“电力电子技术”课程教学模式在新技术新观点下的探索

程琼?付波

摘要：结合电气本科生的特点，从“电力电子技术”课程地位、教学内容、实践环节等方面对该课程的教学理念和教学模式进行探索。这些探索无论在培养学生的兴趣和实践能力，还是在提高教师教学水平方面都体现了较好的效果。

关键词：电力电子；教学模式；创新实践；人才培养

作者简介：程琼（1959-），女，湖北武汉人，湖北工业大学电气与电子工程学院，教授；付波（1973-），男，湖北襄樊人，湖北工业大学电气与电子工程学院，副教授。（湖北 武汉 430068）

基金项目：本文系湖北工业大学电气与电子工程学院院级教研基金项目“电气类电力电子课程建设的传承与创新研究”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）09-0057-01

“电力电子技术”课程是电气类、自动化专业的核心专业基础课。在教学实践中，随着电力电子新器件的不断出现以及各种变流电路的不断发展，该课程始终呈现高速发展的态势，具有鲜明的时代特征，这决定了课程内容的动态变化。[1]然而该课程内容多、学时少，如何在新技术、新观点下探索该课程的教学模式，已成为一个急需解决的问题。

一、电力电子技术课程教学存在的问题

“电力电子技术”课程在有限的学时内完成教学任务，使学生在今后的工作中应用到所学的知识，成了“电力电子技术”课程教师普遍面对的一个问题。以机械工业出版社第5版王兆安编写的《电力电子技术》教材为例，现在各高校电气类、自动化专业本科生基本都使用这一教材。该教材分为10个章节，教材内容分布：第1章“绪论”；第2章“电力电子器件作为器件研究”，可跟第9章“电力电子器件的保护”结合起来；第3、4、5、6章为电能变换的基本电路，分别是“整流”、“逆变”、“直-直变换”、“交-交变换”；第7、8章為电力电子电路的控制方式，分别为“PWM控制”和“软开关技术”；第10章为“电力电子技术应用”。随着各种电力电子新器件和装置的不断涌现，使得其内容越来越丰富，因而教材章节多，学时少的问题越来越突出。

教学过程中，教材主要介绍以晶闸管构建的整流电路、逆变电路和调压电路，变换电路灵活多变，公式多，波形复杂。而在实际应用中，晶闸管的应用范围在渐渐缩减，电力电子技术应用的飞速发展使学生对学以致用产生了困惑。

电力电子技术课程是一门技术性、实践性很强的课程。随着湖北工业大学（以下简称“我校”）本科生规模的扩大，学校实验室为本课程提供的实验设备数量不足，性能一般，致使许多新技术、新方法无法通过实验验证，不利于学生对知识的掌握。

二、电力电子技术教学模式的再探索

1.电力电子技术教材状况

电力电子技术教材版本很多，但由于电力电子技术自身发展较快，目前教材中新知识点介绍严重不足，不能全面介绍电力电子技术当前发展的先进水平，而电力电子技术又与其相关技术呈现出相互交叉和相互融合发展的新局面，产生了许多新技术应用领域。[2]当前的电力电子技术教学，有关新技术工程应用内容不足，缺少新技术工程应用实例，尤其是电力电子技术在绿色环保、节能等方面的应用案例不足。而过多的理论教学不结合先进的实际应用，使学生在学习过程中感觉不到这门课的价值，不能很好的激发学生的学习热情。针对这些，教学中探索新的教学模式：保证电力电子技术教学中知识的先进性和系统性，将着重培养和提高学生工程实践能力和创新能力的理念贯穿于整个教学中，对过于深入的理论教学内容进行适当的删减。以“器件-电路-工程应用”为主线，结合当前电力电子器件的应用，以全控型器件IGBT、MOSFET为主打器件，将其融入到各种变换电路中。把器件的开关特性作为分析的要点，即器件开、关条件，器件损耗以及器件开通和关断作为变换电路的分析条件等。加强直观的波形分析内容，减少繁杂的数学推导。在补充和完善新知识的同时，重点介绍新技术工程应用的内容，尤其是增加电力电子新技术在节能、绿色环保等方面的成功应用案例。如应用中，一般电源，可分为开关电源、逆变电源、交流稳压电源、直流稳压电源、DC/DC电源、通信电源、变频电源等；专用电源，有逆变焊机电源、大功率开关型高压直流电源以及直-直变换器；在电力系统应用中，有高压直流输电、柔性输电技术，而抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置有电力有源滤波器等。[3，4]

