電力電子技術(shù)課程教學改革5篇

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（一）

一、理論教學和實驗教學的結(jié)合

在“電力電子技術(shù)”這門課程的傳統(tǒng)教學當中，實驗和理論往往是分開的，由不同的老師負責。理論課老師只講解教材的內(nèi)容，實驗室老師負責實驗的完成，這就很容易造成理論教學和實驗教學的脫節(jié)。而“電力電子技術(shù)”是一門實踐性很強的課程，只有把理論教學和實驗教學緊密的結(jié)合起來，學生才能達到學以致用。這就要求在理論課當中要糅合進實驗的內(nèi)容，既講解相關(guān)知識點又進行實驗的預習，從而達到舉一反三的效果。教材上的理論結(jié)果通常是在理想條件下，各種輸出波形往往是理想波形，而實驗中的設(shè)備是面向?qū)嶋H的，觀察到的信號與教材上繪制的曲線在某些情況下不一致。老師在課堂上講解時要對理想情況和實際情況進行說明并解釋造成二者不同的原因。例如在直流降壓斬波電路這一節(jié)中。教材中二極管VD兩端電壓理想波形如圖2中UVD所示，UGE為開關(guān)管源漏極之間的電壓。當開關(guān)管導通時，UGE為低電平，二極管截止，兩端電壓等于電容C1兩端的電壓，而用示波器觀察實際電路中的二極管兩端的電壓波形如圖2中URVD所示，可以觀察到在電壓上升沿產(chǎn)生的振蕩現(xiàn)象。造成理想輸出波形與實際波形不同的原因就是當開關(guān)管不導通時，二極管VD在電感L2的感應(yīng)電動勢的作用下續(xù)流導通，二極管的結(jié)電容進行放電，當開關(guān)管由關(guān)閉變?yōu)閷〞r，二極管VD兩端施加反向電壓，對二極管結(jié)電容進行充電，開始時刻會有較大的充電電流通過電感線圈L1，并逐漸減小，那么電感線圈L1與二極管VD的結(jié)電容就構(gòu)成了振蕩電路并很快衰減為0。作為實驗室實驗指導老師，在學生做實驗時不僅要完成實驗的講解和演示工作，而且應(yīng)該把實驗當中所牽涉的知識點進行強調(diào)，對實驗當中接線容易出錯的地方要進行重點講解并解釋其中的原因，避免由于接線錯誤造成設(shè)備損壞，影響實驗的正常進行。對實驗當中觀察的現(xiàn)象與教材中不一致的地方向?qū)W生說明，并解釋其原因。學生在做實驗前必須做好預習準備，通常建議學生在做實驗前要有預習報告，提前對實驗的內(nèi)容進行理論驗證，對實驗當中的數(shù)據(jù)進行估計和計算，對實驗設(shè)備相應(yīng)位置處的電壓或電流波形從理論上進行描繪，對實驗報告中的問題嘗試進行解答。等到實驗室在實驗設(shè)備上做實驗時，就可以比較實際觀察到的數(shù)據(jù)是否同預習時所想的一致，如果不同，找出原因，增強對知識點的理解和認識。

二、實驗教學地點改革

“電力電子技術(shù)”是實踐性非常強的課程，如果條件允許可以把授課地點改在實驗室。利用實驗室現(xiàn)有的實驗設(shè)備，對課本中的基本原理進行演示和分析，提高學生對電力電子技術(shù)的感性認識，激發(fā)他們對這門課程的興趣。但大多實驗室空間有限，學生又非常多，所以這種想法不容易實現(xiàn)?？梢猿浞掷矛F(xiàn)代多媒體教學手段，先對理論課上講授的內(nèi)容在實驗室實驗設(shè)備上進行操作演示，并用錄像設(shè)備進行錄像，然后到教室上課時適時進行播放。錄像的時間不能太長，重點錄制內(nèi)容是實驗設(shè)備的介紹、實驗線路的連接、實驗操作過程及實驗結(jié)果。例如在三相橋式可控整流電路中這一節(jié)中，到實驗室進行錄像時，對三相橋式主電路，觸發(fā)脈沖電路和電路之間的連接進行介紹，然后觀察觸發(fā)脈沖信號與同步信號之間的關(guān)系，調(diào)節(jié)觸發(fā)角分別為0、30、60、90、120度時觀察A相電壓波形和整流輸出電壓波形及輸出電流波形。對比示波器顯示結(jié)果與教材上波形圖的異同。錄像的播放時間可以放在該知識點講解之后，一方面增強學生對電力電子設(shè)備的感性認識，另一方面可以充實授課內(nèi)容，調(diào)節(jié)課堂氣氛，改善教學效果等。

