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關(guān)鍵詞:電力電子技術(shù);電力系統(tǒng);應(yīng)用
一、電力電子技術(shù)的內(nèi)容、特點(diǎn)和發(fā)展趨勢
1.1電力電子技術(shù)的內(nèi)容和特點(diǎn)。電力電子技術(shù)是將電子技術(shù)應(yīng)用在電力領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的智能電網(wǎng)化,也是集電力、電子技術(shù)和控制為一體的綜合領(lǐng)域。其主要研究的是電力變換等內(nèi)容,電力的變換是為了人們能夠更加方便、有效的使用電能,為人們的生活提供更好的服務(wù)。電力電子技術(shù)與傳統(tǒng)的電子技術(shù)相比較擁有對電流和電壓更強(qiáng)的承受能力,也具有更大的功率。然而在大功率下,一些元器件本身會(huì)出現(xiàn)器件發(fā)熱、效率降低、功耗增加等情況,為了解決類似情況,元器件自身都采用開關(guān)的形式,這種運(yùn)行形式是電力電子器件在電力電子技術(shù)中使用和運(yùn)行的最大特點(diǎn)。1.2電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢。電力電子技術(shù)一共分為制造技術(shù)和變流技術(shù)兩個(gè)部分。器件的制造技術(shù)是將器件內(nèi)的控制、驅(qū)動(dòng)等功能進(jìn)行集成,形成集成電路,并降低功耗,是電力電子技術(shù)的一個(gè)未來發(fā)展方向[1]。在上個(gè)世紀(jì)八十年代,整流電路在電子電力技術(shù)當(dāng)中占有主導(dǎo)地位,但是隨著自關(guān)斷等元器件的出現(xiàn)與應(yīng)用,電力電子技術(shù)中出現(xiàn)了很多新式的電路。而電力電子技術(shù)當(dāng)中的控制功能對電力電子技術(shù)的發(fā)展起很大的促進(jìn)作用,使電力電子技術(shù)中的控制系統(tǒng)得到了前所未有的發(fā)展,并取得了巨大的成果。目前,電力電子技術(shù)的控制功能,逐漸由傳統(tǒng)的模擬控制轉(zhuǎn)變?yōu)樾滦偷臄?shù)字控制,這樣轉(zhuǎn)變也是控制系統(tǒng)在電力電子技術(shù)中的一個(gè)未來發(fā)展的方向。
二、電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
2.1電力電子技術(shù)在發(fā)電過程中的應(yīng)用。改變電力系統(tǒng)中元器件的運(yùn)行方式是電力電子技術(shù)對電力系統(tǒng)改變的主要目的。在發(fā)電過程當(dāng)中,主要設(shè)計(jì)的元器件包括水力發(fā)電機(jī)、發(fā)電廠水泵、太陽能控制軟件等。在水力發(fā)電過程中,水流的流量等方面決定著發(fā)電機(jī)的效率,水利發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是隨著水流的變化而發(fā)生變化的,所以保持恒定的輸出功率,是電力電子技術(shù)提高水利發(fā)電機(jī)運(yùn)行效率的重要手段。發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵是發(fā)電廠用于發(fā)電的主要元器件,其效率決定著發(fā)電的電量,而傳統(tǒng)的水泵具有耗電量高、運(yùn)行效率低等缺點(diǎn),利用電力電子技術(shù)對水泵進(jìn)行變速,可使其降低能耗、提高效率。太陽能新型的、可持續(xù)的能源,使用電力電子技術(shù)建立太陽能控制系統(tǒng),讓太陽能進(jìn)行直流和交變電流的轉(zhuǎn)化,從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電,利用太陽能發(fā)電對人類的未來進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展有著重要的貢獻(xiàn)。2.2電力電子技術(shù)在輸電過程中的應(yīng)用。在輸電過程中,其輸出方式分為直流輸電、輕型直流輸電和柔流輸電技術(shù)三種方式。直流輸電方式的主要優(yōu)點(diǎn)包括輸電量大、輸電穩(wěn)定和調(diào)節(jié)控制方便等。在遠(yuǎn)距離的輸電過程中,直流輸電方式具有很大的優(yōu)勢[2]。但隨著科學(xué)水平的提高,直流輸電方式得到了很大的改進(jìn)和提高,輸電方式產(chǎn)生了新的變化,而新的輸電方式便是輕型直流輸電方式。輕型直流輸電能夠解決很多直流輸電當(dāng)中遇到的困難與阻礙(比如向無交流電源進(jìn)行輸電)。輕型直流輸電使用的是由IGBI等電子元件組成的,利用脈寬調(diào)制技術(shù)進(jìn)行逆變的輸電方式,是一種新的科學(xué)技術(shù)。柔流技術(shù)形成于二十世紀(jì)八十年代末,其主要的優(yōu)點(diǎn)是對交流輸電的控制,提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。它不僅可以增強(qiáng)交流電在輸出過程中的穩(wěn)定性,還能夠降低輸出能耗,為交流輸電提高質(zhì)量和效率。
總結(jié)
綜上所訴,電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中起著十分重要的作用,它能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的正常運(yùn)行提供重要的保障,并提高電力系統(tǒng)的效率、降低能耗。也為其未來發(fā)展起到促進(jìn)的作用。本文就電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)當(dāng)中的發(fā)電和輸電過程進(jìn)行了簡單的分析和研究,希望能夠?qū)ο肓私夂脱芯窟@方面內(nèi)容的人們起到一定的作用。
參考文獻(xiàn)
[1]姜建國,喬樹通,郜登科.電力電子裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2014,05(38):2.
>> 應(yīng)用型自動(dòng)化專業(yè)綜合改革的研究與實(shí)踐 應(yīng)用型本科《電力電子技術(shù)》課程教學(xué)改革與實(shí)踐 應(yīng)用型本科高校電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程改革與實(shí)踐 應(yīng)用型電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)建設(shè)與實(shí)踐 應(yīng)用型本科院校電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)多元協(xié)同實(shí)踐教學(xué)體系的探析 應(yīng)用型高校自動(dòng)化專業(yè)課程建設(shè)的研究與實(shí)踐 自動(dòng)化專業(yè)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的探索與實(shí)踐 自動(dòng)化專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的探索與實(shí)踐 應(yīng)用型本科“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)改革的研究 電力電子技術(shù)課程的應(yīng)用型教學(xué)改革探索 面向應(yīng)用型人才培養(yǎng)的“電力電子技術(shù)”課程改革探討 應(yīng)用型本科模擬電子技術(shù)課程改革與實(shí)踐 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)應(yīng)用型人才課程體系改革與實(shí)踐 應(yīng)用型院校自動(dòng)化專業(yè)數(shù)控系統(tǒng)課程實(shí)踐改革研究 電力電子技術(shù)在配電系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用探索 應(yīng)用型電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)課程體系改革與探索 應(yīng)用型本科院校數(shù)字電子技術(shù)課程的實(shí)踐教學(xué)改革 應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下“電力電子技術(shù)”實(shí)踐教學(xué)改革研究 技術(shù)應(yīng)用型自動(dòng)化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系研究 電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)電力電子技術(shù)課程學(xué)習(xí)心得 常見問題解答 當(dāng)前所在位置:中國 > 教育 > 工程應(yīng)用型自動(dòng)化專業(yè)電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的改革與實(shí)踐 工程應(yīng)用型自動(dòng)化專業(yè)電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的改革與實(shí)踐 雜志之家、寫作服務(wù)和雜志訂閱支持對公帳戶付款!安全又可靠! document.write("作者: 陳明文")
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力電子技術(shù)是一門現(xiàn)代化的、新型的電子技術(shù),主要應(yīng)用于電力領(lǐng)域。電力電子技術(shù)主要是指使用晶閘管、GTO、IGBT等電力電子器件對電能進(jìn)行變化和控制的技術(shù),基于電力電子技術(shù)變化的“電力”功率處于1W至1GW之間。這與信息電子技術(shù)有所區(qū)別,已經(jīng)成為自動(dòng)化專業(yè)中至關(guān)重要的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。因此,電力電子技術(shù)教學(xué)受到眾多學(xué)校的重視。但是,隨著信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)與測控技術(shù)的融合,自動(dòng)化技術(shù)獲得了更快的發(fā)展,其專業(yè)知識(shí)也在不斷更新,這使得傳統(tǒng)電力電子技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容已經(jīng)不適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展,也不能滿足現(xiàn)代社會(huì)對于人才的需要。為了能夠提高教師電力電子技術(shù)課程的教學(xué)效率,培養(yǎng)出工程應(yīng)用型的電力電子技術(shù)人才已經(jīng)迫在眉睫。
要想培養(yǎng)出工程應(yīng)用型的電力電子技術(shù)人才,就必須不斷提高學(xué)生的創(chuàng)新能力以及工程實(shí)踐能力,這就需要教師從電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)入手,改變以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,創(chuàng)造出一種新型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,使學(xué)生能夠?qū)㈦娏﹄娮蛹夹g(shù)的理論知識(shí)有效的應(yīng)用于實(shí)踐以及日后的生活中,以此達(dá)到學(xué)以致用的目的。
一 電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)改革的必要性
當(dāng)下,我國電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)還存在一些弊端,尚有一些不足之處,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
首先,由于教師受到傳統(tǒng)教學(xué)觀念的影響,往往對電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不夠重視,他們認(rèn)為電力電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)只是電力電子教學(xué)中的附屬環(huán)節(jié),學(xué)生日后會(huì)通過大量的工作經(jīng)驗(yàn)逐漸提升電力電子的實(shí)踐能力,為此他們并沒有精心的設(shè)計(jì)電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)環(huán)節(jié),所涉及的教學(xué)內(nèi)容也與教材完全相符,這使學(xué)生學(xué)到的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容受到局限。其次,隨著社會(huì)的不斷發(fā)展,時(shí)代的不斷進(jìn)步,電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛,同時(shí)受到科技的影響,該技術(shù)在不斷地變換和更新,與電力電子相關(guān)的新技術(shù)也被不斷開發(fā)出來,而電力電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容卻沒有隨著更新,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相對陳舊,難免會(huì)造成學(xué)生所學(xué)專業(yè)知識(shí)與實(shí)際生活脫節(jié)的現(xiàn)象,實(shí)驗(yàn)教學(xué)也變得更加流于形式,缺少其應(yīng)有的價(jià)值與作用。再次,電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)過于標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化,這不利于學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng),也在一定程度上限制了學(xué)生的動(dòng)手能力。與此同時(shí),學(xué)生對新型電路結(jié)構(gòu)和控制技術(shù)的了解也會(huì)受到影響,學(xué)生的專業(yè)知識(shí)無法獲得有效的延伸和拓展。最后,在傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,教師往往會(huì)以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主,而設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用性實(shí)驗(yàn)較為缺少,這樣一來,學(xué)生僅僅通過所學(xué)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證,處于一個(gè)“被動(dòng)實(shí)驗(yàn)、被動(dòng)學(xué)習(xí)”的局面,不能充分發(fā)揮自身的主觀能動(dòng)性。
以上幾個(gè)問題使學(xué)生無法符合社會(huì)對人才培養(yǎng)的需要,為此,必須不斷加強(qiáng)學(xué)生對該專業(yè)理論知識(shí)掌握能力以及專業(yè)技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用能力,不斷地提高學(xué)生的工程意識(shí),這樣才能使學(xué)生獲得更好的發(fā)展,并在日后的生活與工作中體現(xiàn)出自身的價(jià)值,為社會(huì)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
二 工程應(yīng)用型自動(dòng)化專業(yè)電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的改革與實(shí)踐
1.電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革計(jì)劃
電力電子技術(shù)課程內(nèi)容具有較強(qiáng)的實(shí)踐性,其實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要目的是提高學(xué)生對該專業(yè)理論知識(shí)的掌握程度,并培養(yǎng)學(xué)生基本的實(shí)驗(yàn)技能以及分析和設(shè)計(jì)電能變化電路的能力。該專業(yè)課程有如下特點(diǎn):第一,不但要對學(xué)生進(jìn)行理論知識(shí)方面的教學(xué),更要提供給學(xué)生大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)會(huì)。第二,電力電子器件及其控制手段變化較快,新技術(shù)的出現(xiàn)使教學(xué)內(nèi)容變得更加豐富,與此同時(shí),受到課堂時(shí)間的限制,理論教學(xué)無法做到面面俱到。第三,電能變化電路和相應(yīng)的控制技術(shù)類型繁多,如果想讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中都能接觸到,就要為學(xué)生提供良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,提供足夠多的實(shí)驗(yàn)器材。第四,在制作電力電子裝置的時(shí)候,電力電子裝置的參數(shù)變化對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是否成功有很大的影響,必須明確這些參數(shù)變化的規(guī)律對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)學(xué)合理的設(shè)定。
