电力电子技术课程教学研究与实践

樊建强 郭晋蜀山西农业大学信息学院 山西太谷 030800



电力电子技术课程教学研究与实践

樊建强 郭晋蜀
山西农业大学信息学院 山西太谷 030800

摘 要：揭示了电力电子技术课程在传统教学模式中存在的问题，详细阐述了解决问题的思路与具体操作方法。首先指出传统教学模式在电力电子技术课程教学中存在的各种问题，提出了以教学内容的实时更新和“微课+慕课+仿真”相结合的教学方法作为相应对策，然后详细论述了这些对策的具体操作方式，最后强调了这些对策的教学实践效果。

关键词：电力电子技术；教学研究；实践

电力电子技术是电气类、自动化类本科专业重要的专业基础课之一。电力电子技术横跨电子学、电力学、控制理论3个专业方向，广泛应用于交通运输、航天通信、家用电器等众多重要领域［1］。电力电子技术是现代工程技术领域发展最为迅速且应用愈益广泛的诸多重要学科之一，这使得它在电气类、自动化类本科专业基础课中砥柱中流的作用日益凸显，该课程的特点是兼具实用性、工程性和综合性［2］。

随着社会进步和技术发展，在电力电子技术课程中沿用传统的教学内容和教学方法，已经开始与除旧布新与时俱进的发展要求不相符合。电力电子的技术进步洪流，带动各种新型电力电子器件及其相关应用技术不断涌现，原有教学内容已不能适应科技迅速发展的需求，电力电子技术课程的教学内容亟须不断地充实和更新。在传统的教学中，教师虽然采用多媒体课件授课，但其本质仍旧是以“教师为中心”的注入式教学占主导地位，尽管教师为了在课堂上提供了更多案例和Flash动画等教学资料而费尽心机，但学生仍然是被动地接受，教学效果事倍功半就成为并不鲜见的“常态”。显然，在电力电子技术课程的教学中沿用传统的教学方法已难以调动学生的学习积极性，如果考虑到各校学生的实际情况不同，学生的入学基础参差不齐且有的学生基础较差，教学效果就会受到更大的负面影响。因此，在电力电子技术课程的教学方法上努力除旧布新与时俱进，才能适应社会进步和技术发展的要求［3］。

以实用性、工程性和综合性为导向而充实和更新教学内容，并以“微课+慕课+仿真”教学方法相结合的教学模式，是电力电子技术课程的教学与时俱进的有效努力方向。为了调动学生的学习热情和自主学习的积极性，转变传统教学中教师的“教”与学生的“学”相互之间配合差、互动少的状况，并为使学生改变他们以往事半功倍的学习习惯，引导他们逐步实现由厌学—有兴趣学—掌握方法—学会—会学的转变，我在实际教学中采用了“微课+慕课+仿真”相结合的创新型教学方法并取得了较好的教学效果。

1　教学内容的安排

为了实现上述教学要求，经过我校电气、自动化教研室教师的讨论，所达成的共识是：电力电子技术课程的内容应以开关器件为基础，以四类基本变换技术为核心，以两种控制方法为辅，以四类技术的应用为目标，并应适当兼顾当前新技术的发展趋势。这样的内容设置既有利于学生掌握课程核心内容，也能够促使学生更好地掌握电力电子技术在实际工程中的应用，并使他们对电力电子技术的最新发展有一定的认识，为今后的工作以及深造打下一定的基础。

在基础性开关器件的内容安排上，以全控型器件为主，兼顾半控型器件的相关内容。晶闸管是半控型器件的典型代表，也是目前几乎所有电力电子技术课程教材中都会介绍的器件，它在目前的工程应用中仍占有一定的比重。现在以电力场效应管和IGBT为代表的全控型器件的迅速发展，已经成为电力电子领域的核心器件，从而会影响到主电路的拓扑结构和控制方法［4］。我们在教学中，按照工程中的实际应用以及器件的历史发展，将半控型器件的相关内容结合整流电路进行讲解，而对全控型器件及其组成的逆变器流交流变换技术、斩波技术的特性进行详细介绍。并且会给学生增加一些教材内容之外的全控元件的介绍。

