应用型本科“电力电子技术”课程教学改革的研究

杨建湘

【摘要】本文根据“电力电子技术”课程的教学内容进行分析和讨论，结合我校培养应用型本科人才的发展趋势，阐述了电力电子技术教学过程中侧重于工程应用的改革方向，同时论述了教学方法和手段的改革措施，通过利用各种软件仿真加深学生对电力电子技术知识的理解，让学生真正做到学以致用，获取最佳的教学效果。

【关键词】工程应用;教学改革;实验仿真;实践能力

《电力电子技术》是电气信息类专业的一门重要且实践性极强的基础课程，该课程教学内容较多、电路多、信息量大，通过分析各类电力电子器件的导通与关断来理解四种变流典型电路的工作原理。随着电力电子技术的不断发展，结合当前我校应用型本科院校的转型及电气信息类专业的特色，对电力电子技术课程的教学内容不断更新补充、采用更加合理的教学方法与手段以及教学实践等教学改革。比如其课程特点波形分析内容极多，给教学带来极大的不便，且手工绘制波形缺乏灵活性采用软件仿真帮助学生理解。因此，在传授学生理论知识的同时强化培养学生的实践能力。

1.教改的理念及课程内容

1.1 教改的理念

以现代高校教育思想为指导，以高素质师资队伍为基础，以强化培养学生能力为目标，以适应工程实践需求为导向，以科学的教学管理体制为保障，以当前地方性院校应用型本科转型为契机，对教学内容、方法、手段和实验实践等进行改革的探讨与实践[1]。

1.2 现有的课程内容体系

电力电子技术是应用电力电子器件对电力电子电路进行电能变换和控制的技术，是强电与弱电之间的纽带。“电力电子技术”课程的知识体系主要包含电力电子器件、电路、控制三条主线，如图1所示，

图1 “电力电子技术”课程的知识体系结构图

在“电力电子技术”课程的知识体系中，电力电子器件部分是基础，主要由不可控器件、半控器件、全控器件、新型电力电子器件组成，讲授其基本结构、工作原理、特性参数、共性问题等。教学目标是让学生能熟练掌握各种电力电子器件的使用方法和在使用中应注意的问题。“电力电子技术”课程的主干内容是四大基本变流电路，这部分的教学目标要求学生做到“四会”：会看、会想、会算、会选。“会看”即为会看懂主电路图;“会想”即为会想明白主电路的工作原理，并能看懂其工作波形图;“会算”即为会计算一些重要的电气量，如整流电路输出电压的平均值、逆变电路输出电压的基波幅值等等;“会选”即为会选择合适的功率开关器件，主要是功率开关器件的电流和电压定额。控制技术是《电力电子技术》课程的工程实践部分，要求学生掌握SPWM控制技术和软开关技术的基本原理及应用[2]。

2.教学手段与方法的改革措施

2.1 合理利用多媒体制作有声形色一体化的课件

讲好绪论第一堂课，激发学生的学习热情，对课程学习有个良好的开端。在采用多媒体课件时，切勿将课本的内容用PPT直接投影到屏幕上。教师可以将图、文、声、色融合为一体，说明电力电子技术的具体应用领域。对教学内容进行充分理解和掌握并与工程实践相结合，在教学中还应注意压缩或删减一些已过时或实际应用较少的器件和电路，避免学生在课堂上被“枯燥”的电路图、波形图及公式推导丧失信心，让学生在听课时对教材中的内容与我们的生产生活密切联系起来。比如在讲述交-交变频电路时，结合目前我国应用最广的变频调速技术，教师可以收集丰富的集图片、录像等感性材料重点讲述交-交间接变频电路，主要以变频器和UPS为对象与我们生产生活紧密结合[3]。