課題組根據(jù)以上特點(diǎn),以工程應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn),將提高學(xué)生的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新能力作為重點(diǎn)培養(yǎng)目標(biāo),積極構(gòu)建出新型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。與此同時(shí),將實(shí)驗(yàn)教學(xué)延伸到課外,積極鼓勵(lì)學(xué)生參與課外科技實(shí)踐、電子設(shè)計(jì)競賽等活動(dòng),進(jìn)而不斷提升學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐與團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力。這樣不僅可以讓學(xué)生更好地掌握最基本的實(shí)驗(yàn)技巧,而且能夠?qū)﹄娏﹄娮悠骷c相關(guān)控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤與了解,為后期工程的設(shè)計(jì)與應(yīng)用學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用的教學(xué)目標(biāo)。
2.電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的方法策略
第一,以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主,增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)以及研究性實(shí)驗(yàn)。在傳統(tǒng)的電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,單純地以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主,雖然能在一定程度上培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?,但是長期的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生一些負(fù)面情緒,會(huì)對驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生厭煩心理,為此,必須構(gòu)建一套新型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng),增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目。教師可以將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)作為基礎(chǔ),增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)以及研究性實(shí)驗(yàn),這樣就能有效地活躍課堂氣氛,激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的熱情,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,讓學(xué)生通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以及研究實(shí)驗(yàn)不斷提高自身的綜合能力,使學(xué)生獲得更好的發(fā)展。
第二,以工程應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn),不斷提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。電力電子技術(shù)教學(xué)的主要目的是為了培養(yǎng)該專業(yè)的實(shí)踐型技術(shù)人才,為此,教師應(yīng)該做到以工程應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn),不斷提高學(xué)生的創(chuàng)新能力,改變以往學(xué)生的思維方式,使學(xué)生能夠在日后更好地將電力電子技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際的工程項(xiàng)目中。教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí),可以利用多媒體課件向?qū)W生展示最新的電力電子技術(shù)成果,使實(shí)物演示、工程分析能夠通過圖表和視頻方式更加直觀地呈現(xiàn)給學(xué)生,例如,調(diào)光電路、開關(guān)電源電路、小型直流電動(dòng)機(jī)可逆調(diào)速系統(tǒng)等,這樣就能提高學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的熱情。
第三,引入仿真技術(shù),進(jìn)行“仿真+實(shí)物”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。受到多種因素的影響,如實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課時(shí)較少、實(shí)驗(yàn)設(shè)備不健全等,電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率往往不盡如人意,為了使學(xué)生能夠?qū)⒗碚撆c實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來,應(yīng)該在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入仿真技術(shù),實(shí)現(xiàn)“仿真+實(shí)物”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。例如,在典型的升壓斬波電路制作中,讓學(xué)生通過互聯(lián)網(wǎng)或其他方式找到實(shí)驗(yàn)原理,隨后用MATLAB進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),使學(xué)生了解到工程參數(shù)對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的影響。
第四,建立多樣化的實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制。建立多樣化的實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制,進(jìn)而科學(xué)地判定學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績,加強(qiáng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視。教師可以從基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)以及工程研究性實(shí)驗(yàn)三個(gè)方面入手,對學(xué)生開展不同實(shí)驗(yàn)層次的多樣化考核模式。在基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)方面,檢驗(yàn)學(xué)生是否能夠?qū)镜膶?shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行規(guī)范的操作和使用,并培養(yǎng)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。在自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)方面,可以組織學(xué)生以小組合作探究的學(xué)習(xí)方式,共同交流探討,自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。與此同時(shí),教師應(yīng)該對學(xué)生的整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行全程監(jiān)督,對試驗(yàn)期間出現(xiàn)的問題給予適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo),最后再讓學(xué)生對自身的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評價(jià)。在工程研究性實(shí)驗(yàn)方面,由于工程研究性實(shí)驗(yàn)知識(shí)面廣,實(shí)驗(yàn)操作較為復(fù)雜,教師可以將其作為學(xué)生的課后任務(wù),并提供相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)材料。最后通過三種實(shí)驗(yàn)對學(xué)生進(jìn)行綜合評定,并盡量使用一些鼓勵(lì)和贊美的語言,使學(xué)生能夠樹立良好的自信心。
三 結(jié)束語
關(guān)鍵詞:電力電子技術(shù);教學(xué)改革;教學(xué)方法;實(shí)踐教學(xué)
“電力電子技術(shù)”是對電力進(jìn)行變換和控制的一門技術(shù),相對于電氣專業(yè)的其他學(xué)科來說,是一門比較活躍的學(xué)科。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,電力電子技術(shù)也得到了迅猛的發(fā)展。電力電子技術(shù)中不斷涌現(xiàn)出許多新技術(shù)、新觀點(diǎn),使得其內(nèi)容越來越豐富。如何在有限的學(xué)時(shí)內(nèi),更好地完成教學(xué)任務(wù),使學(xué)生能夠在今后的工作中應(yīng)用到所學(xué)的知識(shí),成了“電力電子技術(shù)”課程教師普遍面對的一個(gè)問題。因此對“電力電子技術(shù)”課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐等進(jìn)行全面的改革勢在必行。
一、“電力電子技術(shù)”課程定位
“電力電子技術(shù)”是電氣工程專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課,是電力技術(shù)、電子技術(shù)和控制技術(shù)三個(gè)領(lǐng)域的工程技術(shù)科學(xué),是一門利用開關(guān)器件對電能進(jìn)行高效變換和控制的技術(shù)。該課程具有電路圖多,波形圖多,工程性強(qiáng)等特點(diǎn)。上至神舟飛船,下至家用電器等均有電力電子技術(shù),因此其應(yīng)用十分廣泛。
二、“電力電子技術(shù)”教改理念
以現(xiàn)代教育思想為指導(dǎo),以高素質(zhì)師資團(tuán)隊(duì)為基礎(chǔ),以建設(shè)先進(jìn)性、實(shí)用性的教材為前提,以適應(yīng)工程實(shí)際需要為目標(biāo),以培養(yǎng)能力為主線,以交、直流傳動(dòng)為平臺(tái),以嚴(yán)格教學(xué)管理體制為保障,對教學(xué)內(nèi)容、方法、手段和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐等進(jìn)行改革的探討與實(shí)踐。
三、“電力電子技術(shù)”改革內(nèi)容
1.課程內(nèi)容改革
(1)大綱與教材。首先必須對教學(xué)大綱進(jìn)行修訂。2005年以來,對“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)大綱進(jìn)行多次修改,以滿足社會(huì)對畢業(yè)生技術(shù)知識(shí)的需求。教材也是教學(xué)內(nèi)容改革很重要的一環(huán),從2007年開始選用《電力電子應(yīng)用技術(shù)》教材至今已經(jīng)使用6年,該教材雖好但也跟不上不斷增加的新器件、新電路、新技術(shù)(如PWM控制技術(shù))等內(nèi)容,故教研室于2009年編寫出版了《電力電子技術(shù)》教材。
(2)內(nèi)容模塊化。以工程應(yīng)用為目標(biāo),篩選內(nèi)容,構(gòu)成模塊化,即將課程劃分為器件、AC/DC、DC/AC、DC/DC、AC/AC、工程應(yīng)用(整流、變頻等)和控制(相位與PWM)等7個(gè)模塊,如圖1所示;并且在器件模塊中由單一講授SCR而改為SCR、MOSFET、IGBT等三種器件,如圖2所示。不是把所有器件逐一講授,而以滿、直流傳動(dòng)和整流電源需要為前提。
又如AC/DC模塊以工程應(yīng)用較多的單相全控橋和三相全控橋及雙反星形大功率整流電路為重點(diǎn),刪減其他整流電路等內(nèi)容。DC/AC模塊以無源逆變(變頻)PWM控制為重點(diǎn),刪減其他逆變電路等等。
(3)必修與選修內(nèi)容。必修內(nèi)容為整流與無源逆變,它是工程實(shí)踐必備的知識(shí),是最基本的內(nèi)容,是教材的精髓;選修內(nèi)容為已具備的知識(shí),能讀懂,通過自學(xué)就能學(xué)會(huì)的知識(shí)。如整流變參數(shù)計(jì)算,RC保護(hù)等知識(shí),約占1/3時(shí)數(shù)。
2.方法改革
以教學(xué)效果為目標(biāo),以教學(xué)方法為手段,以工程實(shí)踐為主線,進(jìn)行教學(xué)方法的改革。講授時(shí)以工程實(shí)際項(xiàng)目引入課題如格力變頻空調(diào)、神州飛船整流罩、百米飛人博爾特金項(xiàng)鏈用的黃金怎么煉出來的等等實(shí)例,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)SCR整流和無源逆變等內(nèi)容。激發(fā)興趣,有時(shí)布置小問題,讓學(xué)生查閱資料,第2次課啟發(fā)學(xué)生回答,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,產(chǎn)生學(xué)習(xí)動(dòng)力,使學(xué)生從不愿學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)。
在此基礎(chǔ)上,教師用精練的語言、思路的清晰講解新內(nèi)容,居高臨下地運(yùn)用教師知識(shí)庫中的“那一桶水”,把知識(shí)講活,豐滿知識(shí)“血肉”,展現(xiàn)在學(xué)生面前的不是一堆雜亂無章、分不清精髓的“死知識(shí)”,而是一個(gè)無比誘人的知識(shí)世界,把學(xué)生興味盎然地一步一步引入知識(shí)的勝境。有設(shè)疑,有激穎,有答穎等,千姿百態(tài)的教學(xué)方法牢牢地吸引學(xué)生。
3.手段改革
手段上變“死教”為“活教”,廢絕“滿堂灌”。新方法既不是“黑板+粉筆”,也不是一律“PPT”課件的教學(xué)手段,而是依內(nèi)容恰當(dāng)?shù)仂`活的采用上述手段或復(fù)合式手段(黑板+粉筆+PPT),有時(shí)畫龍點(diǎn)睛,有時(shí)融合知識(shí)、娓娓動(dòng)聽地講故事,有時(shí)長于形象的比喻,有時(shí)運(yùn)用直觀教具或CAI課件。教師一個(gè)神色,一個(gè)比喻,一個(gè)手勢,幾乎勝過千言萬語,各現(xiàn)異彩,使學(xué)生不知不覺中度過90分鐘,課后回味無窮。運(yùn)用好啟發(fā)式,能更好地解決內(nèi)容與時(shí)間的矛盾,知識(shí)數(shù)量和質(zhì)量的矛盾。教學(xué)中教師不是背教材,不是說內(nèi)容,不是解說員而是解惑、答疑傳授員,學(xué)生主體老師主導(dǎo)。教活知識(shí),求規(guī)律,給方法,打開學(xué)生學(xué)知識(shí)的閘門,把疑解得開,把感悟釋放明白,用于實(shí)踐,變知識(shí)為能力。
4.實(shí)踐改革
實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐內(nèi)容也有選修與必修之分。必修內(nèi)容是必須學(xué)會(huì)的基本技能,動(dòng)手能力,如三相橋整流與觸發(fā)器調(diào)試、無源逆變的變頻調(diào)速等內(nèi)容。選修內(nèi)容是綜合、設(shè)計(jì)、創(chuàng)新等內(nèi)容,如雙反星形大功率整流柜安裝,變頻器安裝,大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽中運(yùn)動(dòng)控制題目設(shè)計(jì)安裝調(diào)試及課程設(shè)計(jì)中的內(nèi)容等。這不僅解決課時(shí)與內(nèi)容多的矛盾,又培養(yǎng)了學(xué)生基本技能和創(chuàng)新實(shí)踐的能力。多實(shí)踐、多練是學(xué)生掌握知識(shí)、學(xué)會(huì)技能、變知識(shí)為能力的有效捷徑。
學(xué)校購買了新的“電力電子技術(shù)”實(shí)驗(yàn)裝置,開放實(shí)驗(yàn)室?!白詣?dòng)化研究所”、“吉林省智能電力電子工程研究中心”等,都有大量學(xué)生參與關(guān)于整流電源和變頻柜等工程實(shí)踐。實(shí)驗(yàn)手段上增加了MATLAB電力電子仿真實(shí)驗(yàn)。
四、改革效果
