《電力電子技術》以應用能力培養為核心的案例教學法研究

丁廣乾 張嵩 龔宇雷 陳芳 程新功 劉益青

摘要：電力電子技術是一門利用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術，廣泛應用于社會生產的各個行業。電力電子產業的快速發展，需要加強對學生工程設計、工程實踐等方面應用能力的培養，以解決社會生產中的實際問題。文章從教學內容、教學方法等方面進行教學改革與實踐，以提高學生的應用能力和解決實際問題的能力，提升學生的綜合素質。

關鍵詞：電力電子技術;應用能力;工程案例;教學研究

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）49-0153-02

電力電子技術是一門利用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術，它橫跨電子學、電力學和控制理論三個領域，廣泛應用于工業、農業、交通運輸、航天通信等各方面，涉及電氣節能、新能源發電、電力牽引和智能電網等工程問題。因此，經濟發展對于電力電子技術人才的需求越來越多，除了對基礎理論的要求外，行業發展更強調工程設計、實踐等應用能力，以解決社會生產中的實際問題。本文根據電力電子技術專業人才需要掌握的能力要求，就如何提高學生的應用能力，從教學內容、教學方法等方面進行了教學改革與實踐。

一、圍繞應用能力培養改革課程教學內容

教學內容的改革是《電力電子技術》教學改革的重點和難點。該課程的教學內容需要針對專業人才培養目標所要求的能力目標、知識目標和素質目標來進行選取。因此，在考慮本課程教學內容邏輯性和整體性的基礎上，還需要考慮后續整個專業教學的系統性。以電氣自動化專業人才培養計劃為例，首先，根據專業人才的培養目標和本課程的教學大綱，結合教材分析《電力電子技術》課程知識模塊和各知識模塊間的內在關系，構建《電力電子技術》知識結構圖。同時，結合專業培養計劃，構建《電力電子技術》課程與后續《電力拖動控制系統》等專業必修課，結合《新能源發電技術》、《電能質量與無功優化》、《靈活交流輸電技術》等專業選修課以及《電力拖動控制系統課程設計》、《畢業設計》等實踐課的關系，分析課程和知識模塊在整個專業教學中起到的作用，構建《電力電子技術》知識模塊與后續專業課程關系圖。然后，根據《電力電子技術》知識結構圖和與后續專業課程關系圖精選教學內容，確定重點知識模塊。如《電力電子技術》課程中的逆變電路知識模塊，將在后續專業必修課、專業選修課、實踐課教學中起到重要的橋梁和紐帶作用。因此，需要將該知識模塊作為本課程的核心知識，讓學生重點學習和掌握，并能靈活應用，為學生后續課程的學習和實踐提供重要的技術支撐，并為培養學生的應用能力、提升其綜合素質奠定堅實的基礎。

電力電子技術作為電氣工程學科領域中最活躍的分支，不斷涌現各種新型電力電子器件、轉換電路和控制方法。電力電子產業的發展，也對學生的能力培養提出了新的要求，因此需要將該學科新的發展和實際應用引入到教學內容當中來，不斷補充和完善教學內容，以培養學生的應用能力。為此，教學內容需將重要知識與實際應用結合起來，補充電力電子技術的新技術、新發展和新應用，將其以實際工程案例的形式引入到教學中，拓展學生的知識面，完善知識結構，培養學生的應用能力。例如：將承擔的與電力電子技術相關的科研項目中與重點教學內容相關的部分研究內容開發成工程案例，引入到《電力電子技術》教學中來，將科研項目與重點知識模塊相融合，補充了教學內容，引入了最近研究進展和研究成果。因為此類工程案例一般實用性較強，可以培養學生的應用能力，提升學生的創新能力。隨著技術的不斷發展，需要不斷更新工程案例，逐步建立《電力電子技術》課程案例庫。

