電力電子技術課程教學探討

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一、調(diào)整教學內(nèi)容使其適合學生的學習

1.掌握相關課程之間的聯(lián)系。教師應該熟悉掌握本課程與相關課程的聯(lián)系，例如了解先修課“電路”、“模擬電子技術”和“數(shù)字電子技術”三門課程的教學情況和后續(xù)課“電力拖動自動控制系統(tǒng)”的安排，處理好它們之間的關系，使整個專業(yè)課程體系前后銜接，避免內(nèi)容的重復和疏漏。例如講“半導體電力開關器件”一章時，模擬電子技術中已講過小功率晶體管結構、原理、特性及應用。在本門課程中，對晶體管應重點講述其與小功率晶體管的不同之處。模擬電子技術中講述的晶體管其工作特性在線性放大區(qū)，而在電力電子技術中，晶體管工作在截止區(qū)和飽和區(qū)之間，使用的是其開關特性。對于晶閘管相控有源逆變的應用部分，重點講解在整流、有源逆變兩種狀態(tài)下，直流電機四象限傳動系統(tǒng)的特性，也就是直流電機的轉矩正比于電樞電流，轉速正比于電樞電壓，改變電樞電壓、電流的方向，就可以使直流電機四象限運行，為后續(xù)課程《電力拖動自動控制系統(tǒng)》中的直流調(diào)速部分做好鋪墊工作。

2.導論是說明編者寫作意圖、本書內(nèi)容的主要特點、背景及主要內(nèi)容的知識體系和概要等，同時還向學習者指明了學習本教材的學習方法，因此，教材的導論部分對學習者的入門學習起到了提綱挈領的重要作用。我們在每學年的第一節(jié)導論課時，通常要給學生做一個專題講座，以圖文并茂的形式詳細介紹電力電子技術領域最新的發(fā)展動態(tài)、國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀以及在相關領域的應用等，開闊學生的視野，使其對本課程有個大概的了解，引導學生充分認識到本課程在現(xiàn)實生活中及在本專業(yè)中的重要性。

3.電力電子器件是電力電子技術的基礎，四類基本變流電路（AC／DC、DC／DC、AC／AC、DC／AC）是電力電子技術的研究核心。教學內(nèi)容大致分為三部分：（1）電力電子器件。主要包括電力二極管、晶體三極管、晶閘管、MOS-FET、IGBT等器件的基本結構、工作原理、主要參數(shù)、應用特性等問題。（2）四種基本的電力電子電路。對于直流斬波電路，主要電路為BUCK、BOOST、CUK斬波電路等。重點講解BUCK、BOOST斬波電路的原理，輸出電壓電流波形的畫法，改變占空比的方式：脈沖寬度調(diào)制PWM，脈沖頻率調(diào)制PFM。逆變電路是主要依賴于全控型開關器件，重點講解正弦波脈沖寬度調(diào)制SPWM基本原理，單極性、雙極性倍頻正弦波脈沖寬度調(diào)制逆變器的原理及其控制方式。以半控型器件晶閘管為主的整流電路部分，主要包括晶閘管驅動和保護、整流電路及有源逆變電路。交流電路的器件為雙向晶閘管，電路為單相交流調(diào)壓電路、單相調(diào)功電路、三相調(diào)壓電路及觸發(fā)電路等內(nèi)容的講解。

二、注重教師自身建設，提高綜合素質(zhì)

1.在講授《電力電子技術》這門課程內(nèi)容的時候，教師不能只講課程教學大綱或教科書的內(nèi)容，還要廣泛涉獵其他有關的教材和參考書，形成自己的獨到見解。因此，任課教師對電力電子技術的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，理論如何與實際相聯(lián)系，必須要有所了解。例如在講授直流斬波電路時，可以引出該電路可以使用在開關電源、太陽能發(fā)電系統(tǒng)中；在講解整流變換時，介紹其在電力機車的啟動、調(diào)速與制動中的應用，有源逆變電路可應用到變頻空調(diào)、電梯、計算機不間斷電源；逆變變換可聯(lián)系太陽能發(fā)電、風力發(fā)電；在講授交流電路時，說明其在可調(diào)光臺燈、異步電動機軟啟動裝置中的應用。通過以上講解就可以使學生了解所學的書本知識在實際生活中的應用，激發(fā)學生的學習興趣。

2.教師要定期地閱讀最新的與電力電子技術有關的學術期刊，及時瀏覽相關的專業(yè)技術網(wǎng)站，掌握本學科前沿發(fā)展的動向，熟悉本學科和相鄰學科的新成果、新進展。

3.教師還要承擔一些與電力電子技術相關的科研工作，將科研與教學有機地結合起來，把科研成果轉化成教學資源，將科研成果和科研體會引進課堂教學，豐富教學內(nèi)容，促進專業(yè)教學水平的提高。

