電力電子技術理論實踐一體化教學初探

電力電子技術是研究利用電力電子器件、電路理論和控制技術，實現對電能的控制、變換和傳輸的科學，是現代電子學的一個重要分支，是介于電氣工程的三大主要領域——電力、電子和控制之間的交叉學科，在電力、工業、交通、通信、航空航天等很多領域具有廣泛的應用。因此，電力電子技術是機電一體化專業學生必須掌握的專業技術基礎知識。

電力電子技術的應用已經深入到工業生產和社會生活的各個方面，成為傳統產業和高新技術領域不可缺少的關鍵技術。隨著科學技術的發展，電力電子技術又與現代控制理論、材料科學、電機工程、計算機科學等許多領域密切相關。目前電力電子技術已逐步發展成為一門多學科互相滲透的綜合性學科。電力電子技術不但本身是一項高新技術，而且是其他多項高新技術發展的基礎。正是由于該課程是一門綜合性學科，對于高職學生來說，如果按照高等學校那樣的傳統式教育，即一般所指的“先生講，學生聽”，教師傳授知識，學生接受知識的“灌輸式教學”，不能適應現在高職學生的實際學習情況，需要根據學生的實際情況，采用合適的教學方式，提高學生的學習積極性，改善教學效果。對于電力電子技術這門課程，高職學生的學習現狀是怎樣的呢？

一、高職學生學情分析

首先，高職學生學習該課程的目的是學會應用這些電路，即了解電力電子技術在工程技術領域的應用，熟悉典型電力電子器件的工作原理、外特性和主要參數，各類電力電子變換電路的基本工作原理、分析方法，而不是參與這些電路的設計與計算。所以如果采用傳統的教學模式，除了抽象的波形分析，還有一些復雜的公式推導，這些對于高職學生而言相對比較枯燥，而且覺得深不可測，容易產生厭學情緒，尤其是某些高職學生的基礎課的知識相對薄弱，一些專業基礎課例如電工基礎、電子技術沒有掌握好的話，學起來非常吃力，這樣的教學效果是非常差的。

其次，電力電子技術是一門理論性和實踐性均較強的專業技術基礎課，就算是以理論教學為主，附加開展個別實驗，尤其是驗證性實驗，學生還是沒有學習興趣，覺得實用性不強，今后也涉及不到這方面的內容，學習積極性不高。因此，如果實驗沒有從實際應用出發，與學生今后的就業相關不大，這樣的實驗效果就不理想。

根據學生的實際情況，結合學校現有的教學設備，學生今后畢業的工作要求，我們提出了電力電子技術這門課程采用理論實踐一體化教學。

二、采用理論實踐一體化電力電子教學

1.劃分模塊，增加應用部分。

采用理論實踐一體化教學之后，我們對電力電子技術的教學內容進行了重新整合，將電力電子技術這門課程劃分為基礎模塊和應用模塊兩大部分，基礎模塊以介紹電力電子器件的工作原理、外特性和主要參數以及各類電力電子變換電路的基本工作原理為主，應用模塊以電力電子變換電路為主，與直流電動機組成相應控制電路。

（1）基礎模塊

基礎模塊就是常見的電力電子電路的分析，其中結合相關的電路中出現的電力電子器件，簡單地介紹這些器件的工作原理、外特性和主要參數的介紹。根據電力電子電路的主要功能分成以下五個課題：不可控整流電路、可控整流電路、交流調壓電路、直流變換電路和變頻器，這五個課題還有相應的子課題，具體如表1.1所示。

（2）應用模塊

結合學校現有的實驗設備，我們將現有的電力電子實驗板和電機板組合起來，搭建直流調速系統，根據所能搭建的電路分類，應用模塊具體分成以下三個課題：不可逆調速系統、可逆調速系統和直流脈寬調速系統（見表1.2）。

2.以實踐為主，簡化理論教學。

由于進行了模塊劃分，在進行基礎模塊教學時，通常將學生分成幾個小組，循序漸進地完成各個課題。每個課題設置兩至三個實驗為主，相關的理論知識以簡單介紹為主，主要是波形分析不涉及相關的計算。對于學生來說，通過親自參與試驗動手調出相應的波形，并且畫出波形，記錄相關參數，由此了解電路的工作原理，并且配有相應的思考題幫助學生加深了解相應電路的工作原理。比如說單相半波不可控整流電路，電感性負載時電路的工作原理，讓學生將電感接入電路，變成電感性負載，如圖1.1所示。

