“电力电子技术”课程教学改革探索

2013-04-02 01:05钱叶册时国平
池州学院学报 2013年6期
关键词:电力电子技术单相课程体系

钱叶册,时国平

(池州学院 机械与电子工程系,安徽 池州 247100)

“电力电子技术”课程教学改革探索

钱叶册,时国平

(池州学院 机械与电子工程系,安徽 池州 247100)

电力电子技术由电力学、电子学和控制理论三个学科所形成的一门交叉学科;又是随着电力电子器件的发展而不断更新的一门学科;电力电子技术课程是一门对实践性要求很强的课程。这就决定了电力电子技术课程内容的多且更新的快特点,还要配套有一定量的教学实践环节。文章针对目前电力电子技术课程教学存在的问题,提出了相应的课程教学改革的探索,以便适应于应用型人才培养模式。

电力电子技术;教学改革;课程体系

电力电子技术是电气工程及其自动化专业的一门专业基础课,它是由电力学、电子学和控制理论三个学科所形成的一门交叉学科,又是随着电力电子器件的发展而不断更新的一门学科,这就决定了“电力电子技术”课程具有知识面广﹑教学内容多且更新的快的特征,如何探究出一行之有效的教学模式,在有限的课时内保证该门课的教学质量,已越来越引起相关教育者的重视[1]。

1 电力电子技术课程教学目前存在的问题

电力电子技术课程教学由于受到电力电子器件更新内容的繁杂等方面的影响,目前还有好多地方需要改革,以适应现代教育的发展需要,其所存在的问题主要归纳于以下三点。

(1)目前的电力电子技术课程教学内容主要是围绕以晶闸管器件为核心而组建的可控整流电路、逆变电路等变流电路。而电力电子新器件不断涌现,目前的电力电子技术课程体系和教学内容远远跟不上该学科的技术前进的步伐,急需进行必要的改革[2]。

(2)电力电子器件工作在不同开关状态下,其所对应的电流变换电路模型也相应的变化,这就导致了电力电子技术课程内容涉及大量的电流变换电路、大量的公式推导以及复杂波形分析,造成了授课老师教学难度大、学生吸收效果差的状况。要改变现有的状况,势必要对该课程的教学手段进行一定的变革。

(3)电力电子技术课程是一门对实践性要求很强的课程,实践和实验在该门课程教学中占有极其重要的位置。这就要求我们有必要对电力电子技术课程实践教学体系作更进一步的探索。

2 电力电子技术课程教学改革的探索

2.1 传统教学与多媒体教学相结合的课堂教学改革

传统教学方式多以板书的形式向学生传授知识,由于受板书速度的影响,每节课老师所能传授的信息量很有限。特别是电力电子技术课程中涉及大量的电路模型和电流电压的变化波形图,这对教师的板书和讲述造成一定的难度,而学生接受的信息量少且很难对课本内容有较深入的理解[3-4]。

和传统的教学模式相比较,多媒体教学在教学内容和教学形式上丰富很多。选择一些合适的教材,自行编写多媒体课件。上课时所要用到的图形、公式和框图等内容包含在多媒体课件内,老师在讲解电路图、公式推导及波形图等方面内容时,既可节省在传统教学中所需的大量板书时间,又可随时调用以前所讲的内容。大大丰富了教师课堂教学的方法[1]。

当然,我们在课程教学中,应采用以传统教学为主、多媒体教学课件为辅的方式,并针对某些关键内容配以FLASH动画课件,使学生能较全面掌握一定量的教学内容,又可突出重点。2.2传统实验教学与MATLAB仿真技术结合的实验教学改革

电力电子技术课程是一门对实践性要求很强的课程,而传统的电力电子实验多在实验室里进行,学生必须按照实验指导书的要求来连接相应的电力电子电路,并不断改变电路中的负载,通过示波器来观察不同负载下电路中的电压电流波形并记录实验结果,来验证书本中理论分析的正确性。由于试验台中的各种电路模块已由厂家搭建好,因此很难使学生真实感受电力电子变换电路内部结构,很难提高学生的实验兴趣和研究能力,更不用说要培养学生的创新能力。

