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序論:在您撰寫電力電子技術主要內容時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
作者簡介:湯賜(1978-),男,湖南湘潭人,長沙理工大學電氣與信息工程學院,講師。(湖南 長沙 410114)
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)17-0042-03
電力電子技術是使用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術,其應用范圍非常廣泛,涉及一般工業、交通運輸、電力系統、通信網絡、計算機、新能源發電等。“電力電子技術”已成為本科教學階段的專業基礎課程,[1]地位十分重要。然而由于課程難,內容多,課時少,所以上好“電力電子技術”是一件具有挑戰性的工作。教案的制作和使用有助于應對這一挑戰。
很多非師范院校出身的大學教師都沒有寫過教案,只寫過講稿,筆者也一樣。直到拜讀北京理工大學龔紹文教授所著《大學青年教師教學入門:大學施教學初步》,[2]才正式接觸大學講課的教案。讀完深受啟發,對自己所授課程也嘗試著寫教案,并應用于實際教學,取得了較好的教學效果。下面對如何做好“電力電子技術”教案談談自己的一些認識和體會。
一、“電力電子技術”教案制作和使用的目的及其結構
“電力電子技術”教案是教師為某次課的宏觀指導思想和具體課堂進程而設計的教學方案,用來保證課堂教學質量達到規定要求。
一般來說,一次“電力電子技術”課的教案由兩大部分組成:概述和教學進程。概述主要用于闡釋教師對本次課的基本認識和實施教學的指導思想,涉及授課對象及其特點(重點是學生的專業特色、就業去向、已有的知識基礎和學習能力)、題目或主題、教學目的、重點和難點、講授方法和教學手段等。[3]教學進程則負責具體組織教學步驟,用以落實概述中的基本分析和指導思想,通常按授課時序寫明每個教學段落的教學要求、教學內容、表達方式和時間分配等細節。
二、“電力電子技術”教案優劣的評判標準
由于“電力電子技術”教案制作和使用的目的是為了保證課堂教學的效果,因此教案的基本結構及其具體內容能否真正實現該目的才是評判優劣的標準。一份較好的“電力電子技術”教案應該具備六個特征。
1.教學目的明確
不論是向學生傳播電力電子技術知識,還是培養他們的思想品質,都是孕育在具體教學內容的傳授之中,因而在制作教案時,要把每次課的教學目的具體化、明確化,并通過教學內容這一載體反映出來。
2.教學內容充實
首先,要保證包含了“電力電子技術”課程最基本、最重要和最核心的教學內容;其次,應適當介紹與上述教學內容有關的最新進展,拓寬學生知識面;最后,可嘗試結合自己的科研經歷,講出對上述教學內容實際運用的切身體會。
3.教學重點突出
依據“電力電子技術”課程的基本要求和教學大綱,確定每次課擬向學生介紹的重要知識點或需要培養的重要能力。值得指出的是,隨著電力電子技術的發展,特別是電力電子器件的發展,“電力電子技術”課程的教學重點是會發生變化的,因而不應把課程的重點看成是固定不變,年年如此的。[4]例如,西安交通大學王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術》(第4版)[1]實現了以基于晶閘管的電路為主體內容,向以采用全控型器件的電路為主體內容的轉移,充分反映了電力電子技術學科的新進展,因此,在教學時,要重點介紹基于全控型器件的電路以及控制這些電路的PWM技術。
4.教學方法得當
教學方法是多種多樣的,包括講授法、談話法、討論法、直觀教學法、準直觀法、邊講邊練法、單元教學法、發現教學法、程序教學法、案例教學法、暗示教學法等,[2]上述方法都有各自的優勢和不足,適用于不同的場合,因此,不應盲目肯定或否定一種方法,而應結合教學模式、教學手段和教學設備加以綜合使用。對于“電力電子技術”這門課程而言,筆者非常信賴案例教學法——通過演示MATLAB/Simulink模型搭建與仿真分析來傳授學生點石成金的“金手指”。
5.教學手段多樣
語言表達(包括肢體語言)和黑板板書、多媒體屏幕顯示、實驗演示等是幫助教師闡述教學內容和講解思路的兩類重要教學手段。前者作用于學生的聽覺,后者則作用于學生的視覺,二者形成合力,共同保證課程的教學效果。
6.教學進程合理
根據“電力電子技術”學科的發展、自己的理解和聽課學生的實際情況,對教材中的內容進行消化、整理和布局,反映在教案上,就是如何給每次課的講授內容分段并確定它們的講授順序。
三、“電力電子技術”教案制作的準備工作
為了制作一份能夠體現出教學目的明確、教學內容充實、教學重點突出、教學方法得當、教學手段多樣和教學進程合理等諸多特征的教案,需要完成以下三個方面的準備工作。
首先是要做好整體性備課工作。整體性備課是對“電力電子技術”課程的全面準備,是教師能否講好這門課程的最關鍵的一步。只有對“電力電子技術”課程有了整體上的把握,對教學內容已經做到了融會貫通,才能在具體講授每次課時有一個全局的高度、有一種俯視的自信,才能清晰流暢、舉重若輕講授課程,猶如庖丁解牛,游刃有余。
其次是要做好每次課的備課工作。整體性備課是非常重要的,但課還得一次課一次課的講。事實上,只有每一次課都講好了,整體性的把握才能落到實處,因此,在每一次講課之前也要備好課,具體來說:要根據教學安排表明確本次課所講授內容的大題目,確立教學目的,選擇具體內容及講授重點;根據教學的具體內容確定教學模式,例如,課堂講授、實驗或討論等;要把教學內容組織成一次講授式或議論式或談話式的文稿,應服從并服務于主題,把各部分內容按起始段、中間段到結尾段的順序安排組織好;選擇合適的教學方法和教學手段;寫出一份教案來,準備在課堂中使用。
最后是要多向有豐富授課經驗的老師請教,尤其是要多聽他們的授課,并及時寫下自己聽課后的體會,融入到自己的授課中去。多聽(聽人授課)、多講(自己授課);再帶著問題去聽,帶著體會去講……完成幾個循環往復的提高過程。
四、“電力電子技術”教案示例
為了更直觀地說明筆者上述認識和體會,本節給出了“電力電子技術”緒論課的教案實例以供參考。
1.概述
課程名稱:電力電子技術
本課內容:緒論
授課單位:電氣與信息工程系
授課對象:D電氣工程06-4,5,6
授課時間:90分鐘
(1)教學目的。通過對“‘電力電子技術’課程及電力電子技術的地位與作用是什么?什么是電力電子技術?它的發展經歷了哪些階段?目前主要應用在哪些領域?”等問題的初步說明,使學生們對電力電子技術有一個宏觀意義上的了解。
(2)教學意義?!半娏﹄娮蛹夹g”作為電力系統及其自動化專業的選修課,理論性較強,比較難學??紤]到本科生都有一定的自學能力,加之內容多、學時少,這就不可能講授過細。“緒論”可以為學生們從課程整體內容上把握“電力電子技術”的實質問題提供幫助。
(3)教學重點?!半娏﹄娮蛹夹g”課程及電力電子技術的地位與作用;電力電子技術與電子學、電氣工程、控制理論三者的關系;電力電子技術目前主要應用的領域(結合授課對象所學專業的特點及需要)。
(4)教學難點。無。
(5)教學方法。課堂講授,給出主要內容。
(6)教學安排。先簡單進行自我介紹,再引出本次課的主要內容:
回顧學生已學課程,提出問題:各門課程如何銜接并構成整體?“自動控制原理”中的理論如何運用,并實現對交流電動機的控制?