三、計算機仿真軟件在教學中的應(yīng)用

把計算機仿真軟件應(yīng)用到“電力電子技術(shù)”課程的教學中也是很好的教學方法。目前廣泛應(yīng)用的仿真軟件有pSpice和Matlab兩種。首先根據(jù)實際的電力電子線路在仿真軟件上搭建仿真模型，從設(shè)計電路到仿真及數(shù)據(jù)分析等都可以在課堂上進行，并且計算機仿真軟件提供了方便的界面和各種工具，能夠觀察到各個環(huán)節(jié)各個物理參數(shù)的仿真結(jié)果，教學效果好。其次在計算機仿真軟件中更換電子元器件要比實際設(shè)備上更換容易得多，只需要在軟件中更改元件的參數(shù)即可實現(xiàn)，因此，如果觀察電路當中某些物理參數(shù)對系統(tǒng)輸出量的影響，只需要對比不同物理參數(shù)值時系統(tǒng)的輸出就可以了。圖3為三相橋式可控整流電路的Simulink仿真模型，該模型能夠動態(tài)設(shè)置觸發(fā)角，觀察橋式觸發(fā)電路中的各個觸發(fā)脈沖以及整流輸出電壓和電流的波形。模型中Synchronized6-PulseGenerator模塊為觸發(fā)脈沖產(chǎn)生模塊，可以觀察觸發(fā)脈沖生成環(huán)節(jié)中各個環(huán)節(jié)的波形。但需要注意的是，計算機仿真軟件的仿真結(jié)果與實際的設(shè)備運行結(jié)果在某些情況下是不同的。因為計算機仿真軟件往往是在理想情況下仿真的，而實際設(shè)備并不是理想的模型，而且實際設(shè)備工作中存在各種干擾等因素，所以對計算機仿真軟件的應(yīng)用重點放在基本理論原理的仿真上。

四、結(jié)論

“電力電子技術(shù)”課程改革的關(guān)鍵是要把教學環(huán)節(jié)和實驗環(huán)節(jié)作為一個有機的整體來看待。兩年的實踐表明，采用這些方法能夠增強學生的學習主動性，激發(fā)他們的學習興趣，提高學生分析問題、解決問題的能力以及動手實踐能力，為培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才奠定良好的基礎(chǔ)。

作者：賈建華 陳書立 單位：鄭州大學電氣工程學院

（二）

一、教學內(nèi)容和教學方式改革

(一)教學內(nèi)容的改革。根據(jù)華北科技學院應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標的定位，運用現(xiàn)代教育的教學理念，改革電工與電子技術(shù)的課程體系，構(gòu)建非電類理工科專業(yè)電工電子課程模塊化教學體系，以適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的要求。電工學課程組與專業(yè)教學負責人深入地探討應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標，將電工學課程的教學內(nèi)容重新整合，形成不同的教學模塊，以便于各專業(yè)按照應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式分層次合理選擇與組合教學內(nèi)容。例如機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)、安全工程、采礦工程專業(yè)，教學內(nèi)容方面涉及電工、電機模塊內(nèi)容需要學時較多，講解較細致，為下一步進入專業(yè)知識的學習和應(yīng)用打下堅實基礎(chǔ);學校實施卓越計劃的專業(yè)，教學的重點在于培養(yǎng)學生將電工和電子的基本知識應(yīng)用于各自專業(yè)的能力，因此在內(nèi)容上更多地突出工程案例，能夠創(chuàng)新性地開展所學專業(yè)的工程實踐能力的鍛煉;對于“文經(jīng)管藝”類專業(yè)，對電類知識的要求較為為寬泛、實用，趨向于科普化。為此，課程組通過開設(shè)大學生素質(zhì)教育課，采用全新的教學內(nèi)容體系，采用有較強針對性和特色的課件和教材，引導學生初步了解電技術(shù)及其應(yīng)用，為今后的工作、學習和生活培養(yǎng)“電”的基本素質(zhì)，成為真正的應(yīng)用型人才。

