電力電子技術(shù)課程教學(xué)改革5篇

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（一）

一、理論教學(xué)和實驗教學(xué)的結(jié)合

在“電力電子技術(shù)”這門課程的傳統(tǒng)教學(xué)當(dāng)中，實驗和理論往往是分開的，由不同的老師負(fù)責(zé)。理論課老師只講解教材的內(nèi)容，實驗室老師負(fù)責(zé)實驗的完成，這就很容易造成理論教學(xué)和實驗教學(xué)的脫節(jié)。而“電力電子技術(shù)”是一門實踐性很強的課程，只有把理論教學(xué)和實驗教學(xué)緊密的結(jié)合起來，學(xué)生才能達(dá)到學(xué)以致用。這就要求在理論課當(dāng)中要糅合進(jìn)實驗的內(nèi)容，既講解相關(guān)知識點又進(jìn)行實驗的預(yù)習(xí)，從而達(dá)到舉一反三的效果。教材上的理論結(jié)果通常是在理想條件下，各種輸出波形往往是理想波形，而實驗中的設(shè)備是面向?qū)嶋H的，觀察到的信號與教材上繪制的曲線在某些情況下不一致。老師在課堂上講解時要對理想情況和實際情況進(jìn)行說明并解釋造成二者不同的原因。例如在直流降壓斬波電路這一節(jié)中。教材中二極管VD兩端電壓理想波形如圖2中UVD所示，UGE為開關(guān)管源漏極之間的電壓。當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時，UGE為低電平，二極管截止，兩端電壓等于電容C1兩端的電壓，而用示波器觀察實際電路中的二極管兩端的電壓波形如圖2中URVD所示，可以觀察到在電壓上升沿產(chǎn)生的振蕩現(xiàn)象。造成理想輸出波形與實際波形不同的原因就是當(dāng)開關(guān)管不導(dǎo)通時，二極管VD在電感L2的感應(yīng)電動勢的作用下續(xù)流導(dǎo)通，二極管的結(jié)電容進(jìn)行放電，當(dāng)開關(guān)管由關(guān)閉變?yōu)閷?dǎo)通時，二極管VD兩端施加反向電壓，對二極管結(jié)電容進(jìn)行充電，開始時刻會有較大的充電電流通過電感線圈L1，并逐漸減小，那么電感線圈L1與二極管VD的結(jié)電容就構(gòu)成了振蕩電路并很快衰減為0。作為實驗室實驗指導(dǎo)老師，在學(xué)生做實驗時不僅要完成實驗的講解和演示工作，而且應(yīng)該把實驗當(dāng)中所牽涉的知識點進(jìn)行強調(diào)，對實驗當(dāng)中接線容易出錯的地方要進(jìn)行重點講解并解釋其中的原因，避免由于接線錯誤造成設(shè)備損壞，影響實驗的正常進(jìn)行。對實驗當(dāng)中觀察的現(xiàn)象與教材中不一致的地方向?qū)W生說明，并解釋其原因。學(xué)生在做實驗前必須做好預(yù)習(xí)準(zhǔn)備，通常建議學(xué)生在做實驗前要有預(yù)習(xí)報告，提前對實驗的內(nèi)容進(jìn)行理論驗證，對實驗當(dāng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行估計和計算，對實驗設(shè)備相應(yīng)位置處的電壓或電流波形從理論上進(jìn)行描繪，對實驗報告中的問題嘗試進(jìn)行解答。等到實驗室在實驗設(shè)備上做實驗時，就可以比較實際觀察到的數(shù)據(jù)是否同預(yù)習(xí)時所想的一致，如果不同，找出原因，增強對知識點的理解和認(rèn)識。

二、實驗教學(xué)地點改革

“電力電子技術(shù)”是實踐性非常強的課程，如果條件允許可以把授課地點改在實驗室。利用實驗室現(xiàn)有的實驗設(shè)備，對課本中的基本原理進(jìn)行演示和分析，提高學(xué)生對電力電子技術(shù)的感性認(rèn)識，激發(fā)他們對這門課程的興趣。但大多實驗室空間有限，學(xué)生又非常多，所以這種想法不容易實現(xiàn)。可以充分利用現(xiàn)代多媒體教學(xué)手段，先對理論課上講授的內(nèi)容在實驗室實驗設(shè)備上進(jìn)行操作演示，并用錄像設(shè)備進(jìn)行錄像，然后到教室上課時適時進(jìn)行播放。錄像的時間不能太長，重點錄制內(nèi)容是實驗設(shè)備的介紹、實驗線路的連接、實驗操作過程及實驗結(jié)果。例如在三相橋式可控整流電路中這一節(jié)中，到實驗室進(jìn)行錄像時，對三相橋式主電路，觸發(fā)脈沖電路和電路之間的連接進(jìn)行介紹，然后觀察觸發(fā)脈沖信號與同步信號之間的關(guān)系，調(diào)節(jié)觸發(fā)角分別為0、30、60、90、120度時觀察A相電壓波形和整流輸出電壓波形及輸出電流波形。對比示波器顯示結(jié)果與教材上波形圖的異同。錄像的播放時間可以放在該知識點講解之后，一方面增強學(xué)生對電力電子設(shè)備的感性認(rèn)識，另一方面可以充實授課內(nèi)容，調(diào)節(jié)課堂氣氛，改善教學(xué)效果等。

