基于创新人才培养的电力电子技术教学内容改革

张民++丁新平++周晓燕++田艳兵++国珍

【摘要】依据电力电子技术内容特点，提出基于创新人才培养的电力电子技术教学内容改革。在教学内容上，进行必要的删减和补充，使内容符合当前工程实际，具有先进性；在实验方面，调整实验课内容，保证实验的先进性、代表性和方向性。充分利用创新实验室和大学生电子设计大赛，培养高素质电力电子技术的创新人才。

【关键词】电力电子技术 教学改革 创新人才培养

【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）07-0039-02

【Abstract】 The reform of the teaching content of Power Electronic Technology（PET） is put forward based on the Cultivation of Innovation Students according to the characteristics of the PET. The current situation and characteristics of the present stage of the PET are summarized， the key problems are pointed out， and the implementation plan is put forward. The teaching content is deleted and supplemented if necessary， so that the advanced content is in line with the current engineering practice. The experimental course content is adjusted to ensure that the experiment is advanced， representative and directional. The Cultivation of Innovation Students of PET are trained using Innovative Laboratory and Electronic Design Competition of University Student.

【Keywords】Power Electronic Technology； the reform of the teaching content； the Cultivation of Innovative Students

一、引言

电力电子技术是一门新兴技术，它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的，是应用于电力领域的电子技术，是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，已成为现代电气工程与自动化专业不可缺少的一门专业基础课，在培养本专业人才中占有重要地位。

电力电子技术发展快，是高新技术产业发展的主要基础之一，是改革传统产业的重要手段。随着国防、一般工业、农业、医疗、交通运输、电力系统、电子装置用的电源、办公及家用电器等方面现代化的快速发展，人们生活质量不断提高。目前亟待解决的问题是：减少电子装置所引起的谐波污染、功率因数下降和电磁干扰等公害，研究开发“绿色”电力变换器；解决能源危机问题，走可持续发展的道路，研究开发太阳能、风能、潮汐能、地热能、燃料电池等新能源的应用；解决传统的燃油交通工具和一些特种行业对大气污染的难题，研究开发新型“绿色”交通工具和高质、高效、低价位的电力电子除尘装置；满足各个方面对控制精度、性能等越来越高的要求等问题。上述问题的解决，在很大程度上取决于电力电子技术的发展及其手段。因此，迅速而大批地培养掌握这些先进技术并且理论联系实际的具有创新能力的人才成为电力电子技术教学内容改革必须解决的关键问题。

二、现状分析

“电力电子技术”内容繁杂抽象，实践性较强且技术更新发展较快，新型器件不断涌现。如果说在中等容量领域IGBT代替晶闸管已被人们接受的话，那么随着基于宽禁带半导体材料的电力电子器件的研制及其未来的应用，相信必将引发电力电子技术教学内容的深度改革，原来陈旧的教学理念、教学内容、教学方法及教学手段越来越不能满足该课程的教学需求，各种“教”与“学”弊端不断显露。主要反映在教学理念、教学内容、教学方法及教学手段上。在教学理念上，目前“电力电子技术”教学的思想还是以教师课堂传授知识为主，而忽略了传授知识的本质是对学生能力、素质、创新意识的培养，以至于学生毕业后职业素质、实践动手及创新能力都有限；在教学内容上，突出表现在电力晶闸管内容过多，全控型器件，如IGBT内容过少；在教学方法上，依然采用教师为核心、课堂讲授教材知识为中心的教学模式，忽略了学生在“教”与“学”中的主体地位，致使课堂讲授过多过细，而学生参与讨论学习较少，从而抑制了学生自主学习能力的培养；在教学手段上，过多依赖电子课件，没有或很少使用粉笔黑板、实物（竞赛产品）、教具及仿真软件等多种教学手段，结果导致授课进程过快、课堂沉闷、互动性差、无法激发学生课堂学习兴趣等弊端。其次实践教学薄弱、动手与创新能力培养缺失。目前“电力电子技术”实践教学环节普遍薄弱，多存在重视程度不足、有效课时较少、实验设备老旧、不能与课堂教学同步进行等缺陷，致使实践教学不能起到很好地促进课堂教学、培养实践动手能力的作用，所做实验多为晶闸管部分或验证性实验，难以培养学生的实践创新能力。第三大多数学生在学习中缺乏自主性。一是学生在学习“电力电子技术”时沿用中学时代的应试学习方法，学习能力较差。如，教师讲什么就学什么、死记硬背、缺乏独立思考、不求甚解，只求应付考试等；二是学生学习惰性强，普遍缺乏自主性。如，期末考试考什么就学什么，不考则不学；上课就学，课后则抛之脑后，自主学习手段单一，不会主动利用各种教学资源进行辅助学习等。

这些现状不利于承前启后，不能很好地为后续课程打下良好的基础，不利于培养创新人才。目前同行们都在探索这样的问题：在电力电子技术内容不断更新，学时又不增加的情况下，如何改革电力电子技术的教学内容，实现培养创新人才的目的。

