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摘 要 “现代电力电子学”是介绍电力电子技术基本原理、分析方法和典型应用的理论课程，是电气学科专业知识的基础。根据自动化及电气相关专业的课程建设要求，“现代电力电子学”已经作为必修课程要求学生掌握。本文针对现有中美“现代电力电子学”教材和授课中存在的差异，结合自身情况，探讨了“现代电力电子学”教学过程中可以尝试的内容改进和调整方法，为“现代电力电子学”教学内容的与时俱进和教学质量的提升提供了新思路。
关键词 “现代电力电子学” 教学内容 改进方法
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.08.051
Analysis of “Modern Power Electronics” Teaching and Improved Method
XI Zhenghao， LI Yuanyuan， KAN Xiu， XU Dongmei
（School of Electronic and Electrical Engineering， Shanghai University of Engineering and Science， Shanghai 201620）
Abstract “Modern Power Electronics” is a theoretical course to introduce the basic principles of power electronics technology， analytical methods， typical applications， and it is a fundamental framework of electrical discipline professional knowledge. According to the requirements of automation and electrical engineering courses， “Modern Power Electronics” has become a required course. In this paper， according to the differences about the teaching materials and the teaching methods between the current Chinese and American “Modern Power Electronics”， and combining with our own situation， we discusses the content improvement and adjustment method in the course of “Modern Power Electronics”. This paper provides a new idea for the improvement of teaching content and the teaching quality of the “Modern Power Electronics” .
Keywords “Modern Power Electronics”； teaching content； improved methods
1 中美教材内容的主要差异
1.1 中文教材的侧重点
以我校“现代电力电子学”课程为例，教材主要选用刘志刚、叶斌编写的《电力电子学》。[1]同时，以我校自编的《现代电力电子技术》作为教辅参考。[2]其教学内容主要包括44学时的常用电力电子器件的特性和使用方法；三相整流、斩波、逆变、变频电路的工作原理和分析方法；以及4个学时的课程应用与实践。其中，电力电子器件主要掌握晶闸管、电力晶体管，而四大变换电路作为课程的重点内容，基本都是围绕晶闸管的通断进行分析和讲解。
1.2 美国教材的侧重点
以我校中美合作办学的汽车电子工程专业为例，该专业的“现代电力电子学”（Modern Power Electronics）课程采用Andrzej M. Trzynadlowski编写的《Introduction to Modern Power Electronics》一书作为教材。[3]教学内容主要分为44学时的现代电力电子器件的构造和原理分析；三相四大变换电路的特性分析；四大变换电路及现代电力电子常用器件的使用及选型；以及4个学时的应用性操作实验。其中，电力电子器件主要以掌握MOSFET为主，介紹了MOSFET的各种改进型。课程将四大变换电路的应用作为重点内容，围绕着MOSFET的通断原理进行四大变换电路的分析和讲解。
1.3 中美教材侧重点的差异及原因分析
从上述对中美“现代电力电子学”授课介绍可以看出。在理论内容上，中方的课程主要以简单的晶闸管的通断入手进行讲解，美方则以MOSFET的原理和应用为主进行讲解；在实践环节，中方以晶闸管和电力晶体管对四大变换电路的控制为主，而美方则以更为普遍应用的MOSFET控制四大变换电路的方法为主。
在如今的实际生活中，无论是大型变电站，还是工业电力变换机组，基本上都采用较为高效且安全性更高的MOSFET系列作为控制器元件。从这点来看，以我校授课内容而言，无论是理论教学上，还是实践操作环节，美方的课程设置都更与实际需求相结合。但是，仅仅讲授MOSFET却缺乏前期知识的铺垫，使学生上课时产生了许多的困扰。