在介紹“什么是電力電子技術?”時,要重點介紹它與電子學、電氣工程、控制理論三者的關系。
在介紹“電力電子技術的發展經歷了哪些階段?”時,要扣住電力電子器件的發展史這條主線。
在介紹“電力電子技術目前主要應用在哪些領域?”時,要針對授課對象的專業特點與需要,重點介紹電力電子技術在交直流電機調速、交直流電力機車、電力系統FACTS和HVDC、太陽能和風能發電、電動汽車、超導儲能、不間斷電源、開關電源中的應用,并注意銜接好電氣工程與電子學、控制理論之間的關系。
(7)教學手段。以口授為主,一定量板書。
2.教學進程(見表1)
五、結束語
教學效果和學生的收獲是教學研究的出發點和落腳點。由于課程難,內容多,課時少,所以筆者對如何制作并使用教案來上好“電力電子技術”課程談了談自己的認識和體會,涉及“電力電子技術”教案制作和使用的目的及其結構,優劣評判標準,以及需要完成的準備工作等方面,并給出了一個具體的教案示例,希望能起到拋磚引玉的作用。
參考文獻:
[1]王兆安,黃俊.電力電子技術[M].第4版.北京:機械工業出版社,2000.
[2]龔紹文.大學青年教師教學入門——大學施教學初步[M].北京:北京理工大學出版社,2006.
電力電子技術是使用電力電子器件對電能進行變換和控制的技術,是一門迅速發展的新興交叉學科。“電力電子技術基礎”課程是高等院校電類自動化、電氣工程及其自動化和工業電氣自動化等專業的重要的基礎課。目前,在全國高校中,普遍存在著該課程的課時較少、實驗教學環節薄弱等問題,以清華大學自動化系為例,課內學時僅為32學時,實驗教學6個學時。在有限的學時內,合理安排課堂教學和實驗教學內容、改進教學方法、配備良好實驗教學環境,對提高學生學習的興趣及掌握電力電子技術的基本內容、培養學生的理論聯系實際以及創新能力,提高教學效果都有著重要意義[1-4]。
1課堂教學的主要內容和方法
1.1課程特點和課堂教學的主要內容電力電子技術和信息技術發展迅猛,全控型器件及其脈寬調制(PWM)技術以其優越特性,對電力電子技術的發展產生了深遠的影響。目前,在電力電子器件方面,國內的高等院校中,大多數采用以全控型器件為主要內容的課堂教學[5-8]。主要的教學內容有:電力MOSFET、IGBT、GTR、晶閘管和功率集成電路等電力電子半導體器件及相關器件或電路的特性、工作原理和使用方法;電路中強弱電接口、驅動和保護等措施;各種電能變換基本電路的工作原理、應用條件和分析方法;PWM技術、軟開關技術等控制方法。另外,增加了應用實例及分析,以及對實際工程方法和相關知識的介紹,因為后續的整流電路多以晶閘管整流電路為實例,其他教學內容中也不同程度地涉及到晶閘管,所以,關于半控型晶閘管器件的內容,我們安排了一定的學時。為提高教學效果和有利于學生學習,除主教材外,我們還編寫了“補充講義”,向學生提供了教學內容和要求、課程的知識單元與知識點、教學課件的使用說明、與教學內容有關的參考文獻和附錄等內容。課件的組織和編排盡量保證課程教學內容的完整性,根據教學內容給出了200多道課堂討論和思考題,根據以全控型器件及應用為主的教學特點,編寫了200多道作業練習題。其中,部分內容是為了擴充學生的知識面、便于自學和實際應用,給學有余力和有興趣的學生提供參考和實際應用的具體指導。
1.2結合自動化專業特點,探索新的教學方法(1)承上啟下,注重系統分析。電力電子技術分為電力電子器件制造技術和變流技術,從這兩個關鍵點出發,課程的基本目標是使學生熟悉各種電力電子器件的特性和使用方法,掌握各種電能變換基本電路的基本原理以及設計方法。為了突出自動化專業的特點、更加側重學以致用和理論結合實際,同時針對培養研究型人才的要求,我們引導、啟發學生從系統控制的角度考慮各種電力電子器件和電力電子電路的結構、工作原理、控制方法和參數計算方法等,這樣,既培養了學生將所學的“電路原理”、“模擬電子技術”、“數字電子技術”和“自動控制原理”等課程的知識融會貫通的能力,又提高了學生學習新知識的積極性,而且,為“電力拖動與運動控制”和“自動控制系統”等后續課程打好基礎。(2)培養學生實際工程的意識。課堂教學中,選取一些實際工程中典型的實例來分析,讓學生熟悉各種電力電子器件和變換電路的實際工程分析方法、應用范圍及技術經濟指標。因此,擴展了學生的視野,使學生了解電力電子領域的最新成就和技術動態,力求做到在有限的學時內,使學生盡可能多地了解電力電子技術的概況,多掌握一些基礎知識和基本技能,提高學習和鉆研的興趣。(3)以專題討論等方式鼓勵學生與教師互動。在課件里,根據教學內容給出了200多道課堂討論和思考題。為了更好地調動學生學習的積極性,讓學生積極參與到教學的各個環節中,我們安排了課堂的專題討論,讓學生提前在課外時間通過網上和圖書館查閱資料,自主設計方案,然后在課堂上由教師引導,就典型方案展開討論。學生的學習由被動變為主動,提高了綜合分析問題和創新的能力,學生普遍反映:“提高了我們查閱資料、利用學習資源的能力,也很大地提升了我們的自主學習性,這對我們以后的學習和研究的幫助都將是巨大的”,“激發了自己對于科研的興趣”,是“較全面檢驗自己所學基礎知識的機會,更讓自己對于今后的學習有了總體的認識”。
2實驗教學體系的創新
