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【摘 要】《电力电子技术》是电气工程及其自动化和自动化两大专业的重要专业基础课,为切实提高教学质量,适应电气工程及其自动化和自动化专业培养目标,作者针对《电力电子技术》的课程特点,从理论教学、实践教学两大方面出发,充分阐述了其在教学内容,教学方式方法上进行的一系列优化与改革,以期为同类专业同类课程改革提供一定经验,促进高等教育质量的共同提高。
【关键词】电力电子技术;理论教学;实践教学;优化;改革
《电力电子技术》是电气工程及其自动化和自动化两大专业的重要专业基础课。随着开关器件和控制手段的不断发展,电力电子技术更是彰显其强大的实用性,目前在开关电源技术、UPS技术、无功补偿技术、变频技术等领域发挥着至关重要的作用,据对华中科技大学武昌分校电气工程及其自动化、自动化专业毕业去向进行统计,毕业生中有20%选择了这一方向领域的工作,因此,如何更好的保障《电力电子技术》教学内容紧密结合市场需求,如何更好的保障学生实践能力的培养,如何更好的保障教学效果,为学生走向工作岗位奠定坚实基础就不得不成为《电力电子技术》课程教学中需要探索和解决的关键问题,作者及所在团队结合华中科技大学武昌分校《电力电子技术》精品课程建设,在以上诸多问题上做了大胆的尝试和改革,实践证明,改革是必要的,可行的。
一、理论教学改革
1、更新教学内容、修订教学大纲
各类经典的电力电子教材中都重点介绍了电力电子器件的分类及工作原理;主要分析了整流,逆变,斩波及交变交四类基本变换电路;同时也阐述了电力电子中相应的控制手段如PWM控制技术,但重点讲述内容大都停留在传统电力电子技术阶段,新技术体现不够。针对目前电力电子技术的热门应用领域,在教学内容上我们进行了优化。比如,斩波电路不仅停留在常见的升压、降压、升降压电路上,增加了开关电源中常用的DC/DC变换电路,如正激电路、反激电路、半桥电路、全桥电路等。比如,PWM控制技术不仅停留在普通的SPWM技术上,增加了CFPWM和SVPWM等先进控制技术的讲解。同时还引入了仿真案例及开关电源、UPS、无功补偿的应用实例,加强了学生对于课程应用的深度理解。针对教学内容的优化,我们对教学大纲进行了全面的修订,大纲中教学目标明确,每一章、每一节知识点明确,重难点明确,学时分配明确,大纲具体,详尽,为理论教学提供了很好的指导作用。
2、改革课堂教学手段
① 不一味追求先进,必要时回归传统,保障教学效果
如今,高校课程几乎都采用先进的多媒体教学,经前期实践总结,我们发现多媒体教学在《电力电子技术》课程教学中效果并不是很好。因为电力电子技术在讲述时主要都是围绕电路工作波形的分析和器件参数计算展开,当波形稍微复杂时,在黑板上一步一步板书绘制远比直接在PPT上演示效果要直观得多,而参数计算的具体步骤采用板书讲解也比PPT演示效果好得多,而这些恰好也都是学生反馈的真实意见,为此,课程组的每一位老师达成了共识,具体分析波形和设计时,均都采用传统板书的教学手段,让学生看清楚,听明白,没有一味追求手段先进,一切均以能切实保障课堂效果为核心。
② 不一味教授,采用形式多样的启发式教学,创新思维
一味教授,涂鸦式的教学方式在高等教育中已屡见不鲜,因此,造就了目前国内大学生创新不够的普遍现象。在《电力电子技术》课程的教学过程中,我们采用了形式多样的启发式教学,对于比较难理解的知识点,会采取分组讨论、PK辩论、甚至采用角色互换,学生走向讲台自主讲课等方式调动学生自主思考、积极思考。实践证明,这些启发式的教学手段,能大大增强学生学习兴趣,大幅度的提升了课堂教学效果。
③ 不一味讲解理论,仿真、实例、实物教学并举
对于实践性强的工科类课程,课堂内教学不应停留在纯理论教学上,必须将理论与实践紧密结合,方能真正保障教学效果。在《电力电子技术》课程的教学过程中,我们对于每一类典型的电路都引进了仿真案例,同时在讲解整流电路触发电路时将触发芯片及完整的触发电路引入到了课堂,在讲解斩波电路时将DC/DC变换模块引入到了课堂,讲解电力电子技术应用时,将开关电源实际电路引入课堂,并结合理论讲解同步进行实时运行演示,这种将理论和实际演示结合起来讲解的教学方式很新颖,学生们很感兴趣,课堂氛围非常好。
二、实践教学改革
1 、优化实验教学内容,改革实验教学手段
结合理论教学大纲的修订,实验内容及安排也需进行优化。传统的实验项目基本为整流、逆变、斩波及交交变压。为适应技术发展,我们将交交变压实验项目取消,换成交交变频实验项目并结合PWM控制技术展开,同时增加了组合变流电路实验,让学生体味各独立变换电路的综合应用。