(二)教學方法改革。針對應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，改革電工學課程的傳統(tǒng)教學方法，采用啟發(fā)式教學法、案例教學法、“任務(wù)驅(qū)動”教學法等多種教學方式，培養(yǎng)社會發(fā)展需要的、具有實踐能力和創(chuàng)新精神的應(yīng)用型高級工程技術(shù)人才。運用啟發(fā)式教學法，鼓勵學生積極思考，活躍課堂氣氛，做到教學互動。教師除了過硬的授課本領(lǐng)外，也必須培養(yǎng)學生的積極性和興趣，促使學生更好地接受知識。例如功率因數(shù)提高問題，教師先講述問題的研究背景，如以日光燈為例，大部分負載為感性，功率因數(shù)比較低，啟發(fā)學生:這會導致什么結(jié)果呢?答案是浪費系統(tǒng)容量、增加線路損耗。接著進行啟發(fā):在保證原負載的工作狀態(tài)不變，也就是加至負載上的電壓和負載的有功功率不變，采取什么方法可以提高功率因數(shù)呢?可以提示:該問題的實質(zhì)是使電源提供的有功功率不變時，想辦法減少負載的無功功率。隨后繼續(xù)啟發(fā)學生思考:在電路中，感性負載無功取正值，吸收無功功率，而容性無功取負值，發(fā)出無功功率。再啟發(fā)學生:為了降低系統(tǒng)消耗的無功功率，應(yīng)怎么辦呢?這時，學生會想到如果讓電容和感性負載在一起工作，感性負載吸收無功功率，而電容供給無功功率，兩者相互抵消，就能減少整個系統(tǒng)的無功功率，從而提高整個供電網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)。案例型教學法真正體現(xiàn)了學生在整個教學活動中的主體地位，強調(diào)通過學生的自主學習來獲得知識和技能，有利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提高。例如講解二極管和三極管內(nèi)容時，分析學校致遠樓走廊自動熄燈電路的應(yīng)用案例，將電工與電子技術(shù)中的繼電器和三極管內(nèi)容知識進行了有效結(jié)合，一方面可以考查學生對授課內(nèi)容的理解程度，另一方面也鍛煉了學生對所學內(nèi)容前后聯(lián)系，綜合應(yīng)用，調(diào)動了學生積極性，有助于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。“任務(wù)驅(qū)動”是一種建立在建構(gòu)主義學習理論基礎(chǔ)上的教學法，是實施探究式教學模式的一種教學方法。從學習者的角度說，“任務(wù)驅(qū)動”學習法可以幫助學習者明確學習目標，為解決問題主動探究，積極尋求解決問題的方法。從教師的角度說，“任務(wù)驅(qū)動”適用于培養(yǎng)學生自主學習、分析問題、解決問題的能力。教師結(jié)合非電專業(yè)學生特點，結(jié)合學生所學知識，給出一些簡單的設(shè)計題目，如給出參數(shù)指標，設(shè)計一個“耳聾助聽器”，設(shè)計完成后，學生可以利用課余時間，在學校的省級示范中心下設(shè)的開放實驗室進行電路搭建，設(shè)計成功后，教師在考核中給予相應(yīng)的分數(shù)獎勵。通過設(shè)計，提高了學生對知識的理解，增強了學生的動手能力，濃郁了學習氛圍。

(三)教學手段的改革。針對應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，在教學手段方面也做了大量的工作，為了提高教學的有效性和形象性，教學過程中采用多媒體教學和板書結(jié)合的方式。這種傳統(tǒng)與現(xiàn)代相結(jié)合的教學方式，既不過分地夸大現(xiàn)代教學手段的作用，也不完全拋棄好的傳統(tǒng)的教學方法，二者相得益彰，根據(jù)課程知識點教師選擇教學方式，發(fā)揮各自的優(yōu)勢。使用EDA軟件作為授課的輔助手段，對于課程中一些重要的知識點和相對抽象的內(nèi)容，如果僅是傳統(tǒng)的講授，學生不易領(lǐng)會。為此在授課過程中加入EWB仿真演示，幫助學生深入理解教學內(nèi)容。如在講授晶體管放大電路中，可以演示不同參數(shù)時靜態(tài)工作點和動態(tài)性能指標的變化，觀察失真現(xiàn)象。使呆板的難于理解的知識變得生動起來，提高了學生的學習興趣。在教授數(shù)字電子技術(shù)內(nèi)容時也采用EWB仿真軟件，收到很好的教學效果。

二、實驗教學改革

根據(jù)各專業(yè)的人才培養(yǎng)目標，分專業(yè)制定單獨的實驗教學大綱，對于實驗學時超過16學時的實驗課進行獨立設(shè)課。實驗獨立設(shè)課可進一步確保實驗課的地位和學時，充分利用實驗室資源，按照實踐教學規(guī)律培養(yǎng)學生動手能力和創(chuàng)新精神，充分發(fā)揮華北科技學院省級實驗中心的示范和輻射作用，培養(yǎng)應(yīng)用性人才，同時也豐富了示范中心的內(nèi)涵建設(shè)。為體現(xiàn)以人為本，因材施教的教育理念，將傳統(tǒng)的驗證型實驗加以改革，分為基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗及設(shè)計性實驗。通過三種類型的實驗學習可以滿足不同層次學生的要求。基礎(chǔ)性實驗是對課堂內(nèi)容進行實驗驗證，培養(yǎng)學生的基本實驗技能，對儀器儀表的使用，電路的連接與調(diào)試，故障分析及數(shù)據(jù)分析處理等技能，如戴維寧定理、功率因數(shù)提高等;綜合性實驗以培養(yǎng)學生對所學知識的綜合運用能力，根據(jù)實際情況對不同專業(yè)的學生有不同的要求;設(shè)計性實驗主要培養(yǎng)學生的設(shè)計能力及創(chuàng)新能力，教師下達題目和設(shè)計要求，實驗室提供必要的實驗設(shè)備和元器件。實驗環(huán)節(jié)不僅強化理論內(nèi)容，同時能夠培養(yǎng)學生的動手能力、獨立分析問題和解決問題的能力及創(chuàng)新能力。為了更好地輔助學生做好實驗，大力加強虛擬實驗建設(shè)。虛擬實驗就是利用計算機仿真技術(shù)，將現(xiàn)有的所有實驗，進行了虛擬建設(shè)，使學生在進行實驗前，通過課前預習，基本熟悉實驗的整個過程，為下一步真正進入實驗室順利完成實驗，奠定良好的基礎(chǔ)。

