基于“興趣主導、項目驅動”的電力電子技術教學改革與實踐研究

邱忠超 蔡建羨 李立新 于瑞紅 張瑞蕾

[摘 要] 傳統的電力電子技術課程教學存在不能調動學生積極性、學生創造性得不到發揮甚至學生的實踐能力得不到應有的提高等不足。針對目前教學中存在的問題，該文提出并論證了通過工學結合、興趣主導、項目驅動、情景設計的具體實施過程，以實現基于項目驅動法的電力電子技術教學的新模式。該教學模式將理論教學與工程項目設計融為一體，具有一定的科學性、先進性和實用性，是一種提升學生綜合素質和創新能力行之有效的方法。

[關鍵詞] 電力電子技術;項目驅動;教學改革

[基金項目] 2018年度防災科技學院教育研究與教學改革項目（JY2019B02）;2019年度防災科技學院“課程思政”教學改革項目（2019KCSZ24）

[作者簡介] 邱忠超（1987—），男，山東濟寧人，工學博士，防災科技學院電子科學與控制工程學院講師，主要從事災害監測技術與儀器、電磁無損檢測技術研究。

[中圖分類號] G642.0 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）17-0178-02 ? ?[收稿日期] 2019-10-10

一、引言

電力電子技術是電氣工程及其自動化專業一門重要的專業核心課，也是理論性、工程性和實用性非常強的課程，該技術被稱為人類社會的第二次電子革命[1]。隨著經濟水平的不斷提高，電能的應用已經普及到生產、生活的方方面面，其主要應用領域包括新能源汽車、太陽能（風能）發電、鐵路機車牽引器、航空電源、發電廠電氣變流等。因此，無論對傳統工業的改造，還是對高新技術產業的發展，電力電子技術都起著至關重要的作用[2]。

上世紀90年代以來，電力電子技術得到了迅速發展，新的電力電子器件和控制方式不斷出現。然而，傳統的教學過程只注重了專業理論知識的傳授，忽視了學生能力的培養，導致學生對課程并沒有太多興趣。因此，如何激發學習興趣、調動學生的積極性、培養學生綜合分析和解決實際問題的能力，顯得尤為重要。

一、電力電子技術課程特點及教學現狀

（一）電力電子技術課程特點

IEEE（國際電氣和電子工程師協會）將電力電子技術表述為：一門有效地使用電力半導體器件，應用電路設計理論以及分析開發工具，實現對電能高效變換和控制的技術。電力電子技術主要內容包括：電力電子器件、整流電路（AC/DC變換）、逆變電路（DC/AC變換）、直流-直流變流電路（DC/DC變換）、交流-交流變流電路（AC/AC變換）、PWM控制技術、軟開關技術、電力電子器件應用的共性問題、電力電子技術的應用等[3]。電力電子技術的教學目標是讓學生全面認識并掌握常用電力半導體器件的相關特性，掌握各種電能變換電路的基本原理，學會分析、設計基本的電力電子電路;掌握常用的電力電子控制電路，并同時具備扎實的理論基礎和實踐技能。隨著新器件的不斷涌現，電力電子技術相關知識越來越豐富，因此內容多、信息量大、學時少的問題愈發突出，同時存在教學大綱、教學內容與實際工程應用脫節的問題，以王兆安編寫的《電力電子技術》（第五版）為例，課本主要介紹以晶閘管構建的整流電路、逆變電路等，變換電路公式多，波形較復雜，占據了大量教學課時。而在實際應用中，晶閘管的應用在逐漸減少，導致使學生對電力電子技術的學以致用產生困惑。

（二）電力電子技術教學現狀

目前電力電子技術教學大都是以教師為中心的教學模式，沒有充分體現學生的積極性和主動性，學生獲得的知識比較死板。實驗教學大都是驗證性的，而綜合性和創新性實驗較少，學生對實驗原理很少關心，這些都不利于培養學生的綜合素質和創新能力。電力電子技術教學存在的主要問題為：（1）理論內容以教師講述為主，由于學生在聽課時跟實際聯系不上，對理論難以理解，形成對電力電子技術“抽象、難學”的思想障礙，從而失去學習信心。（2）傳統的教學不能適應培養應用型人才，目前更加注重培養學生的實踐能力和創新能力。（3）電力電子技術的高速發展，學校購置的實驗箱由于經費問題無法做到更新，實驗室購置的器件只能實現一些驗證性的實驗，不能讓學生隨意發揮，限制了學生的思想。