2.1實驗教學平臺的建設“電力電子技術基礎”是一門應用性很強的技術基礎課。清華大學自動化系歷來重視實驗教學,明確了實踐教學是創新人才培養過程中貫穿始終、不可缺少的重要組成部分,是培養學生理論聯系實際、提高專業業務水平的重要途徑[9-10]。根據學科發展的要求以及課程的實驗教學特點,我們研究了國內外同類實驗教學平臺的特點,對原有已較先進和實用的功能模塊進行了升級改造,或按照我們的教學理念重新進行了設計,建設了新型電力電子實驗教學平臺[11]。整套實驗平臺由實驗臺和不同的功能模塊組成。模塊按照功能可劃分為5個部分:電源部分、控制部分、功率部分、測量部分和負載部分。模塊化和集成化的設計,實現了“電力電子技術基礎”課程所需的從電路原理、控制器及被控對象到系統的多層次、多內容的實驗體系。整個實驗平臺結構緊湊,易于擴展,使用方便靈活,便于維護。主要特點如下:(1)覆蓋面廣。①滿足“電力電子技術基礎”、“電力拖動與運動控制”課程的基本教學實驗和“控制系列專題實驗”課程的部分實驗;②為自動化專業以及有關專業的本科生、研究生等學生提供一個綜合性實驗平臺;③同時也可為相關的科研項目提供實驗環境。(2)主要控制電路采用先進的主流技術。自主設計的驅動及控制單元以DSP為核心,設計了多種控制模式,具有多功能、全數字化的特點。該單元集調壓、調頻、斬波和正弦脈寬調制輸出等多種控制功能于一體,可以進行直流斬波、正弦逆變、倍頻逆變、開關電源和電機調速等多項實驗。(3)安全性、易觀測性和易操作性得到提高。充分注意強電實驗的特點,對絕緣和保護做了細致考慮;合理地配置了觀測點和測量儀器,以便于實驗中各物理量的安全和準確提取,方便了實驗驗證。
2.2實驗內容結合“電力電子技術基礎”課程的課堂教學內容以及課程特點,實驗教學內容應該包括電力電子器件工作原理、基本電力電子電路原理、典型電力電子系統應用等。從實驗類型來分,既有培養學生的基本實驗技能和鞏固及加強課堂教學內容的驗證型實驗,又有旨在培養學生的綜合能力、設計能力和實現能力的設計型、研究型實驗。實驗難易程度也是從低到高,學生的能力培養也體現了逐步、穩步提高的過程。作為實驗技能訓練的基本要求,實驗內容中充實了基礎實驗即驗證型實驗———直流斬波電路實驗?;疽笫菍Φ湫蛿夭娐饭δ艿尿炞C。同時增加研究型實驗的環節,要求學生通過改變電路參數、改變開關頻率以及改變負載的大小等方式觀測和分析電路工作性能和參數的變化,改變了以往驗證型實驗中有些學生機械性地照搬實驗步驟的現象,調動了學生自主學習的積極性。例如,波形失真、諧波分析和高頻噪聲等內容,在理論上比較難于理解,而通過實驗可以很直觀地對這些概念加深感性認識,收到了很好的效果。研究型實驗包括正弦波逆變電路實驗和開關電源實驗等。正弦波逆變電路實驗融合了逆變電路和PWM控制技術的核心內容。而開關電源采用交—直—交—直變換技術,是一種組合變流電路,包含整流、高頻逆變、隔離變壓和濾波等電路,體現出了電力電子技術及其課程教學的主要內容,對學生提煉電力電子技術課程教學的關鍵知識點有很大的幫助,這些研究型實驗對學生深入學習與理解電力電子技術有很大的作用。在實踐教學中融入數字控制技術和計算機控制技術,提高了系統的可擴展性[12]。對學有余力和有興趣的學生可以選作設計型實驗,如有源功率因數校正實驗和斬控式交流調壓電路實驗等。在原有實驗的基礎上增加了多項學生自主設計和動手的環節,充分滿足了學生自主實驗時的要求,鼓勵學生充分利用實驗室的條件,進行創造性的研究工作。
關鍵詞:電力電子技術;電氣工程;課程設置
作者簡介:劉晉(1974-),男,河北涿州人,華北電力大學電氣與電子工程學院,講師;牛印鎖(1973-),男,河北定州人,華北電力大學電氣與電子工程學院,高級工程師。(北京100026)
基金項目:本文系華北電力大學2010年教改項目的研究成果。
中圖分類號:G642.3 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2012)06-0064-02
隨著電力電子器件制造技術和微機技術的發展,電力電子技術在電氣工程的各個領域得到了廣泛的應用,電力電子技術在各個領域的應用帶來了相應領域的技術革命。
在電力系統領域,電力電子技術除了廣泛地應用于發電、輸電、配電和用電等環節,在太陽能光伏發電、風力發電等可再生能源發電領域、電動汽車應用和節能等領域也得到廣泛的應用。電力電子技術的廣泛應用對電力電子技術教學和研究都提出了新的要求和內容。
“電力電子技術”已經成為電氣工程專業重要的專業基礎課。由于專業背景和就業方向的不同,國內不同高校以及國外大學在“電力電子技術”的課程設置、教學內容、教學重點、教學手段、實驗內容以及后續專業課程設置等方面存在許多異同點。
本文對國內外幾所大學“電力電子技術”本科教學方面的情況進行了初步的對比,對其教學安排、教學內容與手段和實驗情況進行了對比總結,希望這些對比和總結能夠幫助從事電力電子方面教學的教師開拓教學思路、豐富教學手段、提高教學效果,為該課程的教學提供有益的參考和借鑒。
國內大部分理工科院校都開設了“電力電子技術”課程,本文選取了國內的清華大學、西安交通大學、浙江大學、南京航空航天大學和華北電力大學進行了比較分析;國外大學選取了美國麻省理工學院和英國曼徹斯特大學進行了比較分析。
一、課程設置比較
清華大學電機工程與應用電子系、信息科學技術學院自動化系開設了“電力電子技術”課程,機械工程學院汽車工程系開設了“汽車電力電子學”。后續相關課程有“直流輸電技術”、“電力傳動與控制”、“電力拖動與運動控制”。
西安交通大學電氣工程學院、電子與信息工程學院自動化科學與技術系開設了“電力電子技術”課程,共56學時,包括8學時的4個實驗項目。
浙江大學電子信息工程、電氣工程及其自動化和自動化等專業開設了“電力電子技術”課程,共56學時,包括16學時的實驗項目,實驗學時數相對較多。
南京航空航天大學電氣工程及其自動化和自動化等專業開設了“電力電子技術”課程,共72學時,包括16學時的實驗項目,總學時數和實驗學時數相對較多。
華北電力大學電氣與電子工程學院電氣工程及其自動化專業、信息工程專業,控制與計算機工程學院自動化專業開設了“電力電子技術”課程,共48學時,包括8學時的4個實驗項目。后續相關課程有“電力電子技術應用”(專業選修)、“HVDC與FACTS技術”、“電力電子課程設計”和“電力電子綜合實驗”。
國內幾所高校課程開設情況見表1。
美國麻省理工學院EECS(電氣工程與計算機科學)系開設了“電力電子技術”(Power Electronics)課程。
英國曼徹斯特大學EE&E(電氣與電子工程)學院為電氣與電子工程專業、機械電子工程專業2年級開設了“電機、拖動與電力電子”(Machines,Drivers & Power electronics)課程,上述兩個專業在3年級開設了“調速”(Variable Speed Driver)和“電力電子”(Power Electronics)課程。
