《电力电子技术》一体化教学的探索

王绍武 刘旭民

摘 要：理论教学和实践教学的是相互促进的，在高职专业教学中实施“理论与实践一体化”教学模式，是加强学生职业素质培养，提高学生综合职业能力的一项重要教学改革。本文结合职业教育的实际情况，进行理论实践一体化教学法的实践，阐述了理论上结合波形图分析电路，实践上测量真实的电路波形，对比理论分析波形加深学生对电路的理解的专业教学改革思路。

关键词：电力电子 一体化教学

一、引言

电力电子技术，出现于20世纪60年代，是一门建立在电子学、电工原理和自动控制三大学科上的新兴学科，应用于电力领域的电子技术。简单来说，就是使用电力电子器件（如晶闸管，GTO，IGBT等）对电能进行变换和控制的技术，分为电力电子器件制造技术和变流技术（整流、逆变、斩波、变频、变相等）两个分支，现已成为电类各专业不可缺少的一门课程，在培养电类专业人才中占有重要地位。

在高职教育中，电力电子技术作为电类各专业中的职业技术课程，是学生在学习了模拟电子、数字电子和工厂供电等知识的基础上进行学习，又为后面学习变频器和自动化生产线等课程打下基础。

但在课程学习过程中，出现很多的电路分析、波形分析，琐碎的知识点也比较多，内容多、难学，这是学生普遍的反映。如何變抽象枯燥为直观生动，激发学生的学习积极性，使学生能够更好的掌握电力电子技术，便是摆在高职电力电子技术课程教师面前必须解决的问题。

根据高职教育的特点，采用理论与实践一体化教学，打破理论课与实践课的界限，将理论教学与实践教学融为一体，利用先进的教学设施和实训设备，实现专业理论知识传授和实践操作技能训练的统一。这种一体化教学模式能很好解决理论教学和实践教学脱节问题，减少理论课之间及理论与实操课之间知识的重复，增强教学直观性，充分体现学生主体参与作用，也体现了职业教育的本质特征。本文以晶闸管调光电路的分析为案例，就《电力电子技术》课程的一体化教学进行有意义的探索。

二、课程案例分析

晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作过程可以控制、被广泛应用于可控整流、交流调压、无触点电子开关、逆变及变频等电子电路中，是典型的小电流控制大电流的设备。

晶闸管的学习在《电力电子技术》课程中占举足轻重的作用，是本课程学习的基础，因此掌握晶闸管的基本结构和工作原理及其重要。而传统的课程中，全部在教室中进行理论讲解，波形分析，堂课抽象的理论讲解较多，只有少数能力较强的同学勉强接受，而大部分学生不知所以然，或似懂非懂，教学效果极差。

为了使学生更好的掌握晶闸管器件的原理及应用，我们增加了“晶闸管调光电路分析与调试”的一体化教学内容。选取实际生活中常用的晶闸管调光灯电路为教学载体，我们根据学生的现状，调换教学方法，顺其自然地从抽象理论教学转变为形象思维教学中来，多给学生自己动手操作的机会，使同学们从枯燥乏味的理论中解脱出来，获取他们需要的技术能力。在专业一体化教室上课，教师可以在讲授基本理论的同时，通过实验手段演示其工作原理，然后再让同学们通过实际操作吸收消化，促进理论知识与实践教学融合，这样在学和练中理解理论知识、掌握专业技能，来调动学生学习热情，增强学生学习兴趣，以达到预期的教学效果。

三、一体化教学实施

1、任务导入

在本次课开始时，首先由教师给学生展示图1所示的晶闸管调光电路实物，让学生认识电路中的每一个元器件，使学生回忆课堂中每一个元器件的原理及特点，对系统有一个整体的认识，然后通电调整旋钮，和学生一起观察调光灯电路的工作效果，最后引入问题，为什么调整电位器会使灯的亮度改变，晶闸管在电路中如何工作。

图1 闸管调光灯实物 2、任务讲解

接下来再任务讲解部分，给出如图2所示的晶闸管调光灯电路。并将电路分成整流、稳压、触发脉冲形成和晶闸管整流调压四个部分，分部分详细讲解。

图2 晶闸管调光灯电路 首先，由电子技术的知识，我们可以知道“A”点为由VD1～VD4四个二极管构成的桥式整流电路输出波形，A点为全波整流波形。B点的波形是经稳压管V8削波后得到的梯形波。然后，分析C点波形，由于电容每半个周期在电源电压过零点从零开始充电，当电容两端的电压上升到单结晶体管峰点电压时，单结晶体管导通，电容开始放电，直到单结晶体管谷点电压，同时触发电路送出脉冲。电容的容量和充电电阻RP的大小决定了电容两端的电压从零上升到单结晶体管峰点电压的时间，电容的容量和充电电阻RP的大小决定了电容两端的电压从单结晶体管峰点电压下降到谷点电压的时间，在分析过程中应当强调：峰点电压UP、谷点电压UV假设为固定值以便分析。理论讲解过程中结合各点波形，使学生学习整个电路工作原理。

但绘制理论波形并不能直观切身感受系统工作，接下来老师带领学生一起进行实际系统的各点波形测试，通过测试并于理论波形进行对比，可以得到如图3所示的理论实际波形。

图3 晶闸管调光灯电路各点理论与实际测试波形图 通过实际测量观察发现，示波器测量得到的波形和理论分析的波形是有区别的。接下来以图3中的4点波形，教师引导学生，通过对比发现两者的区别不仅仅会有由于干扰带来的杂波，在脉冲的底部，其区别也很明显，理论分析上为直线（为了简化电路分析，便于理解），而实际波形却非如此，通过两个波形的对比，学生会发现，实际波形底部曲线和经过整流、稳压后的梯形波是一模一样，这里可以设问，为什么？学生经过思考会发现，是因为单结晶体管的波峰电压、波谷电压并不是固定不变的，而是随着其UBB的改变而改变的，从而加深了对单结晶体管的理论。在实际的电路传递信号时，真实的波形和理论分析的波形是有区别的。

3、学生测试

在教师讲解演示结束后，给学生布置实践任务，要求学生分别测试不同亮度时电路各点波形，对比分析出现现象的原因，并完成调光旋钮在电阻较小，适中和较大时各点波形，写出测试报告。

4、小结

在学生测试后，教师对本次课程进行总结，完成本次课的教学任务。

四、课程考核方法

传统的理论考核已不能满足职业教育对学生各种技能培养的评定考核。引入一体化教学的《电力电子技术》课程采用单元过程考核与结果考核相结合的考核办法。单元过程考核占50%；结果考核占50%；其中单元过程考核内容项目有：回答问题、作业、出勤、讨论发言、实训操作等。结果考核为试卷与实操抽考。考核方案制定合理，便于操作，并能体现职业教育对技能型人才培养的要求。

五、结束语

实施理实一体化教学为学生们提供了一个充分展现自我的平台。在教学中充分引导学生主动参与，激发他们的主观能动性。在课堂中给他们充分的时间思考和训练，实现“要我学”到“我要学”的转化。教师在教学实践中，还可采用学生自主提问的教学方法，以学生质疑为切入点，以学生合作解决问题贯穿整个教学过程。

理论与实践一体化教学是职业教育发展的必然趋势和关键所在，通过理论与实践一体化教学，使人才培养向技术应用型方向转变，学中练练中学极大地激发学生学习的积极性，取得了良好的教学效果。

参考文献：

[1]莫正康，电力电子应用技术，机械工业出版社，2000.5.

[2]黄家善，电力电子技术，机械工业出版社，2007.2.