電力電子技術(shù)課程教學(xué)研究及實(shí)踐

摘要：揭示了電力電子技術(shù)課程在傳統(tǒng)教學(xué)模式中存在的問題，詳細(xì)闡述了解決問題的思路與具體操作方法。首先指出傳統(tǒng)教學(xué)模式在電力電子技術(shù)課程教學(xué)中存在的各種問題，提出了以教學(xué)內(nèi)容的實(shí)時(shí)更新和“微課+慕課+仿真”相結(jié)合的教學(xué)方法作為相應(yīng)對策，然后詳細(xì)論述了這些對策的具體操作方式，最后強(qiáng)調(diào)了這些對策的教學(xué)實(shí)踐效果。

關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù);教學(xué)研究;實(shí)踐

電力電子技術(shù)是電氣類、自動(dòng)化類本科專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一。電力電子技術(shù)橫跨電子學(xué)、電力學(xué)、控制理論3個(gè)專業(yè)方向，廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、航天通信、家用電器等眾多重要領(lǐng)域[1]。電力電子技術(shù)是現(xiàn)代工程技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展最為迅速且應(yīng)用愈益廣泛的諸多重要學(xué)科之一，這使得它在電氣類、自動(dòng)化類本科專業(yè)基礎(chǔ)課中砥柱中流的作用日益凸顯，該課程的特點(diǎn)是兼具實(shí)用性、工程性和綜合性[2]。隨著社會(huì)進(jìn)步和技術(shù)發(fā)展，在電力電子技術(shù)課程中沿用傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，已經(jīng)開始與除舊布新與時(shí)俱進(jìn)的發(fā)展要求不相符合。電力電子的技術(shù)進(jìn)步洪流，帶動(dòng)各種新型電力電子器件及其相關(guān)應(yīng)用技術(shù)不斷涌現(xiàn)，原有教學(xué)內(nèi)容已不能適應(yīng)科技迅速發(fā)展的需求，電力電子技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容亟須不斷地充實(shí)和更新。

在傳統(tǒng)的教學(xué)中，教師雖然采用多媒體課件授課，但其本質(zhì)仍舊是以“教師為中心”的注入式教學(xué)占主導(dǎo)地位，盡管教師為了在課堂上提供了更多案例和Flash動(dòng)畫等教學(xué)資料而費(fèi)盡心機(jī)，但學(xué)生仍然是被動(dòng)地接受，教學(xué)效果事倍功半就成為并不鮮見的“常態(tài)”。顯然，在電力電子技術(shù)課程的教學(xué)中沿用傳統(tǒng)的教學(xué)方法已難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，如果考慮到各校學(xué)生的實(shí)際情況不同，學(xué)生的入學(xué)基礎(chǔ)參差不齊且有的學(xué)生基礎(chǔ)較差，教學(xué)效果就會(huì)受到更大的負(fù)面影響。因此，在電力電子技術(shù)課程的教學(xué)方法上努力除舊布新與時(shí)俱進(jìn)，才能適應(yīng)社會(huì)進(jìn)步和技術(shù)發(fā)展的要求[3]。

以實(shí)用性、工程性和綜合性為導(dǎo)向而充實(shí)和更新教學(xué)內(nèi)容，并以“微課+慕課+仿真”教學(xué)方法相結(jié)合的教學(xué)模式，是電力電子技術(shù)課程的教學(xué)與時(shí)俱進(jìn)的有效努力方向。為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和自主學(xué)習(xí)的積極性，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)中教師的“教”與學(xué)生的“學(xué)”相互之間配合差、互動(dòng)少的狀況，并為使學(xué)生改變他們以往事半功倍的學(xué)習(xí)習(xí)慣，引導(dǎo)他們逐步實(shí)現(xiàn)由厭學(xué)—有興趣學(xué)—掌握方法—學(xué)會(huì)—會(huì)學(xué)的轉(zhuǎn)變，我在實(shí)際教學(xué)中采用了“微課+慕課+仿真”相結(jié)合的創(chuàng)新型教學(xué)方法并取得了較好的教學(xué)效果。

1教學(xué)內(nèi)容的安排

為了實(shí)現(xiàn)上述教學(xué)要求，經(jīng)過我校電氣、自動(dòng)化教研室教師的討論，所達(dá)成的共識(shí)是：電力電子技術(shù)課程的內(nèi)容應(yīng)以開關(guān)器件為基礎(chǔ)，以四類基本變換技術(shù)為核心，以兩種控制方法為輔，以四類技術(shù)的應(yīng)用為目標(biāo)，并應(yīng)適當(dāng)兼顧當(dāng)前新技術(shù)的發(fā)展趨勢。這樣的內(nèi)容設(shè)置既有利于學(xué)生掌握課程核心內(nèi)容，也能夠促使學(xué)生更好地掌握電力電子技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用，并使他們對電力電子技術(shù)的最新發(fā)展有一定的認(rèn)識(shí)，為今后的工作以及深造打下一定的基礎(chǔ)。

在基礎(chǔ)性開關(guān)器件的內(nèi)容安排上，以全控型器件為主，兼顧半控型器件的相關(guān)內(nèi)容。晶閘管是半控型器件的典型代表，也是目前幾乎所有電力電子技術(shù)課程教材中都會(huì)介紹的器件，它在目前的工程應(yīng)用中仍占有一定的比重?，F(xiàn)在以電力場效應(yīng)管和IGBT為代表的全控型器件的迅速發(fā)展，已經(jīng)成為電力電子領(lǐng)域的核心器件，從而會(huì)影響到主電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方法[4]。