实验教学手段上我们也做了大胆尝试,摈弃了以前手把手教学生连接电路、调试的纯教说式教学方法,鼓励学生自主搭建电路,自主讨论,查找问题,解决问题,虽然最初阶段,学生接受比较困难,但长期坚持,效果非常好,学生的动手能力及思考问题、解决问题的能力均大大提升了。
2、改革课程设计
华中科技大学武昌分校电气工程及其自动化、自动化专业针对《电力电子技术》课程专门设置了1周课程设计,但经前期实践,发现1周时间太短,学生只能纸上谈兵,没有机会真正动手。对此,课程组老师对整个课程设计的形式进行了改革,在课程讲授后半阶段,就向学生布置了课程设计题目并下达了课程设计任务书,要求学生利用课外时间做好前期的设计、计算等工作,这期间,任课老师也会对学生进行认真辅导,直至设计、计算、器件选型等都完善、合理,等到课程设计周真正开始,学生就可以立即焊接电路并进行调试,这一改革,既不占用现有学时,同时又很好的实现了整个设计的无缝对接,时间充足,切实的锻炼了学生的动手能力。
3、开展技能测试,参加学科竞赛,强化实践能力
为检验学生学习效果,切实提高实践能力,经课程组老师统一商定,在理论、实验、课程设计结束后,学生还需进行电力电子技术技能测试,测试题由老师拟定,测试完成时间由老师规定,学生需通过抽签在实验室现场完成测试项目,这一能力测试对学生各环节的学习都起到了一个很好的督促作用,近两年,技能测试成绩达到优秀的学生比例占到了70%以上。
另外,在技能测试中表现优异的学生,将被选拔参加每年的大学生电子设计竞赛并主攻大赛中的电力电子技术类题型,学科竞赛为深化学生实践能力提供了又一良好的平台。就近几年华中科技大学武昌分校电气工程及其自动化和自动化两大专业参赛情况及获奖结果来看,电力电子领域类型题目参赛学生多,获奖率高,而这和前期教学改革中的诸多举措是密不可分的。
针对目前高等教育中的隐患,很多课程的改革是必须的,尤其工科类的课程改革更是刻不容缓,作者认为,改革应落到实处,改革中应大胆尝试,坚持不懈,希望华中科技大学武昌分校《电力电子技术》课程改革能在高等教育改革浪潮中留下些许启示。
参考文献:
[1] 赵良丙.略论电力电子学的可持续发展战略(二).通信电源技术,2011(2)
[2] 中國电工技术学会电力电子学会第十届学术年会集锦.电源技术应用,2006(11)
[3] 瞿福存,巨辉.自动化专业应用型人才培养方案改革与实践[J].高等教育研究,2008,(16):26-28
[4] 廖育武.自动控制系统课程设计新模式的探究[J].电气电子教学学报,2009,(6):116-117
【关键词】电力电子技术;理论教学;实践教学;优化;改革
《电力电子技术》是电气工程及其自动化和自动化两大专业的重要专业基础课。随着开关器件和控制手段的不断发展,电力电子技术更是彰显其强大的实用性,目前在开关电源技术、UPS技术、无功补偿技术、变频技术等领域发挥着至关重要的作用,据对华中科技大学武昌分校电气工程及其自动化、自动化专业毕业去向进行统计,毕业生中有20%选择了这一方向领域的工作,因此,如何更好的保障《电力电子技术》教学内容紧密结合市场需求,如何更好的保障学生实践能力的培养,如何更好的保障教学效果,为学生走向工作岗位奠定坚实基础就不得不成为《电力电子技术》课程教学中需要探索和解决的关键问题,作者及所在团队结合华中科技大学武昌分校《电力电子技术》精品课程建设,在以上诸多问题上做了大胆的尝试和改革,实践证明,改革是必要的,可行的。
一、理论教学改革
1、更新教学内容、修订教学大纲
各类经典的电力电子教材中都重点介绍了电力电子器件的分类及工作原理;主要分析了整流,逆变,斩波及交变交四类基本变换电路;同时也阐述了电力电子中相应的控制手段如PWM控制技术,但重点讲述内容大都停留在传统电力电子技术阶段,新技术体现不够。针对目前电力电子技术的热门应用领域,在教学内容上我们进行了优化。比如,斩波电路不仅停留在常见的升压、降压、升降压电路上,增加了开关电源中常用的DC/DC变换电路,如正激电路、反激电路、半桥电路、全桥电路等。比如,PWM控制技术不仅停留在普通的SPWM技术上,增加了CFPWM和SVPWM等先进控制技术的讲解。同时还引入了仿真案例及开关电源、UPS、无功补偿的应用实例,加强了学生对于课程应用的深度理解。针对教学内容的优化,我们对教学大纲进行了全面的修订,大纲中教学目标明确,每一章、每一节知识点明确,重难点明确,学时分配明确,大纲具体,详尽,为理论教学提供了很好的指导作用。
2、改革课堂教学手段
① 不一味追求先进,必要时回归传统,保障教学效果
