yīng)用該課程中整流電路和開關(guān)器件選型等知識。

（2）有源電力濾波器逆變電路部分的設(shè)計(jì)。通過有源電力濾波器涉及的逆變問題，學(xué)習(xí)和應(yīng)用逆變電路、器件選型和PWM控制等知識點(diǎn)。

（3）有源電力濾波器驅(qū)動電路部分的設(shè)計(jì)。通過有源電力濾波器涉及的驅(qū)動問題，學(xué)習(xí)和應(yīng)用驅(qū)動IGBT等開關(guān)器件的方法。

（4）有源電力濾波器控制電路和保護(hù)電路的設(shè)計(jì)?？刂齐娐凡糠郑和ㄟ^有源電力濾波器中涉及的控制電路問題，學(xué)習(xí)和應(yīng)用空間矢量脈寬調(diào)制（即SVPWM）等知識點(diǎn)。保護(hù)電路部分包括系統(tǒng)的過電壓保護(hù)和過電流保護(hù)等。該部分與該課程中的PWM控制技術(shù)和保護(hù)電路等知識點(diǎn)聯(lián)系緊密，可以加深學(xué)生對相關(guān)知識點(diǎn)的理解。

學(xué)生通過完成上述4個實(shí)踐訓(xùn)練項(xiàng)目，最終完成電力系統(tǒng)有源電力濾波器的整體設(shè)計(jì)。

2 實(shí)施方案

在教學(xué)中，通過引入實(shí)際問題、教師引導(dǎo)、學(xué)生查找資料、討論和教師指導(dǎo)設(shè)計(jì)相結(jié)合的方式，完成實(shí)踐訓(xùn)練項(xiàng)目，實(shí)施步驟見圖1。

（1）提出問題。如圖1所示，首先教師在課堂教學(xué)中提出礦山電力系統(tǒng)中存在的實(shí)際問題，包括：①礦山供電系統(tǒng)中存在的電能質(zhì)量問題以及諧波產(chǎn)生的原因？②礦山供電系統(tǒng)諧波的危害？③如何解決礦山供電系統(tǒng)諧波問題？并引導(dǎo)學(xué)生課下查找相關(guān)資料。

（2）分析問題。①教師結(jié)合《電力電子技術(shù)》課程中的相關(guān)知識點(diǎn)分析電力系統(tǒng)諧波問題，給出解決問題的理論方法，供學(xué)生選擇；②教師向?qū)W生提供礦山企業(yè)相關(guān)技術(shù)資料，供學(xué)生學(xué)習(xí)和參考；③學(xué)生通過前期的相關(guān)資料擬定諧波抑制的初步方案；④師生之間通過交流討論的方式，改進(jìn)與完善初步方案；⑤學(xué)生之間通過課下交流討論，改進(jìn)與完善初步方案；⑥教師以定期答疑的方式指導(dǎo)學(xué)生。

（3）解決問題。學(xué)生通過教師引導(dǎo)、查找資料、討論研究等最終確定有源電力濾波器涉及的整流電路、逆變電路、驅(qū)動電路、控制電路和保護(hù)電路的設(shè)計(jì)方案。要求學(xué)生通過仿真軟件驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果，并以小組為單位設(shè)計(jì)小功率實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。為了降低成本，實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的開關(guān)器件選用價格便宜的電力場效應(yīng)管及其集成驅(qū)動芯片。

最后，學(xué)生撰寫實(shí)踐訓(xùn)練項(xiàng)目研究報(bào)告，并通過現(xiàn)場答辯的方式考核知識掌握情況。

3 實(shí)驗(yàn)與分析

（a） 有源電力濾波器實(shí)驗(yàn)樣機(jī) （b）小功率逆變電路及其驅(qū)動設(shè)計(jì)

