关于提高电力电子技术课程教学质量的思考

2023-10-30石书琪黎倩

科学咨询 2023年15期

石书琪，黎倩

（1.邵阳学院电气工程学院；2.邵阳学院法商学院，湖南邵阳 422000）

一、背景

电力电子技术是电气类、自动化类专业所开设的一门重要的课程。学习电力电子技术课程，对于学生将所学的基础知识运用到自动化专业领域，有很重要的作用。在电力电子技术课程中，教师主要培养学生对电力电子电路的理解能力和利用相关电力电子器件开展某些专业性工作的能力。学生在学习电力电子技术这门课程之前，必须学完模电技术、高等电路、输电技术等课程，应具备一定的电路及电子技术等方面的相关知识。通过学习电力电子技术课程，学生能够合理选择电力电子器件，熟悉电力电子技术的基本理论、基本知识和基本电路，熟悉典型电力半导体器件的工作原理、特性和功能，掌握电力电子电路的分析方法，并了解其在工程技术领域的应用。此外，学习完电力电子技术课程后，学生还能利用电力电子器件设计电力电子电路和系统，解决电力电子技术领域复杂的工程问题[1-2]。

为适应电力电子技术快速发展的节奏，努力提高电力电子技术课程的教学质量，笔者在课程教学中不断结合新技术、新手段去优化教学方法，使课程知识更容易让学生接受。笔者对提高电力电子技术课程教学质量的方法进行了细致的思考[3-5]。

二、传统教学模式改革，多种教学模式相结合

目前，大部分电力电子技术课程的教学仍采用以教师为中心的传统授课模式，这种填鸭式的教学模式已不能充分满足学生的迫切需求。因此，我们在教学中运用了新的教学手段和教学模式。在教学过程中，我们坚持“一切为了学生”的教育理念，建设网络教学资源，开发网络教学平台，将课堂教学与在线课程相结合，运用混合式教学模式（线下教学与线上教学相结合）和研讨式教学方法，促进课程目标的实现，有效提高教学质量。我们充分发挥线上教学和线下教学的优势，提升学生的自主学习能力，提高学生利用电力电子技术解决相关复杂问题的能力，并通过课程思政培养学生树立正确的世界观、人生观和价值观。

通过平时的教学，我们发现了部分学生在学习过程中存在一些问题。首先，部分学生的学习跟不上教师的教学进度，从而使上课效率大打折扣。更有部分学生因为一两节课没有完全理解，线下也没有很好地学习，从而离教师的进度越来越远，处于上课基本上很难跟上、下课只能靠自学努力跟上的状态。如此一来，不仅班级整体的学习进度落后于其他班级，而且学生难以同步完成教师布置的作业，教师也无法在课上与学生进行互动，导致学生的学习效果不理想。部分学生花费了比其他同学更多的学习时间和精力，学习成绩反而不理想。为了避免学生出现这种情况，笔者结合对这类学生的观察和积累起来的教学经验，提出了相应的解决措施。

在上课前，学生就应该提前预习教师布置的内容，从根本上避免跟不上教学进度的现象，提高学习效率。在教师讲完课后，学生要积极地复习教师所讲授的内容，查漏补缺，加深对知识点的理解。学生要关注教师讲的重点、难点，并及时将其记录到笔记本上。当教师开展线上教学时，学生可以利用信息技术，使用录屏、笔记等工具来完成学习，防止在学习中途知识点出现断裂。学生要及时跟上教师的教学进度，防止学习质量突然下降而出现的一系列负面情况。在开始讲新课前，学生一定要预习10～15分钟，一般不要超过30分钟，预习安排在复习当天所学知识与完成作业后进行。学习就像一项建筑工程，基础打牢固，才能保证整个工程的安全。学生复习当天所学的知识以及写作业，都是在重新温习已经学过的知识，并检验自己是否真的已经掌握知识。在复习的基础上，预习才能更加顺畅，学生才不会存在基础不牢、再看新知识如看天书的困境。在预习的时候，学生主要看基础的公式定理以及对它的解释。如果有不懂的内容，学生一定要做好标记，在教师授课时重点关注。

如果学生的学习进度已经与教师的教学进度相差甚远，学生可以利用各个章节之间不连贯，或者密切度不是很高的特点，即使前面存在部分内容听不懂，也可以提前进行新知识的预习，及时跟上教师的教学节奏。在亡羊补牢的情况下，学生一定要先补大漏洞，再去补零零散散的小漏洞。学生必须努力去跟上教师的教学，把时间、精力都花在学习上面，才能保证药到病除。

