电力电子技术课程教学资源库建设与应用研究

杨秀敏,王　森,赵阳阳

(沈阳工程学院 自动化学院，辽宁 沈阳 110136)



电力电子技术课程教学资源库建设与应用研究

杨秀敏,王森,赵阳阳

(沈阳工程学院 自动化学院，辽宁 沈阳 110136)

摘要：通过总结已有的精品课程建设资源的经验，提出了基于“理论与实践一体化”教学理念建设电力电子技术课程资源库的方法。通过充分利用多媒体技术手段，力图突破传统信息表达方式，将教学内容直观形象、生动有趣地呈现给学生。所建设的课程资源库分成文本类、图形类、视频类和动画类四大类教学资源，为今后电力电子技术精品课的建设和创新优秀课程教学方法提供了新的开发平台。

关键词：电力电子技术课程；教学资源库；理论与实践一体化；新理念

电力电子技术是利用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，是弱电控制强电的技术，这一技术已被广泛应用于工业、电力、交通、家电、新能源等各个领域。沈阳工程学院的发电本、继电本、供电本、电子本、测控本和新能本等专业均开设了电力电子技术课程；电自专、电子专、发电专、光电专、输电专和集控专等专业也开设了该课程。在电力电子技术课程教学中，我们提出了“理论与实践一体化”教学模式。通过多年努力，取得了一定成果。目前，电力电子技术课程被评为沈阳工程学院“十一五”期间首批院级精品课及辽宁省普通高等学校高职高专精品课程。

课程是实施人才培养的载体，课程资源库建设的核心是教学资源建设。充分利用多媒体技术，突破传统信息表达方式，呈现直观形象、生动有趣的教学内容，是电力电子技术课程教学资源库建设的主要目标。经过一年的努力，在原有精品课程建设的基础上，已建设了文本类、图形类、视频类和动画类四类教学资源，为精品课的继续建设及教学理念的不断创新提供了平台；为优化工科专业基础课和专业课多媒体教学手段提供了成功范例；为进一步提高电力电子技术课程的教学水平奠定了基础。

一、课程教学资源库建设原则

为充分调动学生的学习积极性，培养学生的工程实践能力及创新能力，体现“理论与实践一体化”教学模式，在电力电子技术课程教学资源库的建设中，应突出互动性、启发性、工程性与实践性的设计原则。

1.互动性

在资源库题材的准备上，应体现交互式的特点，通过教师的引导，启发学生思考。为此，用 Flash 制作了波形演示动画。演示时，控制角可任意选择，各波形可连续画出，也可点动画出，解决了一些典型电路由于涉及众多电压、电流波形而分析难的问题。另外，从表现器件的特性、电路特点、设备的结构出发，制作了电力电子装置视频，希望引起课上的讨论以及提高学生对课程的学习兴趣。

2.启发性

在资源库的建设中，要重点开发带有启发性、研究性的教学资源。将MatLab仿真软件引入到教学素材当中，从而使枯燥的电路变得生动有趣，使复杂的波形分析变得形象直观，而且也可以使实际中复杂的电路变换通过简单的参数调节即可实现，进而使难懂抽象的学习内容变得简单明了。这些不仅可以帮助学生理解课上的难点，提高学生的学习兴趣，也可以加强学生对专业知识的理解和掌握，启发学生主动思考，提高学习的积极性和主动性。同时，也有助于教师不断调整、更新教学内容，改进教学方法和教学手段。

3.工程性

电力电子技术课程作为一门工程性比较强的专业技术基础课，在教学资源的选择上、素材的制作上都要体现工程的特点，尽量取材于工程实际。为此，在图形资源建设中，利用现有实验条件采集了三相可控整流电路在不同控制角和不同负载时的输出电压和管压降的实际波形，拍摄了有关电力电子装置和设备的现场图片。在视频资源中，制作了风力发电中的电力电子技术、高压直流输电中的电力电子技术、电力电子技术在光伏发电中的应用和柔性交流输电中的电力电子技术四个实际应用案例视频。

