新型電源技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究

余 翼 王 凡 劉金華 吳佳楠

0 引言

傳統(tǒng)的電源技術(shù)以低頻技術(shù)為主，現(xiàn)代的電源技術(shù)是向以高頻技術(shù)為主的新型電源技術(shù)方向轉(zhuǎn)變的，同時(shí)這也是傳統(tǒng)電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)變的標(biāo)志。新型電源技術(shù)支撐起眾多新興產(chǎn)業(yè)，在新能源、綠色交通、智能電網(wǎng)、先進(jìn)伺服驅(qū)動(dòng)、極端環(huán)境探索、節(jié)能減排等領(lǐng)域都取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。結(jié)合中山市的特色十大產(chǎn)業(yè)集群：裝備制造、健康醫(yī)藥、電子電信、燈飾光源、家用電器、金屬制品、紡織服裝、家居家具、精細(xì)化工、特色食品，培養(yǎng)具備新型電源技術(shù)的電氣工程及其自動(dòng)化類學(xué)生，更有利于為中山本地特色工業(yè)企業(yè)服務(wù)，有助于產(chǎn)業(yè)升級(jí)，增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)競爭力。

“新型電源技術(shù)”是我校電氣工程及其自動(dòng)化類的一門新興專業(yè)選修課程。其實(shí)驗(yàn)課程部分更是以實(shí)踐操作為基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

1 課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

在傳統(tǒng)的《新型電源設(shè)計(jì)》實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)內(nèi)容主要是通過對(duì)8 個(gè)驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使得學(xué)生進(jìn)一步了解開關(guān)電源的工作原理以及各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的運(yùn)行特點(diǎn)，同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)具體操作來鍛煉學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。此前這種教學(xué)方案存在如下的問題：

（1）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目類型單一：8 個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生深入了解開關(guān)電源的各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)有幫助，但是沒有開放性內(nèi)容，學(xué)生只需要按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求，按部就班地完成相應(yīng)地實(shí)驗(yàn)操作，無法激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力。

（2）學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目吃力，效率不高：雖然有要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課之前按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書地要求對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行預(yù)習(xí)，并且在實(shí)驗(yàn)課上，老師還會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)要求以及實(shí)驗(yàn)操作中的重點(diǎn)注意事項(xiàng)進(jìn)行講解，但是學(xué)生普遍感覺難度還是比較大，在實(shí)驗(yàn)操作過程中問題比較多，需要老師頻繁指導(dǎo)，同時(shí)老師的講解也占用了實(shí)驗(yàn)課不少時(shí)間，導(dǎo)致在實(shí)際課堂上學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)完成情況不理想。

（3）實(shí)驗(yàn)平臺(tái)故障頻繁：因?yàn)殚_關(guān)電源的實(shí)驗(yàn)大多都是強(qiáng)電類，實(shí)驗(yàn)電路中的電壓以及電流都比較大。對(duì)實(shí)驗(yàn)操作理解不足，電路中的接線有誤，或者實(shí)驗(yàn)步驟稍有不對(duì)的時(shí)候都會(huì)導(dǎo)致電路中的元器件的損壞，特別是開關(guān)管和二極管。而如果這兩種元器件在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)生了損壞，是無法現(xiàn)場進(jìn)行替換的，就會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行下去。甚至影響了后續(xù)要上課的班級(jí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)程。

（4）實(shí)驗(yàn)課考核方式不全面：因?yàn)閷?shí)驗(yàn)項(xiàng)目大多數(shù)都是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，因此只能從考勤，實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果等方面對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課的成績進(jìn)行評(píng)估，無法體現(xiàn)學(xué)生的綜合素質(zhì)、創(chuàng)新能力以及具體技能技巧。

2 《新型電源技術(shù)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方案

2.1 實(shí)驗(yàn)課教學(xué)內(nèi)容改革

通過教學(xué)團(tuán)隊(duì)對(duì)原實(shí)驗(yàn)課的8 個(gè)驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行討論、分析，同時(shí)與本課程相關(guān)的《電力電子技術(shù)》實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容進(jìn)行對(duì)照后，對(duì)原有的buck，boost 等驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行刪減，保留“單端正激變換器電路的性能研究”、“單端反激變換器電路的性能研究”，“半橋型開關(guān)電源的性能研究”等3 個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，增加了設(shè)計(jì)類的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，要求學(xué)生以3 人組成一個(gè)團(tuán)隊(duì)，完成對(duì)特定要求的開關(guān)電源的開發(fā)，團(tuán)隊(duì)里的成員按照各自的特長，分工完成開關(guān)電源開發(fā)里的原理圖設(shè)計(jì)、元件選擇與計(jì)算、電路仿真與調(diào)試、PCB 圖的繪制，實(shí)物焊接與調(diào)試等內(nèi)容。不僅可以鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力，也能通過具體的分工培養(yǎng)學(xué)生相應(yīng)的實(shí)際技能。

