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高校电力电子技术课程教学改革探讨

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摘要:电力电子技术是一门工程实践性很强的课程,在教学过程中对理论教学和实验教学要求很高。针对当前电力电子技术教学方法、教学内容和实验环节中存在的各种问题,提出了对应的改革策略。通过对电力电子技术的教学方法、学科动态、实验环节进行优化,增强学生的专业素养。

关键词:电力电子技术;实践能力;教学改革

电力电子技术是应用于电力领域的电子技术,它以功率半导体器件为核心,通过各种电路拓扑、控制方式和应用技术实现电力变换,满足各种用电要求。对于电气工程及其自动化专业和自动化专业的本科教学而言,电力电子技术是一门非常重要的专业必修课,它为电机学、电机拖动、运动控制系统等本科专业课程提供了必要的专业基础,而且为就业、考研以及大学生创新项目、全国大学生电子设计竞赛、全国大学生智能车竞赛等应用领域提供了必要的技术支撑。目前我国企业对人才的要求越来越高,工科高校必须培养具有工程实践能力的应用性人才,与实际相脱节的传统教学方法已经不能适应现在的教学需求。电力电子技术作为一门工程实践性很强的课程,在应用型人才培养中承担着重要角色。

一电力电子技术课程体系

电力电子技术的课程内容主要由电力电子器件、整流电路、逆变电路、直流-直流变流电路、交流-交流变流电路、PWM控制技术、软开关技术、电力电子器件的驱动保护、电力电子技术的应用和教学实验等组成[1]。

二目前高校中电力电子技术课程特点:

(一)教学方法滞后

电力电子技术课程概念多、涉及知识面广,在学习本课程前,要学生学过电路、电子技术基础、自动控制原理等相关课程,并熟练掌握万用表、三相调压器、示波器等电子仪器的使用方法。现在,高校课堂教学还是以教材为核心,教师通过多媒体课件系统的进行教学[2],而学生中有兴趣和能力参加科研比赛积累专业技术的学生仍是少数,仍有很多学生被动学习,以成绩为奋斗目标,这导致很多学生专业基础不牢,在进行电力电子技术学习时难以清晰分析变流电路的具体关系,实现定量及定性计算。

(二)教学内容落后

目前的电力电子技术以电力电子器件、变流技术、软开关技术、PWM控制技术为主线,整个分析过程以晶闸管为主要元件[3]。随着技术发展,控制过程复杂、工作频率低下的晶闸管已经被逐步淘汰,而IGBT、MOSFET等高频全控型器件由于容量增加和成本减少逐步成为主流产品。随着制造技术提高,很多变流电路已经在芯片内部集成,而课程中对于变流电路和集成芯片的关联涉及很少,这为学生更好的理解教学内容,提高实践能力造成了困扰。

(三)实验环节薄弱

受教学学时和实验条件限制,现在的电力电子技术课程的实践教学中存在着实验学时短,实验内容少等问题。由于电力电子技术常用于大功率场合,220V、380V等普遍工作电压已经超过了人体安全电压,且常用作负载的电机旋转存在隐患,在实验过程中要尤为重视学生的人身安全和设备的耐用性。这些问题使得现在的电力电子实验多以验证性实验和演示性实验为主,实验后学生仅能观察到教材上的部分结论,没有自主设计、调试、验证实际应用电路的机会,因此难以调动学生的学习积极性。

三电力电子技术改革措施

(一)转变教学思路

现在的高等教育正在向素质教育改革,更加强调学生的主体地位,注重培养学生的综合能力,因此授课的内容也应该随之变革。由于专业课学时被压缩,在有限的理论学时内浓缩众多知识,会使得学生负担加重,不能有效理解所学内容。教师的观念应该从教授转为引导,对课堂内容进行筛选,精讲重点内容,重点培养学生的对元件的选配和电路的分析,引导学生独立思考。兴趣是最好的老师。在授课过程中要结合大量实例,如结合充电器典型电路、电机驱动电路等实际电路进行分析,使学生感受到电力电子技术的重要,化被动学习为主动学习。

(二)更新教学内容

我们培养的学生是要直接面向社会的,教育要和时代接轨,因此教师也要与时俱进。高校教师要从自身做起,不断学习,通过科研项目、企业调研、学科会议等途径更新知识储备,并在课堂上渗透给学生。高等教育应以教学大纲为基础,以教材为参考,以任课教师为主体来确定内容,发挥每个任课老师的作用,共同推进学科进步。

(三)增加实验途径

对于工科来讲,实验环节尤为重要。针对现今电力电子技术实验教学的现状,增加了多种方式来增加学生的实验机会:(1)提供更多机会让学生动手做实验。由于学生数量多,实验台数量少,在实验课上难以为学生提供独立设计电路的机会,那么在课下要增加实验机会,例如在实验课前准备环节对感兴趣的同学进行重点培养,帮助他们独立接线,使其熟练掌握实验内容,在正式实验课时请这些同学帮助全班同学,共同提高实验质量。(2)利用Matlab、Proteus、Multisim、Saber、Pscad等仿真软件增加实验内容。选择常用的整流、逆变、直流斩波、交流调压等电路作为参考,利用仿真软件设计简单的电路模型作为课后作业,提高学生对电路理论的理解和对软件的应用。(3)在学生创新项目和专业比赛中加强实践能力。帮助指导学生参加项目、比赛等实践环节,将理论与实际结合,进一步加强学生的专业基础。

四教学效果

在以上改革措施下,学生能够对电力电子技术的课程内容产生兴趣,从被动学习变为主动学习。而教师也从常规的书本教学转化为以学生为主体的引导式教学,引导学生主动查阅相关参考文献,鼓励学生自主设计实验内容,如开关电源系统、风光发电储能系统、移动电源系统等。学生在学习中提高了对知识的理解、应用和创新。高校是培养学生工作技能的主要场所,是为社会输送人才的重要平台。电力电子技术作为工程实践性强的核心课程,向着更高质量的素质教育改革势不容缓。强调学生的主导地位,引导学生积极思考,保证教学内容前沿,增加更多的实验途径,使电力电子技术学科向着正确的方向不断进步。

参考文献

[1]王兆安,刘进军.电力电子技术(第5版)[M].北京:机械工业出版社,2009.

[2]王鹏凯.高校电力电子技术课程教学改革与实践[J].当代教育实践与教学研究,2017(12):206.

[3]颜文旭,许德智.电力电子技术课程教学现状及改革对策[J].西部素质教育,2016,2(23):87.

[4]刘加存,梅其祥,李春辉.基于频分神经网络和预测控制的PID参数整定研究[J].系统仿真学报,2014,26(05):1176-1179.

[5]李妹芳,于跃,冀芦沙,郭尚敬.论学习型社会背景下生物学教师职业素养的建构[J].教育现代化,2017,4(24):259-260+266.

作者:于跃;刘加存;徐今强;王骥 单位:广东海洋大学电子与信息工程学院

高校电力电子技术课程教学改革探讨责任编辑:张雨    阅读:人次