三、計算機仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用

把計算機仿真軟件應(yīng)用到“電力電子技術(shù)”課程的教學(xué)中也是很好的教學(xué)方法。目前廣泛應(yīng)用的仿真軟件有pSpice和Matlab兩種。首先根據(jù)實際的電力電子線路在仿真軟件上搭建仿真模型，從設(shè)計電路到仿真及數(shù)據(jù)分析等都可以在課堂上進(jìn)行，并且計算機仿真軟件提供了方便的界面和各種工具，能夠觀察到各個環(huán)節(jié)各個物理參數(shù)的仿真結(jié)果，教學(xué)效果好。其次在計算機仿真軟件中更換電子元器件要比實際設(shè)備上更換容易得多，只需要在軟件中更改元件的參數(shù)即可實現(xiàn)，因此，如果觀察電路當(dāng)中某些物理參數(shù)對系統(tǒng)輸出量的影響，只需要對比不同物理參數(shù)值時系統(tǒng)的輸出就可以了。圖3為三相橋式可控整流電路的Simulink仿真模型，該模型能夠動態(tài)設(shè)置觸發(fā)角，觀察橋式觸發(fā)電路中的各個觸發(fā)脈沖以及整流輸出電壓和電流的波形。模型中Synchronized6-PulseGenerator模塊為觸發(fā)脈沖產(chǎn)生模塊，可以觀察觸發(fā)脈沖生成環(huán)節(jié)中各個環(huán)節(jié)的波形。但需要注意的是，計算機仿真軟件的仿真結(jié)果與實際的設(shè)備運行結(jié)果在某些情況下是不同的。因為計算機仿真軟件往往是在理想情況下仿真的，而實際設(shè)備并不是理想的模型，而且實際設(shè)備工作中存在各種干擾等因素，所以對計算機仿真軟件的應(yīng)用重點放在基本理論原理的仿真上。

四、結(jié)論

“電力電子技術(shù)”課程改革的關(guān)鍵是要把教學(xué)環(huán)節(jié)和實驗環(huán)節(jié)作為一個有機的整體來看待。兩年的實踐表明，采用這些方法能夠增強學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力以及動手實踐能力，為培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才奠定良好的基礎(chǔ)。

作者：賈建華 陳書立 單位：鄭州大學(xué)電氣工程學(xué)院

（二）

一、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方式改革

(一)教學(xué)內(nèi)容的改革。根據(jù)華北科技學(xué)院應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的定位，運用現(xiàn)代教育的教學(xué)理念，改革電工與電子技術(shù)的課程體系，構(gòu)建非電類理工科專業(yè)電工電子課程模塊化教學(xué)體系，以適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的要求。電工學(xué)課程組與專業(yè)教學(xué)負(fù)責(zé)人深入地探討應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)，將電工學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容重新整合，形成不同的教學(xué)模塊，以便于各專業(yè)按照應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式分層次合理選擇與組合教學(xué)內(nèi)容。例如機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)、安全工程、采礦工程專業(yè)，教學(xué)內(nèi)容方面涉及電工、電機模塊內(nèi)容需要學(xué)時較多，講解較細(xì)致，為下一步進(jìn)入專業(yè)知識的學(xué)習(xí)和應(yīng)用打下堅實基礎(chǔ);學(xué)校實施卓越計劃的專業(yè)，教學(xué)的重點在于培養(yǎng)學(xué)生將電工和電子的基本知識應(yīng)用于各自專業(yè)的能力，因此在內(nèi)容上更多地突出工程案例，能夠創(chuàng)新性地開展所學(xué)專業(yè)的工程實踐能力的鍛煉;對于“文經(jīng)管藝”類專業(yè)，對電類知識的要求較為為寬泛、實用，趨向于科普化。為此，課程組通過開設(shè)大學(xué)生素質(zhì)教育課，采用全新的教學(xué)內(nèi)容體系，采用有較強針對性和特色的課件和教材，引導(dǎo)學(xué)生初步了解電技術(shù)及其應(yīng)用，為今后的工作、學(xué)習(xí)和生活培養(yǎng)“電”的基本素質(zhì)，成為真正的應(yīng)用型人才。