2.2 實(shí)驗(yàn)課教學(xué)形式改革

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展對(duì)各行各業(yè)都有促進(jìn)作用，在教育行業(yè)涌現(xiàn)了很多互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺(tái)，比如中國大學(xué)MOOC 網(wǎng)、學(xué)堂在線、網(wǎng)易公開課、泛雅平臺(tái)學(xué)習(xí)通等。互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺(tái)有它的優(yōu)勢，比如教學(xué)資料樣式豐富，可以向?qū)W生提供各種影視、音頻、動(dòng)畫類教學(xué)，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，其次它提供的教學(xué)時(shí)間是沒有限制的，學(xué)生可以自主選擇合適自己的時(shí)間段進(jìn)行學(xué)習(xí)，根據(jù)學(xué)習(xí)情況自主控制學(xué)習(xí)時(shí)間長短，這種教學(xué)方式做到了以學(xué)生為中心，使每一個(gè)學(xué)生都能獲得適合自己的學(xué)習(xí)方案。因此，在本門實(shí)驗(yàn)課，也引入了互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺(tái)學(xué)習(xí)通，創(chuàng)建了相應(yīng)的課程，此外還錄制具體的實(shí)驗(yàn)操作教學(xué)視頻。學(xué)生可以在上實(shí)驗(yàn)課之前，通過觀看相應(yīng)的教學(xué)視頻，更直觀地提前了解每一個(gè)操作步驟的具體操作方法，這種預(yù)習(xí)方式比學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的效果更好。實(shí)施了這種教學(xué)形式的改革之后，老師不需要在實(shí)驗(yàn)課對(duì)操作步驟進(jìn)行講解，同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)課里可以做更多的內(nèi)容。此外相同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，同學(xué)們的問題少了，實(shí)驗(yàn)任務(wù)完成需要的時(shí)間更少，實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效率高了。通過這種方式，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)步驟理解更深，操作失誤的情況減少，也大大降低了實(shí)驗(yàn)設(shè)備得故障率，保證了實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程順利進(jìn)行。

2.3 《新型電源技術(shù)》實(shí)驗(yàn)課程考核及評(píng)價(jià)方法改革方案

《新型電源技術(shù)》實(shí)驗(yàn)是綜合性強(qiáng)的實(shí)踐類課程，不僅要求學(xué)生有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，更要求學(xué)生有相應(yīng)的實(shí)踐操作能力以及具備熟練的技能技巧。因此，實(shí)驗(yàn)課課程考核及評(píng)價(jià)方法，不僅對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課中的參與情況進(jìn)行評(píng)估，更注重學(xué)生在設(shè)計(jì)類項(xiàng)目的實(shí)施過程中，團(tuán)隊(duì)合作的能力，分工的具體任務(wù)以及完成情況進(jìn)行評(píng)估。實(shí)驗(yàn)課成績=觀看視頻預(yù)習(xí)（10%）+實(shí)驗(yàn)課考勤（10%）+團(tuán)隊(duì)合作表現(xiàn)及具體任務(wù)完成情況（40%）+實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫及實(shí)驗(yàn)結(jié)果（40%）。其中團(tuán)隊(duì)合作表現(xiàn)及具體任務(wù)完成情況的評(píng)估內(nèi)容有：設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目選題難度，團(tuán)隊(duì)其他成員評(píng)價(jià)，具體分工完成情況（原理圖設(shè)計(jì)、元件選擇與計(jì)算、電路仿真與調(diào)試、PCB 圖繪制、實(shí)物焊接與調(diào)試）。

3 結(jié)語

通過引入了設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，使用云平臺(tái)給學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻以及其他預(yù)習(xí)的教學(xué)資料，以及修訂實(shí)驗(yàn)課課程考核及評(píng)價(jià)的方法，不僅增加學(xué)生綜合素質(zhì)具體的技能技巧降低了實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的故障率，保證了實(shí)驗(yàn)課順利地進(jìn)行。