基于卓越計劃的電力電子技術課程教學改革的探索與實踐

李一丹　王玉萍　鄭爽

【摘 要】本文針對應用型本科電力電子技術課程教學中存在的一些問題，根據卓越計劃提出的培養目標，在教學內容、教學手段及實踐教學等方面進行了改革與探索，使優化后的課程更加符合卓越工程師的培養要求。

【關鍵詞】電力電子技術 教學內容 實驗 改革

當前傳統的“課堂教學+驗證性實驗”的教學模式遠不能滿足社會的需求和技術的發展。因此，研究、探索和改革“電力電子技術”的教學方法和教學手段，探索與本科工程型“卓越工程師”教學體系相適應的電力電子技術教學規律和課程改革新方案具有重要而深遠的意義。

一、教學內容改革

（一）教學內容的優化與更新

原則是從講授內容劃分過細及知識點聯系實際薄弱向知識系統性和提高解決能力的方向轉變，要在有限的學時內設計好知識結構和確定好知識點。電力電子技術課程的主要內容結構是比較清晰的，主要包括電力電子器件、各種變流電路及控制方法三大部分，其整體結構框圖如圖1所示。

在電力電子技術課程中，電力電子器件部分是基礎，主要內容包括不可控器件、半控器件、全控器件及新型電力電子器件等。這部分內容涉及半導體物理的知識，器件內部載流子運動的原理復雜且所占篇幅大，單純講解器件的各種參數會使學生感到抽象，從而失去學習的興趣。所以這部分內容教師應當有所取舍，重點介紹器件的外部特性、極限參數的應用及器件的驅動和保護，目的是讓學生能夠掌握各種器件的使用方法和使用中應注意的問題。對于器件的內部結構和工作原理的詳細分析，可讓學生自己閱讀和查資料進行深入了解。

第二部分重點內容是四大基本變流電路，即AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/AC電路，在講解和分析電路結構、工作原理以及波形的基礎上，將教學內容與實際應用結合起來。在講某種電路之前，先提出某個應用場景，讓學生思考應用何種電能變換才能滿足需求，調動學生的主動性，不能灌輸式教學。強調掌握會畫圖（畫出主電路）、會分析（分析電路的工作原理并畫出工作波形）、會計算（計算重要的電氣量）、會選（選擇合適的功率器件）。這部分內容由于多媒體技術的運用使教學更加直觀生動，效果良好。

（二）教學內容系統化

在以往的課堂教學中，教師一般按照授課計劃以講授的方式進行教學，存在課堂教授的知識點多、順勢思維多、發散思維少的缺點，缺少知識的系統化，存在學生學完之后仍不知如何應用的問題。出現這種情況的關鍵在于教學內容缺少系統化。

為了增加課程的系統化，教學內容應該和新技術與實際應用相結合。要傳授該學科的前沿知識，介紹應用各種變流電路的實用的電力電子裝置，使學生建立系統概念，所以增加了電力電子技術應用的課時，如交流變頻調速裝置、軟啟動器、電網諧波抑制技術、功率因數校正技術等內容。

二、實踐教學的研究

電力電子技術強調理論聯系實際，是一門實踐性很強的課程。實踐教學對于加強學生的實踐能力、綜合能力的培養十分重要。卓越工程師的培養注重的是學生工程實踐能力、工程設計能力和工程創新能力。多年以來，我校的電力電子技術課程的實驗環節是在單獨開設的“電氣傳動工程實踐”課程中完成的，在時間上與教學環節嚴重脫節，實驗內容比較陳舊，根據新的教學計劃和教學大綱，實踐環節將與教學同步進行。

實驗內容首先要考慮理論教學的知識難點和重點，以利于學生對基本理論、基本原理的掌握。根據教學內容的調整，保留原有晶閘管整流、逆變的驗證性試驗，使學生對本課程的應用有一個初步認識。在器件上以全控型器件為主，增加開關電源、變頻器等電力電子裝置的實驗環節。

在新的實驗裝置建成之前，引入Matlab / Simulink仿真軟件，根據要求搭建各種電力電子裝置模型，在各種條件下對系統進行仿真，使學生更加深入了解設計原則、工作過程、任意地點的波形、與各參數之間的關系等，而且不受裝置故障的困擾，實踐證明此項探索是成功的。

為了加強學生的創新能力的培養，鼓勵并指導學生參加各類競賽，取得了一定成績，如黑龍江省大學生電子大賽一等獎及二等獎，激發了學生對本門課程的學習興趣。

三、結束語

綜上所述，卓越計劃是為了培養面向工業界、面向未來的具有極強創新能力的高質量工程技術性人才。本文通過對教學電力電子技術課程的改革及實踐，表明采用這些方面能提升學生自主學習、研究問題并解決問題的實踐動手能力，這將為今后培養高質量工程技術性人才奠定基礎。

【參考文獻】

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