(二)教學(xué)方法改革。針對應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，改革電工學(xué)課程的傳統(tǒng)教學(xué)方法，采用啟發(fā)式教學(xué)法、案例教學(xué)法、“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法等多種教學(xué)方式，培養(yǎng)社會發(fā)展需要的、具有實踐能力和創(chuàng)新精神的應(yīng)用型高級工程技術(shù)人才。運用啟發(fā)式教學(xué)法，鼓勵學(xué)生積極思考，活躍課堂氣氛，做到教學(xué)互動。教師除了過硬的授課本領(lǐng)外，也必須培養(yǎng)學(xué)生的積極性和興趣，促使學(xué)生更好地接受知識。例如功率因數(shù)提高問題，教師先講述問題的研究背景，如以日光燈為例，大部分負(fù)載為感性，功率因數(shù)比較低，啟發(fā)學(xué)生:這會導(dǎo)致什么結(jié)果呢?答案是浪費系統(tǒng)容量、增加線路損耗。接著進(jìn)行啟發(fā):在保證原負(fù)載的工作狀態(tài)不變，也就是加至負(fù)載上的電壓和負(fù)載的有功功率不變，采取什么方法可以提高功率因數(shù)呢?可以提示:該問題的實質(zhì)是使電源提供的有功功率不變時，想辦法減少負(fù)載的無功功率。隨后繼續(xù)啟發(fā)學(xué)生思考:在電路中，感性負(fù)載無功取正值，吸收無功功率，而容性無功取負(fù)值，發(fā)出無功功率。再啟發(fā)學(xué)生:為了降低系統(tǒng)消耗的無功功率，應(yīng)怎么辦呢?這時，學(xué)生會想到如果讓電容和感性負(fù)載在一起工作，感性負(fù)載吸收無功功率，而電容供給無功功率，兩者相互抵消，就能減少整個系統(tǒng)的無功功率，從而提高整個供電網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)。案例型教學(xué)法真正體現(xiàn)了學(xué)生在整個教學(xué)活動中的主體地位，強調(diào)通過學(xué)生的自主學(xué)習(xí)來獲得知識和技能，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提高。例如講解二極管和三極管內(nèi)容時，分析學(xué)校致遠(yuǎn)樓走廊自動熄燈電路的應(yīng)用案例，將電工與電子技術(shù)中的繼電器和三極管內(nèi)容知識進(jìn)行了有效結(jié)合，一方面可以考查學(xué)生對授課內(nèi)容的理解程度，另一方面也鍛煉了學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容前后聯(lián)系，綜合應(yīng)用，調(diào)動了學(xué)生積極性，有助于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。“任務(wù)驅(qū)動”是一種建立在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)法，是實施探究式教學(xué)模式的一種教學(xué)方法。從學(xué)習(xí)者的角度說，“任務(wù)驅(qū)動”學(xué)習(xí)法可以幫助學(xué)習(xí)者明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，為解決問題主動探究，積極尋求解決問題的方法。從教師的角度說，“任務(wù)驅(qū)動”適用于培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、分析問題、解決問題的能力。教師結(jié)合非電專業(yè)學(xué)生特點，結(jié)合學(xué)生所學(xué)知識，給出一些簡單的設(shè)計題目，如給出參數(shù)指標(biāo)，設(shè)計一個“耳聾助聽器”，設(shè)計完成后，學(xué)生可以利用課余時間，在學(xué)校的省級示范中心下設(shè)的開放實驗室進(jìn)行電路搭建，設(shè)計成功后，教師在考核中給予相應(yīng)的分?jǐn)?shù)獎勵。通過設(shè)計，提高了學(xué)生對知識的理解，增強了學(xué)生的動手能力，濃郁了學(xué)習(xí)氛圍。

(三)教學(xué)手段的改革。針對應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，在教學(xué)手段方面也做了大量的工作，為了提高教學(xué)的有效性和形象性，教學(xué)過程中采用多媒體教學(xué)和板書結(jié)合的方式。這種傳統(tǒng)與現(xiàn)代相結(jié)合的教學(xué)方式，既不過分地夸大現(xiàn)代教學(xué)手段的作用，也不完全拋棄好的傳統(tǒng)的教學(xué)方法，二者相得益彰，根據(jù)課程知識點教師選擇教學(xué)方式，發(fā)揮各自的優(yōu)勢。使用EDA軟件作為授課的輔助手段，對于課程中一些重要的知識點和相對抽象的內(nèi)容，如果僅是傳統(tǒng)的講授，學(xué)生不易領(lǐng)會。為此在授課過程中加入EWB仿真演示，幫助學(xué)生深入理解教學(xué)內(nèi)容。如在講授晶體管放大電路中，可以演示不同參數(shù)時靜態(tài)工作點和動態(tài)性能指標(biāo)的變化，觀察失真現(xiàn)象。使呆板的難于理解的知識變得生動起來，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在教授數(shù)字電子技術(shù)內(nèi)容時也采用EWB仿真軟件，收到很好的教學(xué)效果。

二、實驗教學(xué)改革

根據(jù)各專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，分專業(yè)制定單獨的實驗教學(xué)大綱，對于實驗學(xué)時超過16學(xué)時的實驗課進(jìn)行獨立設(shè)課。實驗獨立設(shè)課可進(jìn)一步確保實驗課的地位和學(xué)時，充分利用實驗室資源，按照實踐教學(xué)規(guī)律培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新精神，充分發(fā)揮華北科技學(xué)院省級實驗中心的示范和輻射作用，培養(yǎng)應(yīng)用性人才，同時也豐富了示范中心的內(nèi)涵建設(shè)。為體現(xiàn)以人為本，因材施教的教育理念，將傳統(tǒng)的驗證型實驗加以改革，分為基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗及設(shè)計性實驗。通過三種類型的實驗學(xué)習(xí)可以滿足不同層次學(xué)生的要求?；A(chǔ)性實驗是對課堂內(nèi)容進(jìn)行實驗驗證，培養(yǎng)學(xué)生的基本實驗技能，對儀器儀表的使用，電路的連接與調(diào)試，故障分析及數(shù)據(jù)分析處理等技能，如戴維寧定理、功率因數(shù)提高等;綜合性實驗以培養(yǎng)學(xué)生對所學(xué)知識的綜合運用能力，根據(jù)實際情況對不同專業(yè)的學(xué)生有不同的要求;設(shè)計性實驗主要培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計能力及創(chuàng)新能力，教師下達(dá)題目和設(shè)計要求，實驗室提供必要的實驗設(shè)備和元器件。實驗環(huán)節(jié)不僅強化理論內(nèi)容，同時能夠培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、獨立分析問題和解決問題的能力及創(chuàng)新能力。為了更好地輔助學(xué)生做好實驗，大力加強虛擬實驗建設(shè)。虛擬實驗就是利用計算機仿真技術(shù)，將現(xiàn)有的所有實驗，進(jìn)行了虛擬建設(shè)，使學(xué)生在進(jìn)行實驗前，通過課前預(yù)習(xí)，基本熟悉實驗的整個過程，為下一步真正進(jìn)入實驗室順利完成實驗，奠定良好的基礎(chǔ)。

