民辦院校電力電子技術課程的改革與實踐

鄭州科技學院電氣工程學院 邵 峰 李月英

1.引言

電力電子技術起源于20世紀后半葉，最初由電子學、電力學和控制理論三門學科交叉而成[1，2]，隨著該技術的迅猛發展，所涉及的學科范圍也越來越廣，如圖1所示為當今電力電子技術所涉及的學科領域。電力電子技術的應用領域日益廣泛。它不僅用于一般工業，也廣泛應用于交通、通信、電力、新能源、汽車、家電等各個領域[3]。因此，電力電子技術課程在培養電氣類和機電類專業人才中占有舉足輕重的地位。

目前，大多數的工科高校中都開設電氣工程及其自動化、自動化、機電一體化等專業，“電力電子技術”作為這些專業的專業基礎課，其教學質量的高低將直接影響學生對于本專業知識的把握以及后續專業課程的興趣建立與學習。因此，對于電力電子技術的教學改革對于提高電氣類與機電類教學質量以及學生知識水平具有重要的意義[4]。

目前，“實踐才是工科專業的根本”已成為國際高等工程教育界的共識[5]。特別對于要求培養應用型高級工程技術人才的民辦三本院校[6]，更是需要加快改革步伐，以適應現代經濟和社會發展的需求。

圖1 電力電子技術涉及的學科領域

2.教學現狀

電力電子技術的教學在諸多高校中均面臨一個共同問題，即學生對課程缺乏興趣。其中原因很多，下面具體分析。

2.1 客觀原因現狀

2.1.1 內容多、難且滯后

公式多，拓撲多，分析多，波形圖多，并且教學內容嚴重滯后，對學習造成不少困難。

2.1.2 實驗室陳舊

實驗室陳舊，能做的實驗太少且過于簡單。只有屈指可數的驗證性實驗，沒有擴展性、綜合性實驗。

2.2 主觀原因現狀

2.2.1 專業素養不高

電力電子技術是工科最難的一門學科，學好并教好是一門學問，對于青年教師還有很長的路要走。

2.2.2 方法問題

一味填鴨式教學，缺乏互動，使課堂索然無味；無論書寫還是畫圖都只利用板書；且新技術不斷涌現，教學內容滯后發展；公式多，拓撲多，但表述的邏輯性和系統性均欠強，使學習造成死記硬背的局面。

2.2.3 學生問題

民辦三本院校的學生入校分數不高，基礎偏差，并且學習主動性不高，來混文憑的居多。

3.改革內容

根據教學現狀，我們有針對性的進行如下改革，大致可分課堂教學改革與實踐教學改革。

3.1 課堂教學改革

教育是一種特殊的實踐活動。所謂“教學”應該是教與學相互交流的雙向過程。教育者和受教育者都應參與其中，而不應過分強調教師的作用。作為教學的組織者，教師應發揮其主導作用，突出學生的主體地位，要從傳統的“填鴨式”教學方法轉變到啟發式、討論式的教學。教師需“自編自導互參與”，即要精心組織教學內容，設計能夠啟發引導學生進行思考的問題，充分調動學生的學習積極性。

3.1.1 重視第一堂課

緒論是學習的向導，也是對課程宏觀的把握，在某種程度上說，第一堂課的內容決定了本課程教學的成敗[7]。因此教師應花大量時間與精力，認真準備第一堂課。在第一堂課，首先要向學生介紹該專業的人才培養目標及技能要求與本課程的關系，以及該課的前導與后續課程，使學生了解該課程的性質、地位和作用。然后介紹電力電子技術的發展現狀及其在國民經濟生產中的重大作用，并列舉大量的工程實例說明它的重要性，從而使學生對它產生強烈的興趣，明白本課程是什么，有什么用，該怎么學習，從而為后面的教學打下良好的基礎。

3.1.2 工程項目教學

以應用型高級工程技術人才為培養目標，是目前三本工科院校人才培養方案中的突出字眼。對電力電子技術進行教改與研究順應了時代的要求[8]。在實施過程中，通過查閱大量相關資料.結合自身工程經驗.將工程具體案例按一定比例增加在課堂教學的。實現抽象公式具體化、復雜原理簡單化的效果。提高學生的應用意識和工程素養。加快學生由學習型人才向工程應用型人才轉變。

