多種教學(xué)模式下電力電子技術(shù)教學(xué)改革與探討

蘇玉香　沈曉群　葉繼英

摘 要：為適應(yīng)工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，針對目前電力電子技術(shù)在課堂教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)中存在的學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低、教學(xué)效果不佳等問題，提出采用MOOC、翻轉(zhuǎn)課堂、項(xiàng)目驅(qū)動式、探討式等多種教學(xué)模式與教學(xué)方法的電力電子技術(shù)教學(xué)改革，改進(jìn)課堂教學(xué)內(nèi)容，采用多種教學(xué)方法充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，引入大量綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)以及研究型實(shí)驗(yàn)。將MATLAB/Simulink引入電力電子技術(shù)的教學(xué)中，將理論教學(xué)與工程實(shí)踐應(yīng)用真正結(jié)合起來。

關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)；教學(xué)改革；多種教學(xué)模式

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.222

0 引言

電力電子技術(shù)具有知識更新快、工程應(yīng)用型強(qiáng)的特點(diǎn)，它的應(yīng)用已經(jīng)遍及電力、新能源、交通、航天、航海、工業(yè)以及家用電器等領(lǐng)域。

電力電子技術(shù)是浙江海洋大學(xué)電氣工程及其自動化、船舶電子電氣工程專業(yè)的一門專業(yè)核心課程。我校安排的電力電子技術(shù)課程總學(xué)時(shí)48，包括40節(jié)理論課和8節(jié)實(shí)驗(yàn)課，課時(shí)少，教學(xué)內(nèi)容多，電能變換電路多，波形多。學(xué)生普遍反映，越學(xué)越難，學(xué)習(xí)到后面只有少數(shù)學(xué)生能聽懂，打擊了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有些學(xué)生甚至放棄了，于是便有了大學(xué)課堂上睡覺、聊天、玩手機(jī)的現(xiàn)象。

如何在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，讓學(xué)生興趣盎然的圓滿完成學(xué)習(xí)任務(wù)，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用和實(shí)踐創(chuàng)新能力，是亟待解決的問題。本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革、學(xué)生競賽培養(yǎng)機(jī)制、教師自身能力提高等幾方面進(jìn)行改革。

1 教學(xué)內(nèi)容改革

電力電子技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容分為器件、電力變換和控制電路三部分。重點(diǎn)在電力變換部分，它又分為四個(gè)模塊：AC/DC（整流），DC/AC（逆變），DC/DC（斬波），以及交流調(diào)壓和變頻技術(shù)。

電力電子技術(shù)知識更新快，晶閘管應(yīng)用的市場份額逐漸減少，而電力MOSFET、IGBT等全控型器件的應(yīng)用已經(jīng)占據(jù)市場主流，所以在保留晶閘管及其應(yīng)用（整流、逆變電路，交流調(diào)壓）的同時(shí)，應(yīng)該加大全控性器件及其應(yīng)用（斬波電路、開關(guān)電源等）的講解。

電力電子技術(shù)是一門工程應(yīng)用性很強(qiáng)的技術(shù)，授課內(nèi)容應(yīng)該增加工程應(yīng)用，例如，三相橋式整流在直流電動機(jī)調(diào)速中的應(yīng)用，單項(xiàng)全波整流電路在調(diào)光燈中應(yīng)用，LED驅(qū)動電路、開關(guān)電源設(shè)計(jì)等。讓理論和工程應(yīng)用緊密結(jié)合起來，不再“孤立”。

在能源緊缺的世界大背景下，新能源開發(fā)熱度不減，可以增加風(fēng)能、太陽能、波浪能等新能源發(fā)電系統(tǒng)中電能變換模塊的講解，讓課堂知識緊跟時(shí)代浪潮。

2 實(shí)驗(yàn)改革

2.1 增加綜合型和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)

電力電子技術(shù)安排的8學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)，只能安排3-4個(gè)實(shí)驗(yàn)，一般我們安排2個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)：單項(xiàng)晶閘管及其觸發(fā)電路，三相橋式全控直流電路，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的目的是讓學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備，掌握安全操作的注意事項(xiàng)。之后安排綜合型和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)：變頻調(diào)速，用斬波電路設(shè)計(jì)開關(guān)電源。

由于學(xué)時(shí)有限，每個(gè)研究性和綜合型實(shí)驗(yàn)只安排2學(xué)時(shí)，考慮到部分學(xué)生做得比較慢，所以每次實(shí)驗(yàn)安排整個(gè)下午的時(shí)間，保證所有學(xué)生都能完成。學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)后的成就感油然而生，學(xué)習(xí)興趣必然會提高。

2.2 增加研究型實(shí)驗(yàn)

可以結(jié)合教師的科研課題，也可以結(jié)合科技前沿或者工程應(yīng)用實(shí)例設(shè)計(jì)研究型實(shí)驗(yàn)，如中頻感應(yīng)加熱電源電路、新能源中的電能變換模塊等。開放實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)有余力的學(xué)生完成研究型實(shí)驗(yàn)。

