《电力电子技术》课程教学方法改革的探索

米志红

(广州航海高等专科学校船舶工程学院，广东 广州 510725)

电力电子技术是一门建立在电力学、电子学和控制理论三个学科基础上的边缘科学，是现代电气工程与和自动化专业不可缺少的一门专业基础课。随着电力电子新器件的不断涌现以及各种变流电路的不断发展，《电力电子技术》课程的教学内容也日益增长。然而该课程课时少，课程内容多，如何探索一种有效的教学模式，已成为一个急需解决的课题［1］。

一、电力电子技术课程教学存在的问题

1.传统的电力电子技术课程体系和教学内容以晶闸管器件为主，主要介绍晶闸管整流电路、逆变电路和调压电路。而随着各种电力电子新器件和新装置的不断出现，进行课程体系和教学内容的改革。

2.电力电子技术课程主要以波形分析为主，但变换电路灵活多变，公式多、波形复杂。目前的现状是老师授课困难，学生接收效果差。针对应用型本科的教育定位，有必要减少以往繁杂的数学推导，加强直观的波形分析内容，有必要进行教学手段的改革。

3.电力电子技术课程是一门技术性、实践性很强的课程，实验教学是电力电子技术教学中不可缺少的重要环节。为了达到较好的实验效果，需要有较好的实验条件支持，同时有必要进行实践教学体系的探索［2］。

二、电力电子技术课程教学改革的探索

1.应用多媒体教学手段和传统教学方法

传统的教学方法多采用板书，缺点是授课方式单一、信息量少，占用课堂时间长。授课老师在讲授的同时需要同步画出一些复杂的波形进行分析，研究参数变化时变流电路的工作情况。而有些内容，教师很难用语言论述清楚，致使学生听讲吃力，很难深入理解教材内容。

鉴于传统教学方法的缺点，很多老师开始采用多媒体课件教学。所采用的多媒体课件，教师可根据教学大纲要求，选择合适的教材，自主编制。多媒体课件内容主要包括授课过程中所用到的各种图形、公式、框图等。和传统的板书比较，多媒体课件内容丰富、包含信息量大，条理清楚，有利于教师在概念、电路图及参数变化对波形图影响等方面的讲解，节省大量板书的时间，更利于教师在课堂上采取多种教学方法。

然而，如果授课老师完全或过多地依赖多媒体课件，虽然起到了节省板书时间、丰富课堂内容的作用，但讲解速度过快，信息量大，会阻碍学生和教师的交流与互动，学生对于授课内容无法全面掌握。

基于上述情况，在课程教学中，我们采用以传统教学为主辅之以多媒体教学课件的授课方式。同时，部分内容使用FLASH动画课件，并配以语音，文、声并茂。所有的多媒体课件包括FLASH动画课件上传到已建好的网络教学中心，方便学生下载后自主学习。

2.MATLAB仿真技术与实验设备相结合的实验教学改革

电力电子技术实验是电力电子技术教学中不可缺少的重要环节，而传统的电力电子实验一般是在实验室进行。在实验室提供的实验教学平台上，要求学生按照给定的实验指导书连接变流电路，加载不同性质的负载，使用示波器观察电压电流波形并记录实验结果，应用实验结果验证理论分析。这种实验方法，很难培养学生的兴趣和实验研究能力，更难以启发学生的思维能力。希望通过实验使学生深入、全面掌握电力电子变流和控制规律的实验效果也很难达到。

针对传统实验教学的缺陷，为丰富电力电子课堂教学效果、弥补现有实验设备的不足，我们将面向电气原理结构图的图形化仿真技术引用到教学中，为学生提供仿真软件和学习资料，引导学生自主学习MATLAB仿真软件，应用SIMULINK仿真环境对教材中涉及到的大部分变流电路进行仿真，如单相半波、桥式可控整流电路，三相半波、桥式可控(半控)整流电路、晶闸管有源逆变电路，各种直流变换电路等。SIMULINK的仿真过程是交互式的，可以灵活改变仿真参数，并且可以立即得到仿真结果。［3］

我们鼓励学生“把实验带回宿舍”，引导学生自主进行仿真性虚拟实验和理论分析。然后再引导学生到实验室进行实际操作，从而提高学生的动手能力和理解能力。MATLAB/SIMULINK虚拟仿真软件简单易学、实用。这种虚拟仿真和实验操作相结合的实验教学方法，不仅可加强学生对理论内容的理解，又能很好地、系统化地完成各种变流实验，还可以弥补现有实验设备固化、不灵活的缺陷。

