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电力电子课程教学研究3篇
电力电子课程教学研究3篇 第一篇 一、“光纤通信”课程存在的问题 作为电子科学技术专业一门主要专业课，其特点是光纤通信科学技术发展 迅速，新理论和新技术不断产生和发展。这需要及时更新教学实验内容、改革教 学方法。由于种种原因，“光纤通信”这门课程在实际教学过程中存在诸多问题， 主要表现在以下方面：第一，从授课方面来看在传统的教学模式下，一般都是按照教材的自然顺 序按部就班地进行讲解，由于本课程公式多、表格多、图形多，并且在课堂授课 中，教师需在黑板上做大量的数学分析推导，课堂教学中过多的公式推导、证明 导致课堂气氛沉闷，教学效果不佳。另外，课程成绩考核方式比较单一。目前“光 纤通信”原理课程的考核多采取传统闭卷考试方式，考试内容以理论知识为主， 导致学生的学习方法呆板，习惯死记硬背，表现出综合应用知识能力比较欠缺， 不能充分反映出学生对课程知识进行融会贯通、创新思维解决实际问题的能力。
以上原因都极大打击了学生学习的积极性。
第二，实践性教学环节欠缺。在工科院校“光纤通信”教学实践的过程中， 实践教学环节向来是一个短板。随着光纤通信的新理论和新技术不断产生和发展， 实验硬件更新升级落后、实验设备陈旧、实验项目单一、实验内容老化等原因， 教学内容已经落后于光纤通信技术的发展。另外，采用封装性强、集成化程度实 验箱型的实验方式在方便操作的同时却无法让学生深入了解光纤通信系统全貌。
实践教学很难达到培养学生动手能力的目的，导致学生普遍对实验教学认识不足， 严重影响了实验教学质量和效果。
第三，由于光纤通信技术涉及的物理基础知识较多如场论、光学原理、通 信技术、激光技术等。故在学习本课程之前，学生应先修这些课程。但是由于这 些课程本身都有比较深的难度，所以不少学生很难全面掌握。例如研究光纤中的 模式分布通常是在圆柱坐标系下用分离变量法解给定边界条件下的亥姆霍兹方 程来完成，要求学生有较好的数学功底和电磁波方面的知识，如果基础知识不够 扎实这部分的学习就会出现困难。学生对知识的掌握仅仅限于简单地背结论、公 式，做计算题。学生不了解理论的工程应用意义，不具体分析问题，导致学生对 课程认识不足，出现不知道学了有什么用的现象，这些问题会使得学生逐步失去对这门课程的兴趣。
二、“光纤通信”课程的教学改革思路 鉴于教学现状和存在的问题，对“光纤通信”课程的教学内容和体系改革非 常重要。下面将从教学内容、教学方法以及实验领域进行改革探索，在教学过程 中培养学生的创新能力，为学生圆满完成学业打下坚实的基础。
1.创新教学方法 在授课的过程中应摒弃传统教学方法缺点，充分利用计算机多媒体技术在 现代教育中的优势。从教学目标出发选择教学内容，把握理论上的度，对课程进 行准确定位，突出技术实质。根据不同的教学内容精心制作教学课件，在讲课程 前言和绪论部分宜采用声情并茂的图文、视频展示，突出基本理论基本分析方法 和知识的应用，让学生在首次接触该课程时，接触到一个开阔的视野，有生动的 发展历史和鲜活的应用基础，而不是让其产生理论堆积的错觉。在讲授光源时， 采用flash动画来演示受激辐射机理。在讲授光纤无源（有源）器件时，可以现场 演示一些器件。根据课程内容，把课程涉及的知识分成若干主题，如“低损耗光 纤研究现状及进展”、“掺Er光纤放大器”、“光无源器件及市场调查”、“基于光纤 传感器的研究进展”、“光纤通信的发展趋势”等。把班级学生分成若干小组，每 组负责一个主题，查阅相关文献资料。当讲授先关内容时，小组负责人把写出的 调查研究报告，以ppt的形式进行报告。这不仅可以拓宽学生的视野，提高学生 获取资料的能力，也极大的调动了学习的积极性。让学生参与到教学中来，充分 发挥以教师为主导，以学生为主体的作用。这些教学方法学生参与度高，为学生 以后的毕业设计以及研究生学习奠定了良好的基础。这些教学手段改变了以往课 堂教学气氛沉闷的现象，刺激了学生求知、探索的兴趣和激情。
2.优化教学内容 在教学内容上既要重视课程的理论性，也要强调课程的工程实用性。光纤 课程的理论较多，在理论课讲授时，面面俱到，都讲深入也是不切实际的。这就 要求对课程教学过程中抓住重点、突破难点，做到详略得当、主次分明。对于学 生反映掌握比较困难的理论，可以适当地在课前进行一些知识的补充。比如在理 论推导中用到的一些高等数学知识、电磁场理论中的麦克斯韦方程、导波光学等。