4.实践性

由于电力电子技术课程的实践性很强，在资源库的建设中，应尽量提供实践性的设计资源，提供从原理图设计、电路仿真分析到电路功能测试等具体实例。设计的仿真元件、仿真电路、虚拟仪表等尽量与实物接近，使用方法也基本相同。尽量体现实践教学内容，做到软硬结合。例如，采用MatLab素材时，力求提供一个人机交互的教学环境，利用该软件强大的计算仿真功能和方便易用的图形绘制能力，将电力电子器件或电路以可视化形式展现出来，充分利用其信号处理工具箱，方便地进行系统设计和仿真，以解决学生学习中的理论与实践脱节的矛盾。这些将是电力电子技术资源库建设的目标和努力方向。

二、教学资源库建设内容及实施方法

图1给出了电力电子技术课程教学资源库建设内容结构框图，整个电力电子技术课程教学资源库分为文本类、图形类、视频类和动画类四类资源，下面对每类资源建设内容及实施方法分别进行介绍。

图1　“电力电子技术课程教学资源库” 结构

1.文本类资源

文本资源包括教学大纲、电子教案、实验指导书、试题库和试卷库、常见问题解答、文献资料六部分内容。

教学大纲是教学指导性文件，是编写教科书和教师进行教学的主要依据，也是检查和评定学生学业成绩和衡量教师教学质量的重要标准。为此，针对不同专业不同学时给出了6份教学大纲。

电子教案是与教材配套的。教师在课堂教学中使用的1套自制完整教案，可用于学生课前预习和课后复习，避免了学生在课堂上忙于记笔记而无法集中精力听课的弊端。

实验指导书是与实验设备配套的含有实验目的、实验内容、实验设备与仪器、实验电路组成及实验操作等内容的指导性文件，用于学生做实验前的预习，做到在实验室实际操作时心中有数，避免盲目操作引起的错误甚至是故障。

编制了含有填空题、判断题、选择题(有单选和多选)、简答题、分析题、计算题和综合题7种题型的共计285道题的试题库；整理了5套4个专业不同老师使用过的试卷。

给出了22个电力电子技术实际使用中常见问题及解答。整理了18篇有关电力电子技术应用方面的文献资料。

2.图形类资源

图形类资源包括实验波形、MatLab仿真结果、现场图片三部分内容。

波形分析是电力电子变换电路的主要分析方法，而电力电子技术又具有很强的实践性，例如，我们利用现有实验条件采集了14幅示波器所测三相可控整流电路在不同控制角和不同负载时的输出电压及管压降的波形(见图2)，为制作电力电子变换电路一章的“理论与实践一体化”教学多媒体课件创造了条件。

由于实验设备和实验条件所限，有些波形通过示波器无法测得，如电流波形、超过两路以上的电压波形、复杂电路(考虑变压器漏感等)的工作波形等等。而虚拟仿真技术的出现，解决了上述现实中无法解决的问题，所以仿真技术一经出现，就得到了迅速发展和应用。为了充分利用这一技术以制作体现“理论与实践一体化”教学模式的多媒体课件，我们收集整理了50幅有关电力电子变换电路的MatLab仿真结果，图3为考虑变压器漏感的三相半波可控整流电路阻感负载，控制角为30°时仿真波形。

图2　三相半波可控整流电路阻感负载，

图3　考虑变压器漏感的三相半波可控整流电路

如何将电力电子技术的应用(如电力电子装置)有机地融入到教学中，以培养学生工程应用能力，是我们一直在考虑的问题。为此，我们拍摄了部分现场图片(见图4)，为制作体现“理论与实践一体化”教学模式的多媒体课件提供了条件。

3.视频类资源

视频类资源包括课程介绍、应用案例、授课录像三部分内容。

课程介绍视频资料是申报省级精品课时由学院现代教育技术中心录制的，视频从课程设置、教学内容、教学方法与手段、教学队伍、实践条件、教学效果和课程特色7个方面较全面地介绍了电力电子技术课程多年来的建设情况。

应用案例包括风力发电中的电力电子技术、高压直流输电中的电力电子技术、电力电子技术在光伏发电中的应用和柔性交流输电中的电力电子技术4个视频。这是我们花了大量时间完全自己设计、自己制作的视频资料。希望通过这样的应用案例视频，能够让学生更加直观、更加清晰地了解电力电子技术的应用，激发学生的学习热情，拓宽他们的知识面。