英國諾丁漢大學EE&E(電氣與電子工程)系為電氣與電子工程專業2年級開設Power Supply Electronics;為電氣工程與可再生能源系統專業2年級開設Power Supply Electronics,3年級開設Power Electronic Design,Renewable Generation Technologies and Control,FACTS and Distributed Generation,Energy Conversion for Motor and Generator Drives,以及選修課程Advanced AC Drives,Technologies for Wind Generation,Advanced AC Drives with Project,Advanced Electrical Machines等相關課程。
從課程設置上看,國內大多數高校電氣工程專業基本都將“電力電子技術”作為專業基礎課程。但不同專業特色的學校在其后續課程設置上差別較大,該專業學生未來就業的方向和領域對后續課程的設置影響很大,這也是各個學校在電力電子技術教學上最具專業特色的地方。
二、教學內容比較
國內高校在“電力電子技術”課程教學內容上相差不多,主要內容有:電力電子器件、整流電路、逆變電路、直流斬波電路、交流―交流電力變換、電路脈寬調制(PWM)技術、軟開關技術和電力電子應用介紹等內容。南京航空航天大學還增加了功率變換器中的磁性元件設計方面的教學內容。
麻省理工學院EECS系“電力電子技術”課程內容主要有:整流器,功率因數畸變檢測與校正,磁場,DC/DC變換器,隔離DC/DC變換器,DC/AC變換器,EMI濾波器,損耗與吸收電路,軟開關,熱設計,控制,三相系統介紹,多相整流器,開關電源,諧振變換器,實際的電力電子系統設計中的相關問題和課程設計等內容。
英國曼徹斯特大學EE&E學院的“電機、拖動與電力電子”(Machines,Drivers & Power electronic)課程內容主要有:交流感應電機、交流同步電機、變壓器、相控整流電路及其應用?!罢{速”(Variable Speed Driver)的主要內容有:感應電機特性,變頻調速原理等。
通過對比可以看出,國內外大學在“電力電子技術”課程內容上差別比較大,側重點也各不相同。國內使用的“電力電子技術”本科教材大都是在介紹電力電子開關器件的基礎上,對各種交、直流電能變換電路的結構和工作原理進行定性和定量的分析,并涉及一些相關的應用技術。國外教材則更注重最基本原理介紹和電力電子實際應用電路系統的設計和計算分析。
三、教學方法與手段比較
在教學手段上,國內外大學大體相近,大都采用多媒體、動畫技術與黑板相結合的教學手段。另外,國外大學采用手寫、打印膠片投影授課也較為普遍,在課前把授課講義發放給學生。
國內高校教學主要以課堂講授為主,由于學生人數比國外學生多,課堂的互動性以及課堂討論比國外高校要少,且效果不好。另外,國內學生課外查閱文獻資料和閱讀材料的環節常常被忽略,這點與國外高校差別較大。
在輔助教學方面,國內外大學形式上差別不大,主要通過習題課、答疑、平時測驗和復習課等方式幫助學生進行課下的自學和考試前的復習。
四、實驗環節比較
在基礎實驗內容上,國內高?;旧弦噪娏﹄娮悠骷匦?、相控整流電路實驗、直流斬波電路實驗、交流電力控制電路實驗、負載換相式逆變電路實驗、交―直―交變頻電路實驗、SPWM逆變實驗等作為基礎實驗。由于各個學校的實驗條件和專業特色不同,開放性和設計性實驗的內容和開展情況差別較大。
曼徹斯特大學EE&E學院電力電子課程實驗內容較少,實驗室條件(如實驗室面積,實驗臺套數等)不如國內許多高校,但其學生對撰寫的實驗報告非常認真,國外學生正是通過認真撰寫實驗報告加深了對于實驗原理和內容的理解。
在后續課程實驗中,各學校側重點各不相同。如華北電力大學在后續課程中開設開發了閉環直流電機脈寬調速實驗、靜止無功補償(SVC)實驗、高壓直流輸電(HVDC)實驗等針對電力電子技術在電力系統應用的專業實驗內容,具有鮮明的電力系統專業特色。
國內多數高校都存在學生人數多而實驗室設備套數少,實驗重復次數多和實驗室教師工作量大的情況,這種情況在短期內很難解決。電力電子網絡實驗平臺和虛擬實驗室的研究和建設可以為該問題的解決提供一定的思路。
五、啟發與體會
通過對國內外幾所大學在電力電子技術本科教學方面的對比,有很多值得我們學習和借鑒的思路和方法,在“電力電子技術”教學改革中,筆者認為應注意以下幾點:
(1)建立系統教學的觀念。在課程體系的設置、教材編寫、課程內容組織和實驗項目安排的過程中,從電力電子系統的角度出發,結合本學校開課專業未來的應用領域,將相關的知識與未來實際應用有機融合起來,使學生深入了解電力電子技術在未來工作中的應用,從而提高學生的學習興趣,使學生學習做到有的放矢。
(2)注重電力電子基礎實驗和設計性實驗相結合,培養學生的電路系統設計思想和能力,根據本校專業發展和應用的實際需要開發相應的專業應用實驗項目。
(3)注重課堂教學、仿真驗證、實驗驗證和電路設計有機的結合。豐富教學手段,通過仿真與實驗的對比分析,使理論和實踐相結合,提高教學效果。
(4)建立電力電子教學資源平臺,為國內各個高校相關專業的教師和學生提供一個互相學習、交流和資源共享的網絡平臺,從而不斷提高“電力電子技術”及其相關課程的教學水平,為廣大的師生營造良好的學習和學術研討氛圍。
六、總結
本文對國內外幾所大學“電力電子技術”本科課程設置、教學內容、教學方法與手段、實驗環節等進行了比較和分析,對“電力電子技術”教學提出了一些建議,希望為該課程的教學和教學改革提供一定啟發和有益的參考。
參考文獻:
[1]關曉菡,張衛平,張東.國內外高校電力電子技術教育現狀綜述[J].電氣電子教學學報,2006,(2).