三、考核方式改革創(chuàng)新

為真正注重素質(zhì)培養(yǎng)，提高學(xué)生的實踐技能，將電工電子技術(shù)課程的考核方式加以改革。考核將實驗考核納入到總體考核中，并加入了實驗過程中的監(jiān)控考核，包含學(xué)生平時作業(yè)、小測驗以及在課堂討論過程中的表現(xiàn)情況等，計為平時成績。實驗學(xué)時少的專業(yè)，試卷成績占80%，平時成績10%，實驗考核10%;實驗學(xué)時多的專業(yè)，試卷成績占70%，平時成績10%，實驗考核20%。期末考試在保證客觀題的基礎(chǔ)性、綜合性、全面性的前提下，適當(dāng)?shù)卦黾恿酥饔^題的比例，并將實驗內(nèi)容適當(dāng)融合進(jìn)來，進(jìn)一步加深對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，使考試成績更具全面性，體現(xiàn)了良好的公平競爭。通過考試，可以比較全面地檢驗學(xué)生對該課程了解的深淺程度以及基礎(chǔ)知識掌握的熟練程度，從而更好地改進(jìn)教學(xué)。

四、結(jié)語

在《電工與電子技術(shù)》課程的理論與實驗教學(xué)中，不斷開拓、努力創(chuàng)新、理論與實驗并重。通過在計算機、機械設(shè)計制造及其自動化、材料控制工程等專業(yè)幾年的教學(xué)與實踐，學(xué)生考試通過率一直在95%以上，學(xué)生評教的成績都在90分以上，效果不錯。電工電子技術(shù)的發(fā)展日新月異，新理論、新技術(shù)、新工藝不斷涌現(xiàn)。如何進(jìn)一步深化和優(yōu)化電工與電子技術(shù)課程的教學(xué)，在內(nèi)容體系、教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面尋求突破，將是廣大從事此項工作的教師長期而又艱巨的任務(wù)。

作者：魏景新 單位：華北科技學(xué)院教務(wù)處

（三）

一、“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)改革的必要性

目前“電力電子技術(shù)”的教學(xué)仍然停留在傳統(tǒng)的教學(xué)模式上，即在課程教學(xué)中依照教材的內(nèi)容和順序講述各種電力變換原理。[1]這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式存在以下弊?。旱谝唬瑐鹘y(tǒng)的教學(xué)思想重視學(xué)生對書本知識的掌握程度，忽視學(xué)生的素質(zhì)教育，忽視學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；第二，傳統(tǒng)的教學(xué)形式方法單一，課堂上教師講授課程，學(xué)生只是被動參與，這樣很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；第三，由于現(xiàn)行教材不能很好地體現(xiàn)電力電子技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，且教材中講授的理論都只集中在技術(shù)層次，而忽略了現(xiàn)場應(yīng)用的實際因素。因此現(xiàn)有的教學(xué)存在與實際脫節(jié)的情況，從事電力系統(tǒng)及相關(guān)行業(yè)工作的學(xué)生走上工作崗位后，還需投入大量的時間去了解電力電子技術(shù)的新原理和在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，以及電力變換對電力系統(tǒng)的影響。本文主要是針對長春工程學(xué)院（以下簡稱“我校”）電氣自動化專業(yè)的“卓越工程師培養(yǎng)計劃”，在“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)中探索科學(xué)合理的教學(xué)方法，加強實踐教學(xué)工程針對性，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維，提高學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力，為成就未來的“卓越工程師”奠定基礎(chǔ)。

二、探索“電力電子技術(shù)”課程的教學(xué)方法

1.采用多媒體教學(xué)，增加教學(xué)的直觀性

由于“電力電子技術(shù)”課程中有很多電力變換的原理需要畫波形，受板書的限制，授課的信息量很有限，所以可將“電力電子技術(shù)”課程的有關(guān)內(nèi)容制作成多媒體課件進(jìn)行講解。講述時多媒體教學(xué)可與黑板手寫教學(xué)同時進(jìn)行，將多媒體教學(xué)和手寫的重點、難點知識相結(jié)合，增強教學(xué)效果。現(xiàn)在“電力電子技術(shù)”課程的多媒體課件有很多，但是這些課件普遍存在一個共同的缺點：課件制作過于簡單，缺少動畫和過程講解，很多原理圖都是直接出現(xiàn)，很多結(jié)論也是直接給出，這樣對于剛剛接觸電力電子的學(xué)生來說很生硬，很難提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。對于“電力電子技術(shù)”課程的改革，首先從課件入手，重新制作課件，在課件中增加大量動畫和工程實例。比如在講授整流電路時，對于每一種整流變換的電路圖結(jié)合工作原理都制作了動畫。教師在上課時，講到某一回路和器件時，該回路和器件都有明顯的標(biāo)注、聲音和動畫變換。這樣，學(xué)生有更直觀的視覺和聽覺感受，加深對工作原理的理解。

2.引入問題教學(xué)法，激勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)