通過幾年改革實(shí)踐,取得效果如下:學(xué)生學(xué)習(xí)本課程興趣大增,考試平均成績從70.4分提高到72.6分;動(dòng)手能力、基本技能提高,學(xué)生通過競爭考核才能參加“研究所”、“智能研究中心”的工程項(xiàng)目,并給學(xué)生一定報(bào)酬;參與老師科研項(xiàng)目的學(xué)生增多,近三年來獲得跑車運(yùn)動(dòng)控制項(xiàng)目東北地區(qū)一等獎(jiǎng)3項(xiàng),省級一等獎(jiǎng)3項(xiàng),其項(xiàng)目電源都是采用“電力電子技術(shù)”;三年來公開出版了《電力電子技術(shù)》教材一部,發(fā)表相關(guān)論文數(shù)篇,購買了新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,先后建設(shè)了實(shí)驗(yàn)室、自動(dòng)化研究所、智能電力電子工程研究中心等3個(gè)實(shí)訓(xùn)校內(nèi)基地;就業(yè)率提高,凡參與上述工程實(shí)踐活動(dòng)的學(xué)生百分之百就業(yè),有的成為企業(yè)中維修整流電源的骨干力量。
五、結(jié)束語
隨著電力電子技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的廣泛和深入,“電力電子技術(shù)”課程的改革也一樣會(huì)不斷地向前推進(jìn),各種各樣的探討和方法也會(huì)不斷涌現(xiàn)。因此,圍繞學(xué)生,追尋電力電子技術(shù)發(fā)展前沿,鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工作能力和激發(fā)其創(chuàng)新能力,是課程改革發(fā)展的方向。
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【關(guān)鍵詞】電力電子;電力傳動(dòng);發(fā)展
中圖分類號: F407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
一、前言
電力電子技術(shù)在我國應(yīng)用廣泛,隨著科技的不斷發(fā)展,電力電子與電力傳動(dòng)水平也逐漸提升,同樣也面臨著挑戰(zhàn)與機(jī)遇。
二、電力電子的含義和任務(wù)
從學(xué)術(shù)角度看,主要任務(wù)是研究電力電子功率電子(半導(dǎo)體)裝置,逆變器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制及其相關(guān)電力電子系統(tǒng)中的應(yīng)用過程中,實(shí)現(xiàn)對電力、磁能量轉(zhuǎn)換、控制、傳輸和存儲(chǔ),為了達(dá)到一個(gè)合理的平衡,以及各種形式的有效利用,提供了高質(zhì)量的電能。本問主要內(nèi)容和研究范圍包括:電力電子技術(shù)、電力電子器件及功率集成電路。電力電子技術(shù)研究內(nèi)容主要包括新的或舊的電力電子功率、節(jié)能與新能源電力電子、軍事和空間的電力電子變換器變換技術(shù)應(yīng)用工程、智能技術(shù)、電力電子控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)仿真、建模、以及電力電子技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用。研究內(nèi)容主要包括大功率變換器的節(jié)能應(yīng)用,可再生能源發(fā)電、鋼鐵、冶金、電力、電力牽引、推進(jìn)、信息和網(wǎng)絡(luò)的電力電子系統(tǒng)以及電力電子系統(tǒng)的可靠性、故障分析復(fù)雜電力電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性、適應(yīng)性。電力電子系統(tǒng)集成,研究內(nèi)容主要包括電力電子模塊標(biāo)準(zhǔn)化;單芯片和多芯片系統(tǒng)的設(shè)計(jì);電力電子集成系統(tǒng)的穩(wěn)定性,可靠性。
從工程應(yīng)用的角度看,無論是電力、機(jī)械、采礦、運(yùn)輸、石油化工、紡織等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),或通信、激光、機(jī)器人、環(huán)境保護(hù)、原子能、航空航天等高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),提供高質(zhì)量的電源的都是其正常運(yùn)行的基礎(chǔ),特別是能源的節(jié)約。而電力電子是不同的能量有效地轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量的電能,實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保的一個(gè)重要手段,提高人們的生活質(zhì)量,已成為重中之重。其中信息技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的另一種集中體現(xiàn),傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)要實(shí)現(xiàn)橋梁的自動(dòng)化、智能化、節(jié)能化,機(jī)電一體化。電力電子技術(shù)的突出特點(diǎn)是高效、節(jié)能、節(jié)材。因此電力電子技術(shù)已經(jīng)成為我國國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ),是一個(gè)重要的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù),其發(fā)展支撐著工業(yè)和國防。因此,無論是高技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域或各種傳統(tǒng)行業(yè),包括照明、家用電器和同樣廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,都與人們的日常生活密切相關(guān)?,F(xiàn)實(shí)生活中電器和電子產(chǎn)品已經(jīng)無所不在。由于目前我國還沒有形成一個(gè)完整的自主的電力電子電力系統(tǒng),所以它已成為建立現(xiàn)代科學(xué)的瓶頸,該行業(yè)和我國自主國防系統(tǒng)站之間也應(yīng)該加強(qiáng)聯(lián)系的緊密性。
三、電力傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀分析
目前,我國高校的教學(xué)模式是對電力的理論和實(shí)踐的普遍現(xiàn)象的認(rèn)知。由于電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè),是一個(gè)強(qiáng)大工科專業(yè),電力技術(shù)的專業(yè)實(shí)力和計(jì)算機(jī)技術(shù)的相互滲透,“電力電子技術(shù)”,“電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)”和“交流調(diào)速”課程所涉及的基本理論和一系列要求知識(shí),扎實(shí)的理論基礎(chǔ),學(xué)生必須具備較強(qiáng)的分析和解決問題的能力和實(shí)踐能力。
1.輸入電流為正弦和四象限運(yùn)行開辟了新的途徑
高性能交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電壓型PWM逆變器中的應(yīng)用日益廣泛,PWM技術(shù)的研究更深入。PWM技術(shù)可分為三類:正弦PWM,優(yōu)化PWM及隨機(jī)PWM。
2.應(yīng)用矢量控制技術(shù)、直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)及現(xiàn)代控制理論
交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)多變量、非線性、強(qiáng)耦合、時(shí)變的控制對象,變頻調(diào)速控制,交流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)控制是70年代初提出,不僅可以控制每個(gè)變量的振幅,而且在控制階段,為了解耦矢量變換方法對交流電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩,高性能的交流傳動(dòng)系統(tǒng)逐漸向?qū)嶋H使用。高動(dòng)態(tài)性能的矢量控制變頻器,目前已經(jīng)成功應(yīng)用于軋鋼機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng),電力牽引系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床。此外,為了解決復(fù)雜系統(tǒng)的控制精度之間的矛盾,同時(shí)也提出了一個(gè)新的控制方法,如直接轉(zhuǎn)矩控制,方向控制電壓,特別是微機(jī)控制技術(shù),現(xiàn)代控制理論中的各種控制方法已經(jīng)應(yīng)用,最優(yōu)控制雙模擬調(diào)節(jié)器控制,可以提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能,滑模變結(jié)構(gòu)控制(滑模)能提高系統(tǒng)的魯棒性。
3.廣泛應(yīng)用微電子技術(shù)
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字式控制處理芯片的運(yùn)算能力和可靠性得到很大提高,這使得全數(shù)字化控制系統(tǒng)取代以前的模擬器件控制系統(tǒng)成為可能。目前適于交流傳動(dòng)系統(tǒng)的微處理器有單片機(jī)、數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor――DSP)、專用集成電路(Application Specific Integrated Circuit――ASIC)等。其中,高性能的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)形式采用超高速緩沖儲(chǔ)存器、多總線結(jié)構(gòu)、流水線結(jié)構(gòu)和多處理器結(jié)構(gòu)等。
四、電力電子技術(shù)目前存在的問題
在過去,中國的國民經(jīng)濟(jì)各部門雖然引進(jìn)了許多國外先進(jìn)技術(shù),又注重本土化的問題,雖然他們大多經(jīng)過幾年可以達(dá)到70%的本地化率,但只要我們仔細(xì)分析,不難發(fā)現(xiàn),外國公司拒絕轉(zhuǎn)讓技術(shù)的重要組成部分,是電力電子技術(shù)和高技術(shù)動(dòng)力傳動(dòng)產(chǎn)品的核心技術(shù)相關(guān)。電力電子技術(shù)的應(yīng)用涉及的核心可以概括為:大功率變流技術(shù)、電力電子技術(shù)和控制技術(shù)、大功率并網(wǎng)逆變器技術(shù)、大功率電力電子器件和電力電子數(shù)字控制技術(shù)。
實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)狀態(tài)反饋控制必要條件以及前提是系統(tǒng)能觀性的研究,在控制系統(tǒng)的極點(diǎn)配置、動(dòng)態(tài)解耦控制、鎮(zhèn)定、漸進(jìn)跟蹤和、靜態(tài)解耦控制、擾動(dòng)抑制和線性二次型最優(yōu)控制等方面都具有很強(qiáng)的意義。電力電子變換器又純電路系統(tǒng)構(gòu)成,按照基爾霍夫定律,在該系統(tǒng)中的電力都是可以計(jì)算以及檢測出來的,所以一般來說,電力電子變換器可以稱之為一種能觀性的系統(tǒng),可是電力電子系統(tǒng)中依然有能觀性問題。
發(fā)現(xiàn)電力電子變換器的混沌現(xiàn)象是在20世紀(jì)90年代,該發(fā)現(xiàn)解開了長期性的疑惑,電力電子變換器經(jīng)常會(huì)呈現(xiàn)出某種不規(guī)則或奇異現(xiàn)象,例如運(yùn)行時(shí)突然崩潰、控制系統(tǒng)的間歇振蕩、不明的電磁噪聲、系統(tǒng)無法按設(shè)計(jì)要求工作系甚至統(tǒng)運(yùn)行的不穩(wěn)定等。實(shí)際上目前對電力電子變換器混沌問題的研究顯示,這些現(xiàn)象的產(chǎn)生就是電力電子變換器運(yùn)行的穩(wěn)定性問題,當(dāng)電力電子變換器參數(shù)變化到一定范圍時(shí),就會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài),混沌現(xiàn)象就隨之出現(xiàn)。誠然如果在電力電子變換器初期研究就有計(jì)劃的進(jìn)行穩(wěn)定性分析,它的混沌現(xiàn)象可能就會(huì)被盡早發(fā)現(xiàn),盡早發(fā)現(xiàn)就能及時(shí)避免,長期以來只能將它歸結(jié)為系統(tǒng)故障和外界隨機(jī)干擾的誤解就被消除,也不會(huì)因此影響到電力電子變換器的設(shè)計(jì)、研究和開發(fā),使電力電子變換器性能的得到提高。與此同時(shí)也可盡早研究利用電力電子變換器混沌特性提高變換器的特性,例如優(yōu)化變換器參數(shù)設(shè)計(jì),避免有害混沌現(xiàn)象的出現(xiàn),消除奇異或不規(guī)則現(xiàn)象,提高電力電子變換器穩(wěn)定性;利用混沌運(yùn)動(dòng)的初值敏感性,提高電力電子變換器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性和進(jìn)行微電量檢測;利用混沌功率譜特性降低電力電子變換器中的電磁干擾;利用混沌同步特性實(shí)現(xiàn)電力電子變換器的均流控制等。由此可以說明電力電子變換器穩(wěn)定性不是一個(gè)是否需要研究的問題,而是一個(gè)必須研究的問題。
五、電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的發(fā)展方向
從目前的情況來看,最可靠的電子技術(shù)是未來電力電子技術(shù)發(fā)展的新熱點(diǎn)。采用表面貼裝技術(shù)先進(jìn)的電力電子技術(shù),多個(gè)設(shè)備的主電源集成在一起,具有多種功能,大大降低了電力電子裝置的重量和體積,同時(shí)也降低了損耗和成本,提高工作效率。新材料是電力電子器件的發(fā)展的基礎(chǔ),因此在電力電子技術(shù)發(fā)展的一個(gè)瓶頸是新材料的開發(fā)。近年來,新的半導(dǎo)體材料,如碳化硅。如果集成技術(shù)的突破和新的半導(dǎo)體材料的突破性的整合,會(huì)有更多更好的新設(shè)備的性能,功能更強(qiáng)大,smanpower高壓功率集成電路是一個(gè)明顯的例子,他的存在,極大地滿足了需要大力發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。除了這些,自動(dòng)控制芯片的發(fā)展也很迅速。為了更好的使用性能優(yōu)良的新裝置,為了如波形生成,滿足驅(qū)動(dòng)電路,控制電路和實(shí)時(shí)保護(hù)等方面的要求,只有通過新材料,新技術(shù)的發(fā)展,不斷創(chuàng)造快速性能更加完善,人工智能程度高新的高速控制芯片,更方便的工業(yè)應(yīng)用。
中國的電力電子器件的集成技術(shù)能力與發(fā)達(dá)國家相比,仍然存在較大差距,要想中國電力電子技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展,形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)模,必須有中國特色產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新,這就要求堅(jiān)定不移地堅(jiān)持和掌握生產(chǎn)、學(xué)習(xí)和研究共同發(fā)展相結(jié)合的道路。從跟蹤國外先進(jìn)技術(shù),在其基礎(chǔ)上逐步走上自主創(chuàng)新,從創(chuàng)新的跨學(xué)科的相互滲透,從器件選型和電路結(jié)構(gòu)的變革創(chuàng)新,這是特別有用的技術(shù)創(chuàng)新的動(dòng)力。從新材料科學(xué)中的應(yīng)用創(chuàng)新,促進(jìn)電力電子器件制造技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新,提高器件的可靠性。這種形式的基礎(chǔ)上積累的創(chuàng)新之路。使技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品應(yīng)用以及市場營銷相結(jié)合,從而快科技創(chuàng)新的自我強(qiáng)化的循環(huán),推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新和促進(jìn)穩(wěn)定的基礎(chǔ),使我國的電力電子技術(shù)和設(shè)備制造技術(shù)形成一種新的朝陽產(chǎn)業(yè),從而轉(zhuǎn)化為更先進(jìn)的生產(chǎn)力,由粗放經(jīng)營向集約型營銷發(fā)展,從而促進(jìn)我們的產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和國民經(jīng)濟(jì)高速度、高度、可持續(xù)發(fā)展。
六、結(jié)束語
只有以正確的態(tài)度來面對電力電子與電力傳動(dòng)面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇,才能使該部分技術(shù)更加完善,也是我國科技進(jìn)步的體現(xiàn)。
參考文獻(xiàn):
[1]杜魚.我國電力電子與電力傳動(dòng)面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇.民辦教育研究.2013年3月,第2期,166-168.