關鍵詞:教學改革;電氣工程概論;互動式教學法;教學效果
作者簡介:韓楊(1982-),男,四川成都人,電子科技大學機電學院,講師。(四川 成都 611731)
基金項目:本文系電子科技大學中央高?;究蒲许椖浚椖烤幪枺?672011ZYGX2011J093)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)10-0057-02
“電氣工程概論”課程是電氣工程及其自動化專業的專業基礎課。課程圍繞電氣工程領域的幾個主要分支——電機電器及其控制、電力系統及其自動化、高電壓與絕緣技術、電力電子與電力傳動、電工新技術等方面進行全面系統的介紹。通過該課程的學習,學生對電氣學科的發展歷史和應用現狀有全景式的了解,對進一步深入電氣工程學科類專業學習起到導航作用,并逐步培養對電氣科學與工程的崇尚與追求的專業精神以及創新意識。[1,2]
實踐表明,學生總是習慣于知識的“定量”化灌輸模式,而對于這樣一門以“定性”介紹為主、沒有公式講解和詳細專業理論分析的課程,最初還有些不適應。如何激發學生對電氣專業的興趣,引導學生通過網絡搜索和圖書館資料查詢等手段,去主動了解和掌握一些專業知識背景,是課堂教學中需要著重思考和實踐的課題。[3-5]筆者經過兩三年的電氣工程概論教學后,在重點講述電力系統自動化、電力電子與電力傳動等的基礎上,把互動式教學方法成功應用到教學實踐中。課堂教學表明,這對于提升學生學習興趣和培養學生自主學習能力方面是非常有效的。
一、 采用互動式教學方法,探索改革教學模式
“電氣工程概論”課程涵蓋內容多,采用傳統滿堂灌式教學方法,效果不佳。筆者通過教學實踐,摸索出一套有效的方法,教學安排按照如下順序:教師理論講解—多媒體PPT展示—視頻演示—給學生布置課后調研題目—學生自主學習、分組研討、制作PPT—學生課堂專題演講—同學問答互動、教師總結—教師提出整改意見—學生課后再次收集資料、完成研究報告。這種互動式方法培養了學生對課程的興趣,使他們在PPT演講、書面表達、創新能力培養方面都起到積極作用。
二、調整更新教學內容,提升課堂教學質量
1.課程緒論
(1)主要內容:電氣工程在國民經濟中的地位;電氣科學與工程的發展簡史、前景、理論基礎和常用計算機程序,譬如EMTP、MATLAB、BPA、EMTDC、PSPICE等。應達要求:了解電氣科學與工程的產生過程;了解電氣工程及其自動化專業的二級學科分布;了解電氣工程學科的發展前景和在國民經濟中的主要應用和作用。
(2)教學設計:圍繞使學生對本課程的專業背景、主要應用前景有一個清晰的認識和激發其對本專業的熱愛這一目標來展開。在講授過程中,補充智能電網、新能源的開發利用技術等當前國內外的研究熱點,擴展學生的專業視野。
2.電機電器及其控制技術
(1)主要內容:電機的作用及其發展簡史;電機的分類與結構、應用領域、選用與運行控制;電機學的研究內容概要;電器的發展歷史和分類。應達要求:了解電機的基本作用、發展簡史、電器的發展歷史;理解電機在國民經濟中的應用領域;掌握電機的可逆原理;理解電機學的主要研究內容、高壓電器與低壓電器的基本結構與作用;掌握電機分類方法和不同類別的電機特點。
(2)教學設計:介紹電機與電器學科的概況、發展簡史,使學生對電機學等后續專業基礎課程以及電機的微機控制技術等專業課程的學習建立初步的感性認識。通過FLASH制作的同步電機勵磁過程和旋轉磁場模擬動畫來加強學生對電機學理論知識的理解。對于電器部分,通過圖片的形式向學生展示各種電器,增強學生的感性認識;對于高壓電器部分,由于裝置體積龐大,采用視頻錄相講解的方法,拉近學生對高壓電器的感性距離。
3.電力系統及其自動化技術
(1)主要內容:電力系統發展簡史;電力系統簡介;發電廠、電網概述;電力市場簡介;電力新技術與發展趨勢。應達要求:了解電力系統的發展簡史和我國電力工業的發展概況、交直流輸電技術的發展過程、各種類型的能源發電原理及其特點;了解電力市場的概念、電力新技術的發展趨勢;理解電力系統的功能與作用、現代電力系統的主要特點和運行過程。
(2)教學設計:主要講授電力系統的概況、基本概念,內容涉及發、輸、供、配、用幾大部分,按發電部分、電網運行與調度、電力應用三個環節順序介紹。教學過程中首先從系統的角度對電力系統進行介紹,使學生建立對電力系統整體功能及結構的認識,在此基礎上,進一步對各個組成部分分別闡述。在講述電力系統發展前沿技術的時候,本著自動化、數字化、智能化的發展主線,將智能電網的概念引入課堂。
4.電力電子技術與電力傳動
(1)主要內容:電力電子技術的作用與發展簡史;電力電子技術的特點和研究內容、應用領域;電力電子技術的地位、發展方向和電力傳動概況。應達要求:了解電力電子技術的作用、發展歷史;了解電力電子技術的主要應用領域和新技術的發展趨勢;了解電力傳動的主要應用領域;理解電力電子技術的概念與特點和直流電機、交流電機傳動的基本原理。
(2)教學設計:介紹電力電子技術的作用、歷史、主要特點及其發展趨勢。電力電子技術是我院電氣專業一門重要的專業課程。對半導體變流技術的發展歷程進行講授,讓學生明確電力電子技術的本質和重要意義;將實驗室電力電子器件作為道具,在課堂上實物演示,讓學生建立感性認識。在講述電力傳動部分時,結合工程實踐進行案例教學,使學生明確電力傳動在工業中的應用概況;結合科研課題,將典型案例通過PPT向學生展示。
5.高電壓與絕緣技術
(1)主要內容:高電壓與絕緣技術發展簡史及主要內容;高電壓新技術及其在各領域的應用。應達要求:了解高電壓與絕緣技術的作用;了解高電壓的產生原理和試驗設備;了解高電壓新技術及其在各領域的應用;理解基本的高電壓及絕緣試驗操作。
(2)教學設計:介紹高電壓與絕緣技術的發展歷程、應用領域及其試驗技術。本章具有很強的專業背景,因此在教學時,采用了PPT講授和視頻演示相結合的教學手段,突出高電壓技術的產生背景、發展歷程、試驗條件和環境等,達到讓學生建立一個感性認識的目的。
6.電工新技術
(1)主要內容:電工新技術發展趨勢、超導電工技術、聚變電工技術、磁流體技術、可再生能源技術、磁懸浮列車技術、燃料電池技術、飛輪儲能技術和微機電系統。應達要求:了解電工新技術的發展趨勢、超導電工技術、磁聚變電工技術的基本原理及應用,磁流體發電和推進技術、磁懸浮列車技術、燃料電池技術及應用,飛輪儲能技術及應用和微機電系統的基本概念。
(2)教學設計:主要以PPT講授為主。對超導電工、聚變電工、可再生能源發電、燃料電池技術和微機電系統等前沿技術進行專題概述。
三、改革教學方法,創新互動式教學模式
1.注重課堂引導,激發學生學習興趣