如今,高校课程几乎都采用先进的多媒体教学,经前期实践总结,我们发现多媒体教学在《电力电子技术》课程教学中效果并不是很好。因为电力电子技术在讲述时主要都是围绕电路工作波形的分析和器件参数计算展开,当波形稍微复杂时,在黑板上一步一步板书绘制远比直接在PPT上演示效果要直观得多,而参数计算的具体步骤采用板书讲解也比PPT演示效果好得多,而这些恰好也都是学生反馈的真实意见,为此,课程组的每一位老师达成了共识,具体分析波形和设计时,均都采用传统板书的教学手段,让学生看清楚,听明白,没有一味追求手段先进,一切均以能切实保障课堂效果为核心。
② 不一味教授,采用形式多样的启发式教学,创新思维
一味教授,涂鸦式的教学方式在高等教育中已屡见不鲜,因此,造就了目前国内大学生创新不够的普遍现象。在《电力电子技术》课程的教学过程中,我们采用了形式多样的启发式教学,对于比较难理解的知识点,会采取分组讨论、PK辩论、甚至采用角色互换,学生走向讲台自主讲课等方式调动学生自主思考、积极思考。实践证明,这些启发式的教学手段,能大大增强学生学习兴趣,大幅度的提升了课堂教学效果。
③ 不一味讲解理论,仿真、实例、实物教学并举
对于实践性强的工科类课程,课堂内教学不应停留在纯理论教学上,必须将理论与实践紧密结合,方能真正保障教学效果。在《电力电子技术》课程的教学过程中,我们对于每一类典型的电路都引进了仿真案例,同时在讲解整流电路触发电路时将触发芯片及完整的触发电路引入到了课堂,在讲解斩波电路时将DC/DC变换模块引入到了课堂,讲解电力电子技术应用时,将开关电源实际电路引入课堂,并结合理论讲解同步进行实时运行演示,这种将理论和实际演示结合起来讲解的教学方式很新颖,学生们很感兴趣,课堂氛围非常好。
二、实践教学改革
1 、优化实验教学内容,改革实验教学手段
结合理论教学大纲的修订,实验内容及安排也需进行优化。传统的实验项目基本为整流、逆变、斩波及交交变压。为适应技术发展,我们将交交变压实验项目取消,换成交交变频实验项目并结合PWM控制技术展开,同时增加了组合变流电路实验,让学生体味各独立变换电路的综合应用。
实验教学手段上我们也做了大胆尝试,摈弃了以前手把手教学生连接电路、调试的纯教说式教学方法,鼓励学生自主搭建电路,自主讨论,查找问题,解决问题,虽然最初阶段,学生接受比较困难,但长期坚持,效果非常好,学生的动手能力及思考问题、解决问题的能力均大大提升了。
2、改革课程设计
华中科技大学武昌分校电气工程及其自动化、自动化专业针对《电力电子技术》课程专门设置了1周课程设计,但经前期实践,发现1周时间太短,学生只能纸上谈兵,没有机会真正动手。对此,课程组老师对整个课程设计的形式进行了改革,在课程讲授后半阶段,就向学生布置了课程设计题目并下达了课程设计任务书,要求学生利用课外时间做好前期的设计、计算等工作,这期间,任课老师也会对学生进行认真辅导,直至设计、计算、器件选型等都完善、合理,等到课程设计周真正开始,学生就可以立即焊接电路并进行调试,这一改革,既不占用现有学时,同时又很好的实现了整个设计的无缝对接,时间充足,切实的锻炼了学生的动手能力。
3、开展技能测试,参加学科竞赛,强化实践能力
为检验学生学习效果,切实提高实践能力,经课程组老师统一商定,在理论、实验、课程设计结束后,学生还需进行电力电子技术技能测试,测试题由老师拟定,测试完成时间由老师规定,学生需通过抽签在实验室现场完成测试项目,这一能力测试对学生各环节的学习都起到了一个很好的督促作用,近两年,技能测试成绩达到优秀的学生比例占到了70%以上。
另外,在技能测试中表现优异的学生,将被选拔参加每年的大学生电子设计竞赛并主攻大赛中的电力电子技术类题型,学科竞赛为深化学生实践能力提供了又一良好的平台。就近几年华中科技大学武昌分校电气工程及其自动化和自动化两大专业参赛情况及获奖结果来看,电力电子领域类型题目参赛学生多,获奖率高,而这和前期教学改革中的诸多举措是密不可分的。
针对目前高等教育中的隐患,很多课程的改革是必须的,尤其工科类的课程改革更是刻不容缓,作者认为,改革应落到实处,改革中应大胆尝试,坚持不懈,希望华中科技大学武昌分校《电力电子技术》课程改革能在高等教育改革浪潮中留下些许启示。
参考文献:
[1] 赵良丙.略论电力电子学的可持续发展战略(二).通信电源技术,2011(2)
[2] 中國电工技术学会电力电子学会第十届学术年会集锦.电源技术应用,2006(11)
[3] 瞿福存,巨辉.自动化专业应用型人才培养方案改革与实践[J].高等教育研究,2008,(16):26-28
[4] 廖育武.自动控制系统课程设计新模式的探究[J].电气电子教学学报,2009,(6):116-117