2.兴趣是最好的老师

教学中要激发学生对这门课的学习主动性，解决与相关课程内容衔接的问题。如，在阐述一个抽象基本原理之前，首先从该原理在日常生活中的应用或大家熟知的工程应用讲起，电力电子技术的实用，可大到神舟飞船小到家用电器，以引起学生的兴趣，迅速拉近与学生的距离，消除他们的学习畏难情绪，然后再逐层深入触及原理核心内容。教学中发现，学生对电力电子技术课程学习的兴趣也是逐渐培养的。从绪论开始，了解课程性质、内容，慢慢深入，再结合实际应用，在老师的科研项目里，对所学的知识点开始融会贯通，兴趣油然而生。老师这时要抓住机遇，与学生多沟通，引导学生自主查阅相关资料，让学生认识到电力电子技术的工程性，这个阶段学生的学习兴趣与实践能力的结合得以充分体现。电力电子技术课程是在大三第一学期学习，学生有了前述所说的兴趣和能力，在创新实践组，在最后的毕业设计，毕业设计包括论文就是一份很好的答卷。

3.电力电子技术教学模式的探索，涵盖了实践教学

实践教学改进的步子明显滞后于理论教学的改进，从某种意义上说，仍是当前人才培养的薄弱环节。[5，6]实践教学探索、改进：理论与实践并进；实物教学，提高学生对工程的感性认识，激励学生学习积极性，在实验室讲解实验课；让学生参与实验装置的调试过程，使学生熟悉实验内容及设备的维护保障；基础实验训练，实验内容顺序要结合教材，从易到难，循序渐进，为综合设计实验打基础；综合设计实验（以课程设计形式出现）由老师提出实验目的和要求，在实验过程中，学生不仅要自己做实验，还要解决实验中存在的问题，锻炼学生分析问题和解决问题的能力；创新性实验，老师重点考查学生所设计的电路是否合理，是否能实现，并将理论推导在实验中加以验证；MATLAB仿真技术与实验设备相结合，构建了虚拟实验室，以MATLAB软件工具仿真各类电能变换电路，SIMULINK的仿真过程是交互的，可以灵活改变仿真参数，且可以立即得到仿真结果。[7，8]仿真波形对比分析，非常直观，仿真实验可充分利用学生的课余时间。

4.电力电子技术课程考核方式探索

第一，引导学生进行知识的梳理。为加强学生对课程的理解，引导学生每学完一章要自主进行课程内容、要点、重点的梳理和总结。

第二，以学生为主线讲解平时的作业。学生作业自主采取旁批的形式，同时对作业中出现的问题，让学生讲解，通过各种形式，引导、锻炼学生表述能力以及学会知识的积累。平时作业及课堂讨论作为期末成绩一部分。

第三，实行课程理论与实践技能相结合的考核方式。在理论考核中，以电力电子技术基本概念、实际电路分析为主，侧重于考查学生对知识的综合运用能力。实验着重考核对实验中出现问题的分析及解决问题的方法。

三、结束语

针对电力电子技术课程应用性、实践性强的特点，从教学内容、教学模式、实践环节等方面对该课程的教学模式进行探索和实践。结果表明，该教学改革切实增强了教学效果，对提高教学质量，培养创新人才具有重要意义。

参考文献：

[1]赵争鸣.电力电子技术应用系统发展热点综述[J].变频器世界，

2010，（1）：2-4.

[2]陈坚.电力电子学——电力电子变换和控制技术[M].北京：高等教育出版社，2004.

[3]张文亮，汤广福，查鲲鹏，等.先进电力电子技术在智能电网中的应用[J].中国电机工程学报，2010，30（4）：1-6.

[4]杨学斌.现代电力电子技术应用的探讨[J].中国新技术新产品，

2010，（18）：1-2.

[5]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.

[6]刘海波.《电力电子技术》实验教学改革探索与实践[J].实验科学与技术，2012，10（4）：95-97.

[7]张君，江秀臣，徐波，等.全工况仿真平台在电气工程教学中的应用[J].电气电子教学学报，2011，33（3）：58-60.

[8]李传琦.电力电子技术计算机仿真实验[M].北京：电子工业出版社，2006.

（责任编辑：王意琴）