三、考核方式改革創(chuàng)新

為真正注重素質(zhì)培養(yǎng)，提高學生的實踐技能，將電工電子技術(shù)課程的考核方式加以改革?？己藢嶒灴己思{入到總體考核中，并加入了實驗過程中的監(jiān)控考核，包含學生平時作業(yè)、小測驗以及在課堂討論過程中的表現(xiàn)情況等，計為平時成績。實驗學時少的專業(yè)，試卷成績占80%，平時成績10%，實驗考核10%;實驗學時多的專業(yè)，試卷成績占70%，平時成績10%，實驗考核20%。期末考試在保證客觀題的基礎(chǔ)性、綜合性、全面性的前提下，適當?shù)卦黾恿酥饔^題的比例，并將實驗內(nèi)容適當融合進來，進一步加深對學生實踐能力的培養(yǎng)，使考試成績更具全面性，體現(xiàn)了良好的公平競爭。通過考試，可以比較全面地檢驗學生對該課程了解的深淺程度以及基礎(chǔ)知識掌握的熟練程度，從而更好地改進教學。

四、結(jié)語

在《電工與電子技術(shù)》課程的理論與實驗教學中，不斷開拓、努力創(chuàng)新、理論與實驗并重。通過在計算機、機械設(shè)計制造及其自動化、材料控制工程等專業(yè)幾年的教學與實踐，學生考試通過率一直在95%以上，學生評教的成績都在90分以上，效果不錯。電工電子技術(shù)的發(fā)展日新月異，新理論、新技術(shù)、新工藝不斷涌現(xiàn)。如何進一步深化和優(yōu)化電工與電子技術(shù)課程的教學，在內(nèi)容體系、教學方法、教學手段等方面尋求突破，將是廣大從事此項工作的教師長期而又艱巨的任務(wù)。

作者：魏景新 單位：華北科技學院教務(wù)處

（三）

一、“電力電子技術(shù)”課程教學改革的必要性

目前“電力電子技術(shù)”的教學仍然停留在傳統(tǒng)的教學模式上，即在課程教學中依照教材的內(nèi)容和順序講述各種電力變換原理。[1]這種傳統(tǒng)的教學模式存在以下弊病：第一，傳統(tǒng)的教學思想重視學生對書本知識的掌握程度，忽視學生的素質(zhì)教育，忽視學生應(yīng)用創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；第二，傳統(tǒng)的教學形式方法單一，課堂上教師講授課程，學生只是被動參與，這樣很難激發(fā)學生的學習興趣；第三，由于現(xiàn)行教材不能很好地體現(xiàn)電力電子技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，且教材中講授的理論都只集中在技術(shù)層次，而忽略了現(xiàn)場應(yīng)用的實際因素。因此現(xiàn)有的教學存在與實際脫節(jié)的情況，從事電力系統(tǒng)及相關(guān)行業(yè)工作的學生走上工作崗位后，還需投入大量的時間去了解電力電子技術(shù)的新原理和在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，以及電力變換對電力系統(tǒng)的影響。本文主要是針對長春工程學院（以下簡稱“我?！保╇姎庾詣踊瘜I(yè)的“卓越工程師培養(yǎng)計劃”，在“電力電子技術(shù)”課程教學中探索科學合理的教學方法，加強實踐教學工程針對性，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維，提高學生理論聯(lián)系實際的能力，為成就未來的“卓越工程師”奠定基礎(chǔ)。

二、探索“電力電子技術(shù)”課程的教學方法

1.采用多媒體教學，增加教學的直觀性

由于“電力電子技術(shù)”課程中有很多電力變換的原理需要畫波形，受板書的限制，授課的信息量很有限，所以可將“電力電子技術(shù)”課程的有關(guān)內(nèi)容制作成多媒體課件進行講解。講述時多媒體教學可與黑板手寫教學同時進行，將多媒體教學和手寫的重點、難點知識相結(jié)合，增強教學效果?，F(xiàn)在“電力電子技術(shù)”課程的多媒體課件有很多，但是這些課件普遍存在一個共同的缺點：課件制作過于簡單，缺少動畫和過程講解，很多原理圖都是直接出現(xiàn)，很多結(jié)論也是直接給出，這樣對于剛剛接觸電力電子的學生來說很生硬，很難提高學生的學習興趣。對于“電力電子技術(shù)”課程的改革，首先從課件入手，重新制作課件，在課件中增加大量動畫和工程實例。比如在講授整流電路時，對于每一種整流變換的電路圖結(jié)合工作原理都制作了動畫。教師在上課時，講到某一回路和器件時，該回路和器件都有明顯的標注、聲音和動畫變換。這樣，學生有更直觀的視覺和聽覺感受，加深對工作原理的理解。