關(guān)鍵詞: 高職院?!峨娏﹄娮蛹夹g(shù)》課程教學(xué)改革
“電力電子技術(shù)”是電力電子變換和控制技術(shù)的簡稱,是一門新興的電子技術(shù)、控制技術(shù)和電力技術(shù)的交叉學(xué)科,被國際電工委員會(huì)(IEEE)命名為電力電子學(xué)(PowerElectronics)或稱為電力電子技術(shù),是電氣工程及自動(dòng)化、工業(yè)自動(dòng)化和其他相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。通過本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生不僅可掌握電力電子線路的基本理論、基本概念和基本分析方法,為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ),而且可應(yīng)用本課程知識(shí)獨(dú)立分析、解決實(shí)際的工程技術(shù)問題。
目前,隨著教學(xué)改革的不斷深入和人才培養(yǎng)計(jì)劃的調(diào)整,專業(yè)課程的課時(shí)大多被壓縮。而《電力電子技術(shù)》課程的教學(xué)內(nèi)容越來越豐富,教學(xué)要求也越來越高,無論是使用的教材,還是實(shí)驗(yàn)實(shí)踐手段,都不能適應(yīng)電力電子技術(shù)的發(fā)展。因此,高職院校對《電力電子技術(shù)》課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐等進(jìn)行全面的改革勢在必行。
一、精心優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,以適應(yīng)新形式下的教學(xué)要求
教學(xué)內(nèi)容和課程體系的改革是教學(xué)改革的重點(diǎn)和難點(diǎn)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,各種新型的電力電子器件的不斷涌現(xiàn),《電力電子技術(shù)》課程的教學(xué)內(nèi)容也在不斷豐富和不斷更新,教師需要向?qū)W生傳授的知識(shí)量多且面廣,故精心優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容顯得尤為重要。
首先,教師要注意做好本課程與先修課程和后續(xù)課程的銜接,了解先修課程的教學(xué)情況,保持整個(gè)專業(yè)課程體系前后銜接,避免內(nèi)容的重復(fù)和疏漏。例如“自關(guān)斷器件”一章,電子技術(shù)基礎(chǔ)中已講授過小功率晶體管、場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)、原理、特性和應(yīng)用。在本門課程中,對功率晶體管、功率場效應(yīng)管應(yīng)重點(diǎn)講述其與小功率管的不同之處。對于晶閘管直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)部分,重點(diǎn)應(yīng)在整流、有源逆變兩種狀態(tài)下,電流連續(xù)、斷續(xù)時(shí)的電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性,而直流可逆調(diào)速系統(tǒng)的內(nèi)容則簡略講解,詳細(xì)的分析需放到后續(xù)課程“變頻調(diào)速技術(shù)”中講解。
其次,針對高職院校的教學(xué)是以技能培訓(xùn)為目標(biāo)這一宗旨,理論教學(xué)應(yīng)遵循必須夠用的原則,降低理論難度,對繁雜的公式推導(dǎo)一律簡化或省略,力求做到深入淺出,通俗易懂。如在完成課堂教學(xué)的過程中,涉及數(shù)學(xué)分析時(shí),教師首先應(yīng)削弱純粹的理論推導(dǎo)和證明的教學(xué)部分,以減少分析量;又如在電力電子器件方面教師應(yīng)壓縮和刪減半控型器件及控制電路的教學(xué),強(qiáng)化全控型器件及控制電路的教學(xué),重點(diǎn)介紹以IGBT、電力MOS―FET為代表的全控型器件。
最后,以應(yīng)用為主線。電力電子技術(shù)既是一門技術(shù)基礎(chǔ)課程,又是實(shí)用性很強(qiáng)的一門課程。在教學(xué)中教師要緊密結(jié)合實(shí)際應(yīng)用,介紹電力電子裝置,如把調(diào)光臺(tái)燈、變頻器、開關(guān)電源、軟起動(dòng)器等具體實(shí)物帶入課堂,并在課堂上演示給學(xué)生看,增強(qiáng)學(xué)生的求知欲望。另外,教師要及時(shí)將本學(xué)科領(lǐng)域的最新科技成果引入教學(xué),保證課程內(nèi)容的基礎(chǔ)性和先進(jìn)性。教師可告訴學(xué)生三峽工程的直流輸電工程,將直流500kV、3000A的綠色能源輸送到距離一千多千米以外的上海。全國九大城市的變頻調(diào)速和直流斬波地鐵、磁懸浮列車,每年產(chǎn)值近200億元的UPS,每年節(jié)電近8億度的系列變頻設(shè)備都成為電力電子對國民經(jīng)濟(jì)的新貢獻(xiàn)。教師讓學(xué)生了解到電力電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其在國民經(jīng)濟(jì)中的重大作用,可大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,擴(kuò)大學(xué)生的視野,啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。
二、改進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)手段,培養(yǎng)學(xué)生的素質(zhì)和能力
《電力電子技術(shù)》既是一門十分重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,又是一門與工程實(shí)際緊密結(jié)合的課程。在學(xué)習(xí)這一門課時(shí),學(xué)生常常提出這樣的問題:學(xué)了這門課有什么用?我們不是泛泛地回答:這是專業(yè)知識(shí)體系要求的,而是在第一節(jié)課帶來了許多具體實(shí)物,如調(diào)光臺(tái)燈、變頻器等,并在課堂上演示給學(xué)生看,學(xué)生對此很感興趣,覺得電力電子技術(shù)的應(yīng)用就在身邊。當(dāng)看了這些實(shí)物演示后,我們問學(xué)生:為什么臺(tái)燈能調(diào)光,為什么電機(jī)能調(diào)速?實(shí)物演示大大增強(qiáng)了學(xué)生對這門課的求知欲望。
多年來,《電力電子技術(shù)》課程的教學(xué)方法是以教師為中心,教師對教材中的每一個(gè)章節(jié)都講得很細(xì),力求在課堂上使學(xué)生完全弄懂,這樣學(xué)生總是處于被動(dòng)接收的地位,極大地妨礙了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性的發(fā)揮,不利于學(xué)生的素質(zhì)和能力的培養(yǎng);同時(shí),由于課時(shí)的相對減少,教師無法在課堂上講得過多過細(xì)。因此,教師在教學(xué)中要力求突出內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn),但又要保證教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性和完整性,對內(nèi)容相似或易于理解的內(nèi)容,予以簡講或指出其要點(diǎn),并精選一部分內(nèi)容留給學(xué)生去自學(xué)。另外,教師應(yīng)注意因材施教、循循善誘,與學(xué)生多溝通,根據(jù)學(xué)生的掌握情況及時(shí)調(diào)整教學(xué);耐心對待學(xué)生,運(yùn)用多種多樣的教學(xué)方法,如比喻法、類比法、啟發(fā)質(zhì)疑法、邊講邊練法、實(shí)驗(yàn)演示法,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,多講多練,保證例題講解比重;每章配一次習(xí)題課,以學(xué)生練習(xí)為主,教師評講為輔,反復(fù)強(qiáng)化重要的知識(shí);加強(qiáng)綜合訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、增強(qiáng)分析問題和解決問題的能力。
《電力電子技術(shù)》教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖、波形圖多,所以充分利用多媒體、網(wǎng)絡(luò)資源等現(xiàn)代科技進(jìn)行教學(xué)是最有效可行的方法之一。教師運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段可以增加直觀程度、增大授課信息量,可以形象地表達(dá)一些文字語言難以描述清楚的問題,對學(xué)生更好地理解教材內(nèi)容有事半功倍的效果。教師在教學(xué)過程中,也要避免過于依賴多媒體設(shè)備而忽略教師對教學(xué)的組織和教學(xué)內(nèi)容的講授,尤其不能只管播放課件,不顧學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度,不管學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,否則使用多媒體課件不但收不到教學(xué)效果,反而會(huì)影響學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和對知識(shí)的掌握,因此,采用板書或課件,有選擇、分主輔相結(jié)合的方式,更能充分發(fā)揮現(xiàn)代教學(xué)手段的優(yōu)點(diǎn),達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。由于波形分析比較枯燥和繁瑣,學(xué)生容易產(chǎn)生抗拒情緒,導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果下降,針對這一難點(diǎn),教學(xué)方法就顯得尤為重要。教師在課程初期分析簡單電路時(shí)應(yīng)盡可能講解詳細(xì)一些,以保證學(xué)生能掌握自行分析的方法,從而提高在后期復(fù)雜電路的波形分析中的教學(xué)效果,也可以嘗試采用兩組學(xué)生各分析一部分波形再進(jìn)行綜合評議的多種教學(xué)方法。
三、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié),注重實(shí)踐能力的培養(yǎng)
電力電子技術(shù)有很強(qiáng)的實(shí)踐性,實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際、動(dòng)手能力、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)研究方法的重要手段。為了開好實(shí)驗(yàn)課,我系投入大量實(shí)驗(yàn)建設(shè)經(jīng)費(fèi),購買了六套浙江天煌公司的“電力電子與自動(dòng)控制系統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)平臺(tái),同時(shí)增加了一些新的器件樣品,使學(xué)生有更好的硬件條件開展實(shí)驗(yàn)。我們將單元電路的實(shí)踐教學(xué)穿插在理論課的中間,使學(xué)生在“做中學(xué)”,從而更好地掌握電力電子技術(shù)的理論知識(shí),并在課程結(jié)束后安排課程實(shí)訓(xùn),可將電力電子技術(shù)及其他先修課程(電工基礎(chǔ)、電子技術(shù)、電機(jī)學(xué)等)中所學(xué)到的理論和實(shí)踐知識(shí)全面地結(jié)合起來,培養(yǎng)和提高學(xué)生自我獲取知識(shí)的能力。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,為了避免學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書“依葫蘆畫瓢”,教師要讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)、任務(wù),以及各階段做什么、怎么做、達(dá)到什么標(biāo)準(zhǔn),而不需要詳盡地介紹到每一個(gè)具體細(xì)節(jié)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中既動(dòng)手又動(dòng)腦,既能發(fā)現(xiàn)問題,又能在教師啟發(fā)指導(dǎo)下分析問題和解決問題,才能從本質(zhì)上學(xué)好這門課程,從而最終實(shí)現(xiàn)本課程在高職院校的教學(xué)目標(biāo)。
四、改革考試制度
考題除了深度、廣度和難度符合教學(xué)大綱要求外,更要著重對分析問題和解決問題的能力進(jìn)行考核。近年來我們在《電力電子技術(shù)》課程的筆試考試中采用半開卷考試,即學(xué)生可以帶一張寫有與考試內(nèi)容有關(guān)的稿紙參加考試,這促使學(xué)生在復(fù)習(xí)中進(jìn)行自我總結(jié)。筆試考試的組織嚴(yán)密、規(guī)范,試卷規(guī)范,評分客觀、公正,并建立了對考試結(jié)果進(jìn)行教學(xué)質(zhì)量分析的制度。課程成績中,筆試成績占60%,我們將平時(shí)作業(yè)與測驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和答疑情況也記入總成績,占40%,使成績考核更全面、客觀反映學(xué)生實(shí)際。
五、結(jié)語
通過近幾年來的教學(xué)探索,我院《電力電子技術(shù)》課程的教學(xué)改革工作取得了較好的教學(xué)效果,得到了廣大學(xué)生和督導(dǎo)老師的好評。學(xué)生的專業(yè)技術(shù)和創(chuàng)新能力得到了進(jìn)一步提高,學(xué)生在相關(guān)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)中也表現(xiàn)出較好的能力。同時(shí)我們也感到要搞好這項(xiàng)改革工作,既需要學(xué)院的投入,又需要教師的艱苦努力和無私奉獻(xiàn)。我們要積極探索教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革,以更好地適應(yīng)時(shí)代和社會(huì)對技能型專業(yè)人才培養(yǎng)的需要。
參考文獻(xiàn):
[1]浣喜明,姚為正.電力電子技術(shù)(第2版)[M].北京:高等教育出版社,2004.11.
