应用型本科院校“电力电子技术”课程教学改革

王伟，王静文

摘 要：针对应用型本科院校的人才培养目标和我院的实际情况，对“电力电子技术”课程教学进行了理论和实践改革探索。通过采用案例式教学、推进新媒体教学、引进计算机仿真技术等对理论教学进行改革。从精选实验项目、强化科技创新、开展校企合作等方面对实践教学进行改革。这些措施的实施提高了学生学习兴趣，增强了学生实践能力，改善了教学质量。

关键词：应用型本科；电力电子技术；教学改革

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2017）21-0137-03

Abstract： Based on the target of talent cultivation of application-oriented universities and the situation of our institute， the author explored the teaching of power electronic technology from the aspects of theory and practice reform. Theoretical teaching reform is focused on the following perspectives： application of case-based teaching， promotion of new media as the teaching tool and introduction of computer simulation technology. Practical teaching reform is conducted in the following fields： selection of experiment program， improvement of scientific and technological innovation and cooperation between colleges and enterprises.

Keywords： application-oriented universities； power electronics technology； teaching reform

引言

围绕创新驱动发展、中国制造2025、大众创业万众创新等国家重大战略，为增强地方高校服务区域经济社会发展、行业企业技术进步和创造学习者自我价值的能力，教育部积极引导部分地方普通本科高校向应用型转变。与研究型高校不同，应用型本科教育更强调对专业知识的实用性和实践性，旨在培养具有素质高、能力强、知识面宽和基础扎实的高级应用型人才[1，2]。电力电子技术是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，是电子学、电力学和控制理论三个学科交叉形成的一门工程技术学科[3]。“电力电子技术”课程是电气工程和自动化专业一门重要的专业课，具有工程实践性强、涉及知识面广的特点。相关调查表明，传统“电力电子技术”课程教学模式不适用于培养应用型高校学生理论联系实际的能力。因此，我院根据应用型本科教育培养目标，结合实际教学情况，从授课内容、教学手段、工程实践等方面进行改革和探索，以下是一些具体做法和体会。

一、现有教学问题

目前，应用型本科院校“电力电子技术”课程教学主要存在以下几方面问题：

（一）学生基础不扎实

应用型本科院校的学生入学基础偏弱，先修课程如电路基础、模拟和数字电子技术掌握程度不高，加之学生学习积极性和主动性一般，不少学生不能沉下心思去挖掘知识的深度和广度。这给开展“电力电子技术”课程教学工作带来了不小的难度。

（二）工程类教材偏少

“电力电子技术”课程的教材版本虽然有多种，但适用于应用型本科教育要求、内容体系科学合理的教材还很缺乏。应用型本科院校应更注重理论与实践相结合，更强调学以致用，但现有的大部分教材主要还是面向研究型高等院校学生编著，理论部分占据教材大部分内容，给学生的理解和学习带来了困难，影响教学质量。

（三）传统教学模式抽象

“电力电子技术”课程包含了大量的变流电路、工作过程和工作波形，传统的讲授教学模式很难形象地将这些内容呈现和解释给学生。在实践教学中，多以验证性实验为主，学生只需按实验操作步骤完成即可，难以调动学生的动手积极性，达不到锻炼学生综合应用能力的目的。

二、理论教学改革

针对以上存在的一些教学问题，探索适用于应用型本科院校学生的理论教学内容和教学手段，以提高学生学习自主性和积极性，获得良好教学效果，是一个值得不断研究的问题。

（一）优化教学内容，多采用案例式教学

电力电子技术是电气工程领域中应用范围最广，变化形式最多的学科，考虑到应用型院校的學生基础，需要对教学内容进行优化和整合。课程教学的重点应集中到基本变换电路的原理、波形分析及参数计算，掌握“一类器件——电力电子器件”“四大变换——AC/DC、DC/AC、DC/DC、AC/AC”“两种技术——PWM技术和软开关技术”的基本知识和相关特性参数。另外，应适当强化各变换电路及其控制的应用，删减或弱化器件特性、电流型变换电路、谐振电路等复杂而不常用知识，对于后续电机拖动等课程会重点介绍的知识则不讲或少讲。

打破传统课堂先提概念和原理，再给出应用的教学模式，尽可能多的采用案例式教学模式，即给出应用实例，在分析实例功能、解释原理的过程中引出、提炼所需知识。“电力电子技术”课程内容比较容易在现实生活中找到对应实例，因此这种案例式教学很适合引入课堂教学，相比传统教学模式，学生可以很深刻的记忆和理解所学课堂知识。

（二）丰富教学手段，推进新媒体教学

本课程的特点是要对各种变换电路的工作原理及工作波形进行反复研究，所以纯板书式的教学模式在画各种复杂电路及波形上浪费很多时间[4]。因此，教学形式要坚持多样化原则，积极推进新媒体的使用。录制微课视频对一些重点和难点内容进行讲解，如三相桥式整流电路，应使用新媒体对其在不同控制条件或负载变化时各时间段内的波形逐步说明，这样学生可以很直观的理解电路工作原理和波形。而且这个过程可以在课堂前预习，实现“翻转课堂”，即学生通过教学视频提前自主学习，课堂上师生共同讨论、深化所学内容。当然课后学生也可以反复观看微课视频，进一步加深理解，从而打破了课堂内外的界限，便于调动学生学习的自主性。