二、基于項目教學法的電力電子技術教學實施

（一）項目教學法

項目驅動法是一種典型的“以學生自主學習為主、教師指導為輔”的教學方法[4]。該方法要求學生積極主動地思考，把課程理論和實際項目結合起來，在規定時間內自主安排學習，克服各種困難且解決項目中遇到的問題，最終完成項目并進行成果展示[5]。其中，項目教學中更加注重項目完成的過程，學習成為每名學生主動參與的創新實踐過程;項目結束時對項目進行比較、評價，找出不足，積累經驗。

（二）項目的選取與實施

教師在選取項目的過程中應多聯系實際情況，熟悉電力電子技術的實際應用和最新成果，并緊緊圍繞教學目標制定合適地教學項目。一般情況下，所選教學項目應具有實用性、代表性、可操作性及整體性。根據該課程特點及教學目標的具體要求，選取如下五個項目來完成課程教學：（1）MOS管驅動電路（電力電子器件）;（2）調光燈（交流調壓部分）;（3）直流電機調速裝置（整流變換）;（4）開關電源（DC/DC變換）;（5）單相變頻電源（逆變部分）。電力電子技術教學過程中，各模塊之間因教學目標不同，教學實施方式會有所不同，但都是以學生為中心的。教學項目任務由教師統一下達，學生根據教學項目任務進行自由分組和合理分工，教師協助指導每一組分析目標和確定具體操作方案;項目執行過程中，學生通過各種渠道查閱文獻資源，借助學校實驗平臺，獨立分析并完成教學項目;項目完成后教師和學生共同對項目進行總結、點評，這個過程中學生應積極參加分析、討論。

（三）項目考核與評價

教師要根據客觀情況，綜合分析教學項目的難度，科學評價學生的學習效果，并進行成績最終認定。主要包括：（1）注重形成性評價，即合理評價整個教學過程中學生的學習態度、操作技能和實驗報告撰寫質量等;（2）重視成果評價的綜合性，即每個教學項目結束后，對項目結果進行統一、全面的科學評價。

三、項目教學法教學效果

項目驅動教學法涉及到教學內容調整、教學模式創新、教學組織（理論和實踐）等環節，實現理論教學和實踐教學的有機統一，最大限度地調動學生學習的興趣、主動性，有助于提高學生的實踐能力和工程意識，進而提高學生的綜合競爭力。教學效果主要體現在三個方面：

（1）提高學生的學習興趣，有利于養成自主學習能力 項目驅動法充分調動了學生學習的自主性，提高了知識掌握的程度，并培養了學生的創造性思維。（2）培養學生的多種能力 項目教學法要求學生完成指定的項目任務，這是一種“真刀實槍”的操作，鍛煉了學生分析和解決問題的能力，并使學生掌握了工作思路和方法。（3）能更加全面地評價學生，其成績評價系統更加注重過程性評價 項目驅動教學法對增強學生綜合素質，提高學生實踐能力和培養學生的創新思維具有積極的促進作用。

四、結論

項目驅動教學法在電力電子技術教學中的應用采用了比較完整的教學過程和教學方法。在教學過程中，發現該方法明顯提升了學生主動參與意識，激發了學生的學習興趣，提高了學生的工程實踐能力，對教學效果比較滿意。但方法不太適合理論性強的課程，而更適合培養工程實踐能力的課程。

參考文獻

[1]趙芳誼，張明.試析基于CBE理念的電力電子技術課程教改模式[J].課程教育研究，2019，（05）：234-235.

[2]王曉寰，馮建周，張瑩.電力電子技術課程體系建立與實踐[J].教育教學論壇，2018，（33）：35-36.

[3]孫秀桂，張洪斌，彭建榮.工程問題設計在“電力電子技術”課程教學改革中的應用與實踐[J].大理大學學報，2018，3（06）：37-41.

[4]馬燕平.“電工電子技術”項目化教學的探索[J].教育現代化，2019，6（22）：24-25.

[5]龔敬杰.模擬電子技術課程項目化教學改革初探[J].課程教育研究，2018，（49）：220-221.

Abstract：The traditional teaching of power electronic technology courses can not mobilize the enthusiasm of students，the creativity of students can not be played，and even the students' practical ability can not be improved.Aiming at the problems existing in the current teaching，this paper proposes a new mode of power electronic technology teaching based on the project-oriented method through the concrete implementation process of engineering and learning，interest-driven，project-driven and scenario design.The teaching mode integrates theoretical teaching with engineering project design，and has certain scientific，advanced and practical nature.It is an effective method to enhance students' innovative ability and engineering consciousness.

Key words：Power electronics technology;project-driven;teaching reform