[2]王兆安,黃俊.電力電子技術(shù)(第4版)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.
[3]陳堅(jiān).電力電子學(xué)――電力電子變換和控制技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2002.
關(guān)鍵詞:電力電子技術(shù);教材;工程實(shí)踐
作者簡介:田海(1968-),男,北京人,內(nèi)蒙古科技大學(xué)信息工程學(xué)院,副教授;崔桂梅(1963-),女,內(nèi)蒙古包頭人,內(nèi)蒙古科技大學(xué)信息工程學(xué)院,教授。(內(nèi)蒙古 包頭 014010)
基金項(xiàng)目:本文系2011年內(nèi)蒙古科技大學(xué)教材建設(shè)基金(項(xiàng)目編號:2011-2)資助的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號:1007-0079(2013)02-0079-02
內(nèi)蒙古科技大學(xué)的前身(包頭鋼鐵學(xué)院)是隸屬原冶金工業(yè)部的部屬高等院校,隨著國家行政管理體制的調(diào)整,1998年原冶金工業(yè)部的所屬院校改為由中央和地方共建,逐步過渡到地方管理,2003年本校更名為內(nèi)蒙古科技大學(xué),成為地方建設(shè)的高等院校。由于歷史的原因,本校許多專業(yè)目前還具有較明顯的行業(yè)背景特征,絕大多數(shù)畢業(yè)生要到冶金系統(tǒng)的相關(guān)企業(yè)從事生產(chǎn)、管理和設(shè)計(jì)等具體的技術(shù)工作。因此,在本校新版的自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)方案中,將學(xué)生定位于培養(yǎng)成“工程實(shí)施型人才”,要求畢業(yè)生能夠很快適應(yīng)和勝任工作崗位,具有較強(qiáng)的工程實(shí)施能力。[1]經(jīng)過多年的不懈努力,本校自動(dòng)化專業(yè)建設(shè)取得了驕人的成績,于2008年被評為“國家特色專業(yè)”、2012被評為教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”實(shí)施專業(yè)、2005被評為“品牌專業(yè)”,自動(dòng)化專業(yè)教師團(tuán)隊(duì)2010年被評為“優(yōu)秀教師團(tuán)隊(duì)”,本校2012年被評為15個(gè)國家級就業(yè)先進(jìn)高校之一,尤其是自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)生一次就業(yè)率連續(xù)十年保持在95%以上,受到用人單位的普遍歡迎。
一、教材改革的背景
在自動(dòng)化專業(yè)“電力電子技術(shù)”課程建設(shè)過程中,隨著教學(xué)改革不斷向縱深方向推進(jìn),通過課題組深入分析和研究后發(fā)現(xiàn),目前國內(nèi)采用主流的“電力電子技術(shù)”教材及多年來本校采用的“電力電子技術(shù)”教材已不能滿足新版自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)方案的培養(yǎng)要求。課程建設(shè)是專業(yè)建設(shè)的基礎(chǔ),教材建設(shè)又是課程建設(shè)的核心。結(jié)合本校辦學(xué)定位和目標(biāo),重新編寫適合培養(yǎng)“工程實(shí)施型人才”的“電力電子技術(shù)”教材十分必要,對于提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神具有重要的意義。此時(shí)正值國家教育部高等學(xué)校自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)組織編寫“十二五”國家級規(guī)劃教材。根據(jù)高等教育改革和國家建設(shè)的需要,當(dāng)前國內(nèi)大部分普通高等院校將人才培養(yǎng)方案定位于培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才,教育部有關(guān)專家普遍認(rèn)為目前“電力電子技術(shù)”教材已不能適應(yīng)當(dāng)前的需要,組織編寫出版一本針對培養(yǎng)“工程實(shí)施型人才”的“電力電子技術(shù)”教材十分迫切。本?!半娏﹄娮蛹夹g(shù)”教材編寫組憑借對該教材的深入研究積累,以及對編寫教材的特色、定位及創(chuàng)新點(diǎn)等方面的綜合優(yōu)勢分析,通過與國內(nèi)多所大學(xué)激烈的競爭和教育部相關(guān)專家組織的嚴(yán)格評審,最終獲得了該國家級“十二五”規(guī)劃教材的編寫任務(wù)。
二、目前國內(nèi)“電力電子技術(shù)”教材的對比分析
通過本校組織的“電力電子技術(shù)”教材編寫組成員前期深入調(diào)研后發(fā)現(xiàn),目前國內(nèi)本科院校自動(dòng)化專業(yè)主要采用的同類教材有二十余種,主流教材的情況匯總?cè)缦拢?/p>
由機(jī)械工業(yè)出版社出版的王兆安主編的《電力電子技術(shù)》(2000年已出第4版)。該教材的特點(diǎn):結(jié)構(gòu)科學(xué)、合理,體系較完整,系統(tǒng)性強(qiáng),理論分析較為全面,體現(xiàn)了當(dāng)時(shí)電力電子技術(shù)的概貌,適合于課堂教學(xué)。該教材成為國家“九五”重點(diǎn)教材,是國內(nèi)工科本科院校的“電力電子技術(shù)”經(jīng)典范例教材,目前國內(nèi)仍有百余所高校采用該教材。該教材的不足之處是由于技術(shù)自身發(fā)展的原因,部分內(nèi)容在當(dāng)前顯得較為陳舊,電力電子新技術(shù)的內(nèi)容不全面,再有,關(guān)于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的內(nèi)容嚴(yán)重不足。
由高等教育出版社出版的陳堅(jiān)主編的《電力電子學(xué)》(2004年已出2版),該教材的特點(diǎn):層次分明,結(jié)構(gòu)科學(xué)合理,主要內(nèi)容地推證和分析比較詳細(xì)和全面,便于讀者進(jìn)行自學(xué),成為普通高等教育國家級“十五”規(guī)劃教材,受到相關(guān)專業(yè)研究生和國內(nèi)重點(diǎn)大學(xué)相關(guān)本科專業(yè)學(xué)生的歡迎。該教材的缺點(diǎn)是理論分析過于深化,與實(shí)踐工程應(yīng)用有些脫節(jié),不適用于工科相關(guān)本科專業(yè)的教學(xué),更不適用于“工程實(shí)施型人才”的培養(yǎng)。
丁道宏主編的《電力電子技術(shù)》(航空工業(yè)出版社,1999年),以及趙良炳主編的《現(xiàn)代電力電子技術(shù)基礎(chǔ)》(清華大學(xué)出版社,1996年),也是經(jīng)典教材,也受到眾多高校的歡迎。另外賀益康、潘再平主編的《電力電子技術(shù)》(科學(xué)出版社,2004年)和莫正康主編的《電力電子應(yīng)用技術(shù)》(機(jī)械工業(yè)出版社,2003年第3版),還有徐德鴻主編的《電力電子應(yīng)用技術(shù)》(科學(xué)出版社,2006年第1版),上述教材的特色是盡量照顧到行業(yè)特點(diǎn)和實(shí)用性,但新技術(shù)應(yīng)用的案例顯得不足,與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的聯(lián)系不夠緊密,關(guān)于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的內(nèi)容偏少。
三、目前“電力電子技術(shù)”教材存在的主要問題
以本校自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)“工程實(shí)施型人才”為目標(biāo),結(jié)合多年課程實(shí)踐教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)積累,對目前國內(nèi)院校主要采用的“電力電子技術(shù)”教材進(jìn)行深入的研究,主要存在的問題概括為以下幾點(diǎn):
以往教材內(nèi)容與現(xiàn)行的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)脫節(jié)嚴(yán)重,存在實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)聯(lián)系不夠緊密的現(xiàn)象。嚴(yán)重偏離本校自動(dòng)化專業(yè)制定的“工程實(shí)施型人才”的總體培養(yǎng)目標(biāo),有關(guān)培養(yǎng)學(xué)生提高實(shí)踐能力和創(chuàng)新素養(yǎng)的內(nèi)容偏少或嚴(yán)重不足。
“電力電子技術(shù)”是一門仍在不斷更新和成長中的實(shí)用技術(shù)課程。由于電力電子技術(shù)自身發(fā)展較快,編寫教材時(shí),當(dāng)時(shí)技術(shù)發(fā)展的水平有限,上述教材中新知識(shí)點(diǎn)介紹嚴(yán)重不足,不能全面介紹電力電子技術(shù)當(dāng)前發(fā)展的先進(jìn)水平。
以往的教材與相關(guān)課程的內(nèi)容銜接不緊密,使自動(dòng)化專業(yè)整體教學(xué)的系統(tǒng)性和連續(xù)性較差。尤其與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課程的教學(xué)內(nèi)容有重疊、斷點(diǎn)的現(xiàn)象。重復(fù)的內(nèi)容加重了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān),浪費(fèi)了寶貴的教學(xué)時(shí)間;銜接上有斷點(diǎn)的內(nèi)容形成許多知識(shí)點(diǎn)的“信息孤島”現(xiàn)象,不利于學(xué)生對整個(gè)專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)性的理解和學(xué)習(xí)。[2]
目前,電力電子技術(shù)與其相關(guān)技術(shù)呈現(xiàn)出相互交叉和相互融合發(fā)展的新局面,產(chǎn)生了許多新技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。由于當(dāng)時(shí)新技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用不夠成熟和廣泛,以往的教材中有關(guān)新技術(shù)工程應(yīng)用內(nèi)容不足,缺少新技術(shù)工程應(yīng)用實(shí)例,尤其是電力電子技術(shù)在綠色環(huán)保、節(jié)能等方面的應(yīng)用案例嚴(yán)重不足。過多的理論教學(xué)不結(jié)合先進(jìn)的實(shí)際應(yīng)用,使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中感覺不到該門課程的價(jià)值,不能很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。
四、本教材的特色及創(chuàng)新點(diǎn)
本校在借鑒以往該類教材優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,緊密結(jié)合本校自動(dòng)化專業(yè)的人才培養(yǎng)方案,將畢業(yè)生培養(yǎng)目標(biāo)定位于“工程實(shí)施型人才”。本教材在保證知識(shí)先進(jìn)性和系統(tǒng)性的同時(shí),將著重培養(yǎng)和提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的理念貫穿于整個(gè)教材內(nèi)容中。
1.對教材內(nèi)容進(jìn)行整合和優(yōu)化
結(jié)合培養(yǎng)目標(biāo),在每一章內(nèi)容編寫上都要認(rèn)真地貫徹優(yōu)化理論教學(xué)內(nèi)容的理念,堅(jiān)持以實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容為主導(dǎo)思想。針對工程實(shí)施型人才需要掌握知識(shí)的特點(diǎn),在保持理論知識(shí)系統(tǒng)性和完整性的前提下,對過于深入的理論教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行弱化整合,對于偏離當(dāng)前電力電子技術(shù)主流技術(shù)的理論進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭h減。教材內(nèi)容加強(qiáng)了與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的聯(lián)系,對原有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行篩選、綜合和補(bǔ)充,減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),開出綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),在此基礎(chǔ)上,開出一些有助于培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新素養(yǎng)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。[3]
