“电力电子技术”课程教学中创新能力的培养

王宏华

(河海大学自动化工程系,江苏南京210098)

“电力电子技术”是自动化、电气工程及其自动化等本科专业的基础课。本文结合该课程教学内容,从充分利用学习迁移规律、引导学生采用发现学习和掌握学习等创造性学习方法、加强理论联系实际几个方面,对在“电力电子技术”课程教学中如何加强学生实践能力和创新能力的培养谈几点体会。

1 利用学习迁移培养自学能力

“电力电子技术”课程教学内容是以研究半控型电力电子器件(SCR)、全控型电力电子器件(GTO、BJT、IGBT、POWER-MOSFET、IGCT)及其构成的交直流电能相互转换的典型变流器(整流器、逆变器、交流调压器、交交变频器、直流斩波器)为主线展开的[1]。在教学中,既要围绕教学大纲、教材组织教学,传授电力电子技术的基本理论,如电力电子器件的原理、特性、驱动和保护;各种功率变换主电路的拓扑、原理及分析和设计等;还要让学生学会基本分析方法,如波形分析法和谐波分析法等。此外,应适当引入电力电子学科发展的新成果,如PIC技术、软开关技术和APFC技术等。

为了激发学生对“电力电子技术”的学习兴趣和促进学生自学能力提高,应充分利用学习迁移规律[2]。例如,讲授三相可控整流电路时,应重点剖析三相半波可控整流电路这一最基本的拓扑结构,然后分析三相桥式可控整流电路(其拓扑为两组三相半波可控整流电路的串联)等效于六相半波可控整流电路的实质。在此基础上,引导学生迁移到对双反星形可控整流电路(其拓扑为两组三相半波可控整流电路的并联)、十二相整流电路(采用两组三相桥串联或两组三相桥并联)等其它多相整流电路的认知和分析,进而理解多重化技术(即功率变换装置串/并联)的重要作用。又例如,讲授直流斩波电路时,在重点分析降压(Buck)变换器、升压(Boost)变换器原理及拓扑的基础上,引导学生基于多重化技术迁移到对降压-升压复合型变换电路及桥式可逆变换电路的认知和分析。

2 采用创造性学习方法

培养高素质创造性的技术人才是高等学校义不容辞的任务,本科生课程教学不应仅停留在传授知识层次,更应培养学生以创新为目的的学习习惯。应注重培养学生的发现创造意识,引导学生运用正确的思维方法,去发现问题、提出问题及解决问题[2]。例如,在讲授了双向晶闸管的基本原理和特性后,可让学生对简单的双向晶闸管单相交流调压电路的局限性进行分析,而后鼓励学生通过查阅相关文献资料,结合独立思考给出改进的电路。又如,整流电路并联时(如双反星形可控整流电路、两组三相桥并联组成的十二相整流电路等)必须采用平衡抗器来保证两组基本均流同时工作,这一结论可引导学生通过对一般的六相半波可控整流电路的缺点进行分析后得出,以使学生掌握平衡抗器在并联整流电路中的重要作用。

我们提倡根据“电力电子技术”课程特点采取多种形式的考试方法,重在考核学生运用知识的能力。“电力电子技术”课程是一门实践性较强的学科基础课,不宜仅采用一次闭卷考试作为评定学生学习成绩的唯一依据。可采取开卷或半开卷考试和小论文(仿真实验报告)和调研报告相结合的考核方法进行测评。

3 强调理论联系实际

为了促进学生理论联系实际,切实提高实践能力,我们采取如下几方面的措施。

1)我们将原理性电力电子电路的讲解与工程应用实例分析相结合。对电力电子电路的教学不应仅停留在对其拓扑结构及工作原理的分析,也应注重具体电路实例的剖析。在教学中,可引导学生了解电力电子技术在日常生活中的应用实例,如调光台灯、电子镇流器、电动自行车及变频空调等。

2)我们注意加强“电力电子技术”理论教学与实验教学的有机融合。在理论教学的过程中,应加强实际电力电子电路实验教学的比重,同时可以融入Matlab Simulink/Power System在电力电子技术问题分析和求解中的应用。

3)实验教学在方式上应注重启发,引导学生积极参与实验设计;在时间和内容安排上应注意验证实验、仿真实验和综合设计实验的循序渐进。

[1] 黄俊,王兆安编.电力电子变流技术.机械工业出版社,1995

[2] 朱菊芳.高等教育学教程,南京师范大学出版社,1995

[3] 陈明,栾云风主编.面向 21世纪自动化教育改革的理思与实践,西北工业大学出版社,1998