电力电子技术理论实践一体化教学初探

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电力电子技术是研究利用电力电子器件、电路理论和控制技术，实现对电能的控制、变换和传输的科学，是现代电子学的一个重要分支，是介于电气工程的三大主要领域――电力、电子和控制之间的交叉学科，在电力、工业、交通、通信、航空航天等很多领域具有广泛的应用。因此，电力电子技术是机电一体化专业学生必须掌握的专业技术基础知识。

电力电子技术的应用已经深入到工业生产和社会生活的各个方面，成为传统产业和高新技术领域不可缺少的关键技术。随着科学技术的发展，电力电子技术又与现代控制理论、材料科学、电机工程、计算机科学等许多领域密切相关。目前电力电子技术已逐步发展成为一门多学科互相渗透的综合性学科。电力电子技术不但本身是一项高新技术，而且是其他多项高新技术发展的基础。正是由于该课程是一门综合性学科，对于高职学生来说，如果按照高等学校那样的传统式教育，即一般所指的“先生讲，学生听”，教师传授知识，学生接受知识的“灌输式教学”，不能适应现在高职学生的实际学习情况，需要根据学生的实际情况，采用合适的教学方式，提高学生的学习积极性，改善教学效果。对于电力电子技术这门课程，高职学生的学习现状是怎样的呢？

一、高职学生学情分析

首先，高职学生学习该课程的目的是学会应用这些电路，即了解电力电子技术在工程技术领域的应用，熟悉典型电力电子器件的工作原理、外特性和主要参数，各类电力电子变换电路的基本工作原理、分析方法，而不是参与这些电路的设计与计算。所以如果采用传统的教学模式，除了抽象的波形分析，还有一些复杂的公式推导，这些对于高职学生而言相对比较枯燥，而且觉得深不可测，容易产生厌学情绪，尤其是某些高职学生的基础课的知识相对薄弱，一些专业基础课例如电工基础、电子技术没有掌握好的话，学起来非常吃力，这样的教学效果是非常差的。

其次，电力电子技术是一门理论性和实践性均较强的专业技术基础课，就算是以理论教学为主，附加开展个别实验，尤其是验证性实验，学生还是没有学习兴趣，觉得实用性不强，今后也涉及不到这方面的内容，学习积极性不高。因此，如果实验没有从实际应用出发，与学生今后的就业相关不大，这样的实验效果就不理想。

根据学生的实际情况，结合学校现有的教学设备，学生今后毕业的工作要求，我们提出了电力电子技术这门课程采用理论实践一体化教学。

二、采用理论实践一体化电力电子教学

1.划分模块，增加应用部分。

采用理论实践一体化教学之后，我们对电力电子技术的教学内容进行了重新整合，将电力电子技术这门课程划分为基础模块和应用模块两大部分，基础模块以介绍电力电子器件的工作原理、外特性和主要参数以及各类电力电子变换电路的基本工作原理为主，应用模块以电力电子变换电路为主，与直流电动机组成相应控制电路。

（1）基础模块

基础模块就是常见的电力电子电路的分析，其中结合相关的电路中出现的电力电子器件，简单地介绍这些器件的工作原理、外特性和主要参数的介绍。根据电力电子电路的主要功能分成以下五个课题：不可控整流电路、可控整流电路、交流调压电路、直流变换电路和变频器，这五个课题还有相应的子课题，具体如表1.1所示。

（2）应用模块

结合学校现有的实验设备，我们将现有的电力电子实验板和电机板组合起来，搭建直流调速系统，根据所能搭建的电路分类，应用模块具体分成以下三个课题：不可逆调速系统、可逆调速系统和直流脉宽调速系统（见表1.2）。

2.以实践为主，简化理论教学。

由于进行了模块划分，在进行基础模块教学时，通常将学生分成几个小组，循序渐进地完成各个课题。每个课题设置两至三个实验为主，相关的理论知识以简单介绍为主，主要是波形分析不涉及相关的计算。对于学生来说，通过亲自参与试验动手调出相应的波形，并且画出波形，记录相关参数，由此了解电路的工作原理，并且配有相应的思考题帮助学生加深了解相应电路的工作原理。比如说单相半波不可控整流电路，电感性负载时电路的工作原理，让学生将电感接入电路，变成电感性负载，如图1.1所示。