2.引入問題教學法，激勵學生自主學習

該方法是指采用互動學習的方式，在引出一個新的知識點時，教師首先將問題提出，讓學生先進行充分討論，通過問題來激發(fā)學生學習的自主性，然后由老師進行總結(jié)，得出一個正確的結(jié)論。例如，老師在課堂上給學生提出問題：如果三相橋式整流電路中，某一相觸發(fā)電路的觸發(fā)信號丟失，整流電路負載側(cè)輸出的波形會是什么樣？先請學生闡述自己的觀點，然后由老師理論講解。教師還可以利用MATLAB程序，在課堂上演示，使學生加深對理論知識的理解。這種方法可以極大地激發(fā)學生的興趣，使學生成為主動的學習者。問題式教學方法與國際教育相接軌，國外的教育跟注重人的培養(yǎng)，老師不會每天給學生留作業(yè)，通常會讓學生準備課題，上課進行討論。國際教育更需要學生自己主動學習，學習完全是自己的事，這樣更好地培養(yǎng)學生的邏輯思維、語言表述和創(chuàng)新意識。

3.推進案例教學法，引領(lǐng)學生探究工程實踐

“電力電子技術(shù)”的理論教學應(yīng)與電力企業(yè)及日常生產(chǎn)、生活實例相結(jié)合。實例可根據(jù)教學內(nèi)容穿插引入，課堂上引用的例子盡可能是學生日常接觸過的或電力行業(yè)中的設(shè)備，這樣學生會更感興趣。相關(guān)章節(jié)舉出相應(yīng)實例，指出課本上的基本電路、基本原理是怎樣運用的實際中去的。這樣一方面能深刻地講述教材上的基礎(chǔ)知識，另一方面能擴大學生的專業(yè)應(yīng)用能力，將會有更好的教學效果。例如，在講完脈沖寬度調(diào)制技術(shù)（PWM）基本原理內(nèi)容后，通過風力發(fā)電生產(chǎn)案例引入變頻器。首先給出變頻器的主電路及各部分參數(shù)要求，其次根據(jù)變頻器的主電路圖，結(jié)合理論課講過的整流、逆變和PWM控制理論給出變頻器的工作原理，最后可以利用MATLAB仿真軟件給出逆變器各參數(shù)波形圖。同理，在講授電力電子各部分基本知識的基礎(chǔ)上，可以適時地引入電力企業(yè)生產(chǎn)實際案例，使學生對電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用和電力變換對電網(wǎng)穩(wěn)定性和電能質(zhì)量的提高、及電力電子新技術(shù)的發(fā)展對新能源、高壓直流輸電和柔性交流輸電技術(shù)等的影響有所了解，以提高學生的理論知識和實踐能力。

三、加強實踐教學

“電力電子技術(shù)”是一門實踐性很強的課程，實驗實踐環(huán)節(jié)占據(jù)十分重要的位置。通過“電力電子技術(shù)”課程實驗、實習、教學仿真及學生的科技創(chuàng)新活動等活動，構(gòu)成了螺旋上升式的實踐教學體系，逐步提高學生的實踐動手及應(yīng)用創(chuàng)新能力。

1.課程實驗

電力電子實驗室實行開放式管理，開設(shè)近十個實驗，教師教學中可根據(jù)需要從中選做5個的實驗。每個實驗每個班級分批、分組進行，每組最多不超2人，每次實驗都由任課教師和一名電力電子實驗室老師共同指導，這樣教師可以對每組學生進行詳細指導。通過課程實驗，可以增加學生的感性認識，提高學生的動手能力，激發(fā)學生對所學知識的探索欲望，加深對理論知識的理解。

2.仿真教學

仿真實驗?zāi)K主要是根據(jù)教學內(nèi)容設(shè)計了相關(guān)的仿真實驗內(nèi)容，要求學生完成簡單的電路設(shè)計，實現(xiàn)所要求的電路功能。為完成“卓越工程師培養(yǎng)計劃”的目標，現(xiàn)將MATLAB仿真引入到電力電子技術(shù)的理論與實踐教學中，培養(yǎng)學生分析解決問題的能力，在掌握基本理論知識的前提下，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識。在對比目前比較流行的仿真軟件后，發(fā)現(xiàn)MATLAB更適合電力電子仿真。用計算機仿真可以方便地進行不同器件、不同參數(shù)的比較，進行反復試驗。MATLAB提供的仿真工具箱SIMULINK，是一個功能十分強大的仿真軟件，可以根據(jù)用戶的需要方便地為系統(tǒng)建立模型，并且十分直觀，它的仿真精度很高，仿真結(jié)果準確。應(yīng)用計算機仿真來研究電力電子技術(shù)，有利于提高研究效率，降低研發(fā)成本。“電力電子技術(shù)”仿真所用到的電氣、電子元件模型全部都包含在MATLAB元件庫里面。在MATLAB提示符下鍵入Powerlib命令，這個命令將打開SIMULINK仿真窗口，同時顯示出電力系統(tǒng)模塊工具箱。電力系統(tǒng)仿真環(huán)境簡稱“psb”，它幾乎提供了組成電力系統(tǒng)的所有元件。其中包括：同步機、異步機、變壓器、直流機、線性和非線性模塊、傳輸線路、斷路器、負荷模型、電力半導體器件、控制元件、測量元件以及信號顯示模塊等等。