我們在教學(xué)中，按照工程中的實(shí)際應(yīng)用以及器件的歷史發(fā)展，將半控型器件的相關(guān)內(nèi)容結(jié)合整流電路進(jìn)行講解，而對全控型器件及其組成的逆變器流交流變換技術(shù)、斬波技術(shù)的特性進(jìn)行詳細(xì)介紹。并且會(huì)給學(xué)生增加一些教材內(nèi)容之外的全控元件的介紹。在課堂上及時(shí)傳授該學(xué)科的前沿知識(shí)并介紹其發(fā)展趨勢，有利于培養(yǎng)學(xué)生緊跟相關(guān)學(xué)科最新發(fā)展動(dòng)態(tài)的良好習(xí)慣。

例如，將當(dāng)前諸如無功功率發(fā)生器(SVG)、電網(wǎng)諧波抑制技術(shù)、高壓直流輸電技術(shù)、高壓變頻器、矩陣式交-交變換器等電力電子最新應(yīng)用的內(nèi)容，作為補(bǔ)充拓展的知識(shí)介紹給學(xué)生。此外，還應(yīng)該將那些諸如電子鎮(zhèn)流器的應(yīng)用、太陽能發(fā)電等與學(xué)生身邊生活密切相關(guān)的應(yīng)用內(nèi)容，插入到適當(dāng)章節(jié)的教學(xué)中，來增加學(xué)生對其身邊電力電子技術(shù)的感性認(rèn)識(shí)。

2“微課+慕課+仿真”相結(jié)合的教學(xué)方法

充分注意到“95后”學(xué)生求新、求變的特質(zhì)，是做好教學(xué)工作的基本前提。目前我們面對的學(xué)生基本是95后，他們對傳統(tǒng)的教學(xué)方法比較厭倦甚至反感，然而他們對互聯(lián)網(wǎng)、新技術(shù)、新教學(xué)方式的喜愛并渴求掌握的愿望又是非常強(qiáng)烈的。因此在此基礎(chǔ)上我們采用了“微課+慕課+仿真”相結(jié)合的教學(xué)方法，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)電力電子技術(shù)課程的興趣和積極性。

2.1微課的應(yīng)用

微課是指基于某種特定的教學(xué)設(shè)計(jì)思想應(yīng)用多媒體技術(shù)，在五分鐘以內(nèi)就一個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行針對性講解的一段視頻。在教育教學(xué)中，微課所講授的內(nèi)容呈“點(diǎn)”狀、碎片化，這些知識(shí)點(diǎn)，可以是教材解讀、題型精講、考點(diǎn)歸納等具體教學(xué)內(nèi)容，也可以是學(xué)習(xí)方法傳授、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)介紹等方法論方面的知識(shí)講解和展示。微課是課堂教學(xué)的有效補(bǔ)充形式，微課不僅適合于移動(dòng)學(xué)習(xí)時(shí)代知識(shí)的傳播、也適合學(xué)習(xí)者個(gè)性化、深度學(xué)習(xí)的需求[4]。在不同的教學(xué)環(huán)境中，微課可以有不同的應(yīng)用形式。

2.1.1微課在新授課上的作用及效果

微課在新課教學(xué)的課前預(yù)習(xí)、新課內(nèi)容導(dǎo)入、新課重難點(diǎn)講解等不同環(huán)節(jié)可以扮演不同角色。首先，在新課教學(xué)之前，可以根據(jù)學(xué)生已有的知識(shí)基礎(chǔ)和新知識(shí)所需的銜接知識(shí)點(diǎn)，給學(xué)生提供相應(yīng)的微課視頻，從而可以讓學(xué)生在課下先看此微課視頻，為新課做好預(yù)習(xí)準(zhǔn)備。其次，在新課導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師常用的教學(xué)方法是，為了吸引學(xué)生的注意力，為新課的講解做好鋪墊，教師會(huì)根據(jù)新課知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)新穎的問題。依據(jù)此教學(xué)方法制作微課，在開始上課并復(fù)習(xí)舊課內(nèi)容后先讓學(xué)生看此視頻，以此作為學(xué)習(xí)新課的新穎序曲。

最后，還可以將教師對新課中重難點(diǎn)做點(diǎn)撥、對典型例題引導(dǎo)學(xué)生探究其規(guī)律等內(nèi)容，也制作成微課，用以在學(xué)生自主探究或團(tuán)隊(duì)合作探究后一起看此微課視頻。電力電子技術(shù)課程內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)多而難，并且里面的輸出波形較多，如果簡單的讓學(xué)生看書預(yù)習(xí)，對于學(xué)生來說難度較大。結(jié)合以上微課的諸多特點(diǎn)，在教學(xué)過程中，授課教師會(huì)在備課時(shí)，自己制作或從網(wǎng)絡(luò)資源上搜索并購買相應(yīng)的微課內(nèi)容，在上課前一周通過與學(xué)生建立的班級微信群進(jìn)行發(fā)布，讓學(xué)生對新內(nèi)容進(jìn)行熱身，以達(dá)到吸引他們學(xué)習(xí)的注意力并達(dá)到預(yù)習(xí)的效果。