該方法是指采用互動學(xué)習(xí)的方式，在引出一個新的知識點時，教師首先將問題提出，讓學(xué)生先進(jìn)行充分討論，通過問題來激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性，然后由老師進(jìn)行總結(jié)，得出一個正確的結(jié)論。例如，老師在課堂上給學(xué)生提出問題：如果三相橋式整流電路中，某一相觸發(fā)電路的觸發(fā)信號丟失，整流電路負(fù)載側(cè)輸出的波形會是什么樣？先請學(xué)生闡述自己的觀點，然后由老師理論講解。教師還可以利用MATLAB程序，在課堂上演示，使學(xué)生加深對理論知識的理解。這種方法可以極大地激發(fā)學(xué)生的興趣，使學(xué)生成為主動的學(xué)習(xí)者。問題式教學(xué)方法與國際教育相接軌，國外的教育跟注重人的培養(yǎng)，老師不會每天給學(xué)生留作業(yè)，通常會讓學(xué)生準(zhǔn)備課題，上課進(jìn)行討論。國際教育更需要學(xué)生自己主動學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)完全是自己的事，這樣更好地培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、語言表述和創(chuàng)新意識。

3.推進(jìn)案例教學(xué)法，引領(lǐng)學(xué)生探究工程實踐

“電力電子技術(shù)”的理論教學(xué)應(yīng)與電力企業(yè)及日常生產(chǎn)、生活實例相結(jié)合。實例可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容穿插引入，課堂上引用的例子盡可能是學(xué)生日常接觸過的或電力行業(yè)中的設(shè)備，這樣學(xué)生會更感興趣。相關(guān)章節(jié)舉出相應(yīng)實例，指出課本上的基本電路、基本原理是怎樣運用的實際中去的。這樣一方面能深刻地講述教材上的基礎(chǔ)知識，另一方面能擴大學(xué)生的專業(yè)應(yīng)用能力，將會有更好的教學(xué)效果。例如，在講完脈沖寬度調(diào)制技術(shù)（PWM）基本原理內(nèi)容后，通過風(fēng)力發(fā)電生產(chǎn)案例引入變頻器。首先給出變頻器的主電路及各部分參數(shù)要求，其次根據(jù)變頻器的主電路圖，結(jié)合理論課講過的整流、逆變和PWM控制理論給出變頻器的工作原理，最后可以利用MATLAB仿真軟件給出逆變器各參數(shù)波形圖。同理，在講授電力電子各部分基本知識的基礎(chǔ)上，可以適時地引入電力企業(yè)生產(chǎn)實際案例，使學(xué)生對電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用和電力變換對電網(wǎng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量的提高、及電力電子新技術(shù)的發(fā)展對新能源、高壓直流輸電和柔性交流輸電技術(shù)等的影響有所了解，以提高學(xué)生的理論知識和實踐能力。

三、加強實踐教學(xué)

“電力電子技術(shù)”是一門實踐性很強的課程，實驗實踐環(huán)節(jié)占據(jù)十分重要的位置。通過“電力電子技術(shù)”課程實驗、實習(xí)、教學(xué)仿真及學(xué)生的科技創(chuàng)新活動等活動，構(gòu)成了螺旋上升式的實踐教學(xué)體系，逐步提高學(xué)生的實踐動手及應(yīng)用創(chuàng)新能力。

1.課程實驗

電力電子實驗室實行開放式管理，開設(shè)近十個實驗，教師教學(xué)中可根據(jù)需要從中選做5個的實驗。每個實驗每個班級分批、分組進(jìn)行，每組最多不超2人，每次實驗都由任課教師和一名電力電子實驗室老師共同指導(dǎo)，這樣教師可以對每組學(xué)生進(jìn)行詳細(xì)指導(dǎo)。通過課程實驗，可以增加學(xué)生的感性認(rèn)識，提高學(xué)生的動手能力，激發(fā)學(xué)生對所學(xué)知識的探索欲望，加深對理論知識的理解。

2.仿真教學(xué)

仿真實驗?zāi)K主要是根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計了相關(guān)的仿真實驗內(nèi)容，要求學(xué)生完成簡單的電路設(shè)計，實現(xiàn)所要求的電路功能。為完成“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的目標(biāo)，現(xiàn)將MATLAB仿真引入到電力電子技術(shù)的理論與實踐教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題的能力，在掌握基本理論知識的前提下，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識。在對比目前比較流行的仿真軟件后，發(fā)現(xiàn)MATLAB更適合電力電子仿真。用計算機仿真可以方便地進(jìn)行不同器件、不同參數(shù)的比較，進(jìn)行反復(fù)試驗。MATLAB提供的仿真工具箱SIMULINK，是一個功能十分強大的仿真軟件，可以根據(jù)用戶的需要方便地為系統(tǒng)建立模型，并且十分直觀，它的仿真精度很高，仿真結(jié)果準(zhǔn)確。應(yīng)用計算機仿真來研究電力電子技術(shù)，有利于提高研究效率，降低研發(fā)成本。“電力電子技術(shù)”仿真所用到的電氣、電子元件模型全部都包含在MATLAB元件庫里面。在MATLAB提示符下鍵入Powerlib命令，這個命令將打開SIMULINK仿真窗口，同時顯示出電力系統(tǒng)模塊工具箱。電力系統(tǒng)仿真環(huán)境簡稱“psb”，它幾乎提供了組成電力系統(tǒng)的所有元件。其中包括：同步機、異步機、變壓器、直流機、線性和非線性模塊、傳輸線路、斷路器、負(fù)荷模型、電力半導(dǎo)體器件、控制元件、測量元件以及信號顯示模塊等等。

3.體驗式教學(xué)

