电子设计竞赛与“电力电子技术”课程教学改革

罗如山 刘美 王涛 任红卫

摘 要： 本文结合全国大学生电子设计竞赛，提出培养学生创新、团队精神、工程实践能力的教学改革探索，介绍在“电力电子技术”课程教学中进行教学改革的主要方法和手段及要实现的教学改革目标。

关键词： 电子设计竞赛 电力电子技术 教学改革

教育部、信息产业部等联合组织的全国大学生电子设计竞赛自1994年以来已经成功举办了11届，从历届竞赛题目来看，主要有以下几种方向题目：电源设计、信号源、处理类和控制类等。其中和“电力电子技术”课程最密切的是电源设计类题目，几乎每一届都会出现电源设计方向的题目，因此全国大学生电子设计竞赛题目应结合“电力电子技术”课程教学目标，不但可以丰富教学内容，明确教学任务，而且可以提高学生实践能力。

电气工程及其自动化专业为广东石油化工学院（以下简称我校）卓越工程试点专业，可以为教学研究提供优秀的平台。通过全国大学生电子设计竞赛把对人才素质的检验反馈到教学改革中，调整和改革电气类专业人才培养机制，体现大学生创新精神和实践能力。结合我校“卓越工程师”培养目标，探索建立具有地方性普通高校特色的电气类专业人才培养机制。针对不同层次学生教学目标和教学要求，设计更好的教学方法，注重理论知识与实践教学相结合，让学生在做中学，以电子设计竞赛题目和任务导学和驱动教学。

1.教学改革目标

电力电子技术课程的任务是使学生熟悉各种电力电子器件的特性和使用方法；掌握各种电力电子电路的结构、工作原理、控制方法、设计计算方法及实验技能；熟悉各种电力电子装置的应用范围及技术经济指标，提高学生专业素质。专业素质主要体现为运用所学专业知识、理论和技能进行专业实践，解决社会实践问题（如技术创新、技术改造、产品开发、设备维护、生产管理等）的能力。构建符合应用型人才成长的课程体系，厚基础、重实践、结合单片机应用系统设计方面形成突破，使学生有丰富的系统设计经验。注重培养学生专业意识，激发专业兴趣。结合单片机C语言等课程，课内教学以理论为主，课外教学以实践为主，使学生得以全面发展。确定课程教学目标，结合全国大学生电子设计竞赛历届题目，分阶段构建课程知识培养架构；以学生为主体，以能力培养为核心，引入多种教学方法和教学手段，改变课程考核方式，全面对课程教学进行改革，争取在全国大学生电子设计竞赛中取得更好的成绩。

2.教学方法改革

为了完成以上教学任务，对课程教学方法进行改革，在不同阶段的教学过程中采用不同的教学方法，激发学生学习热情，培养学生相应能力，同时鼓励学生参加各种电子设计竞赛。

2.1学科基本内容教学改革

首先利用多媒体教学环境进行课堂教学，充分利用多媒体教学，进行电子课件、电路仿真、教学素材资源库及视频展示等，将抽象问题形象化，这样教学更生动具体，提高学生的学习兴趣，更好地掌握教学内容，同时提高教学效率和教学质量，获得较好的教学改革效果。

其次，根据教学内容安排一定课堂时间给学生自学和实践，有利于巩固和深化教学内容，提高学生实践能力。自学指导法的关键在于学生课外自学过程中，教师必须布置学习要点让学生自学，要求学生组成兴趣小组，利用网络或图书馆查阅资料，结合课堂所学知识开展专题自主学习，然后由小组负责人在课堂上进行汇报，不同小组学生先互评，然后老师进行适当点评。引入自学指导法有助于提高学生学习主动性，给学生课外自学提供适当引导，提高学习效率，对提高学生自学能力和分析问题、解决问题的能力等有很大帮助，使学生感受到团队的重要性和自主学习的乐趣。

2.2实验教学改革

在理论教学和实践教学过程中引入电子设计竞赛题目与设计要求，采用任务驱动教学，使理论和实践结合起来。一个电力电子项目应用项目需要很多外围电路，如PWM电路、测量放大、输出控制等，涉及电路分析、模拟电路、数字电路、C语言、单片机、等方面知识，以电力电子技术课程开发带动其他课程学习，起到以点带面的作用。教师给出设计方案，让学生分析方案，或设计满足性能指标的电力电子系统，最后指导老师对每个小组设计的方案进行讲评，分析设计方案的优缺点，并提出改进意见。使学生理论联系实际，加深对电力电子技术课程课堂教学内容的理解，培养学生灵活运用所学知识的能力。在实验室完成课程教学过程，边讲边练，讲练结合，分组实践，共同讨论。教学过程中，坚持学生电子设计竞赛相关设计能力培养原则，打破班级整体概念，以电气工程及自动化专业实验室的目前的教学条件，一般将学生分为4～6人的学习小组，以单片机开发板、驱动电路、电力电子变流电路等硬件，配合从低到高的不同性能要求的电子设计竞赛题目，从独立分项的拓扑电路技术实践向综合性工程实践逐步完成教学任务。

2.3电子设计竞赛培训与选拔

以全国大学生电子设计竞赛为目标，鼓励学生参加各种电子设计竞赛，选拔优秀学生进行专门培训，提出相应的学习目标和要求，促进优秀创新人才成长。目标是拔高创新人才培养带动整体水平提高。教学过程中引入“因材施教”教学策略，针对不同层次、不同兴趣的学生提出不同要求，以满足不同需求，在满足基本教学要求的前提下，提出和达到更高的教学目的。一方面，对于经典理论和基本知识点，必须让学生掌握。另一方面，让学生不断吸收新知识。电力电子技术发展速度相对较快，为了使培养的学生适应市场需求，教学过程中必须时刻把握和跟踪新技术和方向。

3.教学手段改革

理论必须联系实际，电力电子技术有很强的实践性，实验是培养动手能力、严谨科学态度和科学研究方法的重要手段，是必不可少的一个教学环节。电力电子技术实验环节学时一般为8学时，课内安排3个基础性实验和1个综合实验设计，课外安排1个创新性选修课题设计。为了弥补实验课时较少及实验室在硬件建设上的不足，充分利用现有电路仿真软件建立虚拟实验室，软硬结合，提高实验教学质量。此外，还可以利用Flash等多媒体软件、制作波形分析等动画教学课件，通过这种互动式直观教学，解决电力电子电路中电压、电流波形分析难的问题，形象生动地完成课程教学内容，加深对教学重点和难点的理解，增强教学效果。

4.结语

结合全国大学生电子设计竞赛教学改革，学生对本课程学习基础扎实，思维和视野扩大，除掌握课程知识本身外，还掌握获得知识的方法，自学能力得到增强，培养创新意识，以点带面，对其他课程和专业知识学习有显著的帮助和促进作用，使学生真正掌握由元件到系统、由强电到弱电、由硬件到软件等多方面系统化专业知识，实践能力得到训练和提高，争取在全国大学生电子设计竞赛中取得更好的成绩。

参考文献：

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基金项目：广东石油化工学院教育教学研究和改革项目（2014）