仿真实验也可以在多媒体教室与课堂教学同步进行，使课堂教学内容更加丰富、形象具体，加强互动，大大加深学生的感性认识。

3.建立开放的网络教学资源平台

为配合电力电子技术课程教学改革的探索，我们专门开发了网络教学中心。该系统主要提供电力电子技术课程教学资源。利用这个教学平台，电子教学资源可供全系乃至全校的广大师生浏览和查看。电力电子技术课程教学资源包括已选用教材的多媒体课件、参考教材及其多媒体课件、MATLAB仿真软件及其学习资料、各种变换电路的仿真模型及仿真参数设置实例;电力电子技术课程教学大纲、实验指导、各章习题及其学习指导等;各种变换电路的实用案例及其分析。通过网络教学资源的共享，提高教学资源的利用率，为学生的课外学习提供一定的指导和帮助。网络教学中心会根据学生和老师的需求，不断完善。

4.不断进行教学内容和课程体系的改革

(1)课程体系改革

根据课程内容特点，将电力电子技术课程的内容整合成三大模块，即电力电子器件和应用、电力电子变流电路、电力电子实践教学三大内容。其中实践教学内容成为一个独立的模块，我们设立单独的电力电子综合实训。

(2)教学内容改革

在教学过程中，教师应从实际出发，充分考虑学生的接受能力和兴趣爱好，以理论“必须够用”为原则，对教学内容进行设计。

电力电子技术课程变流电路教学环节中，不可避免地会涉及到大量的波形分析、参数计算，且不同的变换电路分析和计算的方法不同，课程内容比较零散。比如以简单的单相整流为例，单相整流电路包括单相半波不可控、单相桥式不可控、单相桥式半控;单相半波可控、单相桥式可控。每种变流电路又由于负载的不同而分析方法不同［4，5］。所以，我们对教学内容和对学生的学习要求是侧重于电路原理分析和波形理解，在此基础上掌握公式计算的使用。

在变流电路教学环节中，还要注意将理论教学和具体的实践实例相结合。例，讲AC—DC变换时，要讲到电力机车、轧钢机、矿井提升机;讲DC—AC变换时，要讲到太阳能发电、风力发电、燃料电池;讲DC—DC变换时，要讲直流开关电源;讲AC—AC变换时，要讲到可调光台灯;讲AC－DC－AC变换有源逆变电路时，要讲到变频空调、计算机不间断电源等，引导学生自主查阅相关资料，让学生认识到到电力电子技术的工程性，激发学生的学习兴趣。

在电力电子器件教学环节，以目前常用的全控型器件，如MOSFET和IGBT等为主，主要介绍器件的工作原理，开关特性和电气特点，根据理论够用原则，降低理论的难度。

5.考核方式改革

传统闭卷考试形式，使得绝大多数学生为了应付考试而学习，缺乏学习的主动性、对新知识的探索性，不能对学生的学习过程做出公正考核。根据电力电子技术课程的特点及其教学方向，我们进行了考核方法的改革:

(1)平时作业以分组的形式布置

在教学过程中，为减少作业的唯一性，平时作业以分组的形式布置。由组长分配，每个小组成员都接受不同的任务，合力完成小组作业，将作业情况作为总成绩的一部分。通过这种作业形式，可引导、锻炼学生查阅资料的能力，扩大知识面，学会知识积累。

(2)引导学生进行知识梳理

电力电子技术课程内容比较零碎，为了加强学生对课程的理解，引导学生自主进行课程内容、要点、重点的梳理和总结。既可避免复习时死记硬背，也可使学生有更多的时间用于理解和分析。知识梳理不得复印和抄袭，作为期末考核的一部分。

(3)实行电力电子技术课程理论与实践技能形结合的考核制度

在理论考试内容中，以实际电路分析、实验基本常识为主，侧重于考查学生对知识的综合运用、分析问题、解决问题的能力。

三、结语

电力电子技术课程的教学改革是一项系统工程，其学术性和技术性较强，涉及面很广。而教学改革是一项长期而艰巨的任务，我们只有不断积极探索教学内容、教学方法，充实自己，以适应当今社会的需要。

［1］刘力伟，黄文霞.“电力电子技术”理论与实践一体化的探讨［J］.中国电力教育，2010(13):137－138.

［2］薛荣辉.《电力电子技术》课程高职学校教学改革［J］.科技信息，2010(17).

［3］周渊深，宋永英.电力电子技术［M］.北京:机械工业出版社，2004.

［4］王兆安，黄俊.电力电子技术［M］.北京:机械工业出版社，2000.

［5］梁南丁.电力电子技术［M］.北京:北京大学出版社，2009.