3.體驗式教學

根據(jù)卓越工程師培養(yǎng)計劃，為提高學生的實踐能力，部分課程的實踐環(huán)節(jié)可占總學時的50%，根據(jù)“電力電子技術(shù)”課程的特點，可將課堂直接搬到仿真實驗室、實訓基地甚至單位現(xiàn)場。根據(jù)現(xiàn)場實際設(shè)備結(jié)合所學的理論知識進行講解，加深學生對電力電子技術(shù)一些抽象概念的理解，做到理論與實際相結(jié)合。對一些有興趣的學生，可以組織參加教師的科研實踐、學校或省級科技創(chuàng)新計劃、全國電子大賽等。很多學生在比賽中獲得優(yōu)異的成績，取得良好的效果。通過引領(lǐng)學生參與學科競賽及科技創(chuàng)新活動，使學生對于知識的應(yīng)用與創(chuàng)新有了完整的體驗。四、結(jié)論電力電子技術(shù)在不斷地發(fā)展，教學內(nèi)容與方式也要相應(yīng)地變化。結(jié)合教學方法的改革，可引入新的教學內(nèi)容；理論授課結(jié)合仿真、工程案例和實踐教學環(huán)節(jié)，使枯燥的理論變成體驗式課程，激發(fā)學生的學習興趣，使學生牢固地掌握電力變換的基本理論和當今電力電子技術(shù)發(fā)展的新動向，豐富知識面，為今后的工作打下堅實的基礎(chǔ)。

作者：李林琳 邢順濤 單位：長春工程學院電氣與信息工程學院

（四）

一、《電力電子技術(shù)》課程課堂教學及實驗教學模式改革的思路

基于傳統(tǒng)課堂理論教學及實驗教學中存在的問題和不足，引入計算機仿真技術(shù)，對《電力電子技術(shù)》課程課堂教學模式及實驗教學模式進行改革。

1.課堂教學模式改革思路。在傳統(tǒng)的PPT加板書授課的基礎(chǔ)上，引入專用電力電子仿真軟件MATLAB/SIMULINK和PSIM，針對課程主要教學知識點和重要電路開發(fā)若干課堂教學計算機仿真實例。通過在課堂教學中引入MATLAB及PSIM教學仿真實例，對關(guān)鍵的電力電子電路進行交互式動態(tài)波形分析，幫助學生理解課堂所講理論內(nèi)容。采用PPT動畫+課堂板書+計算機仿真等三位一體的教學模式，提高課堂利用率，調(diào)動學生學習興趣。將相關(guān)MATLAB及PSIM教學仿真實例提供給學生，以便學生能夠在課前熟悉及課后復習課堂講授內(nèi)容，達到提高學習興趣和教學質(zhì)量的目的，同時讓學生熟悉電力電子電路的計算機仿真方法，為以后在實際工作的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

2.實驗教學模式改革思路。在傳統(tǒng)裝置實驗的基礎(chǔ)上，利用MATLAB仿真軟件中的SIMULINK工具箱開發(fā)每一個實驗項目的MATLAB仿真虛擬實驗，在實驗前提供給學生，使學生對所做實驗的電路及需要觀察的波形有一個直觀、感性的認識。將MATLAB仿真虛擬實驗程序預存在實驗室計算機上并對學生開放，以使學生隨時能夠針對實驗中出現(xiàn)的問題進行仿真，觀察正確的波形，以便于幫助確定問題所在，達到快速解決問題的目的，提高實驗效率。通過虛擬實驗+裝置實驗的實驗教學模式，達到激發(fā)學生的學習興趣，提高電力電子技術(shù)實驗教學質(zhì)量的目的。為了配合實驗教學改革，還需編寫一套內(nèi)容完整、難易度適中、針對不同專業(yè)特點的《電力電子技術(shù)實驗指導書》，以使不同專業(yè)的學生能有針對性地選擇不同的實驗項目，從而使學生更好地得到實驗技能的訓練，提高專業(yè)技術(shù)水平。

二、《電力電子技術(shù)》課堂教學模式的改革

根據(jù)《電力電子技術(shù)》課堂教學改革的思路及漸進式的設(shè)計思想，從易到難，從簡到繁，利用計算機仿真軟件MATLAB/SIMULINK及PSIM開發(fā)設(shè)計了12個相關(guān)的教學仿真實例[11-12]。分別為單相橋式全控整流電路、三相半波可控整流電路、三相橋式全控整流電路、三相半波有源逆變電路、三相橋式有源逆變電路、BUCK降壓斬波電路、BUCK濾波降壓斬波電路、BOOST升壓斬波電路、升降壓斬波電路、CUK斬波電路、單相電壓型PWM逆變電路及三相電壓型SPWM逆變電路等課堂教學仿真實例。這12個實例基本涵蓋了《電力電子技術(shù)》課程的主要教學內(nèi)容和重要知識點，通過在課堂教學中加以應(yīng)用，能夠直觀、動態(tài)、形象及交互地對電力電子電路進行動態(tài)電壓、電流波形分析，提供了一種圖形化的交互環(huán)境，從而使得復雜的電力電子電路仿真和分析及波形觀察變得十分容易，改進及完善了以往僅用PPT動畫及課堂板書的教學方式，構(gòu)成了PPT動畫+課堂板書+計算機仿真等三位一體的新課堂教學模式。為達到更好的教學效果，進一步提高課堂的教學效率及教學質(zhì)量，在課程開始時，就將教學仿真實例的源程序提供給學生，使得學生可以課前進行預習，課后進行復習，不僅可以提高學生的學習興趣，而且還可培養(yǎng)學生的自學能力，同時使學生逐步熟悉和掌握MATLAB和PSIM這兩種常見的電力電子電路仿真設(shè)計軟件的使用，為以后在實際工作的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