在课堂上及时传授该学科的前沿知识并介绍其发展趋势，有利于培养学生紧跟相关学科最新发展动态的良好习惯。例如，将当前诸如无功功率发生器（SVG）、电网谐波抑制技术、高压直流输电技术、高压变频器、矩阵式交-交变换器等电力电子最新应用的内容，作为补充拓展的知识介绍给学生。此外，还应该将那些诸如电子镇流器的应用、太阳能发电等与学生身边生活密切相关的应用内容，插入到适当章节的教学中，来增加学生对其身边电力电子技术的感性认识。

2　“微课+慕课+仿真”相结合的教学方法

充分注意到“95后”学生求新、求变的特质，是做好教学工作的基本前提。目前我们面对的学生基本是95后，他们对传统的教学方法比较厌倦甚至反感，然而他们对互联网、新技术、新教学方式的喜爱并渴求掌握的愿望又是非常强烈的。因此在此基础上我们采用了“微课+慕课+仿真”相结合的教学方法，充分调动学生学习电力电子技术课程的兴趣和积极性。

2.1微课的应用

微课是指基于某种特定的教学设计思想应用多媒体技术，在五分钟以内就一个知识点进行针对性讲解的一段视频。在教育教学中，微课所讲授的内容呈“点”状、碎片化，这些知识点，可以是教材解读、题型精讲、考点归纳等具体教学内容，也可以是学习方法传授、教学经验介绍等方法论方面的知识讲解和展示。微课是课堂教学的有效补充形式，微课不仅适合于移动学习时代知识的传播、也适合学习者个性化、深度学习的需求［4］。在不同的教学环境中，微课可以有不同的应用形式。

2.1.1微课在新授课上的作用及效果

微课在新课教学的课前预习、新课内容导入、新课重难点讲解等不同环节可以扮演不同角色。首先，在新课教学之前，可以根据学生已有的知识基础和新知识所需的衔接知识点，给学生提供相应的微课视频，从而可以让学生在课下先看此微课视频，为新课做好预习准备。其次，在新课导入环节，教师常用的教学方法是，为了吸引学生的注意力，为新课的讲解做好铺垫，教师会根据新课知识点设计新颖的问题。依据此教学方法制作微课，在开始上课并复习旧课内容后先让学生看此视频，以此作为学习新课的新颖序曲。最后，还可以将教师对新课中重难点做点拨、对典型例题引导学生探究其规律等内容，也制作成微课，用以在学生自主探究或团队合作探究后一起看此微课视频。

电力电子技术课程内容知识点多而难，并且里面的输出波形较多，如果简单的让学生看书预习，对于学生来说难度较大。结合以上微课的诸多特点，在教学过程中，授课教师会在备课时，自己制作或从网络资源上搜索并购买相应的微课内容，在上课前一周通过与学生建立的班级微信群进行发布，让学生对新内容进行热身，以达到吸引他们学习的注意力并达到预习的效果。

2.1.2微课在学生自主学习中的应用优势

微课视频以其短小精悍的特点，使其在学生的自主学习中应用中拥有几项不可多得的优势。其一，随着网络通讯的发展和计算机的普及，学生基本上都有各自的笔记本电脑或是智能手机，当教师把学习中的重点和疑难问题制作成微课，上传到网上，学生便可以随时点播学习。其二，微课短小精悍，其所围绕的一个议题或一个重点，都是针对学生学习中的疑难问题设计，非常适合学生自学。其三，学生学习微课的时间和地点选择的自由度很大，学生有了很大的自主空间，只要有学习的愿望，即可实现对微课视频的充分利用。其四，微课可以适应不同的学生，由于视频播放的快慢可以调节，这就让不同程度的学生可以根据的自己的基础和接受程度控制视频播放的快慢，以达到最佳学习效果；其五，由于视频可以反复播放，这使得那些平时反应慢而又羞于发问的学生能够从容地反复观看，这就为较好地解决了后进生的转化问题提供了一条简便可行的途径［3］。

在每次课后，教师通过班级的微信群发布相应的作业要求，当有学生进行反馈该作业的困难时，通过统计分析学生们的共性问题以及易错、易疏忽的问题时教师就对该知识点和作业制作相应的微视频发布，这样不仅可以了解学生整体对该知识点的掌握情况，同时也可以达到增强学生与教师的互动交流和感情。

2.2慕课的应用

慕课（MOOC，Massive Open Online Course）是大规模的网络开放课程，它是为了增强知识传播而由具有分享和协作精神的个人或组织发布的、散布于互联网上的开放课程。慕课是新近涌现出来的一种在线课程开发模式，它发展于过去的那种发布资源、学习管理系统以及将学习管理系统与更多的开放网络资源综合起来的新的课程开发模式。

