电力电子技术实践教学与考核体系改革

刘金华 刘保军

摘要 从基础实验、仿真实验、综合创新实验、课程设计4个模块,探讨电力电子技术实践教学环节的改革,同时对4个模块的考核方式提出可行性方案。

关键词 电力电子技术;实践教学;考核体系

中图分类号:G642.423 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2009)33-0027-02

Practices Teaching and Examination System Reform of Power Electronic Technology//Liu Jinua, Liu Baojun

Abstract The paper made the exploration of practices teaching reform from four modules, such as basic experiment, simulation experiment, comprehensive innovation experiment, course exercise, and also advanced the practicable solution about the examination methods of four modules.

Key words power electronic technology; practices teaching; examination system

Authors address University of Electronic Science and Technology of China Zhongshan Institute, Zhongshan, Guangdong, 528402, China

电力电子技术跨“电力”“电子”和“控制”3个领域,是弱电子对强电力实现控制的桥梁和纽带。该课程的实践性非常强,很多概念和方法必须通过实践环节才能较好地领会和掌握。在工程实践中,该课程始终呈现高速发展态势,不断有新的器件、新的电路拓扑结构与新的控制方法问世。这些因素决定了对该课程的实践环节进行动态改革是非常必要的。同时因为它的实践性很强,很难简单地用某一方面去评价一个学生对实验课的掌握程度,所以必须建立起一套完整有效的考核体系,才能促进学生的学习。

电力电子技术的实践教学改革,采用基础实验、仿真实验、综合创新实验、课程设计4个模块,结合课外实习基地实训、全国大学生电子设计竞赛等高水平的实践环节,从而将综合设计能力、创新设计能力和工程实践能力的培养,贯穿于整个实践教学过程,形成多层次、立体化的“4+1+1”实践教学特色。本文着重从4个模块方面探讨电力电子技术的实践教学改革。

1 基础实验

基础实验的目的在于使学生掌握电力电子器件特性,整流电路、斩波电路、交流调压电路、逆变电路等基本原理、工作过程和特性,借助实验指导书和相关手册,查阅有关功能和使用方法,熟悉数据获取、处理、分析和表达的方法。实验学时为10学时。根据教学实践,安排5个基础实验:电力电子器件特性实验、三相桥式全控整流电路、直流斩波电路、三相交流调压电路实验、单相正弦波脉宽调制(SPWM)逆变电路。在基础实验中,关键在于让学生熟练掌握数字示波器用法,学会借助实验指导书和数字示波器用法手册独立思考、排除故障,消除依赖心理。要实现这一目标,必须做到每组人员、人数、位置固定,并且选定小组长。教师做到对每个学生熟悉,每一次实验后对每一个学生的实验操作评定成绩,避免学生上实验课像“坐车”。基础验证性实验模块成绩由操作成绩、实验报告成绩各占50%组成。

2 仿真实验

电力电子器件、技术更新换代速度很快,学校的实验条件无法跟上步伐,这是无法避免的现象。再加上实验时间的限制,实物实验难以使学生深入、全面掌握电力电子变换和控制的规律,很难通过实验启发学生的思维能力。通过计算机软件MATLAB/Simulink对学生进行仿真能力训练。学生通过这种仿真实验,找出各种拓扑结构之间的差别,并实现参数的优化配置。既能使理论融会贯通,又能系统化地完成各种拓扑电路的仿真实验,克服实验设备的不足。方法是安排2个学时的时间,集中在计算机课室进行软件初步培训,让学生初步掌握软件的用法。课后布置2～3个仿真题目,难度由易到难,作为仿真实验模块成绩评定依据。

3 综合创新实验

采用开放式实验教学模式,学生根据兴趣自行选定实验题目,时间安排在理论课程结束后2周时间内,由学生自主去进行实验。为了保证实验的综合创新性,学生在做实验之前需要提交可行性报告,包括原理电路、参数计算、仿真结果等。这种方式培养学生多方面能力,学生反映良好。同时也成为学生的第二课堂,为全国大学生电子设计竞赛打下基础。综合创新实验模块成绩由可行性报告成绩与实验报告成绩确定。为了保证实验的真实性,学生必须保留实验接线图照片、实验波形照片。

4 课程设计

课程设计模块的目的:1)培养学生文献检索的能力,特别是如何利用Internet检索需要的文献资料;2)掌握课程前沿技术,提高学生课程设计报告撰写水平;3)培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力;4)培养学生运用知识的能力和工程设计的能力。为了实现上述目的,电子科技大学中山学院特别加大课程设计的学时,16个课时的课程设计分为2大块完成:小论文和实际硬件电路。

小论文占6个课时,由学生自主选题,但必须是该领域内前沿技术,每人一个题目,由教师规定论文的格式和基本框架,要求具体电路方案的选择必须有论证说明,主电路具体电路元器件的选择应有计算和说明。

实际硬件电路部分,由于实验设备的局限性,由教师初步选定10个题目,如“简易变频器”“开关电源”“直流电机软启动器”“蓄电池充电器”等经典电路拓扑,由学生自行设计电路、进行Simulink仿真,购买元器件,进行电路元器件焊接、调试。为了培养学生的合作精神,安排4～5人组成1个设计小组,通过合理的分工和协作共同完成上述设计任务。课程设计完成后,学生要提交电路设计过程的详细说明书、Simulink仿真图和仿真波形图、焊装和调试完毕的控制电路板。这些制作出来的电力电子装置,可以作为下一届学生上课时的实际案例,并形成一个良性循环。

课程设计成绩的评定由小论文和实际硬件电路2部分组成。在有限的学时内,学生既了解了该课程的前沿技术,又锻炼了写科技论文的能力,同时具备一定的工程技术能力。

5 结论

电力电子实践教学环节的改革,是一项艰巨复杂的工作,既需要学校的大力支持,也需要教师无私的付出。通过几年来一系列电力电子技术课程实践教学改革,学生在就业方面具备一定的优势,特别是面向中山市古镇、横栏蓬勃发展的LED产业、灯饰产业,真正实现教育与产业相结合,也顺应了独立学院培养应用型人才的趋势。

参考文献

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[2]唐贤伦,等.电力电子技术实践环节教学改革研究[J].教育改革,2008(7)

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