三、電力電子技術(shù)實驗教學模式的改革

依據(jù)實驗教學模式改革思路并結(jié)合實驗室的具體情況，本課程共開設(shè)4個實驗：三相半波可控整流電路實驗、三相半波有源逆變電路實驗、三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗、直流變換電路實驗等。所有實驗均可在“電力電子技術(shù)及電機控制實驗裝置”實驗臺完成。不同專業(yè)的學生可根據(jù)專業(yè)需要選擇其中3個作為必做實驗，1個為選做實驗。針對該實驗設(shè)備操作復雜、實驗學時有限的問題，編寫了與實驗設(shè)備配套的《電力電子技術(shù)實驗指導書》，對每一個實驗均詳細說明了實驗要求、電路的工作原理及實際操作過程等內(nèi)容。利用MATLAB仿真軟件中的SIMULINK工具箱開發(fā)了每一個實驗項目的MATLAB仿真虛擬實驗程序。分別為：三相半波可控整流電路虛擬實驗、三相半波有源逆變電路虛擬實驗、三相橋式全控整流及有源逆變電路虛擬實驗、BUKE降壓斬波電路虛擬實驗、BOOST升壓斬波電路虛擬實驗、升降壓斬波電路虛擬實驗及CUK斬波電路虛擬實驗等，對應(yīng)每一個實驗，均編寫了虛擬仿真實驗指導。在實驗前，將相應(yīng)的虛擬實驗仿真程序提供給學生，使學生對實驗電路的結(jié)構(gòu)、電路元器件連接關(guān)系、相關(guān)的電壓、電流波形等有一個直觀、感性的認識，以提高實驗效率和實驗效果。所開發(fā)的所有虛擬實驗程序均安裝在實驗室計算機中，學生在實驗中可隨時調(diào)用相關(guān)仿真程序，通過對相應(yīng)電路波形的對比，幫助確定實驗中出現(xiàn)問題的原因，找到解決問題的方法。

四、結(jié)束語

本文針對傳統(tǒng)課堂教學及實驗教學中存在的問題和不足，在課程教學中引入計算機仿真技術(shù)，對《電力電子技術(shù)》課程教學模式進行了改革。提出了PPT動畫+課堂板書+計算機仿真三位一體的課堂教學模式，基于MATLAB/SIMULINK及PSIM電路仿真軟件開發(fā)了教學仿真實例應(yīng)用到課堂教學中，可以實現(xiàn)對電力電子電路進行電路原理及波形的交互式動態(tài)分析，形象直觀，便于理解和掌握。基于MATLAB/SIMULINK開發(fā)了虛擬實驗程序，提出了虛擬實驗+裝置實驗的實驗教學模式，提高了學生獨立解決實際問題的能力。計算機仿真技術(shù)應(yīng)用到課程教學中，提高了學生的學習興趣及教學的效率，讓學生逐步熟悉電力電子電路的計算機仿真方法，為以后在實際工作的應(yīng)用打下基礎(chǔ)，是一種值得肯定和進一步發(fā)展完善的教學改革方向。

作者：劉麗萱 錢步仁 張萍 魏學良 單位：中國石油大學

（五）

一、改進教學方法

1.1教學模式的轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)的教學模式采用循序漸進的方式，即從功率器件介紹到典型電路及具體應(yīng)用。但這種教學模式不容易激發(fā)學生學習的興趣，也很難培養(yǎng)學生自主學習和研究的能力。為此，在教學一開始就通過大量的圖片向?qū)W生展示電力電子技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)、新能源發(fā)電、交通運輸?shù)确矫娴膽?yīng)用。通過這些生動形象的實例，讓學生明白電力電子技術(shù)其實與日常生活是緊密結(jié)合的，以此調(diào)動學生學習的興趣。

1.2項目教學法的應(yīng)用

傳統(tǒng)教學方法過多地依賴理論教學，采用以“教師為中心”的注入式教學模式，使學生失去了應(yīng)有的學習興趣。因此，結(jié)合工科學習的特點，將現(xiàn)代電力電子中的知識內(nèi)容轉(zhuǎn)化為若干個教學項目，圍繞“做項目”的模式組織和展開教學，使學生直接參與項目全過程，極大地提高系統(tǒng)調(diào)控能力。比如，蓄電池充電控制是電力電子變換和控制技術(shù)在電源技術(shù)中的典型應(yīng)用。在教學一開始就提出實際問題：如何對蓄電池充電控制？讓學生帶著問題去思考、去學習，教師在此項目執(zhí)行的過程中可以適當?shù)丶右砸龑А?/p>