讓學生測量電路的輸出電壓波形，學生就會發現輸出電壓的波形發生了改變，出現了一段負電壓區。對這種情況，學生會自己思考“為什么會產生這樣的波形？如何才能消除負電壓區？”自己去查找原因，通過當場與教師交流，來解決問題。親自動手充分調動了學生的學習積極性，能夠主動參與整個學習過程，這種學習方式比起在課堂中枯燥的理論教學更生動具體，學生的學習效率高。

3.搭建應用平臺，讓學生學以致用。

在基礎模塊的基礎上，將基礎模塊的基本電路與直流電動機組成調速系統，讓學生了解電力電子電路的簡單應用，這樣就為學生搭建了一個應用平臺，組成了應用模塊。對于應用模塊可以根據學生的實際學習情況提供難易不同的課題供學生選擇，讓學生完成相應的課題。通過完成課題，學生初步了解了電力電子變換電路的應用，如何完成電路的控制。比如說，由晶閘管組成的直流調速系統，學生拿到課題之后可以參閱相關資料，自己確定電路圖，將整流電路與直流電動機連接，調出設定的轉速，畫出實際的波形圖，通過提供一個反電動勢負載模擬逆變過程。學生通過完成課題，掌握了通過調節控制角調節轉速的方法。一些學得較好的學生，還可以掌握通過兩組晶閘管的配合控制，完成可逆調速系統的控制。這樣學生覺得自己是學習的主體，從“要我學”轉變成“我要學”。

4.科學評價，建立激勵機制。

由于是理論實踐一體化的教學模式，我們不再采用傳統的學生學業評價中的“一考定全局”終結性評價模式，采用多樣化的考試方式，學生的學業成績的構成也是多元化的，要將每個課題的完成情況作為平時考查成績和最后的考試成績按一定比例綜合成為課程總成績。特別要重視與評價學生的創建和研究與創新能力及其成果，給予一定的加分，作為一種激勵措施。課程考核評價方案應在開課時公開的告訴學生，讓學生能夠自動參與評價，充分體現學生在學習中的主體地位。

三、教學效果

這種以理論實踐一體化的教學方法是以學生為中心的教學方法。課程的學習逐步深入，通過實踐不斷有新的問題出現，學生有興趣解決這些問題，因此他們會積極地組織自己的學習，通過書本或者其他的信息渠道尋找答案，在尋找答案的過程中，查閱資料，學會了如何搜集有用的信息；在與同學、教師的討論中，他們學會了如何與人交往，在課堂上向大家表述自己小組的結論和想法，鍛煉了學生綜合信息以及團隊合作能力和自我表達能力。教學研究發現，學生在學習過程中對知識的掌握有不同的層次，只進行閱讀掌握10%；如果只是聽教師講，沒有視覺感應，掌握26%；如果只是視覺效果，掌握30%；如果聽和看結合，掌握50%；如果可以簡單地重復講出來，掌握70%；而如果自己通過做而講出來就掌握了90%，因此，這種理論實踐一體化的教學模式，使學生參與教與學的過程，學生能夠最大程度地掌握所學的知識，而且各方面能力得到了鍛煉，課程講授也達到了最終目標。

四、結語

我們對電力電子技術實施理論實踐一體化的教學，其實也是一種參照德國雙元制的教學模式的改革，這種改革使我們反思了“教”與“學”的關系，在教學過程中強調以學生為主，教師作為教學的組織者、指導者、幫助者和促進者。今后這類教學改革，我們還要不斷地進行，使學生更快更好地掌握電力電子技術，能夠在工作崗位上更好地應用這些知識，成為應用型人才。

參考文獻：

［1］王兆安，黃俊主編.電力電子技術［M］.北京：機械工業出版社，2000.

［2］楊海蓮.以學生為中心進行基礎生物化學研究性教學［J］.中國大學教學，2006，(2).

［3］謝秉智.積極推動研究性教學的創新能力［J］.中國大學教學，2006，(2).