（c）補(bǔ)償前、后的電網(wǎng)電流波形

（d）補(bǔ)償前、后的諧波占有率

圖2（a）為學(xué)生參與設(shè)計(jì)的有源電力濾波器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，圖2（b）為學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)的小功率有源電力濾波器逆變電路及其驅(qū)動電路。樣機(jī)涉及逆變電路、驅(qū)動電路、控制電路和保護(hù)電路等該課程相關(guān)內(nèi)容，有助于學(xué)生對相關(guān)理論知識的理解和掌握。

圖2（c）為電力系統(tǒng)有源電力濾波器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)波形。圖中包括補(bǔ)償前、后的電網(wǎng)電流波形對比，通過對比學(xué)生可以直觀的理解諧波和諧波補(bǔ)償?shù)母拍?，以及電壓型逆變器和電流跟蹤的概念；圖（d）是補(bǔ)償前、后的電網(wǎng)電流的諧波占有率，通過圖（d）能夠直觀的向?qū)W生展示諧波抑制的作用和目的。

4 課程考核方式

該課程的最終成績包括卷面成績和實(shí)踐訓(xùn)練項(xiàng)目成績兩部分。其中，實(shí)踐訓(xùn)練項(xiàng)目成績包括平時表現(xiàn)、研究報(bào)告和現(xiàn)場答辯三部分。每個實(shí)踐訓(xùn)練項(xiàng)目占10分，實(shí)踐訓(xùn)練項(xiàng)目成績總計(jì)40分。

（1）平時表現(xiàn)指學(xué)生在方案和樣機(jī)設(shè)計(jì)過程中的表現(xiàn)，以及出勤率等。

（2）實(shí)踐訓(xùn)練項(xiàng)目研究報(bào)告成績，主要考核設(shè)計(jì)方法的正確性與合理性。

（3）現(xiàn)場答辯主要考核學(xué)生對知識的掌握程度，以及語言表達(dá)能力。

期末考試卷面成績占60分，該課程總成績100分。

5 結(jié)語

為了進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，突出礦業(yè)特色，提出了基于礦山企業(yè)科研項(xiàng)目的參與式教學(xué)方法。結(jié)合礦山供電系統(tǒng)諧波抑制問題設(shè)置了4個實(shí)踐訓(xùn)練項(xiàng)目，學(xué)生在解決實(shí)際問題的過程中，能夠更直觀的學(xué)習(xí)和應(yīng)用該課程相關(guān)知識點(diǎn)。通過2個學(xué)期的實(shí)際應(yīng)用，證明該教學(xué)方法有利于提高學(xué)生應(yīng)用書本知識解決實(shí)際問題的能力，加深學(xué)生對電能質(zhì)量以及諧波抑制等企業(yè)實(shí)際問題的理解，為畢業(yè)后進(jìn)入礦山企業(yè)工作奠定良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 郭玉蓮.課堂教學(xué)模式改革探論[J].教育理論與實(shí)踐，2012， 10：57-60.

[2] 王翦.美國薄弱學(xué)校改進(jìn)：“躍進(jìn)學(xué)?！庇?jì)劃的理念、實(shí)踐及啟示[J]. 教育理論與實(shí)踐，2014，28：23-27.

[3] 宋學(xué)軍.新課標(biāo)下的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)探討[J].中國教育學(xué)刊，

2014，05： 8-9，12.

[4] 顧建民，沈其娟.以教促學(xué)推進(jìn)課堂教學(xué)改革[J].中國高等教育，2013，Z2：48-49，65.

[5] 李國華，馬峰，范磊，陳華輝，馬向東，劉文言.礦業(yè)特色的材料專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，07：178-182.

作者簡介：李國華（1981-），男，遼寧工程技術(shù)大學(xué)電控學(xué)院，副教授，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)諧波抑制與無功補(bǔ)償。

張美金（1970-），男，遼寧工程技術(shù)大學(xué)電控學(xué)院，副教授，碩士生導(dǎo)師。

謝國民（1969-），男，遼寧工程技術(shù)大學(xué)電控學(xué)院，副教授，碩士生導(dǎo)師。