高职院校《电力电子技术》课程教学改革的思考?
2017-04-23吴倩刘磊窦伟山
吴倩+刘磊+窦伟山
摘 要:《电力电子技术》是电气专业的专业基础课程,在电力系统、交通运输、家用电器等领域得到了广泛的应用,但是《电力电子技术》课程具有理论难度大、知识更新快等特点,导致了教学难度大、教学质量低。该文基于《电力电子技术》课程及高职院校学生的特点,对《电力电子技术》课程的教学模式改革进行了思考与探索。
关键词:高职院校 电力电子技术 教学方法 改革
1 教学现状
电力电子技术是一门新兴的应用于电力领域的电子技术,是利用电力电子器件(晶闸管、GTR、MOSFET等)对电能进行变换和控制的技术,广泛应用于工业、交通运输业、电力系统、家用电器中,是现代电气专业不可缺少的一门课程,在培养该专业的人才中占有很重要的地位。近几年國家大力发展职业教育,目的是顺应市场要求培养高素质技能型专门人才。如今大部分高职院校,在教学模式的选择上,往往忽略学生及课程的特点,沿用本科院校的教学模式——以理论教学为主,实践教学为辅,理论教学在先,实践教学在后的教学模式,而这样的教学模式对于高职院校中电力电子课程的学习造成了巨大的阻力。
1.1 课程理论知识复杂抽象
该门课程的主要内容包括:整流电路分析、逆变电路分析、直流斩波电路分析以及交流调压调频电路分析,每一章节中都会涉及大量的数量计算、波形及电路分析,例如,三相整理电路或交流调压电路,涉及到的输出波形复杂难懂让学生很难理解和掌握;此外,大量的电路图(正弦波同步触发电路、锯齿波同步触发电路等)分析起来更是困难重重,长此以往导致学生们对该门课程产生了厌烦心理,最终放弃对电力电子的学习。
1.2 实验设备陈旧,教学过程机械
电力电子实验是在实验台上操作完成的,主要是一些验证性的实验,即首先对该电路进行理论分析,包括波形分析、数值计算等,然后要求学生按照操作步骤连接电路,调试过程最终检验实验结果与理论分析是否相同。这样的实验教学机械呆板,学生无需过多思考,只要按照步骤操作就行,没有拓展性与创造性,并且试验设备年数已久,陈旧老化,导致实验结果与理论分析偏差很大,不利于学生对于新知识的认知。
2 特点分析
基于上述存在的教学现状,大部分的研究者会考虑在沿用原有的教学模式下,通过改变教学方法、教学内容、调整实验课时等来提高电力电子技术的教学质量,但笔者认为,他们忽略了一个最重要的问题,即教学模式的选择是否恰当。教学模式的选择必须“因材施教”,这里的“材”包括两方面,第一,授课对象即学生的特点;第二,所授课程——《电力电子技术》这门课程的特点,来采用恰当的教学模式。该文着重分析了高职院校学生的普遍特点及《电力电子技术》课程特征,为教学改革打下基础。
2.1 高职院校学生的特点
在高考大军中,高职院校的学生总体的成绩较差,大部分的学生高考成绩仅在300分左右。这一方面说明他们掌握的基础知识确实薄弱,如果在大学阶段,采用课堂授课为主的理论教学模式,高中阶段所学知识难以支撑大学阶段的学习。并且进一步说明高职院校的学生不擅长大篇幅的理论知识的学习,对于新事物的认知,如果采用理论授课的方式,不能引起学生的兴趣,反而会让学生产生厌烦心理。
但是高职院校的学生动手能力和实践操作能力并不差,他们对未知领域有着一种探索的冲劲,对于新事物的认知总是希望通过自己的亲手实践,先有感性的认识再基于课程进行理性认知。在3年的教学实践中,往往会出现这种现象,学生课堂上听课一知半解,但课下却兴致勃勃的制作许多电子作品,学生们的反馈是喜欢动手实践,而不喜欢枯燥的理论讲解。
2.2 《电力电子技术》课程的特点