让学生测量电路的输出电压波形，学生就会发现输出电压的波形发生了改变，出现了一段负电压区。对这种情况，学生会自己思考“为什么会产生这样的波形？如何才能消除负电压区？”自己去查找原因，通过当场与教师交流，来解决问题。亲自动手充分调动了学生的学习积极性，能够主动参与整个学习过程，这种学习方式比起在课堂中枯燥的理论教学更生动具体，学生的学习效率高。

3.搭建应用平台，让学生学以致用。

在基础模块的基础上，将基础模块的基本电路与直流电动机组成调速系统，让学生了解电力电子电路的简单应用，这样就为学生搭建了一个应用平台，组成了应用模块。对于应用模块可以根据学生的实际学习情况提供难易不同的课题供学生选择，让学生完成相应的课题。通过完成课题，学生初步了解了电力电子变换电路的应用，如何完成电路的控制。比如说，由晶闸管组成的直流调速系统，学生拿到课题之后可以参阅相关资料，自己确定电路图，将整流电路与直流电动机连接，调出设定的转速，画出实际的波形图，通过提供一个反电动势负载模拟逆变过程。学生通过完成课题，掌握了通过调节控制角调节转速的方法。一些学得较好的学生，还可以掌握通过两组晶闸管的配合控制，完成可逆调速系统的控制。这样学生觉得自己是学习的主体，从“要我学”转变成“我要学”。

4.科学评价，建立激励机制。

由于是理论实践一体化的教学模式，我们不再采用传统的学生学业评价中的“一考定全局”终结性评价模式，采用多样化的考试方式，学生的学业成绩的构成也是多元化的，要将每个课题的完成情况作为平时考查成绩和最后的考试成绩按一定比例综合成为课程总成绩。特别要重视与评价学生的创建和研究与创新能力及其成果，给予一定的加分，作为一种激励措施。课程考核评价方案应在开课时公开的告诉学生，让学生能够自动参与评价，充分体现学生在学习中的主体地位。

三、教学效果

这种以理论实践一体化的教学方法是以学生为中心的教学方法。课程的学习逐步深入，通过实践不断有新的问题出现，学生有兴趣解决这些问题，因此他们会积极地组织自己的学习，通过书本或者其他的信息渠道寻找答案，在寻找答案的过程中，查阅资料，学会了如何搜集有用的信息；在与同学、教师的讨论中，他们学会了如何与人交往，在课堂上向大家表述自己小组的结论和想法，锻炼了学生综合信息以及团队合作能力和自我表达能力。教学研究发现，学生在学习过程中对知识的掌握有不同的层次，只进行阅读掌握10%；如果只是听教师讲，没有视觉感应，掌握26%；如果只是视觉效果，掌握30%；如果听和看结合，掌握50%；如果可以简单地重复讲出来，掌握70%；而如果自己通过做而讲出来就掌握了90%，因此，这种理论实践一体化的教学模式，使学生参与教与学的过程，学生能够最大程度地掌握所学的知识，而且各方面能力得到了锻炼，课程讲授也达到了最终目标。

四、结语

我们对电力电子技术实施理论实践一体化的教学，其实也是一种参照德国双元制的教学模式的改革，这种改革使我们反思了“教”与“学”的关系，在教学过程中强调以学生为主，教师作为教学的组织者、指导者、帮助者和促进者。今后这类教学改革，我们还要不断地进行，使学生更快更好地掌握电力电子技术，能够在工作岗位上更好地应用这些知识，成为应用型人才。

参考文献：

［1］王兆安，黄俊主编.电力电子技术［M］.北京：机械工业出版社，2000.

［2］杨海莲.以学生为中心进行基础生物化学研究性教学［J］.中国大学教学，2006，(2).

［3］谢秉智.积极推动研究性教学的创新能力［J］.中国大学教学，2006，(2).