在教學過程中,借助網絡資源,向學生介紹電氣行業的應用情況和相關企業的產品和市場情況,譬如給學生介紹聯合證卷行業深度分析“電力電子,我們可以看得更遠”,重點介紹電力電子變頻器、整流設備、無功補償設備SVG、開關電源、直流輸電裝備等技術的實際工程應用,介紹相關企業和上市公司產品和市場概況,激發了學生的學習興趣。
2.加強課堂互動,調動學生積極性
為了加強課堂互動,采用了PPT講解和視頻教學相結合的方法,進行多個專題介紹。譬如:核裂變之歷史回顧、中廣核集團介紹、日本核事故回顧、歐洲核聚變裝置、中國托克馬克聚變裝置、日本新干線與中國高速鐵路、國家電網、南方電網公司宣傳片;汽輪發電機、水輪發電機安裝視頻和三峽發電廠簡介。學生觀看完視頻后,進行提問:裂變和聚變的區別是什么?日本核泄漏事故的原因是什么?避免核事故的方法有哪些?日本新干線和中國高鐵的技術要點有哪些?汽輪機和水輪機的原理是什么等等。鼓勵學生回答問題,凡是舉手回答問題的學生,在平時成績上加2分,調動了學生的積極性。隨后,教師進行總結評論。
3.推行專題報告,活躍課堂氣氛
采用學生專題演講方法,激發自主學習興趣和收集整理資料的能力。學生3人一組,分工協作完成資料收集、PPT制作和課后研究報告撰寫。學生報告題目有:智能電網概述、電氣化鐵路接觸網介紹、電能存儲技術的發展概況、地熱發電的現狀與技術要點、PLC的原理與應用、國內外智能電網發展趨勢、柔性太陽能電池、國內外高壓直流輸電工程簡介、電力系統柔性輸配電技術、城市軌道交通供電系統和電動汽車電源系統等等。學生報告后,其他學生提3~5個問題,報告者首先作答,教師隨后總結,并對相關技術問題進行詳細講解。對提問的同學,在平時成績上加2分。這樣課堂氣氛非?;钴S,學生爭先恐后舉手發言。
四、結束語
通過和學生的溝通發現,學生非常喜愛這種互動式教學方法,感覺課堂不再枯燥,而是充滿活力,在知識獲取和創新、演講能力和書面表達方面都得到全面的鍛煉,收獲頗豐。學生的積極性被充分調動起來了,課堂氣氛活躍,學生學習中找到了快樂,對電氣工程專業提升了興趣。教學實踐表明,互動式教學方法在電氣工程概論課程的應用是成功的。
參考文獻:
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[2]楊鴻波,高晶敏,侯霞,等.“電路分析”課程教學改革的探索與實踐[J].中國電力教育,2011,(2):99-100.
[3]蔣陸萍,蔣宇琦.自主教學法在“電力生產概論”課程教學中的應用[J].中國電力教育,2012,(15):67-68.
【關鍵詞】集成化;電子技術;發展趨勢
電力電子技術作為一門交叉學科,建立在信息學科、電工學科、材料學科基礎之上、實現對電力機械裝置進行有效控制的技術,在現代科技發展過程中占有極為重要的一席之地。電力電子技術最大的特點在于實現強電與弱點相結合,強電與弱電相結合,以弱電控制強電,用以實現電能的轉換、控制、分配和應用的最優化、高效率、智能化。研究電力電子未來發展趨勢,對于全面推動以電力電子為基礎的新學科的增長、推動與電力電子相關領域自動化、提升經濟社會效益具有至關重要的作用。
一、集成化電力電子技術系統的相關理論分析
第一,集成化電力電子技術系統的含義。所謂電力電子子系統的集成,“就是將功率器件、電路元件、控制器、傳感器及動作開關等集成為一個完整的智能的電力電子子系統。電力電子子系統級的集成目標是建立系列電力電子集成標準模塊,它是一個高度集成的、能完成特定功能的、標準的電能處理單位。”
第二,集成化電力電子技術系統的主要內容。一般來講,集成化電力電子技術系統包含兩方面的內容,一是電力電子集成系統的集成,也就是組成集成化電力電子技術系統的模塊集成;二是電力電子技術實際應用系統的集成,也就是電力電子技術系統級別的集成,是相對于電力電子技術模塊級別更高級別的集成。
二、集成化電力電子技術系統的主要分類
集成化電力電子技術系統,根據其功能及組成原理不同,可以分為單片集成電力電子技術系統、混合封裝集成電力電子技術系統、系統集成電力電子技術系統三個類別。
一是單片集成電力電子技術系統?!皢纹墒菍⒅麟娐?、驅動、控制電路及其他附屬電路都集成在一個芯片上,這實際上是微電子領域的集成電路技術在電力電子領域的延伸。”單片集成電力電子技術系統廣泛應用于類型的小功率電子設備中,不適用于功率較大、電壓較高的環境中。單片集成電力電子技術系統成本低、工藝技術簡單;伴隨著科學技術的不斷進步,單片集成電力電子技術系統其功率范圍也不斷擴大,是電力電子集成技術的主要發展方向和發展趨勢,應用前景比較廣泛。單片集成電力電子技術系統主要應用于手機、移動電子設備中。
二是混合封裝集成電力電子技術系統。該系統把多個主電路芯片、驅動芯片和控制芯片集成在一起,適用范圍主要集中在幾百瓦以及千瓦級功率范圍之內?;旌戏庋b集成電力電子技術系統的實質是在保障變換器整體的前提下,減少功能部件和封裝部件的數量,提高系統的可操作性和靈活性。從當前整個電力電子集成系統研究來看,主要集中在該系統層次,也是當前開展電力電子集成研究的關鍵和核心。該系統的主要缺點在于成本較高體型較大。
三是系統集成的電力電子集成系統。該系統的實質在于將各種電力電子元器件、部件進行集成,使之成為一個系統化的功能體系。當前對于系統集成的電力電力集成系統仍然沒有統一的概念,是一種比較高級意義上的電力電子集成系統,是當前電力電子研究主要方向和重要領域。
三、當前在集成化電力電子技術系統發展趨勢下研究的主要領域
一是新型封裝互連技術。對該項技術的研究是集成化電力電子技術系統發展趨勢過程中進行研究的核心和關鍵。
二是模塊的熱管理技術。模塊的熱管理技術在集成化電力電子技術系統發展趨勢中占有極為重要的地位,畢竟在整個電力電子集成系統中模塊熱處理技術直接關系到整個系統的質體積以及綜合性能。在模塊熱處理方面,注意力和集中點主要體現在高效和輕便散熱方式的研究。
三是無源元件集成技術。在集成化電力電子技術系統中,對電源整體功率影響最大的當屬無源元件。當前在封裝互連技術研究方面主要集中在電路中部分電容器與磁性元件集成在一起,構成無源集成模塊。
四是集成化電力電子技術系統的新型器件和封裝新材料研究。在整個集成化電力電子技術系統中,如果能夠實現新型電力電子器件的創新革命,將會對整個集成化電力電子技術系統產生至關重要的影響和變革。這方面是當前集成化電力電子技術系統研究的主要領域。
四、結語
伴隨著科學技術的進步發展,電力電子集成技術獲得長遠發展;尤其是近年來電子科學技術、計算機科學、現代通訊業的高度發展更是為集成化的電力電力系統發展奠定了堅實的基礎。集成化是未來電力電子技術發展的必然趨勢,其應用前景越加廣泛、市場越加廣闊。
參考文獻
[1]張海瑞,賈家寧.適應現代電子技術發展 構建虛實結合的電子類實驗教學[J].無線互聯科技,2013(03).
