多种教学模式下电力电子技术教学改革与探讨

苏玉香　沈晓群　叶继英

摘 要：为适应工程应用型人才培养目标的要求，针对目前电力电子技术在课堂教学和实践教学中存在的学生学习兴趣低、教学效果不佳等问题，提出采用MOOC、翻转课堂、项目驱动式、探讨式等多种教学模式与教学方法的电力电子技术教学改革，改进课堂教学内容，采用多种教学方法充分调动学生的学习积极性。丰富实验教学内容，引入大量综合型、设计型实验以及研究型实验。将MATLAB/Simulink引入电力电子技术的教学中，将理论教学与工程实践应用真正结合起来。

关键词：电力电子技术；教学改革；多种教学模式

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.222

0 引言

电力电子技术具有知识更新快、工程应用型强的特点，它的应用已经遍及电力、新能源、交通、航天、航海、工业以及家用电器等领域。

电力电子技术是浙江海洋大学电气工程及其自动化、船舶电子电气工程专业的一门专业核心课程。我校安排的电力电子技术课程总学时48，包括40节理论课和8节实验课，课时少，教学内容多，电能变换电路多，波形多。学生普遍反映，越学越难，学习到后面只有少数学生能听懂，打击了学生的学习积极性，有些学生甚至放弃了，于是便有了大学课堂上睡觉、聊天、玩手机的现象。

如何在有限的学时内，让学生兴趣盎然的圆满完成学习任务，充分调动学生的学习积极性，培养学生的工程应用和实践创新能力，是亟待解决的问题。本文从教学内容、教学模式、虚拟实验教学改革、学生竞赛培养机制、教师自身能力提高等几方面进行改革。

1 教学内容改革

电力电子技术的教学内容分为器件、电力变换和控制电路三部分。重点在电力变换部分，它又分为四个模块：AC/DC（整流），DC/AC（逆变），DC/DC（斩波），以及交流调压和变频技术。

电力电子技术知识更新快，晶闸管应用的市场份额逐渐减少，而电力MOSFET、IGBT等全控型器件的应用已经占据市场主流，所以在保留晶闸管及其应用（整流、逆变电路，交流调压）的同时，应该加大全控性器件及其应用（斩波电路、开关电源等）的讲解。

电力电子技术是一门工程应用性很强的技术，授课内容应该增加工程应用，例如，三相桥式整流在直流电动机调速中的应用，单项全波整流电路在调光灯中应用，LED驱动电路、开关电源设计等。让理论和工程应用紧密结合起来，不再“孤立”。

在能源紧缺的世界大背景下，新能源开发热度不减，可以增加风能、太阳能、波浪能等新能源发电系统中电能变换模块的讲解，让课堂知识紧跟时代浪潮。

2 实验改革

2.1 增加综合型和设计型实验

电力电子技术安排的8学时实验，只能安排3-4个实验，一般我们安排2个验证性实验：单项晶闸管及其触发电路，三相桥式全控直流电路，验证性实验的目的是让学生熟悉实验设备，掌握安全操作的注意事项。之后安排综合型和设计型实验：变频调速，用斩波电路设计开关电源。

由于学时有限，每个研究性和综合型实验只安排2学时，考虑到部分学生做得比较慢，所以每次实验安排整个下午的時间，保证所有学生都能完成。学生独立完成实验后的成就感油然而生，学习兴趣必然会提高。

2.2 增加研究型实验

可以结合教师的科研课题，也可以结合科技前沿或者工程应用实例设计研究型实验，如中频感应加热电源电路、新能源中的电能变换模块等。开放实验室，让学有余力的学生完成研究型实验。