根據(jù)卓越工程師培養(yǎng)計劃，為提高學(xué)生的實踐能力，部分課程的實踐環(huán)節(jié)可占總學(xué)時的50%，根據(jù)“電力電子技術(shù)”課程的特點，可將課堂直接搬到仿真實驗室、實訓(xùn)基地甚至單位現(xiàn)場。根據(jù)現(xiàn)場實際設(shè)備結(jié)合所學(xué)的理論知識進(jìn)行講解，加深學(xué)生對電力電子技術(shù)一些抽象概念的理解，做到理論與實際相結(jié)合。對一些有興趣的學(xué)生，可以組織參加教師的科研實踐、學(xué)?；蚴〖壙萍紕?chuàng)新計劃、全國電子大賽等。很多學(xué)生在比賽中獲得優(yōu)異的成績，取得良好的效果。通過引領(lǐng)學(xué)生參與學(xué)科競賽及科技創(chuàng)新活動，使學(xué)生對于知識的應(yīng)用與創(chuàng)新有了完整的體驗。四、結(jié)論電力電子技術(shù)在不斷地發(fā)展，教學(xué)內(nèi)容與方式也要相應(yīng)地變化。結(jié)合教學(xué)方法的改革，可引入新的教學(xué)內(nèi)容；理論授課結(jié)合仿真、工程案例和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使枯燥的理論變成體驗式課程，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生牢固地掌握電力變換的基本理論和當(dāng)今電力電子技術(shù)發(fā)展的新動向，豐富知識面，為今后的工作打下堅實的基礎(chǔ)。

作者：李林琳 邢順濤 單位：長春工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院

（四）

一、《電力電子技術(shù)》課程課堂教學(xué)及實驗教學(xué)模式改革的思路

基于傳統(tǒng)課堂理論教學(xué)及實驗教學(xué)中存在的問題和不足，引入計算機仿真技術(shù)，對《電力電子技術(shù)》課程課堂教學(xué)模式及實驗教學(xué)模式進(jìn)行改革。

1.課堂教學(xué)模式改革思路。在傳統(tǒng)的PPT加板書授課的基礎(chǔ)上，引入專用電力電子仿真軟件MATLAB/SIMULINK和PSIM，針對課程主要教學(xué)知識點和重要電路開發(fā)若干課堂教學(xué)計算機仿真實例。通過在課堂教學(xué)中引入MATLAB及PSIM教學(xué)仿真實例，對關(guān)鍵的電力電子電路進(jìn)行交互式動態(tài)波形分析，幫助學(xué)生理解課堂所講理論內(nèi)容。采用PPT動畫+課堂板書+計算機仿真等三位一體的教學(xué)模式，提高課堂利用率，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。將相關(guān)MATLAB及PSIM教學(xué)仿真實例提供給學(xué)生，以便學(xué)生能夠在課前熟悉及課后復(fù)習(xí)課堂講授內(nèi)容，達(dá)到提高學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)質(zhì)量的目的，同時讓學(xué)生熟悉電力電子電路的計算機仿真方法，為以后在實際工作的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

2.實驗教學(xué)模式改革思路。在傳統(tǒng)裝置實驗的基礎(chǔ)上，利用MATLAB仿真軟件中的SIMULINK工具箱開發(fā)每一個實驗項目的MATLAB仿真虛擬實驗，在實驗前提供給學(xué)生，使學(xué)生對所做實驗的電路及需要觀察的波形有一個直觀、感性的認(rèn)識。將MATLAB仿真虛擬實驗程序預(yù)存在實驗室計算機上并對學(xué)生開放，以使學(xué)生隨時能夠針對實驗中出現(xiàn)的問題進(jìn)行仿真，觀察正確的波形，以便于幫助確定問題所在，達(dá)到快速解決問題的目的，提高實驗效率。通過虛擬實驗+裝置實驗的實驗教學(xué)模式，達(dá)到激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高電力電子技術(shù)實驗教學(xué)質(zhì)量的目的。為了配合實驗教學(xué)改革，還需編寫一套內(nèi)容完整、難易度適中、針對不同專業(yè)特點的《電力電子技術(shù)實驗指導(dǎo)書》，以使不同專業(yè)的學(xué)生能有針對性地選擇不同的實驗項目，從而使學(xué)生更好地得到實驗技能的訓(xùn)練，提高專業(yè)技術(shù)水平。

二、《電力電子技術(shù)》課堂教學(xué)模式的改革

根據(jù)《電力電子技術(shù)》課堂教學(xué)改革的思路及漸進(jìn)式的設(shè)計思想，從易到難，從簡到繁，利用計算機仿真軟件MATLAB/SIMULINK及PSIM開發(fā)設(shè)計了12個相關(guān)的教學(xué)仿真實例[11-12]。分別為單相橋式全控整流電路、三相半波可控整流電路、三相橋式全控整流電路、三相半波有源逆變電路、三相橋式有源逆變電路、BUCK降壓斬波電路、BUCK濾波降壓斬波電路、BOOST升壓斬波電路、升降壓斬波電路、CUK斬波電路、單相電壓型PWM逆變電路及三相電壓型SPWM逆變電路等課堂教學(xué)仿真實例。這12個實例基本涵蓋了《電力電子技術(shù)》課程的主要教學(xué)內(nèi)容和重要知識點，通過在課堂教學(xué)中加以應(yīng)用，能夠直觀、動態(tài)、形象及交互地對電力電子電路進(jìn)行動態(tài)電壓、電流波形分析，提供了一種圖形化的交互環(huán)境，從而使得復(fù)雜的電力電子電路仿真和分析及波形觀察變得十分容易，改進(jìn)及完善了以往僅用PPT動畫及課堂板書的教學(xué)方式，構(gòu)成了PPT動畫+課堂板書+計算機仿真等三位一體的新課堂教學(xué)模式。為達(dá)到更好的教學(xué)效果，進(jìn)一步提高課堂的教學(xué)效率及教學(xué)質(zhì)量，在課程開始時，就將教學(xué)仿真實例的源程序提供給學(xué)生，使得學(xué)生可以課前進(jìn)行預(yù)習(xí)，課后進(jìn)行復(fù)習(xí)，不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且還可培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，同時使學(xué)生逐步熟悉和掌握MATLAB和PSIM這兩種常見的電力電子電路仿真設(shè)計軟件的使用，為以后在實際工作的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