就當前我國在電力電子技術方面的發展而言,其研究的主要內容包括以下四個方面:(1)電力電子元器件以及功率集成電路。(2)電力電子變換器技術。該技術研究的內容主要包括新能源的節約、電力能源的節約、新能源電力電子、空間以及軍事應用中的特殊電力電子變換器技術等。(3)電力電子技術的應用。在其應用方面研究的主要內容是將超高功率轉換器應用于鋼鐵、電力牽引、可再生能源發我國電力電子與電力傳動系統發展問題和方向的分析代維菊黑龍江省綏化學院電氣工程學院152061電、電力、船舶推進、冶金等工業方面以及電力電子系統的網絡化、信息化發展。(4)電力電子系統的集成。在系統集成方面,其研究內容主要包含標準化電力電子模塊、多芯片系統的集成、單芯片系統的集成、集成電力電子系統的可靠性以及穩定性研究等。
2我國電力電子在發展過程中遇到的問題
目前,我國在研究電力電子技術方面還存在著諸多的問題,這些問題都嚴重的制約了我國經濟的發展。主要問題有:現今我國電力電子產品大多是采用的晶閘管,雖然利用晶閘管可以創造出一部分科技含量較高的產品和設備,但是這些產品和設備多使用的是國外的生產設備以及多組分組集成制造法,特別是很多先進的全控型電力電子器件,幾乎全都需要從國外進口,才能滿足國內的技術要求,尤其是很多關系著我國的經濟發展以及社會安全的關鍵領域中的核心技術、設備、軟件等。另外,我國電力電子技術與國外發達國家的差距甚大,這在一定程度上影響著我國與國外經濟的合作。在過去的幾十年中,我國經濟發展的各部門都先后從歐美發達國家中引進了先進的電力電子技術,并且開始重視國內技術的發展。就目前的發展情況而言,雖然表面上顯示出我國在很多技術方面可以滿足國內的要求,但實際上在很多關鍵技術領域,我國的電力電子技術依然需要進口,國內的技術水平依然相對較低。國內與國外發達國家在電力電子技術方面的主要區別在于電力電子技術的發展依然存在著技術含量低、產品可靠性差、數字控制水平滿足不了社會的要求、系統控制軟件的水平低、應用程序的控制技術差、重大項目領域缺乏經驗等問題。這就使得我國必須要依賴從國外進口高性能、高功率的電力電子轉換器設備才能滿足國內的使用。
3提高我國電力傳動系統性能的主要方法
現今,我國電力傳動系統研究工作主要圍繞著交流傳動系統進行。伴隨著交流電動機調速裝置的性能越來越完善以及調速理論的重大突破,電動機的調速技術漸漸從直流發電機—電動機組調速、晶閘管可控整流器、直流調壓調速向交流電動機變頻調速轉變。之所以交流傳動系統發展的這么迅速,其原因與我國在功率半導體器件的制造技術、交流電動機控制技術、以大規模集成電路和微型計算機為基礎的數字化控制技術、電力變換技術等關鍵性技術方面的突破有關。要提高交流傳動系統的整體性能,可從以下三個方面開展研究工作:(1)PWM技術的應用隨著電壓型PWM逆變器在高性能交流驅動系統中的廣泛應用,我國對PWM技術的研究更為深入。PWM功率半導體器件的開關控制主要采用是高頻技術,一般來說,PWM技術可分為三類進行研究,即隨機PWM、正弦PWM以及優化PWM。正弦PWM的開關頻率對于提升電力電子器件的功率有著非常突出的作用,這使得該技術在中小功率交流驅動系統中的應用極為廣泛。不過,這種技術不適用于容量過大的電源轉換設備,因為高開關頻率將會引起極大的開關損失。(2)直接轉矩、矢量控制技術的應用對于交流電機的交流驅動系統而言,其具有強耦合、多變量、非線性等特點,這就使得其控制工作變得十分的動態化,不過我國目前在這方面的研究還是較為成功的。在上世紀七八十年代,我國就提出了交流電機的動態控制理論,該理論要求不僅要對各個變量的振幅進行全面的控制,同時還要對各個階段進行控制。直接轉矩控制技術以及矢量控制技術是我國在交流驅動系統控制中的主要技術,此外,隨著科學技術的發展,神經網絡控制、模糊控制等智能控制技術也在我國逐漸發展起來,對提高交流傳動系統的控制精確度有著極其重要的作用。(3)微電子技術的應用微電子技術對于提高我國數字控制處理芯片的運算能力以及可靠性有著極大的作用。當前,適合用在交流傳動系統中的微處理器有ApplicationSpecificIntegratedCircuit—ASIC、DigitalSignalProcessor—DSP、單片機等。其中,高性能計算機的結構形式主要采用的是多總線結構、多處理器結構以及流水線結構等。
4結束語
關鍵詞:高職院校 電力電子技術 教學方法 改革
1 教學現狀
電力電子技術是一門新興的應用于電力領域的電子技術,是利用電力電子器件(晶閘管、GTR、MOSFET等)對電能進行變換和控制的技術,廣泛應用于工業、交通運輸業、電力系統、家用電器中,是現代電氣專業不可缺少的一門課程,在培養該專業的人才中占有很重要的地位。近幾年家大力發展職業教育,目的是順應市場要求培養高素質技能型專門人才。如今大部分高職院校,在教學模式的選擇上,往往忽略學生及課程的特點,沿用本科院校的教學模式――以理論教學為主,實踐教學為輔,理論教學在先,實踐教學在后的教學模式,而這樣的教學模式對于高職院校中電力電子課程的學習造成了巨大的阻力。
1.1 課程理論知識復雜抽象
該門課程的主要內容包括:整流電路分析、逆變電路分析、直流斬波電路分析以及交流調壓調頻電路分析,每一章節中都會涉及大量的數量計算、波形及電路分析,例如,三相整理電路或交流調壓電路,涉及到的輸出波形復雜難懂讓學生很難理解和掌握;此外,大量的電路圖(正弦波同步觸發電路、鋸齒波同步觸發電路等)分析起來更是困難重重,長此以往導致學生們對該門課程產生了厭煩心理,最終放棄對電力電子的學習。
