“电力电子技术”课程研究性教学实践探索

刘少克?李晓龙

摘要：随着现代高等教育的发展，研究性教学实践越来越受到关注，其中案例分析、项目教学和工程实例等方法因与实际结合紧密而得到师生的偏爱。“电力电子技术”是一门与工程实际结合十分紧密的课程，结合该课程研究性教学实践，对工程平台的选择进行了探索，并以磁浮列车供电系统作为综合性工程平台在电力电子技术教学中的应用进行了举例说明。

关键词：教学方法；教学研究；实践教学；工程案例；电力电子技术

作者简介：刘少克（1963-），男，湖南长沙人，国防科学技术大学机电工程与自动化学院，教授。（湖南 长沙 410073）

基金项目：本文系“十二五”国家科技支撑计划重点项目“中低速磁浮交通应用开发及集成示范研究”（项目编号：2012BAG07B01）之子课题“中低速磁浮交通牵引计算关键技术研究”（课题编号：2012BAG07B01-01-04）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）09-0053-02

随着现代高等教育的发展，研究性教学实践越来越得到重视，尤其近年一些教学方法，如案例分析教学、项目教学、工程实例教学、角色扮演、行动导向教学等的出现，传统“填鸭式”、“满堂灌”的课堂教学模式被摒弃，教学效果得到改进。而在上述教学方法中，案例分析教学、项目教学和工程实例教学，由于其具有明确的实际应用背景，在工科类教学中得到广大师生的偏爱。在实际教学应用中，笔者发现有的教师由于从事的科研课题特殊，所举教学案例和项目所涉及背景知识偏僻，不具代表性；有的在同一门课程教学中，所举案例和项目零碎分散，不具系统性。“电力电子技术”是一门与工程实际结合十分紧密的课程，本文结合该课程研究性教学实践，对工程平台的选择进行了探索，并以磁浮列车供电系统作为综合性工程平台在电力电子技术教学中的应用进行了举例说明。

一、研究性教学实践中工程平台的选择

案例分析教学、项目教学和工程实例等与实际应用紧密的教学方法，首先需要选择一个好的“电力电子技术”综合性工程实际平台，在这个平台上，教师选择恰当的案例、项目和实例进行展开，可以使前后传授的知识得到很好的衔接。在综合性工程平台的选择上，典型性、适应性、先进性和系统性是需要考虑的四个重要因素。

1.典型性

典型性是指所选择的工程平台，应该具有广泛的应用背景，是广大学生容易接触、感性认知到的东西。采用这种平台，学生容易理解和接受，教学过程中教员不用过多地讲授其相关背景知识和技术。典型性的另一方面是指该工程平台采用的技术应具有一定的代表性，在所授课程的知识点中具有典型性。该平台采用的技术，不仅可应用于该平台上，应用于其他类似工程平台同样是可行的。考虑工程平台的典型性，教学中不宜采用特殊案例，如不宜采用教师在某一个别方面的特定科研项目和特定的技术解决手段方式，这些项目所采用的技术或解决手段不是主流，学生对此往往也并不感兴趣。

2.适应性

适应性是指所采用的工程平台中涉及的知识点应该与所讲授的本门课程很多知识内容相一致，这样通过一个平台，就可完成课堂多个知识点的传授和实践巩固。适应性的另一方面是深度和工作量适度。学生在一个时间段内往往需要同时学习多门功课，这样花费在一门课上的时间毕竟有限。知识点太深，学生会感到畏难，不能理解；而工作量太大，学生会产生厌倦情绪。

在教学深度方面，教师在传授时往往会尽量使学生明白、理解课堂上所讲授的知识内容；但却往往忽略学生为此需要花费的时间代价，没有考虑学生在学习本门课程期间同时承担的其他学习任务。在选择案例、项目和工程实例时，过多、过细和过繁的工作都交给学生，这样教学效果往往会适得其反。