2.2 联系其他课程知识与教师的科研成果相结合应用于教学中，实施案例式教学

电力电子技术是以电路分析、模拟电子技术、数字电子技术等课程为基础，是一门要求掌握基础知识较宽的课程，与控制理论、单片机原理、电力拖运与控制系统等课程联系十分紧密。在教学中，适当注意本课程与其它课程联系，其一有利于学生掌握本课程的知识，其二有利于学生对基础知识的加深理解与应用，同时在学习其它专业课时，能很快应用本课程的知识来解决问题。比如，在讲授PWM自然采样法时，除讲授教材中的基本理论与计算外，可以以电子束焊机高压逆变电源驱动电路为对象将其列入教学内容中去，用图2所示的简单电路框图说明该方法的实现方法，由于教师在科研过程中有着深刻的理解和丰富的经验积累，与学生进行互动交流，启发学生用己掌握的知识来分析和设计一个小电路，引导学生一步一步地挖掘知识点，与学生一起分析设计这个简单的模拟电路生成PWM波的方法。因此讲解起来论据充分、内容详实、语言生动，能激发学生学习的兴趣[4]。

图2 PWM生成电路图

3.充分利用各种仿真软件加强实践能力培养

实践教学改革是目前地方性本科高校转型的目标。电力电子技术课程的实践性很强，实践教学是该课程的重要环节。多实践、多练习是学生掌握知识、培养技能、学以致用的有效捷径。加强学生更深层次理解和巩固课堂知识，以提高学生的动手能力为培养目标，鼓励学生参与教师的科研活动和实验室建设，减少一些验证性实验，增加综合性和设计性实验;开放实验室， 针对我校实验教学设备较少，学生数量大，学生只能在现有的实验设备上进行少量的电路实验，来验证的知识，不能体现电力电子技术课程的最新内容。由于现代计算机仿真技术以可视化、生动、准确、图形精美等优点已经备受关注，为此，我们在教学过程中，给学生介绍一些专用的仿真软件，如Matlab、Pspice、Saber、Multisim、PSCAD/EMTDC等这些仿真软件加载有常用的电子元件库及虚拟仪器。在我校的公用计算机房利用仿真软件来解决实际实验问题，可以适时地讲述一种仿真软件的用法同时对课程中的所学例题及所有实验进行仿真，从而丰富实验手段，增加学生的感性认识，提高综合设计能力和设计效率。同样也可对如图2所示的PWM生成电路框图进行实验仿真，同时可以软件仿真的同时考虑PID控制和反馈对所需高压电源系统的影响。通过一些电力电子变换电路的控制电路设计，将工程应用技术渗透到实验教学过程中，可以不断加强学生的工程实践能力，大大激发学生学习的兴趣和增强学生学习的主动性[5]。

4.结语

根据“电力电子技术”课程教学内容结合我校培养应用型本科人才为落脚点进行改革，在教学手段和方法的改革措施中，合理利用多媒体课件，丰富了教学内容，生动展示各种教学素材。同时教师可以实施案例式教学让学生与其他课程知识联系，拓宽学生学习的思路与知识面;在加强学生实践能力培养的改革措施中，充分利用各种仿真软件，进行综合性实验仿真，强化学生的工程应用思想。因此，在“电力电子技术”课程教学实践改革中要及时更新和补充目前工程应用中的一些主流技术来充实我们的教学内容，积极改进教学方法和手段可以提高学生的学习积极性，激发学生的学习兴趣，使教学过程生动有趣，加深学生对知识的理解，提高学生的综合素质和实践能力，在教学过程中效果较好。

参考文献

[1]王卓，王强，曹晶人，辛平，麻丹丹.“电力电子技术”课程教学改革探讨与实践[J].中国电力教育，2013（11）：37-38.

[2]唐杰，林立，李海娜.“电力电子技术”课程教学内容改革研究[J].中国电力教育，2011（24）：178+180.

[3]孙静，王昕.“电力电子技术”课程教学实践改革的探索[J].中国电力教育，2009（19）：69-70.

[4]许春雨.电力电子技术课程的教学与实践[J].电气电子教学学报，2010（S1）：55-56.

[5]程琼，郑建勇，廖冬初.“电力电子技术”课程改革新探讨[J].电气电子教学学报，2009（2）：13-14.