2.加強(qiáng)教材的先進(jìn)性和工程應(yīng)用性,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情
為突出工程應(yīng)用,本教材以“器件-電路-工程應(yīng)用”為主線,在補(bǔ)充和完善新知識(shí)的同時(shí),重點(diǎn)增加介紹新技術(shù)工程應(yīng)用的內(nèi)容。在各章中都增加了與該部分理論緊密相關(guān)的工程應(yīng)用案例,尤其增加電力電子新技術(shù)在節(jié)能、綠色環(huán)保等方面的成功應(yīng)用案例。讓學(xué)生深切體會(huì)到該項(xiàng)技術(shù)的有用性。興趣是最好的老師,學(xué)生實(shí)際能看到該門課程有價(jià)值的工程應(yīng)用案例和廣闊的前景,在加深對理論知識(shí)理解的同時(shí),必將激發(fā)對該門課程的學(xué)習(xí)熱情和主動(dòng)性。
3.解決與相關(guān)課程的內(nèi)容銜接不好的問題,完善整體專業(yè)教學(xué)內(nèi)容的連續(xù)性
重復(fù)的教學(xué)內(nèi)容加重了師生的負(fù)擔(dān),浪費(fèi)了課堂的教學(xué)時(shí)間;銜接上有斷點(diǎn)的內(nèi)容形成許多知識(shí)點(diǎn)的“信息孤島”現(xiàn)象,不利于學(xué)生對整個(gè)專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)性的理解和學(xué)習(xí)。本教材較好地解決了與相關(guān)課程的銜接,尤其解決了以往教材與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)相關(guān)課程在內(nèi)容上存在重復(fù)和斷點(diǎn)的情況,使整體自動(dòng)化專業(yè)的教學(xué)在教材內(nèi)容上形成一個(gè)連續(xù)、完整的體系。
4.寫作風(fēng)格通俗易懂,可讀性好
一般的專業(yè)教材習(xí)慣于大量的深?yuàn)W理論的堆砌和抽象的長篇論述,容易使讀者產(chǎn)生為難和反感的情緒,不利于知識(shí)的吸收和消化。為此在全書的寫作風(fēng)格上力求淺顯易懂。例如,在闡述一個(gè)抽象基本原理之前,首先從該原理在日常生活中的小應(yīng)用或大家熟知的工程應(yīng)用講起,引起讀者的興趣,文字描述貼近人們的日常生活,迅速拉近與學(xué)生的距離,消除隔閡和為難情緒,然后再逐層深入觸及原理核心內(nèi)容。由淺入深、通俗易懂的寫作風(fēng)格在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中會(huì)起到引人入勝的奇特效果。[4]
五、結(jié)束語
該教材在保證知識(shí)先進(jìn)性和系統(tǒng)性的同時(shí),著重將提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的理念貫穿于整個(gè)教材。在內(nèi)容安排上,合理地對理論教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行弱化整定,增加實(shí)踐性的教學(xué)內(nèi)容,突出工程應(yīng)用性和實(shí)用性,增加對新技術(shù)在新領(lǐng)域中的工程應(yīng)用的介紹。目前,該教材已通過了教育部委托專家的審閱,正在樣書的校對過程中,近期由高等教育出版社出版。
參考文獻(xiàn):
[1]崔桂梅,賈玉瑛.自動(dòng)化專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的改革和實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2009,28(11).
[2]孫根年.課程體系優(yōu)化的系統(tǒng)觀及系統(tǒng)方法[J].系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐,2002,(6):139-144.
自本世紀(jì)50年代末第一只晶閘管問世以來,電力電子技術(shù)開始登上現(xiàn)代電氣傳動(dòng)的舞臺(tái),以此為基礎(chǔ)開發(fā)的可控硅整流裝置,是電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的一次革命,使電能的變換和控制成為現(xiàn)實(shí),這標(biāo)志著電力電子的誕生。70年代出現(xiàn)了第一代電力電子器件,隨著電力電子技術(shù)理論研究和制造工藝水平的不斷提高,先后研制出GTR、GTO,功率MOSFET等自關(guān)斷全控型第二代電力電子器件,而以絕緣柵雙極晶體管(IGBT)為代表的第三代電力電子器件,開始向高電壓高頻率、響應(yīng)快、低損耗方向發(fā)展。而進(jìn)入90年代電力電子器件正朝著復(fù)合化、標(biāo)準(zhǔn)模塊化、智能化、功率集成的方向發(fā)展。各種電力電子新器件不斷涌現(xiàn),為我們帶來了極大的便利。它的應(yīng)用范圍已從傳統(tǒng)的工業(yè)、交通、電力等部門,擴(kuò)大到信息通信、家用電器以至宇宙開發(fā)等領(lǐng)域。事實(shí)上,電力電子技術(shù)的發(fā)展已不局限于高電壓大電流的工業(yè)范疇,當(dāng)你開車、乘電梯、使用計(jì)算機(jī)、打開空調(diào)、用微波爐、使用電冰箱、用手機(jī)、看電視、聽音樂時(shí),都離不開電力電子技術(shù),為適應(yīng)21世紀(jì)科技發(fā)展對人才培養(yǎng)的要求,培養(yǎng)出“寬口徑、厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、高素質(zhì)”的人才,教學(xué)改革勢在必行。
二、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)體系的改革
我院教學(xué)選用上海理工大學(xué)莫正康教授編著的《電力電子應(yīng)用技術(shù)》,它包括電力電子器件制造技術(shù)與應(yīng)用電力電子器件組成電路、裝置和系統(tǒng)的技術(shù),是以功率半導(dǎo)體開關(guān)器件為基礎(chǔ),對電能進(jìn)行控制、變換與處理,成為弱電控制強(qiáng)電的紐帶,是電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)不可缺少的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。參考教材采用西安交通大學(xué)王兆安和黃俊兩位教授主編的《電力電子技術(shù)》,結(jié)合教育技術(shù)發(fā)展的新形式與新要求,選用華中科技大學(xué)陳堅(jiān)教授編著的《電力電子學(xué)———電力電子變換和控制技術(shù)》,上述三部著作的作者都是電力電子領(lǐng)域的知名學(xué)者和專家,在各自擅長的專業(yè)方向上有著深厚的知識(shí)積累,其著作各有所長,互有偏重。
1.教學(xué)內(nèi)容的精選。本教材緊緊圍繞電力電子器件的工程應(yīng)用,重點(diǎn)講授了IG-BT、電力MOSFET等全控型電力電子器件,AC/DC、DC/DC、DC/AC和AC/AC四大類基本變流電路,以及PWM控制技術(shù),有利于學(xué)生把握學(xué)科概貌。參考教材在軟件開關(guān)技術(shù)的基本知識(shí)DC/AC變換器以及電力補(bǔ)償與控制等方面各有側(cè)重,有利于教師針對不同的專業(yè)方向組織教學(xué)內(nèi)容,為學(xué)生打下寬厚的專業(yè)基礎(chǔ)。
2.基本設(shè)計(jì)方法與工程實(shí)際相結(jié)合。電力電子技術(shù)是一門實(shí)用性很強(qiáng)的技術(shù)。教材結(jié)合工程實(shí)際介紹了許多電力電子電路與電力電子裝置,在講解基本原理和設(shè)計(jì)方法時(shí),反映出作者豐富的工程實(shí)踐經(jīng)歷、科學(xué)研究水平和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。
3.加強(qiáng)對學(xué)生的自學(xué)和思維能力的培養(yǎng)。幾部教材都是電力電子領(lǐng)域的經(jīng)典之作,教材中安排了許多具有工程背景的例題和習(xí)題,對學(xué)生今后的工作具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。在講授本教材的基礎(chǔ)上,指導(dǎo)學(xué)生閱讀和使用參考教材,對提高教學(xué)質(zhì)量、增強(qiáng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)性、培養(yǎng)學(xué)生思考問題和解決問題的能力有作積極作用。
三、教學(xué)方法的改革
《電力電子應(yīng)用技術(shù)》涉及高等數(shù)學(xué)、電工基礎(chǔ)、電力技術(shù)、電力拖動(dòng)等知識(shí)。它具有電路圖與電路分析多、波形圖與波形分析多的特點(diǎn)。是電氣工程專業(yè)中的主干教材。我們采用:
1.抓住教學(xué)重點(diǎn)、互動(dòng)教學(xué)。傳統(tǒng)教學(xué)中教師的講課往往追求講得細(xì),講得透,面面俱到,滴水不漏,可以說教師將幾乎所有問題都講到了,精講才是問題的關(guān)鍵。教師在講授典型電路時(shí)應(yīng)抓住電力電子器件在電路中導(dǎo)通與截止的變化過程,從波形分析中讓學(xué)生理解電路的工作情況,同時(shí)應(yīng)注意培養(yǎng)讀圖與分析問題的培養(yǎng)。要把學(xué)生作為教育的中心,使學(xué)生在學(xué)習(xí)的整個(gè)過程中保持主動(dòng)性,啟發(fā)式教育的核心,就是要培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)新思維,因此除了精講以外,選則部分內(nèi)容留給學(xué)生自學(xué)然后開展課堂討論,這種教學(xué)互動(dòng)式的課堂討論教學(xué)方法是積極有效和切實(shí)可行的,它有利于幫助學(xué)生克服依賴性,培養(yǎng)和發(fā)展自學(xué)能力和思維能力,要給學(xué)生以恰到好處、畫龍點(diǎn)睛般的點(diǎn)撥和啟迪,這就要求教師必須具備淵博的知識(shí),在深度和廣度上遠(yuǎn)比課本多得多,才能讓學(xué)生接受到更多的新知識(shí),才能不斷激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,從而提高教學(xué)質(zhì)量。
2.采用多媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)教學(xué)現(xiàn)代化。傳統(tǒng)的教學(xué)是單一黑板、粉筆的課堂教學(xué)模式,畫電路圖、波形圖和書寫推導(dǎo)公式實(shí)在太浪費(fèi)時(shí)間。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,教學(xué)手段現(xiàn)代化是教育發(fā)展的必然結(jié)果。我院先后自行開發(fā)出可控整流電路工作原理與仿真CAI教學(xué)軟件,以及電力電子電路輔助教學(xué)課件。多媒體教學(xué)手段的應(yīng)用,把教學(xué)內(nèi)容直觀、形象、生動(dòng)地呈現(xiàn)在學(xué)生面前,使得學(xué)生更易于理解、接受和掌握課程的重點(diǎn)內(nèi)容,提高課堂教學(xué)效果,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,提高了學(xué)生分析問題與解決問題的能力。
1修改人才培養(yǎng)方案人才培養(yǎng)方案制定得是否合理,關(guān)系到本專業(yè)的生存和發(fā)展。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,電類的各專業(yè)的界線越來越模糊,各學(xué)科相互交叉、相互滲透,電氣專業(yè)傳統(tǒng)的“發(fā)電、輸電、用電”知識(shí)結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿足當(dāng)今人才培養(yǎng)要求。因此,對人才培養(yǎng)方案和教學(xué)計(jì)劃要進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷暮驼{(diào)整。由于電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)是一個(gè)強(qiáng)電和弱電相結(jié)合的寬口徑專業(yè),而電力電子技術(shù)是諸多學(xué)科相互交集的學(xué)科,是由基礎(chǔ)課到專業(yè)課過渡的橋梁和紐帶,是強(qiáng)電和弱電的有機(jī)結(jié)合。因此,在修改和調(diào)整人才培養(yǎng)方案和教學(xué)計(jì)劃時(shí),要體現(xiàn)出電氣專業(yè)的“以強(qiáng)電為主、弱電為輔、強(qiáng)弱協(xié)調(diào)”的主導(dǎo)思想,加大教學(xué)力度,要意識(shí)到“電力電子技術(shù)”課程在電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)中重要性和必要性,以拓寬學(xué)生的知識(shí)面,提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力以及擴(kuò)大學(xué)生畢業(yè)后的就業(yè)面。