1）交流電網(wǎng)對48V蓄電池進行充電控制，需要用到AC/DC或AC/DC-DC/DC變換器，因此，需要學生掌握典型電路的設(shè)計方法，包括開關(guān)管、二極管選型，電感、電容參數(shù)選取及設(shè)計。

2）蓄電池的工作方式有恒流充電、恒壓浮充電、均衡充電和放電。常采用恒流和恒壓相結(jié)合的快速充電方法，需要采用電流內(nèi)環(huán)、電壓外環(huán)的雙閉環(huán)控制，即先以恒流充電至預定的電壓值，然后改為恒壓完成剩余的充電。因此，需要將現(xiàn)代電力電子技術(shù)與前期所學的模擬電子技術(shù)和自動控制原理等課程有機結(jié)合，形成一套完整的知識體系。

3）電路設(shè)計后，可以利用MATLAB、Saber等仿真軟件對所設(shè)計電路進行驗證，通過仿真，加強學生對理論知識的理解。

4）設(shè)計實驗樣機，實現(xiàn)所要求的蓄電池充電控制裝置，培養(yǎng)學生在知識綜合應(yīng)用、系統(tǒng)設(shè)計、工程實踐和創(chuàng)新實踐等多方面的能力。

1.3現(xiàn)代化教學手段的利用

現(xiàn)代電力電子技術(shù)涉及的電路和波形圖多且復雜，可以采用多媒體教學，通過動畫演示增強學生對典型電路的感性認識[3]。同時，多媒體授課的信息量大，可以提高教學效率，給學生創(chuàng)造最真實、直接、感性的學習情景。此外，網(wǎng)絡(luò)教學可以彌補課內(nèi)教學學時少的局限，引導學生開展自主性學習[4]。南通大學校Blackboard網(wǎng)絡(luò)平臺提供了與課程相關(guān)的豐富的資源，包括教學資源（教學大綱、多媒體課件、實驗指導書等文件）、參考資源（學術(shù)論文、常用仿真軟件、典型應(yīng)用案例等信息）、復習思考題（作業(yè)講解、自測等系統(tǒng)）。通過此平臺，加強學生與教師（學生）之間的交流討論，創(chuàng)造“教”與“學”互動的網(wǎng)絡(luò)教學環(huán)境。

二、加強實踐教學

現(xiàn)代電力電子技術(shù)應(yīng)用性、實踐性強，因此有必要加強實踐教學，培養(yǎng)學生的動手與創(chuàng)新能力。

2.1課內(nèi)實驗教學

課內(nèi)實驗是在課堂教學的基礎(chǔ)上，進一步鞏固理論知識，提高學生的動手能力、解決問題和分析問題的能力。實驗項目遵循“理論分析→仿真驗證→硬件實驗測試→波形數(shù)據(jù)分析總結(jié)”的模式，以此培養(yǎng)學生形成理論聯(lián)系實際的科學實驗作風。

2.2開放創(chuàng)新實驗

現(xiàn)代電力電子技術(shù)實踐性較強，如果完全依靠課內(nèi)實驗教學是遠遠不夠的。因此，有必要鼓勵和支持一些優(yōu)秀大學生多參加大學生實踐創(chuàng)新訓練項目和全國大學生電子設(shè)計大賽，不斷提高他們的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神和實踐能力。大學生實踐創(chuàng)新訓練項目是由學生主持，通過團隊協(xié)作完成一個完整的課題項目。從項目選題、文獻搜集、方案制訂、可行性分析、仿真驗證、實驗調(diào)試、總結(jié)等方面組織學生獨立開展工作，均充分發(fā)揮了學生的主動性和積極性。全國大學生電子設(shè)計大賽幾乎每年都有與現(xiàn)代電力電子技術(shù)相關(guān)的題目。因此，通過大賽，可以使學生進一步鞏固所學知識。與此同時，要在有限的競賽時間內(nèi)取得好成績，學生必須學會“面對問題、分析問題、給出新思路、解決問題”的方法，極大地培養(yǎng)了學生的實踐動手和科研創(chuàng)新能力。

三、總結(jié)

通過上述教學改革措施，學生在自主學習、創(chuàng)新及工程系統(tǒng)分析能力等方面均得到提高，培養(yǎng)的學生在近年來的挑戰(zhàn)杯、電子設(shè)計大賽等學科競賽中均取得良好成績。當然，教學改革是一項長期而艱巨的工作，需要積極探索教學內(nèi)容、教學方法、教學手段和實驗實踐的改革，切實增強教學效果，實現(xiàn)實用型人才培養(yǎng)的整體目標。

作者：王亞芳 郭曉麗 茅靖峰 單位：南通大學電氣工程學院