电力电子技术是一门理论知识和实际应用紧密结合的课程,理论知识抽象难懂,实践应用性很强。主要内容包括电力电子器件、电力电子电路装置及系统。电力电子器件主要包括晶闸管、GTR、MOSFET和IGBT;电力电子电路及系统包括整流电、逆变电路、直流斩波电路、交流调压调频电路等主电路以及各种控制、触发、保护电路等。不论器件的应用还是电路的分析,都必须从实践应用中得到锻炼和纯熟。由此可见电力电子技术重在应用,只学不用就仿佛纸上谈兵,失去了该门课程的意义。
电力电子技术基于市场需求应运而生,随着时代的发展而快速更新换代。如今IGBT的应用站住主导地位,是电力电子电路更加简单,效率更高。电力电子技术是时代的产物,具有很强的时代性。
3 教学改革思考与探索
基于高职院校学生的特点及《电力电子技术》课程的特点,笔者对于该门课程的教学改革提出了以下几个观点。
3.1 强调对教学内容的整体认知,导入学习情境
如前所述高职院校学生的基础知识薄弱,知识面狭窄,单就什么是电力电子技术、电力电子技术的应用领域等一些问题学生认知浅显,并且课程中涉及大量的专有名词及前沿知识,如不间断电源、PWM调制等学生更是闻所未闻。对于这样一门课程,在授课之初,必须安排足够的课时让学生对于课程内容有一个整体的认知。要求教师多搜集相关的图片,视频,制作形式多样的多媒体课件、微课等,向学生充分展示电力电子技术在我们日常生活中的应用,比如变频空调、变频洗衣机、电风扇的无级调速、电源适配器等,拉近学生与电力电子技术的距离,激发学生的学习兴趣。同时,及时向学生提供电力电子技术最新的发展动向,新技术新设备的研发应用,让学生对电力电子技术有更高层次的认知,让学生紧跟时代步伐,这样更能充分调动学生的学习动力。
3.2 优化教学内容,调整教学重点
基于《电力电子技术》课程具有强时代性的特点,必须优化教学内容,调整教学重点。
将该课程教学重点由原来的普通晶闸管半控型器件及变流技术电路的原理分析调整为MOSFET、IGBT等全控型器件及功率模块的应用,调整为以培养职业能力为本位的教学内容。
3.3 改革教学模式,遵循认知规律
《电力电子技术》一直沿用传统的本科类院校的教学模式——先理论后实践,而这并不适合高职院校的特殊情况,就电力电子技术的教学模式,笔者在实际的教学过程中进行了大胆的尝试,即遵循学生的认知规律,先动手实践进行感性认知,在理论分析进行理性认识,教学效果有一定的改善,教学效率有所提高。
3.4 巧用仿真软件,丰富教学手段
触发电路是电力电子技术课程中的非常重要的内容,不论整流技术、逆变技术还是交流调压调频技术等都会涉及到触发电路的调试,触发信号的正常与否关系到变流技术的成败。但是如何更直观深刻的认知触发电路一直是教学过程中的难点。而Matlab仿真软件的引入就能很轻松的解决上述问题,Matlab中Simulink/Sources库中选择pulse generator可方便实现对于触发器的设置,触发脉冲波形直观明了,并且可根据需要调节元件参数,观察脉冲信号的变化。使学生对问题的研究更加透彻深入。在实际教学中采用这种虚实结合的方法,不仅能丰富教学手段,更能提高教学效率和教学质量。
4 结语
当今我国大力发展职业教育,面向典型工作任务,以工作过程为导向是职业教育的教育理念。“中国制造2025”“工业4.0”时代的到来,使得电力电子技术的应用会越来越广泛。因此我们要积极探索恰当的教学手段,设计以培养职业能力为本位的教学内容,提高电力电子技术的教学质量,培养高素质的技能型专门人才。
参考文献
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