《电力电子技术》课程的教学改革实践

摘要: 针对高职院校《电力电子技术》课程教学的现状及其存在的问题,本文作者根据几年来对该课程的教学实践与探索,在分析一些教学问题的基础上,提出了解决问题的方法和建议,探索出一条适合高职院校课程改革工作的方法。

关键词: 高职院校《电力电子技术》课程教学改革

“电力电子技术”是电力电子变换和控制技术的简称,是一门新兴的电子技术、控制技术和电力技术的交叉学科,被国际电工委员会(IEEE)命名为电力电子学(PowerElectronics)或称为电力电子技术,是电气工程及自动化、工业自动化和其他相关专业的一门重要的专业基础课。通过本课程的学习,学生不仅可掌握电力电子线路的基本理论、基本概念和基本分析方法,为后续专业课程的学习打下良好的基础,而且可应用本课程知识独立分析、解决实际的工程技术问题。

目前,随着教学改革的不断深入和人才培养计划的调整,专业课程的课时大多被压缩。而《电力电子技术》课程的教学内容越来越丰富,教学要求也越来越高,无论是使用的教材,还是实验实践手段,都不能适应电力电子技术的发展。因此,高职院校对《电力电子技术》课程的教学内容、教学方法、教学手段和实验实践等进行全面的改革势在必行。

一、精心优化教学内容,以适应新形式下的教学要求

教学内容和课程体系的改革是教学改革的重点和难点。随着电力电子技术的发展,各种新型的电力电子器件的不断涌现,《电力电子技术》课程的教学内容也在不断丰富和不断更新,教师需要向学生传授的知识量多且面广,故精心优化教学内容显得尤为重要。

首先,教师要注意做好本课程与先修课程和后续课程的衔接,了解先修课程的教学情况,保持整个专业课程体系前后衔接,避免内容的重复和疏漏。例如“自关断器件”一章,电子技术基础中已讲授过小功率晶体管、场效应管的结构、原理、特性和应用。在本门课程中,对功率晶体管、功率场效应管应重点讲述其与小功率管的不同之处。对于晶闸管直流电动机系统部分,重点应在整流、有源逆变两种状态下,电流连续、断续时的电动机机械特性,而直流可逆调速系统的内容则简略讲解,详细的分析需放到后续课程“变频调速技术”中讲解。

其次,针对高职院校的教学是以技能培训为目标这一宗旨,理论教学应遵循必须够用的原则,降低理论难度,对繁杂的公式推导一律简化或省略,力求做到深入浅出,通俗易懂。如在完成课堂教学的过程中,涉及数学分析时,教师首先应削弱纯粹的理论推导和证明的教学部分,以减少分析量;又如在电力电子器件方面教师应压缩和删减半控型器件及控制电路的教学,强化全控型器件及控制电路的教学,重点介绍以IGBT、电力MOS―FET为代表的全控型器件。

最后,以应用为主线。电力电子技术既是一门技术基础课程,又是实用性很强的一门课程。在教学中教师要紧密结合实际应用,介绍电力电子装置,如把调光台灯、变频器、开关电源、软起动器等具体实物带入课堂,并在课堂上演示给学生看,增强学生的求知欲望。另外,教师要及时将本学科领域的最新科技成果引入教学,保证课程内容的基础性和先进性。教师可告诉学生三峡工程的直流输电工程,将直流500kV、3000A的绿色能源输送到距离一千多千米以外的上海。全国九大城市的变频调速和直流斩波地铁、磁悬浮列车,每年产值近200亿元的UPS,每年节电近8亿度的系列变频设备都成为电力电子对国民经济的新贡献。教师让学生了解到电力电子技术的发展现状及其在国民经济中的重大作用,可大大激发学生的学习热情,扩大学生的视野,启发学生的创新思维。

二、改进教学方法和教学手段,培养学生的素质和能力

《电力电子技术》既是一门十分重要的专业基础课,又是一门与工程实际紧密结合的课程。在学习这一门课时,学生常常提出这样的问题:学了这门课有什么用?我们不是泛泛地回答:这是专业知识体系要求的,而是在第一节课带来了许多具体实物,如调光台灯、变频器等,并在课堂上演示给学生看,学生对此很感兴趣,觉得电力电子技术的应用就在身边。当看了这些实物演示后,我们问学生:为什么台灯能调光,为什么电机能调速?实物演示大大增强了学生对这门课的求知欲望。

