以强电为特色的《电力电子技术》课程改革浅析

【摘 要】通过《电力电子技术》课程的教学改革，突出本专业强电特色，明确培养目标，改进教学方法，更新教学内容，从以经典元器件为主体的教学内容逐步转向以全控型器件为主导的电力电子电路的教学模式，加强课程设计和实训环节，引入仿真软件，增设实验考核机制，提高学生的工程应用意识和创新能力。

【关键词】电力电子技术 教学改革 实验教学 仿真

1 引言

我院开设《电力电子技术》课程已有二十余年，是电气工程及其自动化专业的核心课程之一，本课程知识面广，涉及面宽，触角已伸到各行各业，小到一个开关的设计，大到宇航飞机的研究都有它的身影。根据对往年毕业生就业情况调查可知，社会对本专业的需求很大，国企有电力公司、供电局、发电站、国家电网、变电所，其他企业有施耐德电气、通用电气、三菱电机、西门子，毕业生能做的工作：在强电方面有工厂电气、工控（PLC）、软件方面可做项目开发和技术支持等。据就业于上海、广州等沿海一带的毕业生反馈情况，“社会需要有真才实学的，应用实践能力强的人才”，“学生务必要学好专业知识，不能存在侥幸心理和无所谓的态度，将来受害的还是自己。”我院一直重视课程改革，取得了一些成绩，但在经济全球化的今天，形势依然严峻，沿海发达城市人才竞争激烈，为了更好使毕业生服务于社会，严抓本科生的培养质量，使毕业生学有所用，学有所长，根据笔者从事本专业教学15余年的体会，走访国内几所高校，借鉴专业建设的经验，认为原有的教学内容及教学模式已不符合本科人才的培养目标。如何充分有效地利用课堂，在传统课堂教学中融入素质教育，培养学生科技创新能力，培养出社会市场需要的人才，已成为当前教学改革迫切需要解决的问题。

2 调整优化教学内容，改进教学方法

2.1 多本教材内容辩证学习，突出强电特色

笔者调研了几所一流大学，如清华大学，华中科技大学，西安交通大学等，这些高校大都采用“九五”部级重点教材，规划教材及省部级优秀教材，如机械工业出版社出版，王兆安、刘进军教授合编的《电力电子技术》（第5版），华中科技大学陈坚教授主编的电力电子变换和控制技术，西南交通大学出版社出版的郭世明、黄念慈教授主编的《电力电子技术》，等。以上教材各有特色，陈坚教授主编的教材内容连贯，分析透彻，主要面向电气专业研究生，其他三本教材学生反映理论推导多，讲解深涩，例题少，有印刷错误等。根据教材和教育发展的新形势和要求，笔者认为选用教材应遵循“以应用为目的”的培养目标，在保证本学科知识内容体系完整的前提下，既紧跟电力电子技术发展的脉搏，反映本学科的先进技术，又遵循高等技术工程应用型人才的培养模式，我院电气工程一级学科主要偏向强电应用，这是与控制工程专业及其他自动化类相关专业的显著区别。在参考多本教材基础上，如何使教材内容更具有实用性，符合电气工程专业的人才培养要求，是开展教学改革的首要解决的问题。在内容上应重点讲授 IGBT、GTR、GTO 等全控型电力电子器件及由这些元件构成的电路，在四大类基本变流电路中删减应用较少的器件和电路，逐步转向以交流变频和逆变电路的应用为主，介绍开关电源、PWM控制技术和UPS装置的工作原理及组合变流电路为辅的教学模式。

2.2 更新教学方法

教师在教学过程中应逐渐转变教学观念，以学生为主体，教师起到引导启发鼓励的作用，在遵循大纲的基础上围绕各知识点和学生的理解能力组织安排教学内容。针对该门课程波形多，公式多，计算量大的特点，可以选择讲授部分典型电路的工作原理和公式推导，另部分内容启发学生自行完成，通过课堂提问检验自学情况，根据表现酌情增加平时成绩。经过实践证明，这种教学方法是积极有效的，一定程度上弱化学生的依赖性，对培养和发展自学能力有一定的提高，重拾面对困难的勇气和信心。

2.3 辅助多媒体教学

课堂教学中把传统板书和多媒体教学紧密结合，继续发扬黑板现场推理，对重点内容反复标记及留存记忆的特点，同时配合多媒体课件的视频、音频、动画、图形、文本等元素的表现，使波形动态展示，刺激学生大脑兴奋点，从而激发学生了解下文知识的兴趣。如采用flas播放单相桥式电压型逆变电路的工作过程，动态显示PWM控制下载波与信号波变化情况，实践表明，学生表现出强烈的兴趣，内容上也容易理解。

