電力電子技術(shù)課程存在的問題與改革措施

1、電力電子技術(shù)課程存在的問題與改革措施 電力電子技術(shù)是一門對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù), 主要由弱電控制強(qiáng)電, 目前廣泛應(yīng)用于電氣、電子、控制工程等諸多領(lǐng)域。電力電子技術(shù)課程是一門綜合性課程, 是電氣學(xué)、電子學(xué)、控制學(xué)三門學(xué)科交叉的學(xué)科, 并且和生產(chǎn)生活有著密切的聯(lián)系。在高職院校的電氣專業(yè)以及供用電技術(shù)專業(yè)課程中, 電力電子技術(shù)課程起著十分重要的作用。但是該課程內(nèi)容復(fù)雜、原理抽象、電路圖及波形分析復(fù)雜, 同時(shí)又涉及電力學(xué)、電子學(xué)、控制學(xué)等學(xué)科內(nèi)容, 大部分學(xué)生都認(rèn)為這門課程在專業(yè)課中屬于比較難學(xué)的一門課程。因此, 對(duì)這門課程進(jìn)行改革, 提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣, 引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí), 保證良好的教學(xué)效果,

2、 是一項(xiàng)急需解決的問題。 1、電力電子技術(shù)課程體系 電力電子技術(shù)的課程內(nèi)容主要由電力電子器件、整流電路、逆變電路、直流變換電路、交流調(diào)壓電路、驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路以及應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)等部分組成。 電力電子的基本元器件, 主要介紹電力二極管、晶閘管、GTO、GTR、MOSFET及IGBT等器件;在元器件基礎(chǔ)上介紹各種電路, 主要是整流電路、逆變電路、直流變換電路以及交流調(diào)壓電路。在本課程中, 各種元器件是基礎(chǔ), 變流電路是主體, 控制技術(shù)和相關(guān)應(yīng)用是輔助。實(shí)驗(yàn)部分主要是在實(shí)訓(xùn)室, 讓學(xué)生在試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行連線, 組建電路, 配合萬(wàn)用表、示波器等儀器對(duì)變流電路進(jìn)行驗(yàn)證操作。仿真部分主要是用Matlab、Multis

3、im等軟件對(duì)各種電路進(jìn)行仿真驗(yàn)證。 2、 高職院校電力電子技術(shù)課程存在的問題 2.1、 學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性不高 電力電子技術(shù)課程是電力學(xué)、電子學(xué)、控制學(xué)三門學(xué)科交叉的學(xué)科, 課程概念較多, 涉及知識(shí)廣, 理論比較強(qiáng), 要求學(xué)生有良好的電路、電子技術(shù)、自動(dòng)控制理論等相關(guān)課程基礎(chǔ)。目前高職院校的學(xué)生大部分專業(yè)基礎(chǔ)課程比較薄弱, 接受不了理論性比較強(qiáng)的課程, 加上學(xué)習(xí)主動(dòng)性差, 造成課前不預(yù)習(xí), 上課時(shí)候聽不懂老師講課、不聽講, 課后不復(fù)習(xí)的現(xiàn)象。 2.2、 教學(xué)方法單一 高校課堂教學(xué)目前還是以教材為核心, 教師通過(guò)多媒體PPT進(jìn)行教學(xué), 主要采用講授法, 給學(xué)生講書本中復(fù)雜理論和電路波形分析, 很難提

4、高學(xué)生的學(xué)習(xí)興1 趣, 容易造成大部分學(xué)生上課不聽講的現(xiàn)象, 甚至?xí)a(chǎn)生學(xué)生厭學(xué)等情緒。同時(shí), 由于這本課比較難, 理論比較抽象, 學(xué)生沒有實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn), 高職院校在教學(xué)過(guò)程中, 很少采用仿真技術(shù), 造成學(xué)生缺乏對(duì)電力電子裝置的認(rèn)識(shí), 學(xué)習(xí)興趣不高。學(xué)生在進(jìn)行電力電子技術(shù)課程學(xué)習(xí)時(shí)不能分析電路原理及波形, 不能對(duì)電路進(jìn)行定量計(jì)算。 2.3、 教學(xué)內(nèi)容陳舊 電力電子技術(shù)發(fā)展迅速, 目前的電力電子技術(shù)課程分析以晶閘管為主要元器件, 以其他全控型器件、變流技術(shù)、軟開關(guān)技術(shù)、PWM控制技術(shù)等為主線。隨著技術(shù)的發(fā)展, IGBT、MOSFET等全控型器件由于具有驅(qū)動(dòng)功率小、開關(guān)速度快等優(yōu)點(diǎn), 逐步成為實(shí)際