2教材內(nèi)容的合理取舍任課教師要選擇一本合適的電力電子技術(shù)課程教材作為主教材,再參考其他的輔助教材,取長補(bǔ)短,主講教師應(yīng)具有寬闊的知識(shí)面及豐富的電力電子工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),注重應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)。教材的內(nèi)容既有豐富的理論知識(shí),還要注重工程實(shí)際的應(yīng)用,要體現(xiàn)電力電子技術(shù)發(fā)展的新技術(shù),也要體現(xiàn)出“電力電子技術(shù)”課程是基礎(chǔ)課到專業(yè)課平穩(wěn)過渡的橋梁,使教材內(nèi)容更符合二本院校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的人才培養(yǎng)的要求。主教材中除重點(diǎn)講授交流變直流、直流變交流、直流變直流、交流變交流四大類基本變流電路及它們的組合之外,還要聯(lián)系當(dāng)今電力電子技術(shù)的發(fā)展趨勢及應(yīng)用情況,注重電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)及其他工程領(lǐng)域中的應(yīng)用,注重主電路設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)、保護(hù)電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算及元器件選擇,還應(yīng)該適當(dāng)介紹SVC、SVG、高壓直流輸電、開關(guān)電源、UPS電源、感應(yīng)加熱電源、光伏逆變器等裝置的工作原理和實(shí)際應(yīng)用情況,以適應(yīng)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)寬口徑就業(yè)要求。
3課堂教學(xué)方式改革教學(xué)過程中應(yīng)以學(xué)生為主,教師為輔,避免一人堂和填鴨式教學(xué)方法,針對教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的具體情況組織安排教學(xué)內(nèi)容。由于“電力電子技術(shù)”課程的教學(xué)內(nèi)容繁多,課堂教學(xué)中需要繪制大量的電路圖和波形圖,以及諸多公式推導(dǎo)及各種參數(shù)計(jì)算等。由于課程學(xué)時(shí)少而教學(xué)內(nèi)容又多,僅僅依靠傳統(tǒng)的黑板加粉筆的教學(xué)方式顯然是達(dá)不到教學(xué)效果的,所以多媒體技術(shù)逐漸走進(jìn)了“電力電子技術(shù)”的課堂教學(xué),大大地提高了課堂教學(xué)效果。這里需要強(qiáng)調(diào)的是,多媒體教學(xué)的引進(jìn)并非完全取消黑板加粉筆的課堂教學(xué)方式,二者應(yīng)該相互協(xié)調(diào)、相輔相成,各有各的長處。對于復(fù)雜的電路及波形的繪制和分析,可以充分利用多媒體的音容并茂的特點(diǎn),使學(xué)生更容易理解和掌握電路的基本原理和工作過程,如以flas的方式顯示電力電子器件的開通和關(guān)斷過程、過電流和過電壓的產(chǎn)生過程、電路的輸入輸出電壓和電流波形等,使學(xué)生感到生動(dòng)而有趣,使學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)不再枯燥無味;而對于簡單電路的分析以及例題習(xí)題的講解,還是黑板加粉筆的方式顯得更簡單便捷,更具親和力,加強(qiáng)了教師與學(xué)生間的互動(dòng)和情感交流??傊n堂教學(xué)十分重要,教師要根據(jù)自身的特點(diǎn)、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生的素質(zhì),充分利用現(xiàn)代化教學(xué)手段及互聯(lián)網(wǎng)資源,在有限的課堂教學(xué)時(shí)間內(nèi),最大程度地使學(xué)生理解和吸收所學(xué)的知識(shí)。
4改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)為了提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力,對原有的電力電子實(shí)驗(yàn)室設(shè)備進(jìn)行了更新和改造,引進(jìn)近幾年內(nèi)較為先進(jìn)的電力電子實(shí)驗(yàn)設(shè)備,對原有的驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)計(jì)劃進(jìn)行了修改和調(diào)整,盡量減少簡單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),增大設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)的比例,根據(jù)專業(yè)的特點(diǎn)和理論教學(xué)情況組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)。我院現(xiàn)有的電力電子綜合實(shí)驗(yàn)室可開出多種實(shí)驗(yàn),囊括了AC/DC、DC/AC/、AC/AC、DC/DC四大電力變換所需的實(shí)驗(yàn),如整流及有源逆變實(shí)驗(yàn)、交流調(diào)壓及交流調(diào)功實(shí)驗(yàn)、直流斬波實(shí)驗(yàn)、無源逆變變實(shí)驗(yàn)等。為了培養(yǎng)學(xué)生的科技創(chuàng)新意識(shí),還增設(shè)了開放性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn),加強(qiáng)了教師與學(xué)生間的知識(shí)交流,也使電力電子課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)延伸到課外,對教學(xué)時(shí)間的不足起了一定程度的彌補(bǔ)作用;同時(shí),在我院的大學(xué)生電子挑戰(zhàn)杯大賽中,部分學(xué)生的競賽題目與電力電子技術(shù)有關(guān),提高了學(xué)生的電力電子技能。另外,我院每個(gè)學(xué)期舉行教師實(shí)踐技能大賽,有相當(dāng)一部分競賽題目與電力電子技術(shù)有關(guān),大大提高了教師的電力電子技術(shù)實(shí)踐能力和實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。
5將Matlab仿真軟件引進(jìn)課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)Matlab仿真軟件是各院校普遍開出的課程,將Matlab仿真軟件與電力電子技術(shù)課程相結(jié)合,在課堂上,利用Matlab仿真軟豐富友好的圖形界面,使學(xué)生更直觀地掌握所學(xué)的知識(shí),也避免了教師畫電路圖、波形圖的繁瑣及時(shí)間的浪費(fèi);將Matlab仿真軟件與電力電子技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,是原有的實(shí)驗(yàn)操作的有益補(bǔ)充,同時(shí)又具備原有實(shí)驗(yàn)裝置不具備的優(yōu)點(diǎn),如解決設(shè)備費(fèi)用高、實(shí)驗(yàn)所花時(shí)間長、危險(xiǎn)性大的缺點(diǎn)。而利用仿真教學(xué)工具代替實(shí)際元件在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行仿真,既不擔(dān)心元器件損壞,也沒有任何危險(xiǎn),學(xué)生完全可以在無人指導(dǎo)的情況下,在任何地點(diǎn)的計(jì)算機(jī)上自行完成電力電子電路的仿真實(shí)驗(yàn),在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼鎸?shí)性實(shí)驗(yàn),這樣不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,更重要的是提高了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題和實(shí)際動(dòng)手的能力,會(huì)收到事半功倍的實(shí)訓(xùn)效果。
6課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的改革“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)改革后,在課程教學(xué)的后期,增加了課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),由主講教師布置該課程的設(shè)計(jì)任務(wù),為避免雷同,每人一題,主要以電力電子技術(shù)的四大電力變換為核心,結(jié)合工程實(shí)際,根據(jù)給出的技術(shù)參數(shù)和技術(shù)指標(biāo),要求學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的相關(guān)知識(shí),設(shè)計(jì)出總體方案、主電路圖、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路等,并進(jìn)行相關(guān)參數(shù)計(jì)算及元器件選擇。較簡單的題目,要求制作電路板和元器件焊接,并使用實(shí)驗(yàn)室的儀器和工具進(jìn)行調(diào)試;較復(fù)雜的題目要求用實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)設(shè)備驗(yàn)證或進(jìn)行matlab仿真,最終以論文的形式完成課程設(shè)計(jì),并進(jìn)行課程設(shè)計(jì)答辯。課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的增加,拓寬了學(xué)生的知識(shí)面,提高了學(xué)生獨(dú)立分析問題、解決問題的能力,是理論與實(shí)踐相結(jié)合的有益補(bǔ)充,同時(shí)為后期的畢業(yè)設(shè)計(jì)、就業(yè)及將來打下基礎(chǔ)。
7畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的改革為了提高電氣專業(yè)學(xué)生的電力電子技術(shù)理論知識(shí)和工程實(shí)踐能力,近幾年來,在電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)實(shí)習(xí)過程中,除了到發(fā)電廠、變電所參觀實(shí)習(xí)外,有相當(dāng)一部分學(xué)生到電力電子裝置的廠家實(shí)習(xí);有時(shí)也請電力電子產(chǎn)品的專家學(xué)者做專題報(bào)告。在畢業(yè)設(shè)計(jì)選題方面,除了發(fā)電廠、變電所、繼電保護(hù)、電氣照明等傳統(tǒng)設(shè)計(jì)題目外,許多教師在本科畢業(yè)設(shè)計(jì)中也增加了許多有關(guān)電力電子技術(shù)方面的設(shè)計(jì)課目,如感應(yīng)加熱電源、大功率開關(guān)電源、UPS電源、光伏逆變并網(wǎng)系統(tǒng)、SVC、SVG、高壓直流輸電等方面的題目。有些設(shè)計(jì)題目還獲得了省級或校級優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文。
二、結(jié)束語
關(guān)鍵詞:工程應(yīng)用;課程改革;電力電子技術(shù);項(xiàng)目開發(fā)
一、電力電子技術(shù)課程改革的背景
1.課程改革是培養(yǎng)高素質(zhì)技能人才的突破口
電力電子技術(shù)是一門綜合電子技術(shù)、控制技術(shù)和電力技術(shù)的新興交叉學(xué)科,是電類、機(jī)電類專業(yè)的一門重要的專業(yè)課。隨著新器件和控制技術(shù)的不斷發(fā)展,新型技術(shù)應(yīng)用正逐步滲透到生活領(lǐng)域,在有限的時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生掌握本課程內(nèi)容以及培養(yǎng)工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)是本課程教學(xué)的難點(diǎn)問題。2008年鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院以課程改革為切入點(diǎn),積極開展教學(xué)改革,改變傳統(tǒng)學(xué)科導(dǎo)向的課程模式,依據(jù)高素質(zhì)技能型人才培養(yǎng)目標(biāo),構(gòu)建“以能力為本位、以職業(yè)實(shí)踐為主線、以項(xiàng)目課程為主體”的教學(xué)體系。本文依據(jù)鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院的實(shí)際情況,提出了以工程設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用為載體的項(xiàng)目開發(fā)思路,將社會(huì)和企業(yè)的旺盛需求引人教學(xué)項(xiàng)目,使學(xué)生既能了解基本原理,又能動(dòng)手操作相關(guān)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,有機(jī)地將職業(yè)道德、職業(yè)能力和職業(yè)技能結(jié)合起來,實(shí)現(xiàn)三位一體,貫穿于工作任務(wù)的實(shí)踐中。
2.傳統(tǒng)課程結(jié)構(gòu)與能力培養(yǎng)過分強(qiáng)調(diào)學(xué)科性,未能體現(xiàn)職業(yè)性
