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《电力电子技术》课程存在的问题与改革措施

作者:2018-11-15 01:00文章来源:未知

  摘    要: 《电力电子技术》是电气专业的专业基础课程, 该课程是电气、电子、控制理论的交叉学科, 并且和生产生活联系密切, 在电力系统、交通运输、家用电器等领域得到了广泛的应用。但是《电力电子技术》课程具有理论难度大、知识更新快等特点, 加上高职院校学生基础薄弱、学习自主性较差, 导致教学难度大、教学质量低。结合自身的教学实践, 以培养学生的岗位职业能力为着眼点, 提出高职院校《电力电子技术》课程存在的问题以及改革的具体措施, 从而期望提高教学效果。

  关键词: 高职院校电力; 电力技术; 教学方法改革;

《电力电子技术》课程存在的问题与改革措施

  电力电子技术是一门对电能进行变换和控制的技术, 主要由弱电控制强电, 目前广泛应用于电气、电子、控制工程等诸多领域。《电力电子技术》课程是一门综合性课程, 是电气学、电子学、控制学三门学科交叉的学科, 并且和生产生活有着密切的联系。在高职院校的电气专业以及供用电技术专业课程中, 《电力电子技术》课程起着十分重要的作用。但是该课程内容复杂、原理抽象、电路图及波形分析复杂, 同时又涉及电力学、电子学、控制学等学科内容, 大部分学生都认为这门课程在专业课中属于比较难学的一门课程。因此, 对这门课程进行改革, 提高学生的学习兴趣, 引导学生自主学习, 保证良好的教学效果, 是一项急需解决的问题。

  1、《电力电子技术》课程体系

  《电力电子技术》的课程内容主要由电力电子器件、整流电路、逆变电路、直流变换电路、交流调压电路、驱动和保护电路以及应用和实验等部分组成。

  电力电子的基本元器件, 主要介绍电力二极管、晶闸管、GTO、GTR、MOSFET及IGBT等器件;在元器件基础上介绍各种电路, 主要是整流电路、逆变电路、直流变换电路以及交流调压电路。在本课程中, 各种元器件是基础, 变流电路是主体, 控制技术和相关应用是辅助。实验部分主要是在实训室, 让学生在试验台进行连线, 组建电路, 配合万用表、示波器等仪器对变流电路进行验证操作。仿真部分主要是用Matlab、Multisim等软件对各种电路进行仿真验证。

  2、 高职院校《电力电子技术》课程存在的问题

  2.1、 学生学习主动性不高

  《电力电子技术》课程是电力学、电子学、控制学三门学科交叉的学科, 课程概念较多, 涉及知识广, 理论比较强, 要求学生有良好的电路、电子技术、自动控制理论等相关课程基础。目前高职院校的学生大部分专业基础课程比较薄弱, 接受不了理论性比较强的课程, 加上学习主动性差, 造成课前不预习, 上课时候听不懂老师讲课、不听讲, 课后不复习的现象。

  2.2、 教学方法单一

  高校课堂教学目前还是以教材为核心, 教师通过多媒体PPT进行教学, 主要采用讲授法, 给学生讲书本中复杂理论和电路波形分析, 很难提高学生的学习兴趣, 容易造成大部分学生上课不听讲的现象, 甚至会产生学生厌学等情绪。同时, 由于这本课比较难, 理论比较抽象, 学生没有实际工作经验, 高职院校在教学过程中, 很少采用仿真技术, 造成学生缺乏对电力电子装置的认识, 学习兴趣不高。学生在进行《电力电子技术》课程学习时不能分析电路原理及波形, 不能对电路进行定量计算。

  2.3、 教学内容陈旧

  电力电子技术发展迅速, 目前的《电力电子技术》课程分析以晶闸管为主要元器件, 以其他全控型器件、变流技术、软开关技术、PWM控制技术等为主线。随着技术的发展, IGBT、MOSFET等全控型器件由于具有驱动功率小、开关速度快等优点, 逐步成为实际工业中的主流元器件, 同时, 集成芯片的发展规模提高, 在成产中应用越来越广, 但是课本中对集成芯片的介绍很少, 这样就造成学生和实际生产企业相脱节, 不利于学生的实践能力提高。在对课程的安排上, 课本中过多的介绍了电力电子各种元器件的内部结构和工作原理, 对器件应用的介绍比较少, 而高职院校的老师在教学过程中应该注重培养学生对器件的应用能力。高职院校的人才培养目标是培养高素质高技能的应用型人才, 这就需要《电力电子技术》这门课程增加对电力电子原理和技术的实际应用的介绍。

  2.4、 实验环节薄弱

  首先, 实验在《电力电子技术》这门课中起着非常重要的作用。实践教学主要在电力电子实训室中, 利用实验台。在实训课中, 大部分学生只是根据实训指导书或者老师操作, 按实验步骤操作进行连线, 搭建电力电子电路进行测试, 不去思考为什么这么做, 在实验过程中, 对于出现的问题不去分析, 只能找老师解决, 依赖老师比较强, 导致在有限的课时内很难取得较好的教学效果。

  其次, 由于受这门课的学时和实验条件的限制, 《电力电子技术》课程的实训课课时比较少, 实验内容比较少, 学生只能做很少一部分实验来验证课本内容, 加深对知识理解, 大部分知识都不能通过实训课来验证。

  第三, 电力电子技术常用于大功率场合, 工作电压为220V、380V等, 如果实验中用到电机, 电机旋转也会存在安全问题。在实验过程中为了学生的人身安全考虑, 同时也为了设备的耐用性考虑, 目前电力电子的实验多以验证教材理论的实验为主, 学生在实验课上只能观察到教材上的部分结论, 而不能去设计一个实际电路进行调试和验证。