三、電力電子技術(shù)實驗教學(xué)模式的改革

依據(jù)實驗教學(xué)模式改革思路并結(jié)合實驗室的具體情況，本課程共開設(shè)4個實驗：三相半波可控整流電路實驗、三相半波有源逆變電路實驗、三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗、直流變換電路實驗等。所有實驗均可在“電力電子技術(shù)及電機控制實驗裝置”實驗臺完成。不同專業(yè)的學(xué)生可根據(jù)專業(yè)需要選擇其中3個作為必做實驗，1個為選做實驗。針對該實驗設(shè)備操作復(fù)雜、實驗學(xué)時有限的問題，編寫了與實驗設(shè)備配套的《電力電子技術(shù)實驗指導(dǎo)書》，對每一個實驗均詳細(xì)說明了實驗要求、電路的工作原理及實際操作過程等內(nèi)容。利用MATLAB仿真軟件中的SIMULINK工具箱開發(fā)了每一個實驗項目的MATLAB仿真虛擬實驗程序。分別為：三相半波可控整流電路虛擬實驗、三相半波有源逆變電路虛擬實驗、三相橋式全控整流及有源逆變電路虛擬實驗、BUKE降壓斬波電路虛擬實驗、BOOST升壓斬波電路虛擬實驗、升降壓斬波電路虛擬實驗及CUK斬波電路虛擬實驗等，對應(yīng)每一個實驗，均編寫了虛擬仿真實驗指導(dǎo)。在實驗前，將相應(yīng)的虛擬實驗仿真程序提供給學(xué)生，使學(xué)生對實驗電路的結(jié)構(gòu)、電路元器件連接關(guān)系、相關(guān)的電壓、電流波形等有一個直觀、感性的認(rèn)識，以提高實驗效率和實驗效果。所開發(fā)的所有虛擬實驗程序均安裝在實驗室計算機中，學(xué)生在實驗中可隨時調(diào)用相關(guān)仿真程序，通過對相應(yīng)電路波形的對比，幫助確定實驗中出現(xiàn)問題的原因，找到解決問題的方法。

四、結(jié)束語

本文針對傳統(tǒng)課堂教學(xué)及實驗教學(xué)中存在的問題和不足，在課程教學(xué)中引入計算機仿真技術(shù)，對《電力電子技術(shù)》課程教學(xué)模式進(jìn)行了改革。提出了PPT動畫+課堂板書+計算機仿真三位一體的課堂教學(xué)模式，基于MATLAB/SIMULINK及PSIM電路仿真軟件開發(fā)了教學(xué)仿真實例應(yīng)用到課堂教學(xué)中，可以實現(xiàn)對電力電子電路進(jìn)行電路原理及波形的交互式動態(tài)分析，形象直觀，便于理解和掌握。基于MATLAB/SIMULINK開發(fā)了虛擬實驗程序，提出了虛擬實驗+裝置實驗的實驗教學(xué)模式，提高了學(xué)生獨立解決實際問題的能力。計算機仿真技術(shù)應(yīng)用到課程教學(xué)中，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及教學(xué)的效率，讓學(xué)生逐步熟悉電力電子電路的計算機仿真方法，為以后在實際工作的應(yīng)用打下基礎(chǔ)，是一種值得肯定和進(jìn)一步發(fā)展完善的教學(xué)改革方向。

作者：劉麗萱 錢步仁 張萍 魏學(xué)良 單位：中國石油大學(xué)

（五）

一、改進(jìn)教學(xué)方法

1.1教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)的教學(xué)模式采用循序漸進(jìn)的方式，即從功率器件介紹到典型電路及具體應(yīng)用。但這種教學(xué)模式不容易激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，也很難培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和研究的能力。為此，在教學(xué)一開始就通過大量的圖片向?qū)W生展示電力電子技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)、新能源發(fā)電、交通運輸?shù)确矫娴膽?yīng)用。通過這些生動形象的實例，讓學(xué)生明白電力電子技術(shù)其實與日常生活是緊密結(jié)合的，以此調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

1.2項目教學(xué)法的應(yīng)用

傳統(tǒng)教學(xué)方法過多地依賴?yán)碚摻虒W(xué)，采用以“教師為中心”的注入式教學(xué)模式，使學(xué)生失去了應(yīng)有的學(xué)習(xí)興趣。因此，結(jié)合工科學(xué)習(xí)的特點，將現(xiàn)代電力電子中的知識內(nèi)容轉(zhuǎn)化為若干個教學(xué)項目，圍繞“做項目”的模式組織和展開教學(xué)，使學(xué)生直接參與項目全過程，極大地提高系統(tǒng)調(diào)控能力。比如，蓄電池充電控制是電力電子變換和控制技術(shù)在電源技術(shù)中的典型應(yīng)用。在教學(xué)一開始就提出實際問題：如何對蓄電池充電控制？讓學(xué)生帶著問題去思考、去學(xué)習(xí)，教師在此項目執(zhí)行的過程中可以適當(dāng)?shù)丶右砸龑?dǎo)。