这些可以让学生课前预习，在课堂上教师进行回顾复习来达到巩固知识的目的， 这样学生在学习新的课程内容就显得容易接受了。在教学中，既注重理论分析的严谨性，又在一些理论分析难度较大的内容上，结合物理意义以简化分析，以突 出“光纤通信”课程理论性和系统性强的特点。适当增加新技术、新理论的课时， 使学生更多了解最新技术发展动态。比如在分析光纤中传输模式时候，可以不必 要去细致分析每一步的公式推导，只需把结论及其物理含义进行解释。由于公式 中用到了贝塞尔函数，函数的解比较复杂，对于方程的解可以利用计算机完成， 尤其是相关计算机软件比如matlab具有可视化功能，[6]由学生自己动手编程解方 程和绘图，既可以降低教师在教学中的劳动量还可以加深学生对知识的掌握和理 解。
3.加强实验教学项目及硬件建设 “光纤通信”原理课程是一门理论性及实践性很强的课程，因此必须加强和 改进“光纤通信”课程的实践环境教学内容，突出本课程重实践、强能力的培养特 色。实验建设和实验教学的重视和完善，有利于培养和提高通信工程类大学本科 生的应用能力、创新能力和科研能力。光纤通信技术发展十分迅速，这使得教学 内容更新周期越来越短，结合工程实际越来越密切。光纤通信的实验教学环节随 着学科的发展显得越来越重要。由于实验硬件建设需要投入的资金较多，许多院 校在实验教学环节严重落后于光纤通信技术的快速发展。因此在实验硬件建设方 面，亟待改善实验教学条件，加大经费投入。逐步开设多层次实验教学项目如基 础性实验、综合性实验、设计性实验等。基础性实验以验证内容为主，例如采用 大恒光电GCS-FIB光纤技术基础综合实验平台进行“数值孔径测量”、“光纤准直” 等实验。综合性实验对学生综合知识提出更高要求，例如“自组光纤马赫-曾德干 涉仪”要求学生对马赫-曾德干涉仪有深入的理解，同时要有较强的动手能力。创 新性实验主要结合教师的科研项目以及大学生创新项目，有兴趣的学生可以进行 此类研究性实验。考虑到实验建设资金限制，对于一些实验可以用软件模拟的方 式进行验证，例如“光纤中模式的传输”、“光的偏振状态”可以采用matlab可视化 模拟的方法验证，这些实验可以由学生参与程序的编写，提高学生对所学内容的 理解。学生参加实验建设活动，可以在其课程成绩中给予体现，以提高学生参加 的热情和积极性。
4.建立全面的评价体系 重理论，轻实践，重结果，轻过程是传统评价方式的特点。因此建立能够 反映学习本课程情况的全面评价体系十分必要。建议提高学生学习过程的成绩比 重，提高学生实验部分的成绩比重。在理论课成绩部分可以采用期末考试、主题 报告、课堂讨论几项成绩的综合方法，这充分体现了学生的学习过程和学习效果。实验成绩采用包括基础实验、综合性实验和设计性实验以及模拟实验建设部分组 成。对于设计性实验要有更高的要求，实验结果按照科技论文的形式撰写，为学 生后期的毕业论文和研究生学习打下基础。总而言之，建立全面的考核评价体系 有助于全面考查学生对课程的学习情况，激发学生学习的积极性。
三、结束语 “光纤通信”是一门多学科交叉的理论性和实践性都很强的课程，在教学过 程中，做到理论教学和实践教学并重。通过这门课的学习使学生成为知识面宽， 实践能力强和具有创新能力的技术人才，这需要在“光纤通信”课程的教学方法、 教学内容、实践环节等方面进行改革和探索。
作者：翟凤潇 郝蕴琦 杨坤 工作单位：郑州轻工业学院物理电子工程学 院 第二篇 一、“电力电子技术”课程的基本特点 (一)学习内容多，知识更新快 此课程主要是对电力电子器件以及电力变换电路进行研究，包含大量的学 习内容，而且知识更新非常快。然而，由于学生学时有限，无法在有限的学时内 掌握全部器件以及电路，因此，教师应该引导学生怎样对本课程进行学习，从而 保证在有限的课时内了解常见的电力变换电路的分析、调试以及工作原理等相关 知识。同时，还要培养学生对电力电子技术有关问题的分析及解决能力，从而顺 应时代的发展需求。
(二)实践性较强 由于此课程具有较强的实践性，所以应该开设实践课，组织学生进行更多 的实践活动，使其将所学的理论知识充分的运用到实践当中去。这样不仅使学生 更加深入的巩固理论知识，同时，还能学会很多使用常用仪表仪器的方法，提高 其实践操作能力，增强其对实际问题的分析与解决能力。
二、当前“电力电子技术”课程教学中存在的主要问题 在深入研究本课程基本特点的基础上，再结合我国各大院校此课程的教学现状，笔者发现，在此课程的教学中存在以下几个主要问题: (一)课堂教学不规范 由于电路原理分析属于本课程比较关注的问题，在原理的分析过程中，必 须要进行很多波形分析。例如在分析单相半波相控整流电路时，当控制角度以及 负载均不变的前提下，其应该绘制出ut、id以及ud波形;然而在改变控制角度以及 负载后，又必须重新绘制波形。这样就会占用较多的时间，造成课堂教学不够不 规范，严重影响教学效果。