1.4 教学内容改进的探讨
针对“现代电力电子学”中文课程教学内容陈旧，美方课程教学内容前期准备知识不足的问题，提出了将中美课程授课优点进行融合，在课程实用性、授课重点倾斜、实践类内容等方面做了改进和补充。 1.5 专业实用性介绍
“现代电力电子学”虽被多数电气类专业选作必修课程，[4]但大多数学生并不清楚该课程的实际应用背景。课程教材中也并未有过多的介绍，仅仅是对元器件的本身做了一个应用介绍。其实，针对现代电力电子的应用范围很广，不仅涉及变电站的电力传输，还包括电机转向的控制、电力变压器的调压变频、直流变压的调控等方面。[5]
根据课程内容的侧重点不同，切换行业背景作为参考，将专业、行业与学业有机结合，制定课程的合理教学方案。[6]例如，将电力控制与新能源知识相结合等。这不仅能对授课内容进行更有针对性的讲解，还易于学生对行业背景与理论知识有效整合，重塑学生对学习内容和行业发展的兴趣和认知，调动学生的主动能动性，使其从自身兴趣出发重新完成对课程的理解和学习。
1.6 内容梳理与实际结合
作为本课程的主讲教师，在设计合理教学方案的同时，还应该注意课程内容的前后衔接和连续性，突出课程重难点。使学生明确授课内容板块的教学顺序，相对轻松地跟上授课节奏。
讲解过程更应与实际需求相结合，从经典理论入手，由浅入深。在教学过程中应时刻注意学生的反应，尽量做到换位思考，多从学生角度去分析教学过程。在问题释义难点分析时，注意给学生尽量举出一个与实际相关的例子。例如，在讲解三相整流和逆变电路时，可以展示变电站变电传输的过程。使学生对理论性知识有个宏观的理解，充分提高课堂教学效率。
另外，教师在每节课的开始时注意总结回顾上节课的典型问题、作业难点。这样，一方面将一些学生的建议反馈回课堂，另一方面在解决问题的同时也加深了学生的理解。
1.7 实践内容的改进
实验教学在本课程的教学过程中，主要侧重促进学生对理论知识的理解和促进实践能力的培养。[7]但在授课过程中，由于实践课时的安排，无法简单地将中美双方的实践类课程合并处理。也不能将原本就紧张的44学时理论教学学时进行压缩。
为了解决这个问题，同时更好地锤炼学生对课程内容的理解。我校在新的专业培养大纲中拟将原实践部分的4学时扩充为8学时，并与同学期开设的电机拖动课程实践环节合并，单独设立实践类综合实验课程。新的实践课程中，不仅从晶闸管、电力晶体管、MOSFET三方面对主要变换电路做了仿真设计和分析，还拓展了一部分MATLAB的Simulink仿真比较环节。实验内容的适当调整，不仅加深了学生对课程理论基础知识的理解，还锻炼了对行业应用、工具软件、电路设計等知识的综合应用。[8]任课教师在实践过程中还应当鼓励和帮助学生解决理论学习的疑虑，以此重新激发学生对本课程的学习欲望，再次锻造学生的学习能力和实践能力。
1.8 加强交流突出团队
要使一门课程的教学得到真正发展，单由授课教师一人是不足以完成的。依靠教学团队的力量，分工合作、群策群力才能使课程不断完善。团队教师互相交流、互提意见和互相帮助，从教学方案设计、教学内容制定、教学方法研讨和教学成果分析几个方面共同商议，交流授课经验，学为所用，以此改善课程的授课方法和教学方案，日积月累将促进课程教学水平的提高。同时，发挥每位教师的特长和潜力，特别是注重对青年教师的教学指导，这将有利于课程资源的整合和利用，为学科的快速发展打下坚实基础，最终实现依靠专业特点和学科发展背景，利用教学团队优势，创建符合团队教学特质和风格的精品课程。
2总结
“现代电力电子学”课程不仅传授电力电子理论的相关知识，更是为学生建构整个电力控制理论体系的基础。通过“现代电力电子学”课程的学习，可以使学生能够了解基本电力传输的方法与结构，理解控制理论在电力传输中的原理与应用，掌握常用变换电路的控制方法。
本文首先简要比较了中美“现代电力电子学”教学内容上的特点，分析了产生教学内容差异的主要原因。然后，根据自身情况对“现代电力电子学”课程的教学方法做了试探性的改进探讨。总体来讲，“现代电力电子学”是控制工程体系的基础课程，是进入电力控制领域的金钥匙，其在实际应用特别是电机和电力系统的控制上有着广泛地应用背景。因此，加强“现代电力电子学”课程教学的研究与探讨具有非常特殊的专业意义。同时，将该课程总结出的经验试用于相似课程，也促进了教师的教学知识不断更新，成为团队教师持续成长的营养液。
项目支持：本文受上海工程技术大学k201602002 “《现代电力电子学》课程建设”和k201702001“《现代电力电子学》全英文课程建设”项目资助
参考文献
[1] 刘志刚，叶斌.电力电子学[M].北京：清华大学出版社，2005.
[2] 李媛媛，王宇嘉，张颖.现代电力电子技术[M].北京：清华大学出版社，2014. [3]Andrzej M.Trzynadlowski. Introduction to Modern Power Electronics[M].USA：John Wiley & Sons，2015.
[4] 韩晞春.《电力电子技术》课程的教学改革与实践[J].南京工程学院学报：社会科学版，2004.4（4）：55-58.
[5] 徐志如，刘德胜，陈文平，史庆武.电力电子技术课程的教学改革与实践[J].科技创业月刊，2017（5）：89-90.
[6] 魏文新，丁钟江.现代电力电子技术的发展趋势探析[J].工程技术研究，2017（2）：247-254.