3 加强实训环节，锻炼实践能力

3.1 改变考核机制 全面调动学生

《电力电子技术》是一门实践性很强的课程，单独开设实验课时，由原来的三个实验6课时增加到四个实验8课时，成绩计算是由每次实验平均得到，由于缺乏必要的考核手段，大部分学生对实验的重要性缺乏认识，往往是对实验目的不明确，实验步骤不了解，一个批次十余人一台控制柜，动手接线的只有少数学生，大部分只是应付点名签到，记录数据等，相当多的学生不懂得常用电工仪器的操作，基本的用电安全知识等。为提高实验教学质量，规范实验课的教学管理，应改变原有的考核体制，酌情增加实验考核，实验考试的成绩评定可由平时成绩和考试成绩两方面组成，具体由实验老师制定，根据学生情况逐渐加大考核比例。实验课的考核形式包括笔试、口试和操作三种形式，实验老师可根据需要选择以上三种形式的一种或几种组合进行考试。

3.2 增加综合性实验， 突出强电特色

我院《电力电子技术》实验课多为验证性，验证课堂的理论知识和已有的实验成果，但实验中学生的收获不大，大部分学生对实验目的及预期结果知之甚少，而且通常是在整个理论教学环节结束之后，才进行实验环节，学生知识上衔接不牢。因此本着培养学生综合素质的目标，应该提高综合性和设计性实验的比例。 综合性实验由老师按照工程设计的要求给出实验项目，学生按照所学的实验方法设计电路并在老师的指导下完成，这样充分调动了学生的积极性，培养创新能力。改进后在实验时间上结合教学进度安排，在典型章节讲授之后就开设对应的基础实验，加深学生对理论教学中各知识点的理解，内容上单相桥式有源逆变电路的研究和三相桥式半控整流电路的研究为验证性实验，增加综合性试验――HEF4752变频调速系统实验及直流斩波电路性能研究―设计性实验，偏重于全控器件的应用及其组成的强电电路。

3.3 增设课程设计和实训环节

课程设计是工科实践教学中的一个重要环节，它是根据教学计划的要求在教师指导下对学生进行基础或专业技术训练，目的是培养学生综合运用理论知识，分析和解决实际问题的能力，实现由知识向技能的初步转化。 电力电子技术是一门实践性很强的课程，与验证性实验相比，课程设计和实训环节在培养学生动手能力方面的作用更大。前几年我院开出的《电力电子技术系统设计》专业任选课由于学生选课人数过少而取消，很多院校在课程设计方面做出了有益的探索，北方交通大学电气工程系筹备建立由计算机、可编程控制器、各种变流装置和各种电机结构组成的自动控制系统综合实验平台，支持各种综合实验和课程设计。 南京航空航天大学将电子技术、电机学、电力电子技术、自动控制理论、机械基础等课程联系起来，学生根据不同选题在开放式平台的基础上进行自主设计，独立实践。 为此我院也在大力开展各种电力电子课程设计内容和学时的改革，希望借鉴一些成果开发实验平台，满足更多的课程设计内容。

3.4 引入优秀仿真软件

计算机仿真是使用计算机对设计对象的模型进行研究，具有精度高、重复性好等特点，有利于帮助学生分析和理解课堂内容。市场上出现了大量的仿真软件，我们引入了电气与电力电子系统计算机辅助分析软件 SIMPLORER。该软件是一个功能强大的应用于多学科高性能系统仿真软件。运用仿真可以方便地进行系统的改进和参数的修正，提高实际系统调试的成功率，降低系统风险。该软件不但可用于“电力电子技术”的计算机辅助实验及辅助教学，而且可作为后续课程《电力拖动控制系统》仿真和研究的有力工具。实践证明，学生通过仿真加深了理解，强化了记忆。

4 结束语

《电力电子技术》课程的教学改革是一项系统工程，其学术性和技术性都较强，涉及的领域很广。教学改革是一项长期而艰巨的任务，既需要学校的经费投入，也要教师的努力探索，还需要学生的积极配合，在不断实践中总结经验，提高教学水平，这是一个循序渐进的过程，一个不断探索的过程。目前我院对本课程的教学改革还在初级阶段，教师任重道远，我们继续努力提高教学水平，积极探索教学内容、深化实验环节的改革，以适应培养新形势下的人才需求。

【参考文献】

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