長期以來,該課程都是以“器件一電路一應(yīng)用”為知識(shí)主線,課程內(nèi)容理論化,學(xué)習(xí)方式課堂化,不利于學(xué)生能力的培養(yǎng)。傳統(tǒng)課程過分強(qiáng)調(diào)了這門學(xué)科的系統(tǒng)性和完整性,在教學(xué)中表現(xiàn)出理論與實(shí)踐的嚴(yán)重割裂,課堂教學(xué)抽象深?yuàn)W,專業(yè)實(shí)踐的教學(xué)時(shí)理論容易遺忘,學(xué)生專業(yè)技能的提高受到制約,綜合能力得不到發(fā)展。這門課程涉及到三大領(lǐng)域的技術(shù),具體到六大行業(yè)的應(yīng)用,但課程的技術(shù)應(yīng)用仍停留在電路分析上,與學(xué)生將來能從事的崗位未能有實(shí)質(zhì)性的聯(lián)系。所以,以能力發(fā)展為主要目標(biāo),構(gòu)建以工程應(yīng)用為主線的項(xiàng)目課程,培養(yǎng)創(chuàng)新思維探究型教學(xué)模式,是電力電子技術(shù)課程改革的重要途徑。
3.教學(xué)內(nèi)容重復(fù)太多,沒有體現(xiàn)職業(yè)教育的教材
電力電子電路從單相到三相,每種電路分電阻性負(fù)載、電感性負(fù)載、電機(jī)類負(fù)載,由此構(gòu)成的教學(xué)設(shè)計(jì)就是介紹電路工作原理、電路波形分析、公式推導(dǎo),如此重復(fù)的內(nèi)容體系不僅教者講得累,學(xué)生聽得也很累。隨著高職教育專業(yè)課程設(shè)置改革,“電力電子技術(shù)”教學(xué)學(xué)時(shí)不斷減少,而隨著電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展,該課程的教學(xué)內(nèi)容越來越豐富,教學(xué)要求也越來越高。目前無論是使用的教材,還是實(shí)驗(yàn)實(shí)踐手段都不能適應(yīng)電力電子技術(shù)的發(fā)展,因此對電力電子技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐等進(jìn)行全面的改革勢在必行。
二、電力電子技術(shù)項(xiàng)目課程的構(gòu)建
項(xiàng)目設(shè)計(jì)原則:項(xiàng)目設(shè)計(jì)應(yīng)以工作任務(wù)設(shè)置與分析為教學(xué)任務(wù)目標(biāo),項(xiàng)目應(yīng)有較強(qiáng)的可操作性,項(xiàng)目的實(shí)施過程應(yīng)涵蓋了課程對知識(shí)和能力培養(yǎng)的要求,能在接近真實(shí)的學(xué)習(xí)情境中完成。
1.以工程應(yīng)用為載體的課程開發(fā)思路
“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)內(nèi)容的改革必須把素質(zhì)教育和能力培養(yǎng)放在首位。課程項(xiàng)目化選擇工程應(yīng)用為載體,以工作任務(wù)為中心,整合工程應(yīng)用與理論知識(shí),以夠用、實(shí)用為原則。確定項(xiàng)目為達(dá)到能力目標(biāo),收集實(shí)際工作任務(wù),并將實(shí)際的任務(wù)進(jìn)行典型化,將三種學(xué)科知識(shí)進(jìn)行橫向構(gòu)建,從簡單到復(fù)雜,從單一到綜合,形成一系列彼此聯(lián)系、層次漸進(jìn)的項(xiàng)目序列,這樣將綜合職業(yè)能力融入工作任務(wù),以行動(dòng)能力為目標(biāo),以知識(shí)為支撐,使學(xué)生在完成項(xiàng)目過程中,培養(yǎng)綜合職業(yè)能力。
2.電力電子技術(shù)項(xiàng)目課程開發(fā)的基本過程
(1)電力電子技術(shù)項(xiàng)目課程目標(biāo)確定。課程項(xiàng)目開發(fā)前組織小組成員廣泛調(diào)研,進(jìn)行技術(shù)領(lǐng)域分析,明確哪些崗位與本課程有聯(lián)系,探求崗位所需要的職業(yè)能力,制定課程目標(biāo)。在廣泛的企業(yè)調(diào)研的基礎(chǔ)上,主要是針對電子制造業(yè)、電力行業(yè)相關(guān)企業(yè)調(diào)查與電力電子相關(guān)工種或崗位群需要的專業(yè)知識(shí)、技能、工作能力。按完成一個(gè)工程案例分解成一系列的工作任務(wù),針對工作任務(wù)分析完成相應(yīng)的任務(wù)所必需的知識(shí)和能力,確定工作任務(wù)能力分析表。
(2)電力電子技術(shù)項(xiàng)目課程內(nèi)容調(diào)整。近幾年來,全控型器件(GTO、GTR、IGBT、MOSFET)的興起幾乎完全取代了晶閘管,全控型器件組成的整流電路、逆變電路、交流調(diào)壓、變頻電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理、設(shè)計(jì)方法應(yīng)當(dāng)是當(dāng)前授課的重點(diǎn)??s減以晶閘管為代表的半控型器件及由其組成的控制電路和控制裝置的教學(xué),既降低了學(xué)習(xí)難度,減輕了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān),也不影響教學(xué)效果。通過對電力電子技術(shù)應(yīng)用、相關(guān)崗位的需求等方面調(diào)研,了解到與電力電子技術(shù)相關(guān)的工作崗位:電力電子器件及設(shè)備制造、安裝、調(diào)試,交直流電機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)開發(fā)、調(diào)試、維護(hù),冶煉加熱系統(tǒng)安裝、調(diào)試,變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用、調(diào)試和維護(hù)等。然后根據(jù)工作崗位需要的電力電子技術(shù),結(jié)合電力電子通用技術(shù),確定了六個(gè)與學(xué)生就業(yè)工作崗位聯(lián)系緊密的項(xiàng)目,如表1所示。
(3)課程教學(xué)方法及教學(xué)情景設(shè)計(jì)。將EDA技術(shù)與探究學(xué)習(xí)教學(xué)模式相結(jié)合不失為一種電力電子技術(shù)教學(xué)較好的教學(xué)模式。而任務(wù)引領(lǐng)型教學(xué)法是實(shí)施探究式教學(xué)模式的一種常見有效教學(xué)方法,其過程就是讓學(xué)生在一個(gè)典型的案例的任務(wù)引領(lǐng)下展開教學(xué)活動(dòng),引導(dǎo)學(xué)生完成一系列任務(wù),從而得到清晰的思路、方法和知識(shí)的脈絡(luò),在完成“項(xiàng)目”的過程中鞏固知識(shí)、在動(dòng)態(tài)的學(xué)習(xí)工作中系統(tǒng)培養(yǎng)工作能力、學(xué)習(xí)知識(shí)技能。任務(wù)引領(lǐng)型教學(xué)法實(shí)施過程直接影響到學(xué)習(xí)效果和設(shè)計(jì)課題完成的質(zhì)量。在知識(shí)講授前授課教師需下達(dá)任務(wù)書,讓學(xué)生知道有哪些設(shè)計(jì)課題,有哪些問題,需要具備哪些知識(shí)。這樣,學(xué)生帶著問題,由變動(dòng)接受知識(shí)為主動(dòng)探索知識(shí),可以使課題任務(wù)的內(nèi)容與授課、技能訓(xùn)練、思維訓(xùn)練、綜合素質(zhì)訓(xùn)練同步。
在采用典型案倒為背景的項(xiàng)目教學(xué)中,要以工作任務(wù)來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教學(xué)過程中要充分利用掛圖、投影、多媒體等現(xiàn)代化手段創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境。教師首先以案例作為背景知識(shí)介紹為切入點(diǎn),以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望,然后分析案例所需的知識(shí)和能力,調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。在學(xué)生認(rèn)知過程中,將知識(shí)點(diǎn)由淺入深分解成多個(gè)任務(wù),要求學(xué)生參考案例完成工作任務(wù),最后可安排能力訓(xùn)練。相關(guān)重復(fù)的理論知識(shí)和拓展知識(shí)安排在項(xiàng)目設(shè)計(jì)之后由指導(dǎo)教師適當(dāng)講解或?qū)W生自學(xué)。
(4)電力電子技術(shù)課程評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。探究式教學(xué)模式的各種教學(xué)方法上體現(xiàn)出很強(qiáng)的互動(dòng)性,學(xué)生為解決某一問題可同時(shí)開展多學(xué)科的學(xué)習(xí),同時(shí)還能培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、合作精神,提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)信心與成就感。教師在指導(dǎo)學(xué)生完成項(xiàng)目的過程中將有關(guān)知識(shí)、職業(yè)道德、情感態(tài)度等與技能培訓(xùn)有機(jī)融合起來,加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手操作能力的培養(yǎng),注重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析能力和解決問題的能力。所以對學(xué)生的評價(jià)不能一紙定論,最后的評價(jià)是相對的、多層次的,是以行為、作品為基礎(chǔ)的綜合性評價(jià)。具體做法是以觀察、記錄學(xué)生完成學(xué)習(xí)目標(biāo)的過程,或以實(shí)驗(yàn)、展示、描述等多種形式進(jìn)行操作的。在評定學(xué)生的成績考核時(shí),以筆試和設(shè)計(jì)為主,作業(yè)及課堂表現(xiàn)為輔,筆試和作業(yè)反映了學(xué)生 對理論知識(shí)的掌握程度,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)的是對知識(shí)的實(shí)際運(yùn)用能力。
三、電力電子技術(shù)課改促進(jìn)了學(xué)生綜合能力提高
電力電子技術(shù)課程改革不僅是對教學(xué)內(nèi)容的組合優(yōu)化,更注重的是一種理念,即培養(yǎng)學(xué)生貼近實(shí)際工作崗位職業(yè)意識(shí),幫助學(xué)生形成社會(huì)人的基本品格。通過一年的實(shí)踐,學(xué)生和教師的身上都發(fā)生了可喜的變化。
1.學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性提高
課堂上,學(xué)生由被動(dòng)學(xué)生到主動(dòng)學(xué),主動(dòng)提出問題并組隊(duì)解決問題的能力增強(qiáng),能積極開拓課堂以外的知識(shí)學(xué)習(xí),極大地激發(fā)了學(xué)生自主探究的精神,學(xué)生的主體地位得到了落實(shí)。
2.合作意識(shí)增強(qiáng)
項(xiàng)目教學(xué)體現(xiàn)了一個(gè)分組分工完成任務(wù)的過程,“任務(wù)探究式教學(xué)”不是面向?qū)W生個(gè)體提出任務(wù)問題,而是強(qiáng)調(diào)任務(wù)需要師生、生生之間的共同合作完成,“教者一言堂為主”的局面正由學(xué)生問學(xué)生、學(xué)生教學(xué)生、學(xué)生幫學(xué)生、學(xué)生查學(xué)生、學(xué)生引領(lǐng)學(xué)生的局面逐步取代。學(xué)習(xí)中,學(xué)生們懂得了團(tuán)結(jié)的重要,體會(huì)到了合作的樂趣,交流、表達(dá)能力更是有了顯著提高。
3.工程意識(shí)得到提高
學(xué)生完成以工程案例為背景的設(shè)計(jì)課題,讓學(xué)生模擬面對實(shí)際可能出現(xiàn)的各種設(shè)計(jì)型問題和操作型問題進(jìn)行答辯。前者主要就設(shè)備參數(shù)條件選擇的依據(jù)給出合理詳盡的解釋說明;而后者的一般表現(xiàn)方式是當(dāng)某一個(gè)參數(shù)發(fā)生變化時(shí),通過分析判斷,該參數(shù)的變化將會(huì)引起其他哪些參數(shù)發(fā)生變化。若設(shè)備發(fā)生故障,則要求通過分析判斷發(fā)生故障的原因,并排除故障。通過上述的訓(xùn)練,既加深了學(xué)生對“電力電子技術(shù)”課程相關(guān)知識(shí)的理解和鞏固,又使學(xué)生在設(shè)計(jì)中實(shí)踐了工程觀念。
四、存在的問題
實(shí)踐中存在的不足之處是在實(shí)施過程中受人數(shù)和輔導(dǎo)時(shí)間限制,真題性的設(shè)計(jì)質(zhì)量難以把握,要完全正確評價(jià)學(xué)生的綜合成績還有一定難度,此外,由于這門是綜合三門技術(shù)的課程,對教者來說,創(chuàng)設(shè)一個(gè)專業(yè)性很強(qiáng)的問題情境對教師自身的知識(shí)及業(yè)務(wù)水平等提出了更高要求,對教者是一個(gè)挑戰(zhàn),這在今后的教學(xué)過程中還需進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)習(xí)和探索。
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