多年来,《电力电子技术》课程的教学方法是以教师为中心,教师对教材中的每一个章节都讲得很细,力求在课堂上使学生完全弄懂,这样学生总是处于被动接收的地位,极大地妨碍了学生学习的主动性和积极性的发挥,不利于学生的素质和能力的培养;同时,由于课时的相对减少,教师无法在课堂上讲得过多过细。因此,教师在教学中要力求突出内容的重点和难点,但又要保证教学内容的系统性和完整性,对内容相似或易于理解的内容,予以简讲或指出其要点,并精选一部分内容留给学生去自学。另外,教师应注意因材施教、循循善诱,与学生多沟通,根据学生的掌握情况及时调整教学;耐心对待学生,运用多种多样的教学方法,如比喻法、类比法、启发质疑法、边讲边练法、实验演示法,提高学生的学习兴趣,多讲多练,保证例题讲解比重;每章配一次习题课,以学生练习为主,教师评讲为辅,反复强化重要的知识;加强综合训练,培养学生自主学习、增强分析问题和解决问题的能力。

《电力电子技术》教学内容结构图、波形图多,所以充分利用多媒体、网络资源等现代科技进行教学是最有效可行的方法之一。教师运用现代化教学手段可以增加直观程度、增大授课信息量,可以形象地表达一些文字语言难以描述清楚的问题,对学生更好地理解教材内容有事半功倍的效果。教师在教学过程中,也要避免过于依赖多媒体设备而忽略教师对教学的组织和教学内容的讲授,尤其不能只管播放课件,不顾学生的学习态度,不管学生的学习效果,否则使用多媒体课件不但收不到教学效果,反而会影响学生的学习积极性和对知识的掌握,因此,采用板书或课件,有选择、分主辅相结合的方式,更能充分发挥现代教学手段的优点,达到预期的教学效果。由于波形分析比较枯燥和繁琐,学生容易产生抗拒情绪,导致学习效果下降,针对这一难点,教学方法就显得尤为重要。教师在课程初期分析简单电路时应尽可能讲解详细一些,以保证学生能掌握自行分析的方法,从而提高在后期复杂电路的波形分析中的教学效果,也可以尝试采用两组学生各分析一部分波形再进行综合评议的多种教学方法。

三、加强实验实践环节,注重实践能力的培养

电力电子技术有很强的实践性,实验是培养理论联系实际、动手能力、严谨的科学态度和科学研究方法的重要手段。为了开好实验课,我系投入大量实验建设经费,购买了六套浙江天煌公司的“电力电子与自动控制系统”实验平台,同时增加了一些新的器件样品,使学生有更好的硬件条件开展实验。我们将单元电路的实践教学穿插在理论课的中间,使学生在“做中学”,从而更好地掌握电力电子技术的理论知识,并在课程结束后安排课程实训,可将电力电子技术及其他先修课程(电工基础、电子技术、电机学等)中所学到的理论和实践知识全面地结合起来,培养和提高学生自我获取知识的能力。在实验教学过程中,为了避免学生按照实验指导书“依葫芦画瓢”,教师要让学生明确实验教学的目标、任务,以及各阶段做什么、怎么做、达到什么标准,而不需要详尽地介绍到每一个具体细节。学生在实验实训中既动手又动脑,既能发现问题,又能在教师启发指导下分析问题和解决问题,才能从本质上学好这门课程,从而最终实现本课程在高职院校的教学目标。

四、改革考试制度

考题除了深度、广度和难度符合教学大纲要求外,更要着重对分析问题和解决问题的能力进行考核。近年来我们在《电力电子技术》课程的笔试考试中采用半开卷考试,即学生可以带一张写有与考试内容有关的稿纸参加考试,这促使学生在复习中进行自我总结。笔试考试的组织严密、规范,试卷规范,评分客观、公正,并建立了对考试结果进行教学质量分析的制度。课程成绩中,笔试成绩占60%,我们将平时作业与测验、实验、课程设计和答疑情况也记入总成绩,占40%,使成绩考核更全面、客观反映学生实际。

五、结语

通过近几年来的教学探索,我院《电力电子技术》课程的教学改革工作取得了较好的教学效果,得到了广大学生和督导老师的好评。学生的专业技术和创新能力得到了进一步提高,学生在相关后续课程的学习、课程设计、毕业设计中也表现出较好的能力。同时我们也感到要搞好这项改革工作,既需要学院的投入,又需要教师的艰苦努力和无私奉献。我们要积极探索教学内容、教学方法和教学手段的改革,以更好地适应时代和社会对技能型专业人才培养的需要。

参考文献:

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