5、工業(yè)中的主流元器件, 同時(shí), 集成芯片的發(fā)展規(guī)模提高, 在成產(chǎn)中應(yīng)用越來(lái)越廣, 但是課本中對(duì)集成芯片的介紹很少, 這樣就造成學(xué)生和實(shí)際生產(chǎn)企業(yè)相脫節(jié), 不利于學(xué)生的實(shí)踐能力提高。在對(duì)課程的安排上, 課本中過(guò)多的介紹了電力電子各種元器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理, 對(duì)器件應(yīng)用的介紹比較少, 而高職院校的老師在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)器件的應(yīng)用能力。高職院校的人才培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)高素質(zhì)高技能的應(yīng)用型人才, 這就需要電力電子技術(shù)這門課程增加對(duì)電力電子原理和技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用的介紹。 2.4、 實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)薄弱 首先, 實(shí)驗(yàn)在電力電子技術(shù)這門課中起著非常重要的作用。實(shí)踐教學(xué)主要在電力電子實(shí)訓(xùn)室中, 利用實(shí)驗(yàn)臺(tái)。在

6、實(shí)訓(xùn)課中, 大部分學(xué)生只是根據(jù)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書或者老師操作, 按實(shí)驗(yàn)步驟操作進(jìn)行連線, 搭建電力電子電路進(jìn)行測(cè)試, 不去思考為什么這么做, 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中, 對(duì)于出現(xiàn)的問題不去分析, 只能找老師解決, 依賴?yán)蠋煴容^強(qiáng), 導(dǎo)致在有限的課時(shí)內(nèi)很難取得較好的教學(xué)效果。 其次, 由于受這門課的學(xué)時(shí)和實(shí)驗(yàn)條件的限制, 電力電子技術(shù)課程的實(shí)訓(xùn)課課時(shí)比較少, 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比較少, 學(xué)生只能做很少一部分實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證課本內(nèi)容, 加深對(duì)知識(shí)理解, 大部分知識(shí)都不能通過(guò)實(shí)訓(xùn)課來(lái)驗(yàn)證。 第三, 電力電子技術(shù)常用于大功率場(chǎng)合, 工作電壓為220V、380V等, 如果實(shí)驗(yàn)中用到電機(jī), 電機(jī)旋轉(zhuǎn)也會(huì)存在安全問題。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中為了學(xué)生的人

7、身安全考慮, 同時(shí)也為了設(shè)備的耐用性考慮, 目前電力電子的實(shí)驗(yàn)多以驗(yàn)證教材理論的實(shí)驗(yàn)為主, 學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上只能觀察到教材上的部分結(jié)論, 而不能去設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)2 際電路進(jìn)行調(diào)試和驗(yàn)證。 最后, 電力電子產(chǎn)品更新速度很快, 校內(nèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)備無(wú)法滿足教學(xué)要求, 和企業(yè)合作, 利用企業(yè)的資源, 如何和企業(yè)合作, 保證良好的教學(xué), 也是我們需要進(jìn)行思考的問題。 3、電力電子技術(shù)課程的改革措施 3.1、 更新教學(xué)內(nèi)容 我們培訓(xùn)的學(xué)生是要和時(shí)代接軌的, 電力電子技術(shù)課程具有很強(qiáng)的時(shí)代性, 因此高校教師在教課的過(guò)程中也要與時(shí)俱進(jìn), 調(diào)整教學(xué)內(nèi)容, 跟上時(shí)代變化。教師通過(guò)不斷學(xué)習(xí), 去企業(yè)做課題、調(diào)研、參加學(xué)術(shù)會(huì)議等

8、途徑了解最近的技術(shù), 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容, 調(diào)整教學(xué)重點(diǎn), 在課堂上講授給學(xué)生。比如該課程的重點(diǎn)由晶閘管半控型器件調(diào)整為MOSFET、IGBT等全控型器件以及功率模塊等的應(yīng)用。在可控整流電路、交流調(diào)壓電路和交流開關(guān)電路中, 晶閘管器件是核心器件, 晶閘管比較多, 但是目前工業(yè)中應(yīng)用晶閘管比較少, 在講課過(guò)程中, 刪減一些企業(yè)中淘汰的半控型元器件;在逆變電路中全部介紹全控性器件電路, 主要介紹目前應(yīng)用比較廣泛的元器件, 比如MOSFET、IGBT等。在舉例過(guò)程中, 例子不限于書本, 列舉一些當(dāng)前比較有代表性的電路, 比如UPS、開關(guān)電源、新能源發(fā)電以及PFC技術(shù)等, 擴(kuò)展學(xué)生的視野, 也讓學(xué)生了解到電

