借鉴国外经验提升电力电子技术课程教学

王磊

摘 要：本文从电力电子技术课程的教学实践出发，在借鉴国外电力电子技术专业教育改革成功经验的同时，结合学生的实际情况和教学中出现的问题，从课堂教学、实验管理和课外兴趣小组三个方面改进了电力电子技术课程的教学，对教师科研课题研究的硬件制作方面也可以起到一定的促进作用。

关键词：电力电子技术；电气工程；课程教学；国外经验

中图分类号：G642.3文献标志码：A文章编号：2095-9214（2016）04-0089-01

一、引言

全球性的能源危机和环保问题使人们倾向于采用新型的绿色能源，如太阳能、风能，这些能源必须经过转换才能供给电器使用，因此电力电子技术在生产、生活中受到人们越来越多的关注。

电力电子技术是高等院校中电气工程及自动化专业最重要的专业基础课程之一，是在近代发展起来的基于半导体技术的新兴交叉学科，主要在自动控制原理、现代控制理论、模电、数电、电路原理等基础课的基础上进行理论深化和工程应用的实践。

目前国外高等教育部门在电力电子技术专业教育改革率先走到了前面[1-3]。为此本文在教学实践的基础上，从教学组织、实验管理和课外兴趣小组的三个方面，首先列出了国内外明显的差异，其次结合教学中的实际问题提出了比较全面的改进方案，取得了一定的成效。

二、课堂教学内容的组织和讲授

教材是课堂教学的一个很重要的起点。国外教材内容和国内目前较多采用的教材差异较大。国内通常把相关知识分成几门课来教，各门课程看来互相独立，各自属于不同的理论体系；国外会把相关基础内容整合成一本厚教材，对学生融会贯通比较有益。

国内教材内容全面系统，但是受篇幅所限，只局限于本学科，将其他学科联系部分交代较少，难于理解。因此合理使用教材，取舍及补充，按照由浅入深的顺序重新安排章节。

下面以课程中使用的教材为例[4]，给出一些实际的安排调整。教材里四种基本电力电子变换器是按照AC-DC，DC-AC，DC-DC，AC-AC的顺序安排，其实直流变换器部分是重点，更容易入手，因为涉及的拓扑简单，开关少，输入输出都是恒定的。因此教学中应按照DC-DC，DC-AC，AC-DC，AC-AC的顺序进行讲解。

除了和其他学科的串联讲解，更要注意书前后的呼应讲解，如DC-DC中拓扑在AC-DC中的应用。

教与学是教学的两个方面，对学生学习的督促是一个教师容易忽视的任务。

比较而言，国内学生课外查阅文献资料和阅读材料的环节需要加强。学生要学会利用网络资料解决电源制作中出现的问题。对此教师要加以引导，让学生注意到网络资料的价值并学会分辨和利用。

另一个方面是督促学生主动提前自学，而不是等到考试才自学。要求课前预习，以课堂提问来检查。经过预习环节，能够消除学生在学习该课程时的盲目性，让他们学习更为高效。

三、实验的设计和管理及课程设计

实验不仅强化了对课堂内容的理解，实践本身也是课程学习的目的之一。

国外实验条件较好，而且实验室对学生开放，设备利用率较高，有兴趣的学生可以学到很多。特点是很扎实，实验报告做的很详细。国内实验条件不好，利用率也很低，有限的时间里学生的动手能力无法得到锻炼，实验辅导也没有跟上。

在本校这门课的实验和理论课是同时开的，针对每个章节的内容都要设计对应的实验，要精心设计按步骤和计划。在讲授概论知识的时候，安排入门级实验。实验内容可以安排元器件的识别与检测，在万用板上焊接的技能，万用表、电子毫伏表和示波器的使用方法。在半导体器件部分，安排学生按照半导体二极管、功率MOS管的型号在网上找说明书、应用的典型电路，以及器件的重要参数值，如导通电阻、额定电压、电流，并焊接其应用电路，得到器件典型特性的实验波形，和学到的知识相印证，而且要求写出完整的测试报告。

入门级实验的内容还包括让学生提前焊接控制电路的模块，以便在后面的设计性实验不至于太手忙脚乱。

设计性实验按照由浅入深分为三个阶段，在教师辅助下开环电源的制作，同样要注意开环的浪涌分析与抑制。

由于时间和课时所限，设计了围绕反激电源的系列制作，按照层次递进的关系其功能分别是：（1）直流变换（2）交-直流变换（3）单级变换器，最终要求详细的变压器设计过程，及加入过压、过流保护电路。

设计性实验较为复杂，因此要在实验的前期准备工作上多下工夫，学生给出的设计方案要经过充分论证、讲评后才开始实验阶段。

四、课外兴趣小组

课外兴趣及项目小组最基础的作用是组织学有余力的学生，形成良好的学习氛围。

这部分可以借鉴国外课程设计部分的组织，在两个学期的理论实验课后，第三个学期是专门的课程设计部分。

兴趣小组主要由大三、大四学生组成，依据学生的动手能力、勤奋程度和主观意愿。以学生为主导，老师为指导。选择表现突出的学生作为组长，对老师直接负责。学生按其能力和专长形成三个梯队，大二新进来负责找元件、焊接，大三负责调试、测试、修理，大四负责画PCB板、设计。每组由3～4位同学组成，按照每组的整体水平，题目设置也会由浅入深。

基于不同的特征，兴趣小组的课题是电源高级制作，如数字控制下电源制作，注意数字控制及干扰，教师课题研究相关的硬件制作，也可以作为小组的题目。

课题完成后会举办讨论、讲座、专题报告进行内部交流。

五、总结

借鉴国外经验可以从方方面面提升电力电子技术的教学，课程可以延伸至毕业设计，经过兴趣小组两年的锻炼，个别学生硬件水平可以提前达到硕士毕业的要求。为了取得最佳教学效果以及项目进度的需要，需要配备开放的实验室以及给学生适当的薪酬、奖金会给他们更多的动力，让项目得以更好完成。

参考文献：

[1]刘晋，牛印锁，文俊，国内外“电力电子技术”课程教学研究[J]，中国电力教育，2012.

[2]郑君里，于歆杰，美国MIT EECS系本科生课程设置简介[J]，电气电子教学学报，2006.

[3]关晓菡，张卫平，张东彦，国内外高校电力电子技术教育现状综述[J]，电气电子教学学报，2006.

[4]王兆安，刘进军.电力电子技术第五版[M].北京：机械工业出版社，2009.