3.1.3 多媒體教學

目前，該課程仍然采用傳統單調的黑板+粉筆的“黑白”教學法。由于本課程的特點，有大量電路圖、波形圖和公式推導占據了課堂時間。結果卻是雖然教師工作量大的驚人，但授課信息量小、課時的利用率不高、學生收獲不大的現狀。而多媒體教學集文字、聲音、圖像、動畫等多功能于一身，是當前教育發展的方向。在本課程中引入多媒體教學，教師不但可以從繁重的板書中解放出來，而且可以將更多的時間放在與學生的交流互動上。比如在三相整流電路的教學中，可以加入一些動畫演示，通過點擊鼠標設置參數，如觸發控制角、負載類型等，并將電路的工作狀態和輸出波形顯示出來，這樣不但節省了大量的繪圖時間，學生也更感興趣，看起來也更直觀，更容易接受。

3.1.4 雙語教學[9]

電力電子技術教材繁多，多是對國外書籍的翻譯整理。但翻譯五花八門，不少常用詞匯都沒有統一。比如晶閘管的觸發極，有的教材叫門極、有的叫柵極。而英文卻只有一個，即GATE。這對學生自學造成了極大的困擾。類似的情況還有很多，如GTO、MOSFET、IPM、PWM等。因此建議針對有實力的院校，進行雙語教學。即便目前沒有能力進行純雙語教學，也應向學生介紹適量的英文專業術語和專業名詞。

教師也可用英文的方式布置作業，并推薦學生查閱原版外文文獻。

3.2 實踐教學改革

3.2.1 引入仿真技術，彌補實驗條件不足

近年來，計算機仿真技術作為計算機輔助設計(CAD)的有力工具，廣泛應用于電力電子電路的分析和設計中。將電子仿真設計軟件Multsim和數學建模仿真分析軟件MATLAB等引入到教學中，建模并動態仿真不但有利于抓住其主要矛盾，加深對所學知識的理解，也為學生將來從事工程設計打下良好的基礎。隨著電力電子技術的迅猛發展，我院校規模的不但擴大，而電路、電工、電力電子技術等多項實驗卻共用一個實驗臺、同處一個實驗室，并且我院各項實驗均由理論授課教師講授，這對安排實驗造成了極大的困難。引入計算機仿真實驗，不但可以拓寬學生眼界、打好工程設計基礎，還可有效緩解實驗室的壓力。

做仿真實驗時，由教師提出實驗目的及要求、并給出電路參數。由學生自行設計，如選擇器件、設計主電路、驅動電路和保護電路等。仿真軟件可操作性極強和安全性也有保障，讓學生自己動手設計，其實就是學生自動研發的過程，這不僅可以進一步熟悉所學內容，并且極大的調動了年輕人的相互競爭和向困難挑戰的激情。

3.2.2 增加電力電子課程設計及實訓

課程設計是大學課程的綜合性實踐教學環節。對于工科專業更是不可或缺，它是對課程的深化理解與學以致用的系統性活動。

目前，我院已有模擬電子技術課程設計、數字電子技術課程設計、單片機課程設計。經學生反映，課程設計使他們不但知道這門學科能干什么，而且還親手做到了。言教不如身教，告訴學生那是什么能干什么，不如帶著學生親手去實踐。

本項改革涉及較廣、內容較多，具體實踐過程切忌胡子眉毛一把抓。需抓重點，找主流，按部就班，步步為營。

4.結論與展望

此項改革與研究正在進行，其中課堂教學改革及實驗改革中的仿真實驗已在實施，課程設計及實訓涉及到人才培養方案的修訂，而尚未啟動。從目前改革的成效來看，效果明顯。學生反映良好，并希望這樣的改革越多越好。在此基礎上，人才培養方案的修訂有望通過，相信到時教學效果以及創新型人才培訓必將達到更高的水平。

[1]王兆安，黃俊.電力電子技術(第四版)[M].北京：機械工業出版社，2000.

[2]王兆安，劉進軍.電力電子技術[M].北京：機械工業出版社，2009.

[3]嚴克寬，張仲超.電氣工程和電力電子技術[M].北京：化學工業出版社，2002.

[4]紅梅，張慶新，許謹.電力電子技術課程教學改革的探索[J].實驗室科學，2008(3)：17-19.

[5]石彪.提高工科課程設計質量的思考[J].黑龍江教育(高教研究與評估)，2006(1)：58-59.

[6]程瓊，鄭建勇.整合“電力電子技術”教學內容培養應用型人才[J].電氣電子教學學報，2008(2)：19-20.

[7]白敬彩，吳君曉.高等職業教育電力電子技術課程教改探討[J].河南機電高等專科學校學報，2011(19)：87-91.

[8]朱樹先，朱學莉，郭勝輝.工程實例化教學在《電力電子技術課程》教學中的應用[J].科技信息，2011(23)：148，166.

[9]康勁松，牛一川.淺談電力電子技術教學改革[J].第七屆全國高等學校電氣工程及其自動化專業教學改革研討會，2011.