[7] 王春凤，李旭春，薛文轩.电力电子技术实验教学改革的探索与实践[J].实验室研究与探索，2011.30（9）：127-129.
[8] 苏良昱，王武，葛瑜.电力电子技术仿真实验教学与创新思维拓展[J].实验技术与管理，2013（1）：170-173.
关键词 “现代电力电子学” 教学内容 改进方法
中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.08.051
Analysis of “Modern Power Electronics” Teaching and Improved Method
XI Zhenghao， LI Yuanyuan， KAN Xiu， XU Dongmei
（School of Electronic and Electrical Engineering， Shanghai University of Engineering and Science， Shanghai 201620）
Abstract “Modern Power Electronics” is a theoretical course to introduce the basic principles of power electronics technology， analytical methods， typical applications， and it is a fundamental framework of electrical discipline professional knowledge. According to the requirements of automation and electrical engineering courses， “Modern Power Electronics” has become a required course. In this paper， according to the differences about the teaching materials and the teaching methods between the current Chinese and American “Modern Power Electronics”， and combining with our own situation， we discusses the content improvement and adjustment method in the course of “Modern Power Electronics”. This paper provides a new idea for the improvement of teaching content and the teaching quality of the “Modern Power Electronics” .
Keywords “Modern Power Electronics”； teaching content； improved methods
1 中美教材内容的主要差异
1.1 中文教材的侧重点
以我校“现代电力电子学”课程为例，教材主要选用刘志刚、叶斌编写的《电力电子学》。[1]同时，以我校自编的《现代电力电子技术》作为教辅参考。[2]其教学内容主要包括44学时的常用电力电子器件的特性和使用方法；三相整流、斩波、逆变、变频电路的工作原理和分析方法；以及4个学时的课程应用与实践。其中，电力电子器件主要掌握晶闸管、电力晶体管，而四大变换电路作为课程的重点内容，基本都是围绕晶闸管的通断进行分析和讲解。
1.2 美国教材的侧重点
以我校中美合作办学的汽车电子工程专业为例，该专业的“现代电力电子学”（Modern Power Electronics）课程采用Andrzej M. Trzynadlowski编写的《Introduction to Modern Power Electronics》一书作为教材。[3]教学内容主要分为44学时的现代电力电子器件的构造和原理分析；三相四大变换电路的特性分析；四大变换电路及现代电力电子常用器件的使用及选型；以及4个学时的应用性操作实验。其中，电力电子器件主要以掌握MOSFET为主，介紹了MOSFET的各种改进型。课程将四大变换电路的应用作为重点内容，围绕着MOSFET的通断原理进行四大变换电路的分析和讲解。
1.3 中美教材侧重点的差异及原因分析
从上述对中美“现代电力电子学”授课介绍可以看出。在理论内容上，中方的课程主要以简单的晶闸管的通断入手进行讲解，美方则以MOSFET的原理和应用为主进行讲解；在实践环节，中方以晶闸管和电力晶体管对四大变换电路的控制为主，而美方则以更为普遍应用的MOSFET控制四大变换电路的方法为主。
在如今的实际生活中，无论是大型变电站，还是工业电力变换机组，基本上都采用较为高效且安全性更高的MOSFET系列作为控制器元件。从这点来看，以我校授课内容而言，无论是理论教学上，还是实践操作环节，美方的课程设置都更与实际需求相结合。但是，仅仅讲授MOSFET却缺乏前期知识的铺垫，使学生上课时产生了许多的困扰。
1.4 教学内容改进的探讨
针对“现代电力电子学”中文课程教学内容陈旧，美方课程教学内容前期准备知识不足的问题，提出了将中美课程授课优点进行融合，在课程实用性、授课重点倾斜、实践类内容等方面做了改进和补充。 1.5 专业实用性介绍