图4　110kW太阳能建筑光伏系统

授课录像视频共有两个：一个是2008年申报省级精品课时由学院现代教育技术中心录制的可控整流电路；另一个是利用录像软件的电脑屏幕录像功能自行录制的三相半波相控整流电路。这两个授课视频的共同特点是：都采用了体现“理论与实践一体化”教学模式的多媒体课件进行授课，这是老师将电力电子技术教学资源库应用在教学中的案例，也是电力电子技术课程教学资源库建设进一步深化和努力的方向。

4.动画类资源

波形分析是电力电子技术教学中的重点和难点，怎样在教学中让电路的工作波形绘制得既规范又生动形象，就目前看只有动画这一媒体素材才能完成这样的功能。通过一年来对教学资源库的建设与应用研究，我们感到动画制作是个难点，目前只收集到了13个有关电路工作波形的动画素材。当然，动画制作也将是电力电子技术课程教学资源库建设进一步丰富完善的目标。

三、教学资源库主要特色与特点

电力电子技术课程教学资源库经过一年多的建设，紧紧围绕课程工程应用性强、教学中波形分析难的特点展开，从而形成了自己的特色，具体表现在：

(1)在资源库建设中，以体现工作波形的有：实验波形、MatLab仿真结果图形类资源和工作波形动画类资源；强化工程应用的有：实验波形、MatLab仿真结果、现场图片和应用案例视频。

(2)在教学资源应用方面，有体现“理论与实践一体化”教学模式的多媒体课件授课视频。

在电力电子技术课程教学资源库建设过程中，应用案例视频完全是自行设计、自行制作完成的；开发了一种新的授课视频形式——电脑屏幕录像功能方式。

四、结语

目前，电力电子技术课程教学资源库已被列入校级教育教学研究重点项目管理，学校给予了高度重视和大力支持。该教学资源库所完成的电力电子技术课程教学资源建设，为教师制作多媒体课件提供了素材；为学生自主学习和开拓视野提供了条件；为进一步提高电力电子技术课程的教学水平奠定了基础；为精品课的继续建设、为一门优秀课程教学理念的不断创新提供了平台；为优化工科专业基础课和专业课多媒体教学手段提供了成功范例。 电力电子技术课程教学资源库的建设，不但有利于目前我校的课堂教学和网络平台教学，随着教学资源库的不断完善和改进，将为网络课程库建设打下基础，为开设电力电子技术网络课程奠定了条件，也为实现电力电子技术课程网络资源的共享创造了条件。

参考文献

[1]王兆安，刘进军.电力电子技术[M].5版.北京，机械工业出版社，2009.

[2]刘晋，牛印锁，文 俊.国内外“电力电子技术”课程教学研究[J].中国电力教育，2012(6):64-65.

[3]蒋伟，莫岳平.“电力电子技术”课程教学模式研究[J].电气电子教学学报，2013(1):44-46.

[4]陈鸿雁，肖惠惠.基于资源共享的电子技术精品课程建设研究与实践[J].中国电力教育,2013(31):64-65.

(责任编辑祁刚校对伯灵)

Construction and Application of Electric Power Electronic Technology Teaching Resource Database

YANG Xiu-min,WANG Sen,ZHAO Yang-yang

(College of Automatic Control,Shenyang Institute of Engineering,Shenyang 110136,China)

Abstract：By summarizing the existing quality course construction resources,the paperproposes the method to construct power electronic technology curriculum resource database on the basis of“theory and practice integration” teaching idea.By making full use of multimedia technology,trying to break through the traditional mode of information expression,presenting the intuitive,vivid and interesting teaching content to the students.The curriculum resource databasecan be divided into four major categories of teaching resources,such as text,graphics,video and animation.It provides a new development platform for the further development and innovative teaching methods of the power electric electronic technology course quality course.

Key words：power electronic technology course;teaching resource database;theory and practice integration;new ideas

收稿日期：2015-11-06

作者简介：杨秀敏(1963-)，女，山东临沂人，教授，主要从事电力电子技术、计算机测控技术研究。

DOI：10.13888/j.cnki.jsie(ss).2016.02.020

中图分类号：G642.0

文献标识码：A

文章编号：1672-9617(2016)02-0243-05