电力电子技术课程的应用型教学改革探索

陈佩军

[摘 要]电力电子技术课程是检测技术及自动化方向的专业限选课。通过在“卓越计划”背景下对电力电子技术课程应用型改革研究，可以探讨改革过程中如何实现知识点与工程应用无缝连接的问题，提出将项目教学法引入课堂中，增加实践教学环节，调整考核方式的改革方案，完善课程体系，满足学生工程能力训练要求，提高学生的学习积极性。

[关键词]电力电子 卓越计划 教学改革

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）02-0161-02

2014年3月，教育部提出将2000年后近700所“专升本”的地方本科院校逐步转型为现代职业教育，重点培养工程师、高级技工、高素质劳动者。2002年专升本成功的安徽黄山学院以2011年省级质量工程“卓越工程师计划”为契机，进行专业改革，逐步向应用型本科转型。机电工程学院自动化专业成立于2008年，是一个即年轻又充满活力的专业，有幸成为本校首批实施“卓越计划”的专业。从本专业2011级自动化专业学生中遴选出40名学生成立卓越班，作为应用型改革的试点班级，进行相关课程教学改革建设。

一、电力电子技术课程“卓越计划”改革试点

近年来，电力电子设备作为“绿色能源”在各个领域应用越来越广，包括电气节能、新能源发电、电力牵引、智能电网等等[1]，相关职位有软硬件研发工程师、调试工程师、设备销售经理等等，企业对于各层次技术人员的需求量日益增加。

为了能够使自动化毕业生走出校门具有较强竞争力，专业从社会需求为出发点，以学生工程实践能力为培养目标，进行专业改革建设。电力电子技术课程是检测技术及自动化方向的专业限选课。为此，将电力电子技术课程作为本专业改革课程之一。

二、课程改革效果及问题

（一）改革从课程地位、教学内容和方法、考核方法展开，取得一定的效果

首先提高课程的地位，从专业限选课调整为专业必修课。原先课程学分为2.5分，包含32理论课时+8实验课时；调整后课程学分为3.5学分，包含48理论课时+12实验课时。一方面增加理论课时量，以往只做简单介绍的直交逆变和交交变流技术也成为重点内容，这样理论课对四类变流技术都将进行详细介绍。另一方面增加实验课时，添加两个具有设计类的实验题目——直流斩波电路设计与性能研究、整流电路的有源功率因数校正研究。加上之前的4个实验题目，共有6个实验题目。教学方法中利用flash动画等多媒体手段并结合板书来讲解，便于分析与理解。[2]考核成绩由平时成绩10%，实验成绩30%，期末成绩60%组成，考试题型中记忆类的题型分值减少，增加工程分析题和设计题型的分值。

这些改革措施提高了学生的学习积极性，改善了学习态度，使学生对于电力电子技术有了一定的认识。

（二）问题分析

一方面对于学生而言，没有亲自安装或拆除过电力电子设备，对其系统结构没有感性认识，加上书本中复杂电路原理图和电压电流曲线，使得知识点比较抽象，难于理解；同时实验设备条件限制，无法做全所有四类变流技术，且实验项目大多是验证类，设计性和分析性的实验较少。总体来说，距应用型人才培养目标还存在差距，课程中缺乏工程实践能力的训练，需要将工程应用案例引入教学过程中。另一方面对于教师而言，应用型课程需要教师具有较高的工程实践能力，然而目前教师的工程专业知识有限，工程项目较少，需要教师不断的提升自身的工程能力，积极申报省级或者国家大学生工程项目。

三、课程体系的完善

借鉴兄弟院校的经验，结合黄山学院自身的特点，电力电子技术课程仍然需要完善，课程体系的完善从课堂教学、实践教学和考核方式展开。

首先课程学分不变的基础上，增加了实践教学环节。[3]调整理论课时为32课时，实验教学为12课时，实践教学为16课时。

（一）课堂教学引入项目教学法。[4] [5]2012年笔者申报了全国大学生创新创业项目“基于DSP2812的三相频率电压可调的小功率逆变电源的研究”，现已结题。利用该项目可以构建虚拟的工程项目。如图1所示，原有的逆变系统由6个基本模块化组成，若按要求进行组合，结合相应的控制对象，可实现四类变流技术的虚拟项目设计。有了虚拟项目就可以进行项目教学。

项目教学的思路如图2所示，从虚拟项目的控制对象所要达到的控制需求为出发点；进行开关器件选型、原理介绍，讲解变流技术的基本原理，选择PWM控制算法，选择采样信号，组成闭环系统；最后讨论算法中的参数与输出结果的关系，达到输出效果，满足控制需求。这样一个过程，比单纯讲解电压电流曲线更加有工程意义，学生也更能容易理解和掌握。

讲解过程不按照书本的章节顺序，而是按照完成项目实施过程为顺序，包括项目背景、设计要求、详细方案、技术线路、现场调试过程、验收标准，其中重点讲解设计要求、详细方案和验收标准。讲解过程中的知识点可能是跨学科的、跨课程的、跨章节的，将它们融入整个教学过程中并连贯成为一个系统，这样学生能够从宏观应用的角度真正认识电力电子技术。

（二）对于实验没有涉及的变流技术，利用实践教学[6]来完成，分为硬件设计和软件仿真。硬件设计方面，利用89C51单片机设计控制板，完成SPWM和SVPWM波形分析与设计；软件仿真方面，利用Simulink仿真工具中的电源模块、电力电子模块、电机模块，完成双馈风力发电系统仿真设计、转速电流双闭环直流调速系统仿真设计、恒压频比交流调速系统仿真设计。每个设计以小组形式完成，以设计效果和设计报告为考核依据。这样可以锻炼学生的动手动脑能力，培养团队合作精神。

（三）为了考查学生在该课程的学习态度和学习效果。采用PSF考核方式，即过程参与考核方法，如图3所示，它由课程参与度评价（participate）、系列的过程评价（series）、期末考核（final）组成。这种方法能够显示学生对课程的参与程度。

四、总结与思考

今年是电力电子技术课程改革试点的第二年，专业将继续围绕“应用型”进行课程改革建设，将项目教学法引入课堂，增加实践教学环节，让学生主动参与课程教学过程中，提高学生的工程能力训练效果。

同时还有相关问题需要思考，比如电力电子技术课程将会在非卓越班开课，如何对待卓越班与非卓越班的差别？项目教学法的硬件条件和软件条件比较简陋，如何对硬件和软件进行完善？项目教学法涉及的知识点众多，如何实现知识点与项目的无缝连接？这些问题只有通过教学实践来解决。

[ 注 释 ]

[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）：41-44.

[2] 李平.“卓越工程师培养计划”下的电力电子技术教改探索[J].中国科技信息，2012（17）：152-153.

[3] 孙书芳.“应用技术主导型”电类专业电力电子课程教学改革与实践[J].中国电力教育，2011（25）：97-98.

[4] 要丽娟.项目教学法在教学中的应用[J].湖南工程学院学报，2010（3）：91-93.

[5] 葛笑寒.基于“教学做一体化”的电力电子课程教学设计[J].科技信息，2011（32）：261-262.

[6] 胡新新.《电力电子技术》课程教学改革研究[J].中国科教创新导刊，2012（8）：194.

[责任编辑：钟 岚]