關于提高電力電子技術課程教學質量的思考

石書琪，黎倩

（1.邵陽學院電氣工程學院；2.邵陽學院法商學院，湖南邵陽 422000）

一、背景

電力電子技術是電氣類、自動化類專業所開設的一門重要的課程。學習電力電子技術課程，對于學生將所學的基礎知識運用到自動化專業領域，有很重要的作用。在電力電子技術課程中，教師主要培養學生對電力電子電路的理解能力和利用相關電力電子器件開展某些專業性工作的能力。學生在學習電力電子技術這門課程之前，必須學完模電技術、高等電路、輸電技術等課程，應具備一定的電路及電子技術等方面的相關知識。通過學習電力電子技術課程，學生能夠合理選擇電力電子器件，熟悉電力電子技術的基本理論、基本知識和基本電路，熟悉典型電力半導體器件的工作原理、特性和功能，掌握電力電子電路的分析方法，并了解其在工程技術領域的應用。此外，學習完電力電子技術課程后，學生還能利用電力電子器件設計電力電子電路和系統，解決電力電子技術領域復雜的工程問題[1-2]。

為適應電力電子技術快速發展的節奏，努力提高電力電子技術課程的教學質量，筆者在課程教學中不斷結合新技術、新手段去優化教學方法，使課程知識更容易讓學生接受。筆者對提高電力電子技術課程教學質量的方法進行了細致的思考[3-5]。

二、傳統教學模式改革，多種教學模式相結合

目前，大部分電力電子技術課程的教學仍采用以教師為中心的傳統授課模式，這種填鴨式的教學模式已不能充分滿足學生的迫切需求。因此，我們在教學中運用了新的教學手段和教學模式。在教學過程中，我們堅持“一切為了學生”的教育理念，建設網絡教學資源，開發網絡教學平臺，將課堂教學與在線課程相結合，運用混合式教學模式（線下教學與線上教學相結合）和研討式教學方法，促進課程目標的實現，有效提高教學質量。我們充分發揮線上教學和線下教學的優勢，提升學生的自主學習能力，提高學生利用電力電子技術解決相關復雜問題的能力，并通過課程思政培養學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀。

通過平時的教學，我們發現了部分學生在學習過程中存在一些問題。首先，部分學生的學習跟不上教師的教學進度，從而使上課效率大打折扣。更有部分學生因為一兩節課沒有完全理解，線下也沒有很好地學習，從而離教師的進度越來越遠，處于上課基本上很難跟上、下課只能靠自學努力跟上的狀態。如此一來，不僅班級整體的學習進度落后于其他班級，而且學生難以同步完成教師布置的作業，教師也無法在課上與學生進行互動，導致學生的學習效果不理想。部分學生花費了比其他同學更多的學習時間和精力，學習成績反而不理想。為了避免學生出現這種情況，筆者結合對這類學生的觀察和積累起來的教學經驗，提出了相應的解決措施。

在上課前，學生就應該提前預習教師布置的內容，從根本上避免跟不上教學進度的現象，提高學習效率。在教師講完課后，學生要積極地復習教師所講授的內容，查漏補缺，加深對知識點的理解。學生要關注教師講的重點、難點，并及時將其記錄到筆記本上。當教師開展線上教學時，學生可以利用信息技術，使用錄屏、筆記等工具來完成學習，防止在學習中途知識點出現斷裂。學生要及時跟上教師的教學進度，防止學習質量突然下降而出現的一系列負面情況。在開始講新課前，學生一定要預習10～15分鐘，一般不要超過30分鐘，預習安排在復習當天所學知識與完成作業后進行。學習就像一項建筑工程，基礎打牢固，才能保證整個工程的安全。學生復習當天所學的知識以及寫作業，都是在重新溫習已經學過的知識，并檢驗自己是否真的已經掌握知識。在復習的基礎上，預習才能更加順暢，學生才不會存在基礎不牢、再看新知識如看天書的困境。在預習的時候，學生主要看基礎的公式定理以及對它的解釋。如果有不懂的內容，學生一定要做好標記，在教師授課時重點關注。

如果學生的學習進度已經與教師的教學進度相差甚遠，學生可以利用各個章節之間不連貫，或者密切度不是很高的特點，即使前面存在部分內容聽不懂，也可以提前進行新知識的預習，及時跟上教師的教學節奏。在亡羊補牢的情況下，學生一定要先補大漏洞，再去補零零散散的小漏洞。學生必須努力去跟上教師的教學，把時間、精力都花在學習上面，才能保證藥到病除。

三、優化教學資源，突出教學重點

電力電子技術課程的內容包括器件、電路、應用三個方面，但以電路為主。通過學習電力電子技術課程，學生要掌握電力轉換電路的設計方法，重點掌握電力轉換電路的組成和工作原理、主電路中不同負載的元件選擇和參數計算，了解各種典型觸發、控制、驅動以及必要的輔助電路的工作原理和特點。《電力電子技術》教材的基本概念有電力電子器件、整流電路、直流斬波電路、交流電力控制和頻率控制電路、逆變電路、PWM控制技術。