“现代电力电子学”虽被多数电气类专业选作必修课程，[4]但大多数学生并不清楚该课程的实际应用背景。课程教材中也并未有过多的介绍，仅仅是对元器件的本身做了一个应用介绍。其实，针对现代电力电子的应用范围很广，不仅涉及变电站的电力传输，还包括电机转向的控制、电力变压器的调压变频、直流变压的调控等方面。[5]
根据课程内容的侧重点不同，切换行业背景作为参考，将专业、行业与学业有机结合，制定课程的合理教学方案。[6]例如，将电力控制与新能源知识相结合等。这不仅能对授课内容进行更有针对性的讲解，还易于学生对行业背景与理论知识有效整合，重塑学生对学习内容和行业发展的兴趣和认知，调动学生的主动能动性，使其从自身兴趣出发重新完成对课程的理解和学习。
1.6 内容梳理与实际结合
作为本课程的主讲教师，在设计合理教学方案的同时，还应该注意课程内容的前后衔接和连续性，突出课程重难点。使学生明确授课内容板块的教学顺序，相对轻松地跟上授课节奏。
讲解过程更应与实际需求相结合，从经典理论入手，由浅入深。在教学过程中应时刻注意学生的反应，尽量做到换位思考，多从学生角度去分析教学过程。在问题释义难点分析时，注意给学生尽量举出一个与实际相关的例子。例如，在讲解三相整流和逆变电路时，可以展示变电站变电传输的过程。使学生对理论性知识有个宏观的理解，充分提高课堂教学效率。
另外，教师在每节课的开始时注意总结回顾上节课的典型问题、作业难点。这样，一方面将一些学生的建议反馈回课堂，另一方面在解决问题的同时也加深了学生的理解。
1.7 实践内容的改进
实验教学在本课程的教学过程中，主要侧重促进学生对理论知识的理解和促进实践能力的培养。[7]但在授课过程中，由于实践课时的安排，无法简单地将中美双方的实践类课程合并处理。也不能将原本就紧张的44学时理论教学学时进行压缩。
为了解决这个问题，同时更好地锤炼学生对课程内容的理解。我校在新的专业培养大纲中拟将原实践部分的4学时扩充为8学时，并与同学期开设的电机拖动课程实践环节合并，单独设立实践类综合实验课程。新的实践课程中，不仅从晶闸管、电力晶体管、MOSFET三方面对主要变换电路做了仿真设计和分析，还拓展了一部分MATLAB的Simulink仿真比较环节。实验内容的适当调整，不仅加深了学生对课程理论基础知识的理解，还锻炼了对行业应用、工具软件、电路设計等知识的综合应用。[8]任课教师在实践过程中还应当鼓励和帮助学生解决理论学习的疑虑，以此重新激发学生对本课程的学习欲望，再次锻造学生的学习能力和实践能力。
1.8 加强交流突出团队
要使一门课程的教学得到真正发展，单由授课教师一人是不足以完成的。依靠教学团队的力量，分工合作、群策群力才能使课程不断完善。团队教师互相交流、互提意见和互相帮助，从教学方案设计、教学内容制定、教学方法研讨和教学成果分析几个方面共同商议，交流授课经验，学为所用，以此改善课程的授课方法和教学方案，日积月累将促进课程教学水平的提高。同时，发挥每位教师的特长和潜力，特别是注重对青年教师的教学指导，这将有利于课程资源的整合和利用，为学科的快速发展打下坚实基础，最终实现依靠专业特点和学科发展背景，利用教学团队优势，创建符合团队教学特质和风格的精品课程。
2总结
“现代电力电子学”课程不仅传授电力电子理论的相关知识，更是为学生建构整个电力控制理论体系的基础。通过“现代电力电子学”课程的学习，可以使学生能够了解基本电力传输的方法与结构，理解控制理论在电力传输中的原理与应用，掌握常用变换电路的控制方法。
本文首先简要比较了中美“现代电力电子学”教学内容上的特点，分析了产生教学内容差异的主要原因。然后，根据自身情况对“现代电力电子学”课程的教学方法做了试探性的改进探讨。总体来讲，“现代电力电子学”是控制工程体系的基础课程，是进入电力控制领域的金钥匙，其在实际应用特别是电机和电力系统的控制上有着广泛地应用背景。因此，加强“现代电力电子学”课程教学的研究与探讨具有非常特殊的专业意义。同时，将该课程总结出的经验试用于相似课程，也促进了教师的教学知识不断更新，成为团队教师持续成长的营养液。
项目支持：本文受上海工程技术大学k201602002 “《现代电力电子学》课程建设”和k201702001“《现代电力电子学》全英文课程建设”项目资助
参考文献
[1] 刘志刚，叶斌.电力电子学[M].北京：清华大学出版社，2005.
[2] 李媛媛，王宇嘉，张颖.现代电力电子技术[M].北京：清华大学出版社，2014. [3]Andrzej M.Trzynadlowski. Introduction to Modern Power Electronics[M].USA：John Wiley & Sons，2015.
[4] 韩晞春.《电力电子技术》课程的教学改革与实践[J].南京工程学院学报：社会科学版，2004.4（4）：55-58.
[5] 徐志如，刘德胜，陈文平，史庆武.电力电子技术课程的教学改革与实践[J].科技创业月刊，2017（5）：89-90.
[6] 魏文新，丁钟江.现代电力电子技术的发展趋势探析[J].工程技术研究，2017（2）：247-254.
[7] 王春凤，李旭春，薛文轩.电力电子技术实验教学改革的探索与实践[J].实验室研究与探索，2011.30（9）：127-129.
[8] 苏良昱，王武，葛瑜.电力电子技术仿真实验教学与创新思维拓展[J].实验技术与管理，2013（1）：170-173.