三、关键问题的解决

针对电力电子技术的教学现状，从教学理念、教学内容、教学方法及教学手段实施教学改革。具体如下。

1.转变教育教学思想主要是要改变育人模式，以加强全面素质培养观念为重点。按照“知识、能力、素质”的模式，培养德、智、体、美全面发展的知识、能力、素质相结合具有创新能力的工程实践人才。

2.调整优化教学内容，以适应新形势下的教学要求。电力电子技术在近十年来得到飞速发展，新器件和新控制方法不断涌现，电力电子技术的教学内容必须根据自身技术的发展及时更新，但实际授课的教材由于编写过程中的滞后性，往往教材的内容与电力电子技术的发展不协调，造成课堂教学与工程实践相脱节。因此在授课时，应根据电力电子技术的发展趋势，对教学内容进行删减和补充，以保证课堂上所讲授的内容的先进性。

在教学中，压缩和删减半控型器件晶闸管及其控制电路的内容；强化全控型器件及控制电路的内容，尤其是加强功率MOSFET和IGBT的内容，包括以这些器件构成的系统装置的控制方法，如PWM控制技术。PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变电路的影响也最为深刻。现在大量应用的逆变电路中，绝大多数都是PWM型逆变电路。近年来，PWM技术在整流电路中也开始应用，并显示其高功率因数等突出的优越性。在教学中，增加学科发展动向及新器件与控制方法的教学，如PIC（功率集成电路）、IPM（智能功率模块）、基于宽禁带半导体材料、LSC（发光太阳能聚光器）、我国首条±1100千伏特高压输电工程完成可研评审的介绍等。

3.改进教学方法和教学手段。与工程紧密结合，例如展示大学生电子设计大赛作品，以增强学生的学习兴趣；充分调动学生的学习积极性，变被动学习为主动学习；充分利用现代技术，丰富教学手段。在电力电子技术课程的教学中，运用挂图、实物、动画多媒体课件可以增加直观程度，增大授课信息量。

4.注重理论联系实际，加强实践能力的培养。

结合具体研究内容，深化电力电子技术教学内容和课程体系改革。要破除以教师为主体的观念，树立以学生为主体，充分发挥其主动性和自觉性，调整、更新、改革教学内容，并加强教学手段的改革，重视学生能力的培养。

四、实施方案及可行性分析

具体实施方案应结合上述要解决的关键问题，具体如下。

1.转变教育观念，以学生为主体。让学生主动参与教学过程（课前准备，课间互动，课后延伸），发挥学生的主动性、自觉性、选择性、创造性。

2.根据电力电子技术的发展趋势，对教学内容进行必要的删减和补充，以保证授课内容符合当前工程实际，具有先进性。

3.改进教学方法和教学手段。结合电力电子技术的课程特点，适时带着具体实物教学。如调光台灯、变频器和DC-DC电源等，并在课堂上演示，以提高学生的学习兴趣，感到电力电子技术的应用就在身边。

4.重视利用现代教育技术。

5.调整实验的内容，保证实验的先进性、代表性和方向性。实验内容，首先要考虑理论教学的进度及其知识的难点和重点，以利于学生对基本理论、基本原理的掌握；其次要对原有的实验内容进行筛选、补充、综合，减少验证性实验，多开一些综合性、设计性实验。开设直流斩波、交—交变换以及PWM控制技术部分的综合性、设计性实验，由教师给出电路参数，学生自行设计主电路，选择器件及其驱动电路、保护电路，进而完成实验，培养学生分析问题，解决问题的能力。可保留原有的晶闸管整流、逆变的验证性实验，使学生对本课程的应用有初步认识。

6.充分利用创新实验室资源。注重实践能力的培养，鼓励引导学生合理充分利用实验室资源。学院的创新实验室和大学生电子设计大赛为培养高素质电力电子的创新人才提供了坚实的保障。

五、特点和结论

基于创新人才培养的电力电子技术教学内容改革带有鲜明的特点。

1.本项改革可实现理论教学与实践教学的对接，加强对学生专业知识的培养和行业知识的储备，提高学生的创新精神和自主意识。

2.增加学科发展动向及新器件与控制方法的教学，如PIC（功率集成电路）、IPM（智能功率模块）、基于宽禁带半导体材料、LSC（发光太阳能聚光器）等。

3.结合大学生电子设计大赛，注重电力电子系统设计。学生独立设计出实际所需的一些电力电子电路，包括方案论证、理论计算、电路定型、元器件选择等，培养学生具有分析问题和解决问题的能力。

本文提出了基于创新人才培养的电力电子技术教学内容改革模式，针对当前电力电子技术教学中存在的实际问题，结合工程实际要求进行研究与实践，为电力电子技术教学改革和课程建设提升探索出一条崭新的道路。对于提升专业内涵、提高教学质量、培养创新人才具有重大意义。

参考文献：

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