“電力電子技術(shù)”實驗教學(xué)質(zhì)量提升研究

摘要：“電力電子技術(shù)”課程實驗教學(xué)對培養(yǎng)電氣類工程技術(shù)人才非常重要。從實驗課程教學(xué)的基本規(guī)律及現(xiàn)狀出發(fā)，在實驗教材、授課方法、考核制度等方面進(jìn)行探索創(chuàng)新以提高實驗教學(xué)質(zhì)量，主要包括優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容、發(fā)揮多媒體在實驗教學(xué)中的優(yōu)勢；夯實基礎(chǔ)知識、提高驗證性實驗效率；科學(xué)考核，加強(qiáng)互動反饋等方法。實踐結(jié)果表明該方法對學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、工程實踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)造能力的提高均有較好的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)實驗；考核；反饋

作者簡介：湯波（1984-），男，山東鄒城人，上海電力學(xué)院電氣工程學(xué)院，工程師；牟雪云（1983-），男，山東濰坊人，上海電力學(xué)院電氣工程學(xué)院，助理工程師。（上海 20090）

基金項目：本文系上海市“085”工程專項基金資助的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）26-0083-02

“電力電子技術(shù)”課程是高等院校電氣工程及其自動化相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，課程本身具有較強(qiáng)的理論性、應(yīng)用性和實踐性。因?qū)W生培養(yǎng)目標(biāo)的差異性，針對不同專業(yè)、不同教學(xué)層次，該課程在課時安排、教學(xué)方法及考核要求等方面存在一定差異。上海電力學(xué)院是一所以電力為特色的教學(xué)型院校，電氣工程及其自動化專業(yè)特色鮮明，自動化、測控及應(yīng)用物理等專業(yè)緣“電”而生，和電力行業(yè)具有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。學(xué)校主要培養(yǎng)立足一線、面向應(yīng)用的具有電力特色的應(yīng)用型工程人才。學(xué)生不僅要具備較為扎實的理論基礎(chǔ)，同時還要具備一定的工程應(yīng)用能力和開拓創(chuàng)新意識。“電力電子技術(shù)”課程作為具有電力特色的應(yīng)用型人才培養(yǎng)的重要課程之一，在學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)塑造、實踐能力提高中具有重要作用，而實驗教學(xué)在整個課程教學(xué)中的地位非常重要，在人才培養(yǎng)中建立與之相配套的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，不斷改進(jìn)和完善實驗教學(xué)方法，以提升實驗教學(xué)質(zhì)量。本文主要探討“電力電子技術(shù)”實驗教學(xué)質(zhì)量提升的舉措及成效。

一、實驗教學(xué)現(xiàn)狀分析

上海電力學(xué)院（以下簡稱“我校”）電力電子技術(shù)實驗室建于2006年，設(shè)備采用10套浙江天煌教儀生產(chǎn)的DJDK-1型實驗平臺，單套實驗平臺一般安排2～3名同學(xué)合作實驗。實驗為課程內(nèi)實驗，在實驗相關(guān)理論部分教學(xué)完成后由實驗室安排學(xué)生采用多批次教學(xué)，由于單批次最多容納30人同時實驗，而每學(xué)年需進(jìn)行實驗的學(xué)生達(dá)800人（電氣工程自動化專業(yè)480人，自動化專業(yè)120人，測控專業(yè)120人，應(yīng)用物理專業(yè)80人），教學(xué)批次量大，工作量非常繁重。

由于電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，課程本身的知識容量不斷擴(kuò)充，和有限的教學(xué)課時的矛盾日益突出，凝煉教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力顯得日益迫切。目前開展實驗均為驗證性或演示性實驗。實驗教學(xué)采用成熟的實驗平臺，按照實驗指導(dǎo)書對實驗內(nèi)容、原理、步驟的詳細(xì)介紹，按部就班的“走流程”即可得出指導(dǎo)書列出的實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果，學(xué)生真正動手設(shè)計、搭建、調(diào)試電路的機(jī)會較少，實驗過程很少或者基本沒有需要學(xué)生動手及創(chuàng)新環(huán)節(jié)，實驗后學(xué)生對實驗過程印象及實驗原理的理解均較膚淺。

二、實驗教學(xué)的指導(dǎo)思想

為培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、工程實踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)造能力，加快建設(shè)開放性實驗室尤為重要，根據(jù)目前各相關(guān)兄弟高校及我校實際情況，電力電子課程開放實驗室的組成采用立體的多層次多手段體系，其組成包括現(xiàn)有實驗平臺、軟件仿真平臺、第二課堂平臺（大學(xué)生智能車模大賽、挑戰(zhàn)杯、大學(xué)生創(chuàng)新項目等）、教師科研平臺等，并充分發(fā)揮上述各平臺的互補(bǔ)性，全方位提高電力電子實驗教學(xué)質(zhì)量。