1）交流電網(wǎng)對48V蓄電池進(jìn)行充電控制，需要用到AC/DC或AC/DC-DC/DC變換器，因此，需要學(xué)生掌握典型電路的設(shè)計方法，包括開關(guān)管、二極管選型，電感、電容參數(shù)選取及設(shè)計。

2）蓄電池的工作方式有恒流充電、恒壓浮充電、均衡充電和放電。常采用恒流和恒壓相結(jié)合的快速充電方法，需要采用電流內(nèi)環(huán)、電壓外環(huán)的雙閉環(huán)控制，即先以恒流充電至預(yù)定的電壓值，然后改為恒壓完成剩余的充電。因此，需要將現(xiàn)代電力電子技術(shù)與前期所學(xué)的模擬電子技術(shù)和自動控制原理等課程有機結(jié)合，形成一套完整的知識體系。

3）電路設(shè)計后，可以利用MATLAB、Saber等仿真軟件對所設(shè)計電路進(jìn)行驗證，通過仿真，加強學(xué)生對理論知識的理解。

4）設(shè)計實驗樣機，實現(xiàn)所要求的蓄電池充電控制裝置，培養(yǎng)學(xué)生在知識綜合應(yīng)用、系統(tǒng)設(shè)計、工程實踐和創(chuàng)新實踐等多方面的能力。

1.3現(xiàn)代化教學(xué)手段的利用

現(xiàn)代電力電子技術(shù)涉及的電路和波形圖多且復(fù)雜，可以采用多媒體教學(xué)，通過動畫演示增強學(xué)生對典型電路的感性認(rèn)識[3]。同時，多媒體授課的信息量大，可以提高教學(xué)效率，給學(xué)生創(chuàng)造最真實、直接、感性的學(xué)習(xí)情景。此外，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)可以彌補課內(nèi)教學(xué)學(xué)時少的局限，引導(dǎo)學(xué)生開展自主性學(xué)習(xí)[4]。南通大學(xué)校Blackboard網(wǎng)絡(luò)平臺提供了與課程相關(guān)的豐富的資源，包括教學(xué)資源（教學(xué)大綱、多媒體課件、實驗指導(dǎo)書等文件）、參考資源（學(xué)術(shù)論文、常用仿真軟件、典型應(yīng)用案例等信息）、復(fù)習(xí)思考題（作業(yè)講解、自測等系統(tǒng)）。通過此平臺，加強學(xué)生與教師（學(xué)生）之間的交流討論，創(chuàng)造“教”與“學(xué)”互動的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境。

二、加強實踐教學(xué)

現(xiàn)代電力電子技術(shù)應(yīng)用性、實踐性強，因此有必要加強實踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的動手與創(chuàng)新能力。

2.1課內(nèi)實驗教學(xué)

課內(nèi)實驗是在課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步鞏固理論知識，提高學(xué)生的動手能力、解決問題和分析問題的能力。實驗項目遵循“理論分析→仿真驗證→硬件實驗測試→波形數(shù)據(jù)分析總結(jié)”的模式，以此培養(yǎng)學(xué)生形成理論聯(lián)系實際的科學(xué)實驗作風(fēng)。

2.2開放創(chuàng)新實驗

現(xiàn)代電力電子技術(shù)實踐性較強，如果完全依靠課內(nèi)實驗教學(xué)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此，有必要鼓勵和支持一些優(yōu)秀大學(xué)生多參加大學(xué)生實踐創(chuàng)新訓(xùn)練項目和全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽，不斷提高他們的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神和實踐能力。大學(xué)生實踐創(chuàng)新訓(xùn)練項目是由學(xué)生主持，通過團隊協(xié)作完成一個完整的課題項目。從項目選題、文獻(xiàn)搜集、方案制訂、可行性分析、仿真驗證、實驗調(diào)試、總結(jié)等方面組織學(xué)生獨立開展工作，均充分發(fā)揮了學(xué)生的主動性和積極性。全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽幾乎每年都有與現(xiàn)代電力電子技術(shù)相關(guān)的題目。因此，通過大賽，可以使學(xué)生進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識。與此同時，要在有限的競賽時間內(nèi)取得好成績，學(xué)生必須學(xué)會“面對問題、分析問題、給出新思路、解決問題”的方法，極大地培養(yǎng)了學(xué)生的實踐動手和科研創(chuàng)新能力。

三、總結(jié)

通過上述教學(xué)改革措施，學(xué)生在自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新及工程系統(tǒng)分析能力等方面均得到提高，培養(yǎng)的學(xué)生在近年來的挑戰(zhàn)杯、電子設(shè)計大賽等學(xué)科競賽中均取得良好成績。當(dāng)然，教學(xué)改革是一項長期而艱巨的工作，需要積極探索教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和實驗實踐的改革，切實增強教學(xué)效果，實現(xiàn)實用型人才培養(yǎng)的整體目標(biāo)。

作者：王亞芳 郭曉麗 茅靖峰 單位：南通大學(xué)電氣工程學(xué)院