3 教學(xué)模式與教學(xué)方法改革

將MOOC和翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式引入電力電子技術(shù)的課堂和實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中。通過引進(jìn)優(yōu)質(zhì)電力電子技術(shù)視頻課程建設(shè)項(xiàng)目，以及MOOC核心課程建設(shè)項(xiàng)目，在超星網(wǎng)絡(luò)平臺上設(shè)置了電力電子技術(shù)的學(xué)習(xí)視頻，并設(shè)置教學(xué)節(jié)點(diǎn)，查看學(xué)生課下自學(xué)情況，布置簡單的網(wǎng)絡(luò)作業(yè)，讓學(xué)生課前完成。上課的時(shí)候進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂，把學(xué)生分組，學(xué)生講解，小組之間互相提問，老師提問學(xué)生回答等多種互動方式，充分調(diào)動學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的積極性。并將每個(gè)小組的表現(xiàn)情況進(jìn)行記錄，最終轉(zhuǎn)化成成績記錄到期末總評成績中。

此外，將項(xiàng)目驅(qū)動式、提問式、探討式多種該教學(xué)方法融入到課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性。培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力。

4 充分利用MATLAB/Simulink進(jìn)行教學(xué)

電力電子技術(shù)是一門弱電控制強(qiáng)電的技術(shù)，實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要注意安全。為了保證實(shí)驗(yàn)室的電力電子裝置在開放實(shí)驗(yàn)室時(shí)不被誤操作而損壞，讓學(xué)生提前在MATLAB上建模仿真，成功之后才能進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室搭建電路。

課堂教學(xué)中，MATLAB也是不可缺少的。教師課下完成教學(xué)模塊的MATLAB建模（包括教學(xué)基礎(chǔ)模塊和應(yīng)用提高模塊），課上給學(xué)生演示，方便修改模型參數(shù)看波形變換，形象生動，便于學(xué)生和掌握所學(xué)知識。

5 學(xué)生競賽培養(yǎng)機(jī)制

鼓勵學(xué)生參加全國電子設(shè)計(jì)大賽、智能車競賽、工業(yè)機(jī)器人大賽，教師也要全程參與指導(dǎo)。學(xué)生通過查閱資料、選擇器件、設(shè)計(jì)電路，先在MATLAB/Simulink或者Proteus下仿真，仿真成功之后，再購買器件、制作硬件電路、焊接器件并完成電路的調(diào)試。在參加競賽的過程中，充分鍛煉了學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，將理論知識和實(shí)踐應(yīng)用結(jié)合起來，對學(xué)生綜合能力的提高大有幫助。

6 教師自身能力提高

電力電子技術(shù)知識更新那么快，教師也要不斷學(xué)習(xí)，掌握科技前沿，教師通過申報(bào)和參與科研課題，不斷豐富自己的知識庫。此外教師通過申報(bào)教學(xué)改革項(xiàng)目，不斷加強(qiáng)教改研究。

參加教學(xué)競賽可以幫助青年教師快速成長。參加翻轉(zhuǎn)課堂、混合式教學(xué)等各種教學(xué)研討會，像同行學(xué)習(xí)先進(jìn)的教學(xué)技術(shù)，不斷提升自己的教學(xué)技能。

7 改革效果

經(jīng)過幾年的教學(xué)改革嘗試，教師的教學(xué)和科研能力不斷提高，學(xué)生學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力也在不斷提高，取得了一定的成果。筆者近兩年榮獲浙江省教學(xué)技能競賽三等獎，校級教學(xué)比賽一等獎兩項(xiàng)。主持浙江省教改項(xiàng)目2項(xiàng)，主持浙江省科研項(xiàng)目1項(xiàng)。指導(dǎo)學(xué)生立項(xiàng)浙江省新苗計(jì)劃項(xiàng)目5項(xiàng)，指導(dǎo)學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽榮獲浙江省三等獎2項(xiàng)，

二等獎1項(xiàng)。此外還指導(dǎo)學(xué)生授權(quán)專利10余項(xiàng)。

8 小結(jié)

改變現(xiàn)有的“滿堂灌”的教學(xué)模式，提出將翻轉(zhuǎn)課堂、項(xiàng)目驅(qū)動式、探討式的等多種教學(xué)方法引入到電力電子技術(shù)課程的教學(xué)中，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。改革教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓知識跟得上時(shí)代的發(fā)展，真正做到知識的“活學(xué)活用”。

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支撐項(xiàng)目：浙江省基金項(xiàng)目：風(fēng)、光、流新能源船舶微網(wǎng)電能質(zhì)量復(fù)合擾動檢測及分類識別方法研究（LQ18E070004）浙江省課堂教學(xué)改革項(xiàng)目（kg2015208）；新課堂模式下基于船舶與海洋產(chǎn)業(yè)特色的電力電子技術(shù)教學(xué)改革研究（KT2015036）。

作者簡介：蘇玉香（1982-），女，博士研究生，講師，主要從事海洋新能源發(fā)電的研究。endprint