民办院校电力电子技术课程的改革与实践

2013-01-26郑州科技学院电气工程学院李月英

电子世界 2013年19期

郑州科技学院电气工程学院邵峰李月英

1.引言

电力电子技术起源于20世纪后半叶，最初由电子学、电力学和控制理论三门学科交叉而成[1，2]，随着该技术的迅猛发展，所涉及的学科范围也越来越广，如图1所示为当今电力电子技术所涉及的学科领域。电力电子技术的应用领域日益广泛。它不仅用于一般工业，也广泛应用于交通、通信、电力、新能源、汽车、家电等各个领域[3]。因此，电力电子技术课程在培养电气类和机电类专业人才中占有举足轻重的地位。

目前，大多数的工科高校中都开设电气工程及其自动化、自动化、机电一体化等专业，“电力电子技术”作为这些专业的专业基础课，其教学质量的高低将直接影响学生对于本专业知识的把握以及后续专业课程的兴趣建立与学习。因此，对于电力电子技术的教学改革对于提高电气类与机电类教学质量以及学生知识水平具有重要的意义[4]。

目前，“实践才是工科专业的根本”已成为国际高等工程教育界的共识[5]。特别对于要求培养应用型高级工程技术人才的民办三本院校[6]，更是需要加快改革步伐，以适应现代经济和社会发展的需求。

图1 电力电子技术涉及的学科领域

2.教学现状

电力电子技术的教学在诸多高校中均面临一个共同问题，即学生对课程缺乏兴趣。其中原因很多，下面具体分析。

2.1 客观原因现状

2.1.1 内容多、难且滞后

公式多，拓扑多，分析多，波形图多，并且教学内容严重滞后，对学习造成不少困难。

2.1.2 实验室陈旧

实验室陈旧，能做的实验太少且过于简单。只有屈指可数的验证性实验，没有扩展性、综合性实验。

2.2 主观原因现状

2.2.1 专业素养不高

电力电子技术是工科最难的一门学科，学好并教好是一门学问，对于青年教师还有很长的路要走。

2.2.2 方法问题

一味填鸭式教学，缺乏互动，使课堂索然无味；无论书写还是画图都只利用板书；且新技术不断涌现，教学内容滞后发展；公式多，拓扑多，但表述的逻辑性和系统性均欠强，使学习造成死记硬背的局面。

2.2.3 学生问题

民办三本院校的学生入校分数不高，基础偏差，并且学习主动性不高，来混文凭的居多。

3.改革内容

根据教学现状，我们有针对性的进行如下改革，大致可分课堂教学改革与实践教学改革。

3.1 课堂教学改革

教育是一种特殊的实践活动。所谓“教学”应该是教与学相互交流的双向过程。教育者和受教育者都应参与其中，而不应过分强调教师的作用。作为教学的组织者，教师应发挥其主导作用，突出学生的主体地位，要从传统的“填鸭式”教学方法转变到启发式、讨论式的教学。教师需“自编自导互参与”，即要精心组织教学内容，设计能够启发引导学生进行思考的问题，充分调动学生的学习积极性。

3.1.1 重视第一堂课

绪论是学习的向导，也是对课程宏观的把握，在某种程度上说，第一堂课的内容决定了本课程教学的成败[7]。因此教师应花大量时间与精力，认真准备第一堂课。在第一堂课，首先要向学生介绍该专业的人才培养目标及技能要求与本课程的关系，以及该课的前导与后续课程，使学生了解该课程的性质、地位和作用。然后介绍电力电子技术的发展现状及其在国民经济生产中的重大作用，并列举大量的工程实例说明它的重要性，从而使学生对它产生强烈的兴趣，明白本课程是什么，有什么用，该怎么学习，从而为后面的教学打下良好的基础。

3.1.2 工程项目教学

以应用型高级工程技术人才为培养目标，是目前三本工科院校人才培养方案中的突出字眼。对电力电子技术进行教改与研究顺应了时代的要求[8]。在实施过程中，通过查阅大量相关资料.结合自身工程经验.将工程具体案例按一定比例增加在课堂教学的。实现抽象公式具体化、复杂原理简单化的效果。提高学生的应用意识和工程素养。加快学生由学习型人才向工程应用型人才转变。

3.1.3 多媒体教学

目前，该课程仍然采用传统单调的黑板+粉笔的“黑白”教学法。由于本课程的特点，有大量电路图、波形图和公式推导占据了课堂时间。结果却是虽然教师工作量大的惊人，但授课信息量小、课时的利用率不高、学生收获不大的现状。而多媒体教学集文字、声音、图像、动画等多功能于一身，是当前教育发展的方向。在本课程中引入多媒体教学，教师不但可以从繁重的板书中解放出来，而且可以将更多的时间放在与学生的交流互动上。比如在三相整流电路的教学中，可以加入一些动画演示，通过点击鼠标设置参数，如触发控制角、负载类型等，并将电路的工作状态和输出波形显示出来，这样不但节省了大量的绘图时间，学生也更感兴趣，看起来也更直观，更容易接受。

3.1.4 双语教学[9]

电力电子技术教材繁多，多是对国外书籍的翻译整理。但翻译五花八门，不少常用词汇都没有统一。比如晶闸管的触发极，有的教材叫门极、有的叫栅极。而英文却只有一个，即GATE。这对学生自学造成了极大的困扰。类似的情况还有很多，如GTO、MOSFET、IPM、PWM等。因此建议针对有实力的院校，进行双语教学。即便目前没有能力进行纯双语教学，也应向学生介绍适量的英文专业术语和专业名词。

教师也可用英文的方式布置作业，并推荐学生查阅原版外文文献。

3.2 实践教学改革

3.2.1 引入仿真技术，弥补实验条件不足

近年来，计算机仿真技术作为计算机辅助设计(CAD)的有力工具，广泛应用于电力电子电路的分析和设计中。将电子仿真设计软件Multsim和数学建模仿真分析软件MATLAB等引入到教学中，建模并动态仿真不但有利于抓住其主要矛盾，加深对所学知识的理解，也为学生将来从事工程设计打下良好的基础。随着电力电子技术的迅猛发展，我院校规模的不但扩大，而电路、电工、电力电子技术等多项实验却共用一个实验台、同处一个实验室，并且我院各项实验均由理论授课教师讲授，这对安排实验造成了极大的困难。引入计算机仿真实验，不但可以拓宽学生眼界、打好工程设计基础，还可有效缓解实验室的压力。

做仿真实验时，由教师提出实验目的及要求、并给出电路参数。由学生自行设计，如选择器件、设计主电路、驱动电路和保护电路等。仿真软件可操作性极强和安全性也有保障，让学生自己动手设计，其实就是学生自动研发的过程，这不仅可以进一步熟悉所学内容，并且极大的调动了年轻人的相互竞争和向困难挑战的激情。

3.2.2 增加电力电子课程设计及实训

课程设计是大学课程的综合性实践教学环节。对于工科专业更是不可或缺，它是对课程的深化理解与学以致用的系统性活动。

目前，我院已有模拟电子技术课程设计、数字电子技术课程设计、单片机课程设计。经学生反映，课程设计使他们不但知道这门学科能干什么，而且还亲手做到了。言教不如身教，告诉学生那是什么能干什么，不如带着学生亲手去实践。

本项改革涉及较广、内容较多，具体实践过程切忌胡子眉毛一把抓。需抓重点，找主流，按部就班，步步为营。