电力电子技术课程工程应用能力培养教学探索

诸葛坚

摘要：为了满足社会对创新型的工程应用实践人才的需求，我们教学团队设计了以“工程应用能力”培养为核心的电力电子技术实训教学体系，注重学生对电路分析、设计和调试能力的培养，推行“学用结合、以用定学、以学定教”的理念，激发学生学习兴趣，提升学生的创新能力。

关键词：电力电子技术 ；工程应用能力；教学改革

“电力电子技术”课程是自动化、电子信息类等专业的一门重要专业课程，它综合了电子科学技术、电气工程技术、电子技术和控制理论等多个学科知识。电力电子系统包括主电路、控制与调节电路、测量和数据处理电路、驱动电路等部分，是涵盖知识领域广、实践性强的一门综合应用课程，令许多初学者觉得学习难度大。

一、“工程应用能力培养”教学的重要性

传统的《电力电子技术》课程教学过于强调理论性，与工程应用脱节。主要表现在：课程教学着重介绍元器件的结构与控制方法，缺少元器件主要参数介绍，导致实际工程应用时对元件相关参数选择的盲目性；着重讲解主电路的拓扑结构和工作原理，而缺少工程设计中综合案例的分析；很多课后作业沦为公式与电路结构的无聊游戏，与工程应用基本无关联；实训教学基本以仿真或验证性实验为主，与产品开发脱节。

随着国家工业4.0的提出以及能源的开发和利用越来越广泛深入，社会迫切需要具有创新型和设计型的工程应用实践人才。 要培养这些高素质人才，必须对传统的电力电子技术课程教学进行改革。实现由理论性向实践性、由验证型向研究设计型、由单一性向综合性教学转变；实现以学生为中心，增强学生的工程应用能力、研究设计能力以及综合职业能力的目标。

二、以“工程应用能力培养”为核心的课程设计思路

以电子信息和电气自动化等专业学生的就业为导向，根据行业专家对电力电子技术课程所涵盖的岗位群进行的任务和职业能力分析，遵循学生认知规律，紧密结合全国电子设计大赛电源类设计题，确定该课程的模块化、情境化教学内容。注重学生对电路分析、设计和调试能力的培养，推行“学用结合、以用定学、以学定教”的理念，激发学生学习兴趣，提升学生的创新能力。

三、以“工程应用能力培养”为核心的模块化实训教学体系设计

我们课程团队在教学内容设计上遵循“为做而学”的目标来选取知识点。同时结合现代工程应用实际，体现以工程应用需要为导向，理论知识的教学内容选取体现系统性、基础性和应用性相结合的前提下，针对性地设计了10个实训教学项目，指导学生如何将理论知识应用于实际工程案例的设计过程中。

项目1单相桥式全控整流电路和项目2三相桥式全控整流电路属于AC- DC变换模块；项目3直流斩波电路Buck、BuckBoost 开关电路属于DC- DC变换模块；项目4单相交流调压电路和项目5三相交流调压电路属于AC- AC变换模块；项目6 SPWM逆变电路属于DC- AC变换模块。所以，整个实训课程教学体系知识点覆盖面广，涵盖了整个电力电子技术的4大模块。项目1到项目6是整个课程体系的基础，如果把他们比喻成砖的话，那么项目7到项目10就是用这些砖砌成的墙或者房子。项目7基于双向DC- DC电路的Buck开关稳压电源设计主要是让学生掌握在电力电子变换中，能量可以实现双向流动，这种结构目前在航天电源系统、光伏系统、电动汽车以及蓄电池充放电系统等领域都被广泛应用；项目8荧光灯电子镇流器的设计；项目9 D类功放电路设计；项目10小功率UPS电源系统设计。项目8、项目9、项目10都是研究性设计实验，需要学生查阅资料，根据设计任务完成电路结构选取、参数计算、软件仿真以及电路的安装和调试。同时也是综合性实验项目，项目8包含了AC- DC、DC- AC等模块；项目9包含了三角波发生电路、输入音频信号放大电路、反馈控制电路、功率放大半桥电路、输出滤波器等电路；项目10包含了不控型AC/DC、隔离DC/DC与SPWM型DC/AC等电路模块。

综上所述，从项目1到项目10，整个教学体系是由易到难、由基础到综合、由验证型到研究设计型、由教师指定方案教学到学生自主研究学习的过程。

四、“工程应用能力培养”教学过程的实施

整个实训教学是在TKDD- 6电力电子实验教学平台上完成的，每个实训项目都以任务为驱动。首先，任课老师给出设计任务，明确任务目标和关键设计参数。接着由任课老师对设计任务进行分解，分析重点和难点，引导学生完成设计任务所需的知识点学习。然后学生分小组进行，每个小组需要完成主电路的参数计算，软件仿真，电路的安装和调试，老师对整个过程进行监督和指导。最后，任课老师组织学生进行答辩或讨论，通过老师点评和小组互评，完成知识巩固和开拓。通过课程的学习，老师不仅要教会学生们用已学过的知识来解决工程实际问题，更重要的是要引导学生学会发现问题、解决问题，培养学生获取新知识的能力、工程应用能力和创新能力。

五、“工程应用能力培养”教学评价体系

采用“设计报告+实物制作+交流汇报+職业素养+安全生产”相结合的项目实践考核体系，注重学生对电路分析、设计和调试能力的考核，将评价考核体系由知识观转变为能力观的考核评价，引导学生“学用结合、以用定学”的学习观，激发学生学习兴趣，提升学生的创新能力。

六、“工程应用能力培养”教学体系实施结果

我校电力电子技术实训课程通过“工程应用能力培养”教学体系的实施，效果显著。主要表现在学生对课程的评价满意度明显提高；学生的学习积极性增强；全国电子设计大赛以及全国技能大赛的成绩有了历史性突破、成绩喜人；用人单位对我校该专业的毕业生满意度明显提高。

参考文献

[1] 高安芹.“电力电子技术及应用”课程教学模式的探索与实践[J].中国电力教育，2014.

[2] 任国海.电力电子技术[M].科学出版社，2012.endprint