（三）引入计算机仿真技术

计算机仿真技术是理论联系实际的接口，将其引入电力电子技术课堂教学可以科学直观的对课程内容进行验证，是针对应用型本科学生一种较好的教学方法。常见的仿真软件如Matlab/Simulink、Multisim等可以满足搭建电力电子仿真模型，验证所学内容的要求。通过课堂上将部分知识进行计算机仿真验证，可以培养学生主动思考的能力，提高学生学习课程的兴趣，加深对知识的理解，有利于课堂教学的自主延伸。同时，引入计算机仿真技术还有助于多门课程知识点的交叉，拓宽分析和解决问题的思路，有利于学科间的融会贯通。

三、实践教学改革

实验教学对于培养应用型人才实践能力至关重要。实验教学可以分为验证性实验、设计性实验和综合性实验等几个层次[5]。因此，在实验教学中要采取多层次、立体化教学模式和评价体系，培养学生工程实践和创新设计能力。

（一）精选实验项目，优化考核方式

在实验室建设方面，鄂尔多斯应用技术学院一直以来都很重视。在学院支持下，信息工程系电力电子实验室配备了12台天煌DJDK-2型电力电子技术及电机控制实验装置，并给每台实验装置配备了先进的示波器、万用表等测量仪器，保证了学生动手实践的条件。在此实验平台上选择了具有代表性的4个课内实验——单相桥式半控整流电路、三相半波有源逆变电路、BUCK电路、单相交流调压电路，完成验证性实验环节的教学设计。

优化实验考核方式，注重学生实践能力的考核。每次实验成绩按6：4比例由实验操作成绩和实验报告成绩构成，实验最终成绩由每次实验成绩平均得出。实验操作考查的内容包括接线质量、实验效果、即时提问和操作情况等。这样的考核方式重点考核学生实验水平和动手能力，减少了学生不注重实验过程而只注重实验报告的问题，旨在提高学生的实践和创新能力。

（二）强化科技创新，鼓励参与科研项目

为进一步理解和巩固所学知识，发挥主观能动性，提倡学生自主设计、自行实验、自我总结，我系在学期末设置了为期一周的综合设计。学生可根据自己的兴趣在电力电子及其相关领域内确定设计题目，实验室面向学生全面开放，为其开发和设计提供实验环境。同时，为增强学生参加科技创新活动的热情，系里每学年都会举办一次电子产品设计大赛，并专门设置了学分奖励。

借助学校鼓励学生科技创新实践的一系列政策，系部积极鼓励学生申请与电力电子技术相关的创新实践项目。通过这些科研项目的实践，验证了课堂教学内容，加深了学生对涉及知识的理解和认识，扩展了所学知识宽度，提升了学生自学和应用能力[4]。

我院2014级自动化专业的学生申请了《基于BLDCM的数字式电动舵机系统的研制》这一自治区级大学生创新创业训练计划项目，核心内容就是电力电子中的三相逆变桥电路的控制。因此，项目是随着课程同步进行的，提高了学生学习本课程的兴趣和实践能力，设计实物图如图1所示。

通过这些内容和活动的实施，完成设计性实验环节的教学设计。

（三）开展校企合作，提倡学以致用

开展校企合作教学可以增强学生工程意识，激发学生学习热情，提升学生综合实践能力。在课程学习期间，组织学生参观教学实践单位的电力自动化设备和流水生产线，在工程实际中的认识和学习电力电子技术在电气控制领域中的地位和作用，重点理解课堂中电力电子技术的理论知识如何应用到实际产品中，并对可能存在的生产缺陷进行完善和修正，达到学以致用的目的，实现综合实验环节的教学设计。

四、结束语

为适应应用型本科院校的培养目标和教学要求，从学院的实际条件出发，以电力电子技术这门工程性较强的课程为对象，从理论和实践两方面对课程教学进行了改革。经试验，提高了学生在学习本课程的积极性，改善了教学质量，尤其是在提高学生创新精神和实践能力方面取得了良好的效果。当然，为更好地培养可以满足科技发展需求的高级应用型人才，“电力电子技术”课程教学也需要不断的改革和探索。

参考文献：

[1]杨保成，李高申，等.应用型本科高校创业教育模式的研究与实践[J].郑州：黄河科技大学学报，2013，12（2）：108-111.

[2]劉东兴.我国应用型本科院校内部教学质量保障体系构建研究[D].淮北：淮北师范大学，2014.

[3]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，2014.

[4]张雪君.应用型人才培养模式下“电力电子技术”教学改革与实践[J].北京：中国电力教育，2014，330（35）：88-89.

[5]廖德利，李先允.应用型本科“电力电子技术”实验教学探讨[J]. 北京：中国电力教育，2010，179（28）：122-124.

[6]胡静波.“电力电子技术”课程的CDIO教学改革[J].高教学刊，2015（06）：34-35.

[7]徐锋，吴强，张迎新，等.应用型本科院校教学质量指标评价体系研究[J].高教学刊，2016（10）：73-74.