三、激發(fā)學生學習興趣，增強課堂效果

1.充分發(fā)揮學生的主體作用。教師要學會調(diào)動學生學習的主動性和積極性，才能培養(yǎng)出高質(zhì)量的人才。教師對內(nèi)容相似或易于理解的內(nèi)容予以精簡，選擇一部分內(nèi)容留給學生去自學，然后讓學生站在老師的角度去給別的同學講解所理解的內(nèi)容，讓學生畫出主電路波形圖，通過相互交流，互相促進，提高學生的學習興趣。

2.平等待人，積極鼓勵。在近幾年教學過程中，發(fā)現(xiàn)學生中有消極待學的現(xiàn)象，這部分學生或沉迷于游戲，或忙于出外打工賺錢，嚴重地影響了其學業(yè)，考試成績也不理想。對于這部分學生，教師一定要找到癥結所在，積極引導、平等對待、不斷勉勵。要重視學生的個性培養(yǎng)，積極鼓勵學生求新、求異、求難、質(zhì)疑、進取的精神，對于部分考研的學生，他們認為凡是和考研有關的課程就認真對待，無關的就不學，對于這樣的學生，我們的做法是將考研數(shù)學的傅里葉變換與電力電子技術中的基波和諧波的概念結合起來，既加強了考研知識學習，又解決了電力電子技術中的知識難點掌握問題，使其認識到課程之間都是相關的，只有這樣才能使師生之間建立一種平等、和諧、融洽的關系，激發(fā)學生在課堂上的思維能力。

四、運用多種教學手段，提高教學效果

1.從以上對課程特點的分析可以看出，只采用黑板板書的方法對課程進行講授的話，教師勢必會在概念、電路圖、波形圖及參數(shù)變化對波形圖的影響方面的書寫花費大量的時間。而若只采用多媒體進行教學的話，在波形和物理計算公式的推導的講解過程中，講解速度雖然會加快，但是與學生的互動也會相應減少。這樣勢必不利于啟發(fā)學生，培養(yǎng)學生的獨立思考能力。教師在講授的過程中應根據(jù)教學內(nèi)容確定使用哪種方法進行講解。文字內(nèi)容比較多的情況，可采用多媒體輔助教學。利用PPT向學生展示學習內(nèi)容中涉及到的實物照片，這樣不僅可以增加教學內(nèi)容的知識量，而且可以提高學生的學習興趣。如果講解的是可控電路的工作原理和輸出波形，可采用多媒體（電路圖演示）和板書教學（波形圖繪制）相結合的方法。

2.實驗是培養(yǎng)理論聯(lián)系實際、學生動手能力的重要手段。對電力電子技術實驗，保留原有的晶閘管整流驗證性實驗，使學生對本課程的應用有初步認識，對直流斬波電路以及正弦波同步移相觸發(fā)電路實驗，則可當成設計型實驗，由教師給出電路圖及參數(shù)，由學生自行設計，選擇器件及其驅動電路、保護電路，進而完成實驗，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。

3.課程設計作為實踐課教學中的重要組成部分，在人才培養(yǎng)中起著舉足輕重的作用。因此切實提高課程設計的質(zhì)量，具有重要意義。《電力電子技術》課程設計教學模式分以下幾個方面：（1）課程設計走進實驗室。建立開放式綜合性實驗，將實驗時間交給學生，讓他們自行安排。而日常生產(chǎn)和生活中，有許多實用的電力電子產(chǎn)品，其電路相對簡捷，很接近教材，非常具有代表性，例如手機的充電器、錄音機用的變壓器，可以把它引入到課程設計中來。通過這樣的過程，學生能夠更真切地理解電力電子技術的基本內(nèi)容、基本原理，更加真實地感受電力電子電路的設計、調(diào)試過程。（2）課程設計引入計算機輔助設計。傳統(tǒng)的電力電子技術實驗，基本上是學生利用protel軟件畫出PCB板圖，再利用電力電子開關器件、電阻、電容等元件搭建電路來獲得電子線路的感性知識。但在教學實踐中，由于電路板連線可靠性差，學生的操作技術不夠熟練，產(chǎn)生錯誤的概率較高。為了解決上述問題，我們引入了計算機仿真軟件MATLAB，Simulink作為MATLAB軟件下的仿真系統(tǒng)，通過它下面的工具箱可以對電力電子技術進行建模、仿真分析，實現(xiàn)高效率開發(fā)系統(tǒng)的目標。

五、結語

本文針對近幾年的《電力電子技術》課程理論教學和實踐教學理念和改革思想進行了探討，有針對性地創(chuàng)新教學方法的研究，使課程內(nèi)容體現(xiàn)學科發(fā)展動態(tài)、學科前沿內(nèi)容并提出有待解決的問題，實行開放式教學，對教學內(nèi)容刪繁就簡，吐故納新，實行教學內(nèi)容對學科與專業(yè)發(fā)展的跟蹤，并且將課程教育與素質(zhì)教育相結合，將素質(zhì)教育融入專業(yè)教育之中，有效地調(diào)動了學生的學習興趣和學習主動性，提高了教學效果。

作者：王英男朱鳳武胡俊海單位：吉林農(nóng)業(yè)大學