根據(jù)“電力電子技術(shù)”實驗教學(xué)質(zhì)量提升的要求，我校電力電子技術(shù)實驗基本順序為器件特性及基本電路原理學(xué)習(xí)—驗證性實驗—軟件仿真分析—綜合性實驗—設(shè)計性實驗，整個實驗教學(xué)思想可概括為“四引入、重過程”。其中驗證性實驗中引入分析、調(diào)試環(huán)節(jié)；實驗平臺裝置實驗中引入軟件仿真環(huán)節(jié)；實驗室建設(shè)、科創(chuàng)項目及教師科研項目中引入設(shè)計性綜合性實驗環(huán)節(jié)；實驗過程引入分享環(huán)節(jié)。

三、教學(xué)方法改進(jìn)

從實驗課程教學(xué)的基本規(guī)律及現(xiàn)狀出發(fā)，在實驗教材、授課方法、考核制度等方面進(jìn)行探索創(chuàng)新。

1.優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容，發(fā)揮多媒體在實驗教學(xué)中的優(yōu)勢

在電力電子器件方面主要講解晶閘管、IGBT器件，在整流電路方面主要為單相半波整流電路、單相全控整流電路和三相半波整流電路及有源逆變；直流斬波電路中主要為升壓斬波和降壓斬波電路、單相交流調(diào)壓電路。除指定教材外，建設(shè)了電力電子技術(shù)課程網(wǎng)站論壇，針對實驗教學(xué)自編了實驗教學(xué)教材指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)實驗裝置及實驗要求，對實驗基本電路及硬件驗證電路采用MATLAB和ORCAD PSpice仿真分析，對各實驗元器件或基本電路特性制作了基本操作示范錄像，加強(qiáng)理論學(xué)習(xí)、仿真分析與實驗驗證的互動，形成涵蓋理論預(yù)習(xí)、仿真分析、硬件驗證、綜合反饋的實綜合驗報告。

2.夯實基礎(chǔ)知識，提高驗證性實驗效率

我校電力電子實驗課通常開設(shè)單相半波可控整流實驗、三相半波可控整流及有源逆變實驗、單相交流調(diào)壓實驗、直流斬波電路特性實驗、IGBT特性及其驅(qū)動與保護(hù)電路實驗、單相正弦波脈寬調(diào)制（SPWM）逆變實驗等12個基本實驗，為了提高教學(xué)效率并培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，實驗前要求學(xué)生進(jìn)行預(yù)習(xí)。

將實驗基本原理、各實驗器件、控制與驅(qū)動電路性能等實驗基本單元在實驗指導(dǎo)書的基礎(chǔ)上制作PPT、視頻講解錄像等供學(xué)生預(yù)習(xí)使用，發(fā)揮多媒體比紙質(zhì)書本更能吸引學(xué)生學(xué)習(xí)的優(yōu)勢，讓學(xué)生在實驗前熟悉實驗電路器件及基本原理。學(xué)生實驗時老師介入設(shè)置一定的故障，引導(dǎo)學(xué)生在預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)上發(fā)揮主觀能動性，排除各種故障完成實驗。如三相半波可控整流電路試驗時可設(shè)置單只晶閘管燒壞、門極無觸發(fā)脈沖、斷路、電源相序不一致等故障，引導(dǎo)學(xué)生不斷思考，達(dá)到夯實基礎(chǔ)知識和提高驗證性實驗教學(xué)效率的雙重目標(biāo)。

3.科學(xué)考核，加強(qiáng)互動反饋

實驗考核的目標(biāo)是強(qiáng)化實驗過程，將學(xué)生幾次實驗的總體考核分解到每個實驗的每環(huán)節(jié)考核。實驗前檢查并對學(xué)生的預(yù)習(xí)報告進(jìn)行考核，要求預(yù)習(xí)報告應(yīng)包括實驗基本原理、元器件多媒體及網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的理解心得、實驗的軟件仿真結(jié)果等；實驗中對實驗過程的邏輯性、故障的排查能力等綜合動手能力進(jìn)行考核；實驗結(jié)束時采用答辯式考核。每次實驗的考核成績?yōu)樯鲜鋈慰己税?：4：3加權(quán)成績，實驗課程成績?yōu)楸菊n程所有實驗的加權(quán)成績。將考核過程平時化，既減少了期末考核的壓力，也使考核更加科學(xué)。而實驗指導(dǎo)教師的主要工作由原來的實驗前講授變成對學(xué)生的量化考核及學(xué)生學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)問題的化解。

四、結(jié)束語

經(jīng)過兩年的實驗教學(xué)，我校電力電子實驗教學(xué)及電力電子課程教學(xué)質(zhì)量均取得了長足的進(jìn)步，學(xué)生實驗報告質(zhì)量進(jìn)步明顯，參加電力電子實驗的熱情空前高漲，學(xué)生的專業(yè)知識理解及掌握程度得到較大的提高，對學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、工程實踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)造能力的提高均有較好的促進(jìn)作用。

今后的改革中須進(jìn)一步凝煉教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)對考核標(biāo)準(zhǔn)的量化研究，增強(qiáng)不同教師考核結(jié)果的一致性。

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（責(zé)任編輯：王意琴）