3 教学模式与教学方法改革

将MOOC和翻转课堂教学模式引入电力电子技术的课堂和实验教学改革中。通过引进优质电力电子技术视频课程建设项目，以及MOOC核心课程建设项目，在超星网络平台上设置了电力电子技术的学习视频，并设置教学节点，查看学生课下自学情况，布置简单的网络作业，让学生课前完成。上课的时候进行翻转课堂，把学生分组，学生讲解，小组之间互相提问，老师提问学生回答等多种互动方式，充分调动学生课堂学习的积极性。并将每个小组的表现情况进行记录，最终转化成成绩记录到期末总评成绩中。

此外，将项目驱动式、提问式、探讨式多种该教学方法融入到课堂教学和实验教学中。充分调动学生的学习兴趣和学习积极性。培养学生的思维能力和创新能力。

4 充分利用MATLAB/Simulink进行教学

电力电子技术是一门弱电控制强电的技术，实验时一定要注意安全。为了保证实验室的电力电子装置在开放实验室时不被误操作而损坏，让学生提前在MATLAB上建模仿真，成功之后才能进入实验室搭建电路。

课堂教学中，MATLAB也是不可缺少的。教师课下完成教学模块的MATLAB建模（包括教学基础模块和应用提高模块），课上给学生演示，方便修改模型参数看波形变换，形象生动，便于学生和掌握所学知识。

5 学生竞赛培养机制

鼓励学生参加全国电子设计大赛、智能车竞赛、工业机器人大赛，教师也要全程参与指导。学生通过查阅资料、选择器件、设计电路，先在MATLAB/Simulink或者Proteus下仿真，仿真成功之后，再购买器件、制作硬件电路、焊接器件并完成电路的调试。在参加竞赛的过程中，充分锻炼了学生的动手能力和创新能力，将理论知识和实践应用结合起来，对学生综合能力的提高大有帮助。

6 教师自身能力提高

电力电子技术知识更新那么快，教师也要不断学习，掌握科技前沿，教师通过申报和参与科研课题，不断丰富自己的知识库。此外教师通过申报教学改革项目，不断加强教改研究。

参加教学竞赛可以帮助青年教师快速成长。参加翻转课堂、混合式教学等各种教学研讨会，像同行学习先进的教学技术，不断提升自己的教学技能。

7 改革效果

经过几年的教学改革尝试，教师的教学和科研能力不断提高，学生学习能力、创新能力也在不断提高，取得了一定的成果。笔者近两年荣获浙江省教学技能竞赛三等奖，校级教学比赛一等奖两项。主持浙江省教改项目2项，主持浙江省科研项目1项。指导学生立项浙江省新苗计划项目5项，指导学生电子设计大赛荣获浙江省三等奖2项，

二等奖1项。此外还指导学生授权专利10余项。

8 小结

改变现有的“满堂灌”的教学模式，提出将翻转课堂、项目驱动式、探讨式的等多种教学方法引入到电力电子技术课程的教学中，提高学生的学习积极性。改革教学内容和实验内容，让知识跟得上时代的发展，真正做到知识的“活学活用”。

参考文献：

[1]张红娟，路秀芬，孟海涛.“电力电子技术”课程工程实践的教学改革[J].电气电子教学学报，2016，38（03）：127-132.

[2]关晓菡，张卫平，张东彦.国内外高校电力电子技术教育现状综述[J].电气电子教学学报，2006，28（02）：4-8.

[3] 陈兰岚. Matlab电气仿真技术在电力电子教学改革中的应用[J]. 教育教学论坛，2016（38）：82-83.

[4]罗媚媚，唐杰，刘白杨，石书琪.基于“1411”知识模块的电力电子技术课程教学改革探索[J].中国现代教育装备，2016（241）：90-92.

支撑项目：浙江省基金项目：风、光、流新能源船舶微网电能质量复合扰动检测及分类识别方法研究（LQ18E070004）浙江省课堂教学改革项目（kg2015208）；新课堂模式下基于船舶与海洋产业特色的电力电子技术教学改革研究（KT2015036）。

作者简介：苏玉香（1982-），女，博士研究生，讲师，主要从事海洋新能源发电的研究。endprint