三、优化教学资源，突出教学重点

电力电子技术课程的内容包括器件、电路、应用三个方面，但以电路为主。通过学习电力电子技术课程，学生要掌握电力转换电路的设计方法，重点掌握电力转换电路的组成和工作原理、主电路中不同负载的元件选择和参数计算，了解各种典型触发、控制、驱动以及必要的辅助电路的工作原理和特点。《电力电子技术》教材的基本概念有电力电子器件、整流电路、直流斩波电路、交流电力控制和频率控制电路、逆变电路、PWM控制技术。

我们加强网络教学资源建设。课程团队由5名专业教师组成，其中教授1～2人，副教授2人，讲师1～2人。团队结构合理，团队成员师德好，成员的教学能力和教学表现力强。我校的电力电子技术课程多次被评为省级线上线下混合式一流本科课程、湖南省精品在线开放课程。

网络教学资源建设的内容主要包括微课视频、见面课资源、在线互动资源、线上测试资源、研究文献和多媒体课件6个部分。一是微课视频。课程组共录制了37个视频，合计375分钟，视频涵盖课程重点和难点。二是见面课资源。针对课程研讨主题，课程组录制了现场答疑直播视频。三是在线互动资源。课程组成员在线上发起讨论议题，学生可在线与教师进行互动。四是线上测试资源。该部分涵盖课后习题、章节测试、考试试题等，可对学生进行在线考核。除此以外，课程组还建设了研究文献和多媒体课件等教学资源。学生学完课程后，可登录在线平台完成课后习题，并在头脑风暴环节参与讨论。

我们利用建成的网络教学资源，积极推进混合式教学模式（线下教学与线上教学相结合）和研讨式教学方法。电力电子技术课程于2019年在智慧树教学平台上线，截至2021年7月，该课程共运行了5个学期，共有30所学校的学生参与了该课程的学习。笔者以本校2017级、2018级电气类和自动化类专业的学生为对象，利用建设好的教学平台，对电力电子技术课程进行线上线下混合式教学。笔者根据学生的学习情况、作业情况、在线探讨情况、在线视频观看情况等生成学情分析报告，掌握课程运行状况和学生学习情况。课程目标达成度分析结果表明，课程目标达成情况良好。通过3年的教学实践，线上线下混合式教学取得显著成效：一是课程学习不受时空限制，提高了学生的自主学习能力；二是弥补了传统“灌输式”课堂教学存在的不足，提升了课堂教学质量；三是提高了学生解决复杂电力电子技术问题的能力。学生运用课程知识进行电力电子装备的设计，完成了“单相并网逆变器”等多个装置的设计、安装和调试。

线上线下混合式教学改革极大地激发了学生的学习兴趣，学生积极参与各类省级以上的电子竞赛和申报各类创新项目。近年来，学生在大学生电子设计竞赛中多次获得国家级奖励和省级奖励。

四、强调实践环节的教学，注重学生动手能力和创新能力的培养

电力电子技术课程的理论性很强，为配合理论教学，教师就要培养学生的动手操作能力和调试电力电子电路的能力，为学生将来的工作和继续学习打下良好的基础。教师在电力电子技术课程中增加了实践教学环节，实践考核在期末考题中体现，约占课程总成绩的20%。实践环节缺席两次者，不得参加电力电子技术课程的考试。目前，邵阳学院电气工程学院建有电力电子实验室、电力电子创新实验室、电力传动控制专业实验室、湖南省重点实验室—多电源地区电网运行与控制实验室。学院重视实践教学，购置了大量的实验设备，例如，a电源控制屏（DJK01）、b晶闸管主电路（DJK02）、c晶闸管触发电路（DJK03-1）、d给定及实验器件（DJK06）、e三相可调电阻（D42）、f双踪示波器、g万用表，为大力开展实践教学提供了良好的条件。学校可以通过专业实验、创新实验、课程设计报告等形式，多增加一些与实际生产生活息息相关的实验内容。学生可以根据自己的学习情况自行选题，注重电力电子新技术的追踪和研究，并通过实验的方式将其付诸实践。教师可使用一些电脑软件（如MATLAB软件）辅助实践教学。

笔者通过MATLAB软件做了一个面积等效原理的仿真实验例子。笔者在具有惯性环节的电阻电感电路中，以电压信号e（t）作为输入信号，以回路电流i（t）作为输出信号，将冲量相等而形状不同的矩形脉冲、三角形脉冲、正弦半波脉冲和单位脉冲分别施加在电阻电感电路中，来观测系统的响应曲线。仿真结果表明，在电流的上升段，脉冲的形状略有不同，而在电流的下降段，脉冲的形状则基本相同。这也就验证了面积等效原理的正确性。因此，教师可采用软件仿真教学来激发学生的学习兴趣，帮助学生理解复杂电路。