为了弥补传统实验教学的不足,我们在传统电力电子实验教学引入MATLAB软件仿真技术。MATLAB仿真软件的SIMULINK仿真环境可以模拟绝大部分电力电子变流电路等。学生可以灵活的搭建各种电路、变换负载和修改仿真参数,不用担心传统实验中的各种实验事故,并可随时观看仿真波形的动态变化过程及相应的数据显示[5-6]。使学生能够切身感受实验的动态过程,从而提高了学生的实验和研究兴趣和主观能动性。

2.3建立电力电子技术网络教学资源平台

为了使广大师生在电力电子技术课程教学过程中便利的获取获得相关资源,开发电力电子技术课程网络教学资源平台。通过该资源平台,广大师生可浏览和下载与电力电子技术课程相关的多媒体课件、参考教材、教学大纲、实验指导、各章习题及其学习指导、各种变换电路的仿真模型及仿真参数设置实例、各种变换电路的实用案例及其分析、MATLAB仿真软件、电力电子技术发展最新动态以及相关学习资料网络资源链接等。同时该平台会根据教师和学生的需求和反馈意见,及时进行动态调整和完善。

2.4电力电子技术课程体系和教学内容的改革

2.4.1 电力电子技术课程体系的改革 根据电力电子技术课程体系的特点,将其内容体系组合为三大教学模块,即电力电子器件教学模块、电力电子功率变换电路及软开关技术教学模块、电力电子技术具体应用及实践教学模块。这样便于学生能对电力电子技术这门课程整体把握有清晰地思路,也便于教师在授课时可组合课本几章的内容进行讲解,使学生对各变换电路之间的联系有更直接的把握。

2.4.2 电力电子技术教学内容的改革 在理论教学方面,由于电力电子技术课程涉及到大量的公式推导、参数设计、电路原理及波形分析等,不同的变换电路有相应不同的具体分析和计算,课程内容对初学者来说显得非常零散。以单相整流电路来说明,单相整流电路包括单相半波不可控整流电路、单相半波可控整流电路、单相全波不可控整流电路、单相全波可控整流电路、单相桥式不可控整流电路、单相桥式半控整流电路以及单相桥式可控整流电路。且上述的不同整流电路又根据不同负载分为:带纯电阻负载电路、带阻感负载电路以及带反电动势负载电路[7]。因此,我们要求教学内容应侧重于电路原理分析、公式推导和波形理解;针对某一系列的电路模型选一典型电路作详细分析,找出其它电路与之的内在联系,并要求学生对具体公式能进行自行推导,避免造成眼高手低的结果。

在实践教学方面,由于电力电子技术是一门实践性很强的学科,应考虑到不同的器件及不同变换电路在工程中的具体应用。例,讲IGBT器件时,要讲一些有源电力滤波器、静止同步无功补偿器等设备;在讲述AC-DC变换电路时,应提到信号采样电路、切割设备等;在讲述DC-AC变换电路时,应提到新能源发电、燃料电池等;在讲述DC-DC变换电路时,应提到直流开关电源、斩波器等;在讲述AC-AC变换电路时,要提到变频器、鼓风机等。这样使学生能清楚电力电子技术的具体工程应用,有助于激发学生的学习兴趣和求知的欲望。

3结论

电力电子技术学科的特点决定了其课程教学改革的涉及面广,是一项学术性和技术性很强的系统工程,是一项不断更新的长期任务。这就要求我们在及时掌握该门学科发展前沿的前提下,积极探索合适的教学课程体系、教学内容及相应的教学方法,培养出符合社会需求的电气工程及其自动化专业的大学生。

[1]刘力伟,黄文霞.“电力电子技术”理论与实践一体化的探讨[J].中国电力教育,2010(13):137-138.

[2]薛荣辉.《电力电子技术》课程高职学校教学改革[J].科技信息,2010(17):101-102.

[3]周渊深,宋永英.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社,2004.

[4]王兆安,刘进军.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社,2009.

[5]陈坚.电力电子学[M].北京:高等教育出版社,2008.

[6]李应允.电力电子技术[M].北京:中国电力出版社,2006.

[7]韩晓东.电力电子技术[M].北京:电子工业出版社,2012.

[责任编辑:桂传友]

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1674-1104(2013)06-0143-02

2013-09-24

池州学院2011年度引进研究生科研启动项目(2011RC031)

钱叶册(1972-),男,安徽枞阳人,池州学院机械与电子工程系讲师,硕士,研究方向为电力电子技术在电能质量中的应用;时国平(1974-),女,河南安阳人,池州学院机械与电子工程系讲师,硕士,研究方向为机械电子。

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