  最后, 电力电子产品更新速度很快, 校内实验设备无法满足教学要求, 和企业合作, 利用企业的资源, 如何和企业合作, 保证良好的教学, 也是我们需要进行思考的问题。

  3、《电力电子技术》课程的改革措施

  3.1、 更新教学内容

  我们培训的学生是要和时代接轨的, 《电力电子技术》课程具有很强的时代性, 因此高校教师在教课的过程中也要与时俱进, 调整教学内容, 跟上时代变化。教师通过不断学习, 去企业做课题、调研、参加学术会议等途径了解最近的技术, 优化教学内容, 调整教学重点, 在课堂上讲授给学生。比如该课程的重点由晶闸管半控型器件调整为MOSFET、IGBT等全控型器件以及功率模块等的应用。在可控整流电路、交流调压电路和交流开关电路中, 晶闸管器件是核心器件, 晶闸管比较多, 但是目前工业中应用晶闸管比较少, 在讲课过程中, 删减一些企业中淘汰的半控型元器件;在逆变电路中全部介绍全控性器件电路, 主要介绍目前应用比较广泛的元器件, 比如MOSFET、IGBT等。在举例过程中, 例子不限于书本, 列举一些当前比较有代表性的电路, 比如UPS、开关电源、新能源发电以及PFC技术等, 扩展学生的视野, 也让学生了解到《电力电子技术》这门课程在生活中应用比较广泛。

  3.2、 采用项目型教学法

  在教学过程中, 把课程分成七个项目, 以实际项目为目标展开教学, 每个项目中又设计为不同的任务。在教学过程中, 围绕任务的解决展开教学, 引导学生独立思考, 加深对所学知识的应用。每一个项目提出一个项目要求, 让学生思考, 找到现象的本质, 从而引出本章内容, 提高学生学习兴趣, 同时加深学生对所学知识的理解。比如在调光灯模块, 通过对调光灯的设计、开发、组装、调试、故障排除的了解, 由项目引出所学知识, 深入到电力电子器件的结构以及分析和测试元器件的学习。在教课过程中, 电力电子器件是基础, 变流技术是核心, 整流、逆变、直流斩波、交流调压是主电路, 同时需要控制电路和保护电路。

  3.3、 采用多媒体教学手段

  在课前多搜集与课程相关的图片、视频、动画, 制作形式多变的PPT以及微课, 在教学过程中, 利用多媒体, 把教学内容中的图形、文字、公式及电路等以图片的方式在课堂上进行展示, 把抽象的内容变得具体而生动, 不仅充实了课堂内容, 而且通过演示电力电子的多种应用, 比如在工业生产、电力系统、交通运输、家用电器、航天飞行器等方面的应用, 使学生明白电力电子这门课的不是讲的空洞的理论, 而是和实际联系紧密。把电路分析过程用动画或者视频形式展示给学生, 把抽象的内容, 以及难以理解的电路分析变得具体而生动, 使学生可以清楚的观察到电路波形的变化过程, 提高学生学习兴趣, 同时加深学生对所学知识的理解和掌握。

  3.4、 将仿真软件应用于教学过程中

  将仿真软件如Matlab/Simulink、Multisim、Protel等应用于教学中去, 在课堂上分别组建整流、逆变、直流斩波、交流调压等电路模型, 设计简单电路模型并进行仿真, 加深学生对所学知识的理解和对软件的应用, 并且课下可以布置仿真作业提高学生课下学习的积极性。Matlab在《电力电子技术》本科教学中应用比较多, 在高职中应用比较少, 在Matlab/Simulink软件中有工具包SimPowersystem, 在这个工具包中有搭建电力电子电路各种模块, 如电源、负载、各种器件、示波器等, 搭建电路后可以根据要求修改电路中元器件的参数, 通过仿真实验课, 不仅可以让学生进行直观的观察电路模型, 还可以让学生亲自参与, 提高学生学习兴趣, 从而提高课堂教学质量。

  3.5、 讲练结合

  在教课过程中, 以学生为主体, 教师适当引导, 提高学生分析问题、解决问题的能力, 比如学习电力电子各种器件时, 拿出实物让学生观察, 再引导学生分析其特征, 并用万用表进行现场测试, 判断元器件的好坏, 提高学生动手能力, 培养学生学习的积极性, 加强学生对相应知识和技能的理解与记忆。

  3.6、 改革考试方式

  电力电子课程的考核主要是采取试卷考试的方法, 实践环节不纳入学生的成绩评定, 对于高职院校的学生, 就会在平时不重视实验环节。改革考试方式, 加大实践教学的考核力度, 把实践环节学生的表现以及实验效果、实验报告、实验操作等作为一项成绩计入学生总成绩, 从多方面来综合评定学生的期末成绩。

  4、 结论

  《电力电子技术》课程涉及的知识面广, 学术性和技术性比较强, 教学改革是一项长期的系统工程, 需要教研室对课程的内容、教学方法以及实践环节等多个方面进行改革。在以上改革措施下, 学生能够在上课时候提高学习兴趣, 学生从以前的上课大部分不听课变成积极去思考, 积极回答问题, 并积极动手做实验。课程改革初步见效, 学生的学习积极性调动起来, 同时也培养了学生的创新意识、独立思考能力和实践能力, 多种教学方式在教学过程中效果良好, 考核方式的多样化也得到了学生的认可。《电力电子技术》是一门理论性和实践性都很强的专业课程, 积极探索科学的教学方法, 对课程进行改革, 保证有效的教学质量, 培养学生的职业能力, 为国家为社会培养高素质的专业性人才, 向着更高质量的素质教育改革刻不容缓。

  参考文献:

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  [5]李岩.高职院校《电力电子技术》课程教学改革的探讨[J].科技资讯, 2015, 13 (33) :169-170.

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