随着电力电子技术的飞速发展以及互联网的快速普及，很容易从网上找一些与电力电子技术相关的在线视频，它们既可以使教师提高自身的学识水平，也可以通过各种形式形成电力电子技术课程的慕课教学内容。例如，西安交通大学等国内顶尖高校电力电子技术精品课的在线视频公开课，就可以作为在电力电子技术课程中应用慕课形式的参考资料，使用这些资料进行慕课教学，不但可以最大限度地共享网络资源，也使得学生们有更多机会领略国内名校的名师风采，这对于开阔学生们的眼界并且激发他们的学习热情，显然益处多多。当然，学生在课堂外的自主学习中也可以重新复习这些视频，这要比以往的看书本复习效果好得多。随着以后双语教学的逐步普及，电力电子技术课程中慕课的资源共享范围，还可以扩展到包括美国等西方发达国家在内的全世界。

2.3实验及实践中仿真的实施

应用计算机软件进行仿真设计并对设计结果进行仿真验证，已经成为现代工程设计领域的常态，它也应该成为工程教育领域电力电子技术课程教学中的常态。在电力电子技术课程教学实验环节中，无论是拥有充足实验设备的学校，还是缺乏实验设备的学校，都可以采用Matlab软件实现为实验教学做出必要补充的努力。在电力电子技术实验教学过程中，主要是利用Matlab仿真软件中的SIMULINK元件库来建立电力电子电路仿真模型并给出仿真结果，来加深学生对所学内容的理解。将计算机仿真软件引入实验课堂教学中，不仅能提高学生对学习电力电子技术课程的兴趣，而且更容易使学生学好这门专业课程。同时，在电力电子技术课堂教学中，采用仿真教学能够部分代替实验教学，节省大量的教学资源［4］。

在实践课中仿真的实施环节，注重培养学生的团队合作能力和多门课程的综合应用能力。布置课程的设计任务时，要求3个人组成团队共同完成，以培养学生们的团队合作能力。给出具体的题目、技术指标和设计要求等内容后，注意引导学生如何综合运用所学的电力电子技术、数模电技术、编程语言（C语言或Matlab）完成相应的设计。鼓励学生积极参加省级、国家级的电子设计竞赛和“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛，将所学的知识应用于实际的科技制作。在实习环节带领学生参观相关的电力电子设备生产单位、发电厂以及其他电力电子设备的应用单位。

3　结束语

电力电子技术课程是一门实用性、工程性和综合性较强课程，因此其教学改革是一项复杂而系统性的工程，技术性涉及面也较广，它的核心在于“实用”［5］。因此，在教学中必须于提高学生学习兴趣的基础上强调实际的应用。经过两届学生的教学实践，学生普遍感到电力电子技术课程的教学内容安排和“微课+慕课+仿真”相结合的教学方法效果较好，能够有效地激发他们的学习热情。

参考文献

［1］ 王兆安，刘进军.电力电子技术［M］.北京:机械工业出版社，2012.

［2］ 张文蔚.“电力电子技术”课程建设探索与实践［J］.中国电力教育，2012（6）:66-67.

［3］ 杨奕.《电力电子技术》课程教学改革初探［J］.南通大学学报，2006（22）:95-96.

［4］ 李秀娟，刘伟.“电力电子技术”课程改革思考［J］.电气电子教学学报， 2009（6）:30-31.

［5］ 胡新新.《电力电子技术》课程教学改革研究［J］.职业技术研究，2012（8）:194.

Teaching Research and Practice of Power Electronic Technology

Fan Jianqiang， Guo Jinshu
Department of Mechanic and Electric Engineering， Information College， Taigu， 030800， China

Abstract:This paper reveals the problems of the traditional teaching mode of "power electronic technology"， and expounds a new method of solving the problems in detail. Firstly， this paper pointed out the problems when teaching in the course of "power electronic technology"， and put forward to the new teaching method of “Micro-course + MOOC + Simulation” combining with the teaching content updated in real time. Then， the paper discussed the specifc operation modes. Finally， the paper emphasized the teaching practice effects.

Key words:power electronic technology； teaching research； practice

收稿日期：2015-09-23

作者简介：樊建强，硕士，助教。通讯作者：郭晋蜀，硕士，副教授。