1.2 實驗設備陳舊,教學過程機械
電力電子實驗是在實驗臺上操作完成的,主要是一些驗證性的實驗,即首先對該電路進行理論分析,包括波形分析、數值計算等,然后要求學生按照操作步驟連接電路,調試過程最終檢驗實驗結果與理論分析是否相同。這樣的實驗教學機械呆板,學生無需過多思考,只要按照步驟操作就行,沒有拓展性與創造性,并且試驗設備年數已久,陳舊老化,導致實驗結果與理論分析偏差很大,不利于學生對于新知識的認知。
2 特點分析
基于上述存在的教學現狀,大部分的研究者會考慮在沿用原有的教學模式下,通過改變教學方法、教學內容、調整實驗課時等來提高電力電子技術的教學質量,但筆者認為,他們忽略了一個最重要的問題,即教學模式的選擇是否恰當。教學模式的選擇必須“因材施教”,這里的“材”包括兩方面,第一,授課對象即學生的特點;第二,所授課程――《電力電子技術》這門課程的特點,來采用恰當的教學模式。該文著重分析了高職院校學生的普遍特點及《電力電子技術》課程特征,為教學改革打下基礎。
2.1 高職院校學生的特點
在高考大軍中,高職院校的學生總體的成績較差,大部分的學生高考成績僅在300分左右。這一方面說明他們掌握的基礎知識確實薄弱,如果在大學階段,采用課堂授課為主的理論教學模式,高中階段所學知識難以支撐大學階段的學習。并且進一步說明高職院校的學生不擅長大篇幅的理論知識的學習,對于新事物的認知,如果采用理論授課的方式,不能引起學生的興趣,反而會讓學生產生厭煩心理。
但是高職院校的學生動手能力和實踐操作能力并不差,他們對未知領域有著一種探索的沖勁,對于新事物的認知總是希望通過自己的親手實踐,先有感性的認識再基于課程進行理性認知。在3年的教學實踐中,往往會出現這種現象,學生課堂上聽課一知半解,但課下卻興致勃勃的制作許多電子作品,學生們的反饋是喜歡動手實踐,而不喜歡枯燥的理論講解。
2.2 《電力電子技術》課程的特點
電力電子技術是一門理論知識和實際應用緊密結合的課程,理論知識抽象難懂,實踐應用性很強。主要內容包括電力電子器件、電力電子電路裝置及系統。電力電子器件主要包括晶閘管、GTR、MOSFET和IGBT;電力電子電路及系統包括整流電、逆變電路、直流斬波電路、交流調壓調頻電路等主電路以及各種控制、觸發、保護電路等。不論器件的應用還是電路的分析,都必須從實踐應用中得到鍛煉和純熟。由此可見電力電子技術重在應用,只學不用就仿佛紙上談兵,失去了該門課程的意義。
電力電子技術基于市場需求應運而生,隨著時代的發展而快速更新換代。如今IGBT的應用站住主導地位,是電力電子電路更加簡單,效率更高。電力電子技術是時代的產物,具有很強的時代性。
3 教學改革思考與探索
基于高職院校學生的特點及《電力電子技術》課程的特點,筆者對于該門課程的教學改革提出了以下幾個觀點。
3.1 強調對教學內容的整體認知,導入學習情境
如前所述高職院校學生的基礎知識薄弱,知識面狹窄,單就什么是電力電子技術、電力電子技術的應用領域等一些問題學生認知淺顯,并且課程中涉及大量的專有名詞及前沿知識,如不間斷電源、PWM調制等學生更是聞所未聞。對于這樣一門課程,在授課之初,必須安排足夠的課時讓學生對于課程內容有一個整體的認知。要求教師多搜集相關的圖片,視頻,制作形式多樣的多媒體課件、微課等,向學生充分展示電力電子技術在我們日常生活中的應用,比如變頻空調、變頻洗衣機、電風扇的無級調速、電源適配器等,拉近學生與電力電子技術的距離,激發學生的學習興趣。同時,及時向學生提供電力電子技術最新的發展動向,新技術新設備的研發應用,讓學生對電力電子技術有更高層次的認知,讓學生緊跟時代步伐,這樣更能充分調動學生的學習動力。
3.2 優化教學內容,調整教學重點
基于《電力電子技術》課程具有強時代性的特點,必須優化教學內容,調整教學重點。
將該課程教學重點由原來的普通晶閘管半控型器件及變流技術電路的原理分析調整為MOSFET、IGBT等全控型器件及功率模塊的應用,調整為以培養職業能力為本位的教學內容。
3.3 改革教學模式,遵循認知規律
《電力電子技術》一直沿用傳統的本科類院校的教學模式――先理論后實踐,而這并不適合高職院校的特殊情況,就電力電子技術的教學模式,筆者在實際的教學過程中進行了大膽的嘗試,即遵循學生的認知規律,先動手實踐進行感性認知,在理論分析進行理性認識,教學效果有一定的改善,教學效率有所提高。
3.4 巧用仿真軟件,豐富教學手段
觸發電路是電力電子技術課程中的非常重要的內容,不論整流技術、逆變技術還是交流調壓調頻技術等都會涉及到觸發電路的調試,觸發信號的正常與否關系到變流技術的成敗。但是如何更直觀深刻的認知觸發電路一直是教學過程中的難點。而Matlab仿真軟件的引入就能很輕松的解決上述問題,Matlab中Simulink/Sources庫中選擇pulse generator可方便實現對于觸發器的設置,觸發脈沖波形直觀明了,并且可根據需要調節元件參數,觀察脈沖信號的變化。使學生對問題的研究更加透徹深入。在實際教學中采用這種虛實結合的方法,不僅能豐富教學手段,更能提高教學效率和教學質量。
4 結語
當今我國大力發展職業教育,面向典型工作任務,以工作過程為導向是職業教育的教育理念?!爸袊圃?025”“工業4.0”時代的到來,使得電力電子技術的應用會越來越廣泛。因此我們要積極探索恰當的教學手段,設計以培養職業能力為本位的教學內容,提高電力電子技術的教學質量,培養高素質的技能型專門人才。
參考文獻
[1]李秀娟,劉偉.《電力電子技術》課程改革思考[J].電氣電子教學學報,2009(33):30-31.