我們加強網絡教學資源建設。課程團隊由5名專業教師組成，其中教授1～2人，副教授2人，講師1～2人。團隊結構合理，團隊成員師德好，成員的教學能力和教學表現力強。我校的電力電子技術課程多次被評為省級線上線下混合式一流本科課程、湖南省精品在線開放課程。

網絡教學資源建設的內容主要包括微課視頻、見面課資源、在線互動資源、線上測試資源、研究文獻和多媒體課件6個部分。一是微課視頻。課程組共錄制了37個視頻，合計375分鐘，視頻涵蓋課程重點和難點。二是見面課資源。針對課程研討主題，課程組錄制了現場答疑直播視頻。三是在線互動資源。課程組成員在線上發起討論議題，學生可在線與教師進行互動。四是線上測試資源。該部分涵蓋課后習題、章節測試、考試試題等，可對學生進行在線考核。除此以外，課程組還建設了研究文獻和多媒體課件等教學資源。學生學完課程后，可登錄在線平臺完成課后習題，并在頭腦風暴環節參與討論。

我們利用建成的網絡教學資源，積極推進混合式教學模式（線下教學與線上教學相結合）和研討式教學方法。電力電子技術課程于2019年在智慧樹教學平臺上線，截至2021年7月，該課程共運行了5個學期，共有30所學校的學生參與了該課程的學習。筆者以本校2017級、2018級電氣類和自動化類專業的學生為對象，利用建設好的教學平臺，對電力電子技術課程進行線上線下混合式教學。筆者根據學生的學習情況、作業情況、在線探討情況、在線視頻觀看情況等生成學情分析報告，掌握課程運行狀況和學生學習情況。課程目標達成度分析結果表明，課程目標達成情況良好。通過3年的教學實踐，線上線下混合式教學取得顯著成效：一是課程學習不受時空限制，提高了學生的自主學習能力；二是彌補了傳統“灌輸式”課堂教學存在的不足，提升了課堂教學質量；三是提高了學生解決復雜電力電子技術問題的能力。學生運用課程知識進行電力電子裝備的設計，完成了“單相并網逆變器”等多個裝置的設計、安裝和調試。

線上線下混合式教學改革極大地激發了學生的學習興趣，學生積極參與各類省級以上的電子競賽和申報各類創新項目。近年來，學生在大學生電子設計競賽中多次獲得國家級獎勵和省級獎勵。

四、強調實踐環節的教學，注重學生動手能力和創新能力的培養

電力電子技術課程的理論性很強，為配合理論教學，教師就要培養學生的動手操作能力和調試電力電子電路的能力，為學生將來的工作和繼續學習打下良好的基礎。教師在電力電子技術課程中增加了實踐教學環節，實踐考核在期末考題中體現，約占課程總成績的20%。實踐環節缺席兩次者，不得參加電力電子技術課程的考試。目前，邵陽學院電氣工程學院建有電力電子實驗室、電力電子創新實驗室、電力傳動控制專業實驗室、湖南省重點實驗室—多電源地區電網運行與控制實驗室。學院重視實踐教學，購置了大量的實驗設備，例如，a電源控制屏（DJK01）、b晶閘管主電路（DJK02）、c晶閘管觸發電路（DJK03-1）、d給定及實驗器件（DJK06）、e三相可調電阻（D42）、f雙蹤示波器、g萬用表，為大力開展實踐教學提供了良好的條件。學校可以通過專業實驗、創新實驗、課程設計報告等形式，多增加一些與實際生產生活息息相關的實驗內容。學生可以根據自己的學習情況自行選題，注重電力電子新技術的追蹤和研究，并通過實驗的方式將其付諸實踐。教師可使用一些電腦軟件（如MATLAB軟件）輔助實踐教學。

筆者通過MATLAB軟件做了一個面積等效原理的仿真實驗例子。筆者在具有慣性環節的電阻電感電路中，以電壓信號e（t）作為輸入信號，以回路電流i（t）作為輸出信號，將沖量相等而形狀不同的矩形脈沖、三角形脈沖、正弦半波脈沖和單位脈沖分別施加在電阻電感電路中，來觀測系統的響應曲線。仿真結果表明，在電流的上升段，脈沖的形狀略有不同，而在電流的下降段，脈沖的形狀則基本相同。這也就驗證了面積等效原理的正確性。因此，教師可采用軟件仿真教學來激發學生的學習興趣，幫助學生理解復雜電路。

五、結束語

目前，我校正在創建應用技術型大學，本文介紹的教學模式和教學方法應時、應景而生。本文介紹的教學模式和教學方法在邵陽學院電氣工程學院電力電子技術課程的教學中取得了較好的反響，在學生當中也獲得了一致好評。筆者對學生綜合能力的培養進行了有力的探索，大大提高了電力電子技術課程的教學效果。