9、力電子技術(shù)這門課程在生活中應(yīng)用比較廣泛。 3.2、 采用項(xiàng)目型教學(xué)法 在教學(xué)過(guò)程中, 把課程分成七個(gè)項(xiàng)目, 以實(shí)際項(xiàng)目為目標(biāo)展開教學(xué), 每個(gè)項(xiàng)目中又設(shè)計(jì)為不同的任務(wù)。在教學(xué)過(guò)程中, 圍繞任務(wù)的解決展開教學(xué), 引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考, 加深對(duì)所學(xué)知識(shí)的應(yīng)用。每一個(gè)項(xiàng)目提出一個(gè)項(xiàng)目要求, 讓學(xué)生思考, 找到現(xiàn)象的本質(zhì), 從而引出本章內(nèi)容, 提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣, 同時(shí)加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。比如在調(diào)光燈模塊, 通過(guò)對(duì)調(diào)光燈的設(shè)計(jì)、開發(fā)、組裝、調(diào)試、故障排除的了解, 由項(xiàng)目引出所學(xué)知識(shí), 深入到電力電子器件的結(jié)構(gòu)以及分析和測(cè)試元器件的學(xué)習(xí)。在教課過(guò)程中, 電力電子器件是基礎(chǔ), 變流技術(shù)是核心, 整流、逆變、

10、直流斬波、交流調(diào)壓是主電路, 同時(shí)需要控制電路和保護(hù)電路。 3.3、 采用多媒體教學(xué)手段 在課前多搜集與課程相關(guān)的圖片、視頻、動(dòng)畫, 制作形式多變的PPT以及微3 課, 在教學(xué)過(guò)程中, 利用多媒體, 把教學(xué)內(nèi)容中的圖形、文字、公式及電路等以圖片的方式在課堂上進(jìn)行展示, 把抽象的內(nèi)容變得具體而生動(dòng), 不僅充實(shí)了課堂內(nèi)容, 而且通過(guò)演示電力電子的多種應(yīng)用, 比如在工業(yè)生產(chǎn)、電力系統(tǒng)、交通運(yùn)輸、家用電器、航天飛行器等方面的應(yīng)用, 使學(xué)生明白電力電子這門課的不是講的空洞的理論, 而是和實(shí)際聯(lián)系緊密。把電路分析過(guò)程用動(dòng)畫或者視頻形式展示給學(xué)生, 把抽象的內(nèi)容, 以及難以理解的電路分析變得具體而生動(dòng), 使

11、學(xué)生可以清楚的觀察到電路波形的變化過(guò)程, 提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣, 同時(shí)加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和掌握。 3.4、 將仿真軟件應(yīng)用于教學(xué)過(guò)程中 將仿真軟件如Matlab/Simulink、Multisim、Protel等應(yīng)用于教學(xué)中去, 在課堂上分別組建整流、逆變、直流斬波、交流調(diào)壓等電路模型, 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電路模型并進(jìn)行仿真, 加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和對(duì)軟件的應(yīng)用, 并且課下可以布置仿真作業(yè)提高學(xué)生課下學(xué)習(xí)的積極性。Matlab在電力電子技術(shù)本科教學(xué)中應(yīng)用比較多, 在高職中應(yīng)用比較少, 在Matlab/Simulink軟件中有工具包SimPowersystem, 在這個(gè)工具包中有搭建電力電子電路各種

12、模塊, 如電源、負(fù)載、各種器件、示波器等, 搭建電路后可以根據(jù)要求修改電路中元器件的參數(shù), 通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)課, 不僅可以讓學(xué)生進(jìn)行直觀的觀察電路模型, 還可以讓學(xué)生親自參與, 提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣, 從而提高課堂教學(xué)質(zhì)量。 3.5、 講練結(jié)合 在教課過(guò)程中, 以學(xué)生為主體, 教師適當(dāng)引導(dǎo), 提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力, 比如學(xué)習(xí)電力電子各種器件時(shí), 拿出實(shí)物讓學(xué)生觀察, 再引導(dǎo)學(xué)生分析其特征, 并用萬(wàn)用表進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試, 判斷元器件的好壞, 提高學(xué)生動(dòng)手能力, 培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性, 加強(qiáng)學(xué)生對(duì)相應(yīng)知識(shí)和技能的理解與記憶。 3.6、 改革考試方式 電力電子課程的考核主要是采取試卷考試的方法, 實(shí)踐環(huán)節(jié)不納入學(xué)生的成績(jī)?cè)u(píng)定, 對(duì)于高職院校的學(xué)生, 就會(huì)在平時(shí)不重視實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。改革考試方式, 加大實(shí)踐教學(xué)的考核力度, 把實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)生的表現(xiàn)以及實(shí)驗(yàn)效果、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)操作等作為一項(xiàng)成績(jī)計(jì)入學(xué)生總成績(jī), 從多方面來(lái)綜合評(píng)定學(xué)生的期末成績(jī)。 4、 結(jié)論 4 電力電子技術(shù)課程涉及的知識(shí)面廣, 學(xué)術(shù)性和技術(shù)性比較強(qiáng), 教學(xué)改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期的系統(tǒng)工程, 需要教研室對(duì)課程的內(nèi)容、教學(xué)方法以及實(shí)踐環(huán)節(jié)等多個(gè)方面進(jìn)行改革。在以上改革措施下, 學(xué)生能夠在上課時(shí)候提高學(xué)習(xí)興趣, 學(xué)生從以前的上課大部分不聽課變成積極去思考, 積極回答問題, 并積