3.先进性

先进性是指所选择的工程平台所涉及的技术，目前在工程实际中应该广泛被采用，并在未来一段时间内不会被淘汰。以“电力电子技术”的教学为例，可控硅是传统上广泛采用的一种半控型功率器件，但随着IGBT、MOSFET、GTO等全控性功率器件的出现，控制电路得到发展，可控硅应用越来越少，故在讲授“电力电子技术”课程时，应以目前主流的IGBT全控性功率器件为主线，尽量选择IGBT构成的工程平台，逐步减少、淘汰可控硅器件的知识和实践内容。由于技术日新月异的变化，对于计算机、信息技术等课程的讲授同样如此。

4.系统性

教师在开始讲授某门课程时，从课堂讲授到实践环节应具有系统性，应对整个教学过程实践环节采用的案例、项目和实例进行统一的策划，对时间、内容、方式和进度预先进行统一的规划、编排，避免臨时组织出现研究性教学环节与课堂教学结合不紧密，实践环节出现零碎、孤立的现象，只有这样才能使学生做到前后承接、融会贯通。一个好的综合性工程平台应该涉及所讲授课程的大多数知识内容和知识点。通过在同一工程平台挑选、提炼出不同案例、项目和实例，可使学生所学的知识得到有机统一，学生更容易理解和接受。

二、研究性实践教学中工程平台选择举例

“电力电子技术”是控制、机电和电气等学科的一门专业基础课，它集控制理论、电力学和电子学于一体，涉及的知识点多、范围广，与实际结合紧密。在讲授该课程时，笔者选择磁浮列车供电系统作为教学中的综合性工程平台。虽然是一种新型交通工具，但除了车辆需要悬浮外，与传统城市轨道交通，如地铁、轻轨技术是类似的。列车供电系统由地面和车辆两部分组成。地面供电系统主要由主变电所、牵引变电所组成；其中主变电所将高压电网AC110KV、50Hz三相交流电降压成中压AC35KV/20KV/10KV、50Hz三相交流电，牵引变电所再将中压三相交流电降压整流成DC1500V/750V直流电。最后，通过接触轨、电刷和配电系统分配给车载用电设备，供车辆牵引、悬浮、导向、制动、控制、信号、照明、空调等设备使用。

磁浮列车供电系统所采用的技术代表了现代电力电子技术的发展和典型工程实际应用。其车辆供电系统包括牵引逆变器、悬浮电源、控制电源、辅助逆变器，这些电气设备涉及了电力电子技术的典型功率器件，以及AC/DC、AC/AC、DC/DC、DC/AC四大主变换电路和软开关谐振电路在工程实际中的应用。随着功率器件的发展，技术的不断进步，设备日趋小型化、模块化和智能化。磁浮列车供电系统是一个综合性的工程平台，笔者在案例和项目设计时，根据工程实际的发展，围绕磁浮列车供电系统设计案例和项目。这些案例和项目因为在实际中有广泛的应用，且都围绕磁浮列车工程背景，学生容易理解和接受，学习积极性高。

三、结束语

从传统的知识传授到能力传授是研究性教学实践的根本出发点，在研究性教学实践中，结合案例、项目和工程实例教学方法，对巩固学生所学，提高学生动手能力大有帮助。但实践教学中学生往往需要花费比课程教学更多的时间和精力，故此，怎样在不多挤占学生学习时间的前提下，既让学生掌握好系统的理论知识，又使学生具备好的工程实际应用能力，是一个值得教师不断探索的过程。

参考文献：

[1]荣军，丁跃浇，张敏，等.案例教学法在电力电子技术教学中的应用[J].计算机教育，2012，（4）：74-75，80.

[2]周凤霞.谈行动导向教学法在电力拖动课程中的应用[J].教学研究，2012，（1）：63.

[3]李娜.项目教学法在《电力电子技术》课程教学中的应用[J].科技信息，2011，（29）：290.

[4]赵彩红，崔艳艳.一体化教学在电力电子技术课程中的应用[J].安阳师范学院学报，2012，（2）：130-133.

[5]李鹏飞，李正中，邬红，等.工程案例在“电力电子技术”课堂教学中的应用探讨[J].中国电力教育，2011，212（25）：101-102.

[6]郝海玲.多种技术手段在电力电子技术课程教学中的应用——电力电子工学结合课改方案[J].内蒙古教育，2012，（4）：76-77.

（责任编辑：王意琴）