二、采用工程案例開展教學

基于梳理的知識模塊結構和工程案例庫，教學過程中以典型工程案例為主線，采用教、學、做、研一體化的教學模式，課程教學過程以學生為主，將學生分成若干個學習小組;采取自主學習、教師引導、共同討論、教和研相結合的方式。學生在完成工程案例的同時也完成了單元知識的學習，將課程的理論與實踐教學充分結合。將工程案例引入到教學過程的教學方法，既培養了學生自主學習的能力，也培養了學生的工程應用能力和創新能力。

1.設計案例方案。各學習小組根據案例要求進行分工合作。由于工程案例往往結合知識模塊設計，因此學生要充分理解教材，結合案例要求，掌握教材知識模塊的內容，同時根據設計需要，利用圖書館、數字圖書等網絡資源查閱相關資料，綜合各方面的知識，設計整體方案，包括設計變換電路圖、器件參數、元件型號等。

2.課堂組間討論。在各學習小組設計出方案后，組織學生開展討論。討論以學生相互討論、溝通為主，教師引導為輔。通過積極、主動的討論，學生對各自的方案進行對比，在溝通和交流中了解自己設計上的不足，從器件參數、器件選擇、電路拓撲等方面不斷完善自己的設計方案。

3.總結評價。適當的教學評價有利于激勵學生的學習積極性，因此案例教學也需要教學評價過程。首先，學習小組介紹自己的設計方案;然后，由教師評價設計中的優缺點和后續的改進方向;最后，根據學習小組的設計方案和陳述給出相應的評價。

案例教學實施，使學生帶著實際工程中所遇到的問題去學習，激發了學生學習的積極性和主動性。學生在設計過程中，通過小組的團隊合作和組間交流，整合所學理論知識，找到理論知識上的不足，促使學生完善自身理論知識;總結設計方案中的經驗和教訓，通過理論與實踐相結合解決實際工程中遇到的問題，培養了學生的應用能力。

三、鼓勵學生參加科技創作比賽，提升應用能力

參加科創比賽可以優化學生的知識結構，培養學生的科學實踐能力和動手能力，增強創新和競爭意識，對提高學生的綜合素質起著積極的促進作用。隨著電力電子技術在國民各行業的應用越來越多，從校級、行業協會、省級到國家級的科創比賽，每年基本都會有電力電子技術方向上的題目，例如開關穩壓電源、光伏電源并網控制系統等。科創比賽的題目，既強調理論設計，更強調功能實現。通常需要學生解決現實工程應用領域中的許多實際問題，因此具有很強的針對性和實用性。學生在比賽過程中，需要靈活應用理論知識，查閱相關文獻，熟悉器件功能，并進行創造性設計和功能性驗證。學生需要綜合多方面的知識來設計、制作、測試一個有特定功能的電力電子電路和裝置。因此，參加這些科創比賽，可以檢驗學生掌握理論課程內容的深度和廣度，還能檢驗學生對設計原理、操作方法等有關知識的學習能力;同時，也培養了學生的動手能力以及分析問題和處理問題的能力。通過參加科創比賽，可以提高學生學習理論知識的積極性，有助于提高學生針對實際問題進行電子設計制作的能力，提升學生的應用能力。

四、結束語

工程應用能力是電氣工程專業學生走向工程師崗位最重要和最基本的要素之一，《電力電子技術》課程的教學必須著力培養學生的工程應用能力。在學院應用型人才培養模式下，《電力電子技術》課程教學改革是一項長期系統工程。本文以培養學生的應用能力為核心，以案例教學法為抓手，將新的教學內容、教學方法運用到《電力電子技術》課程的教學中，激發了學生學習的興趣，培養了學生的工程實踐能力，提升了學生應用所學電力電子技術知識解決實際問題的能力，改革效果得到了老師和同學們的一致肯定。今后，我們會繼續努力，進一步將教師的科研與教學相結合，更好地開展提升學生應用能力的理論研究和教學實踐。

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