(二)缺乏完善的知识构建 现在此课程的教学过程中，通常都是采用分块叙述的方法，很少例举具体 的综合实例。即使例举了综合实例，也都是比较笼统，缺乏具体性，很难有效提 升学生的综合能力。
(三)课程教材建设较为落后 本课程的知识更新非常快，但是现在的课程教材建设还比较落后。目前， 此学科在不断的发展，而课程教材的开发速度远远落后于其学科发展的速度，教 材还只是在重点研究晶闸管等，根本无法满足市场的实际需求［2］。
(四)实践教学环节较为薄弱 目前，我国各大院校在本课程的教学过程中，比较忽视实践教学，往往都 是开设一些验证性实践，即在实际进行实验的时候，教师都是将知识灌输给学生， 学生被动的接受知识。而且在整理实验报告时，没有进行具体分析以及数据处理， 更有甚者会出现抄袭现象，从而不能保证学生将理论知识充分的运用到实践中。
三、改革“电力电子技术”课程教学模式探索 通过上述分析，发现目前我国各高校在“电力电子技术”课程的教学模式中 还存在一定缺陷，必须要对此给予深入的探索与完善，从而有效提高其教学质量。
(一)充分利用软件资源，科学搭建仿真平台 作为一门基础性课程，“电力电子技术”课程具有较强的实践性，因此，必 须要充分重视实践环节。由美国研发出的的MATLAB软件中含有的Simulink具有非常强的仿真功能。借助Simulink工具可以顺利的完成建模操作，便于更改与设 置参数，具有非常直观的图形，同时能够以动态图形的模式显示仿真结果，其不 仅能够搭建电路、调节参数，而且可以仿真结果，可以提供全面、系统的服务。
因此，在“电力电子技术”课程的实践以及理论教学过程中，其都发挥着非常大的 作用。在Matlab仿真技术的帮助下，学生能够自主的进行实践操作，对一些繁琐 的课程内容，如波形分析等，转变为形象直观的信息。不但为学生搭建仿真平台， 同时，有效的增强学生的学习积极性与主动性，提升教学质量与效果。
(二)充分利用多媒体技术，完善教学方法 随着社会的发展，多媒体技术也越来越先进，得到各领域的广泛应用。在 “电力电子技术”的教学过程中，可以充分利用互联网中大量的信息资源，借助多 媒体技术，开展有效的课堂教学［3］。在上第一堂课时，教师可以采用视频、 图片以及动画展示等多种多媒体手段，把此课程的教学内容形象生动的展示给学 生，帮助学生了解到，不管是家用电器、交通运输还是航天航空等领域，都在广 泛的应用电力电子技术，加深学生对此技术的了解与认识，从而激发学生的学习 兴趣。可以选用传统板书与多媒体教学相结合的教学方法。例如讲解单相全控桥 式整流电路的过程中，在分析电压波形等问题的时候，可以借助多媒体技术制作 出形象生动的flash动画，从而使得学生更加直观的了解此内容;而在推导公式、 进行电路参数的计算时，可运用传统的板书教学方法，从而使得学生了解推理过 程。这两种教学方法都有其各自的优势与不足，充分结合应用，能够有效提高教 学质量。
(三)加强综合性实验开发，注重实践教学 在“电力电子技术”课程的教学过程中，在实验室进行实践教学是非常关键 的环节。在学生进行大量的实际操作以后，不仅可以使其更加充分的巩固所学的 理论知识，同时，可以增强其动手操作能力。各大高校不能只是停留于验证性实 验阶段，而且要加强综合性实验的开发。例如在充分借助“电机与拖动”等课程的 基础上，完成对直流电动机具有的“晶闸管直流调速系统”的合理开发等等。在进 行各种综合性实验培训的时候，教师仅仅对学生提出设计要求，将如何使用实验 仪器的方法与相关的注意事项告知学生，其他搭建线路、测量数据等问题全部由 各学习小组自主完成。这样不但能够有效提高学生分析与解决问题的能力，还能 增强其团结协作的能力，实现理论与实践教学的充分结合，使得实验教学的效果 大为提升。总而言之，随着电力电子技术的不断发展，“电力电子技术”课程教学 也引起了教育部门的广泛关注。各大高校应该积极探索，找出教学过程中存在的诸多问题，不断的改革创新，改变传统教学模式中存在的缺陷，积极采用先进的 新型教学模式，利用多媒体技术与软件资源等，重视实践教学，从而提高教学质 量，拓展学生视野，提高学生的实践操作能力与创新能力，从而培养出大批优秀 电子专业人才。
作者：郭宜勇 工作单位：江苏省淮海技师学院 第三篇 1教学内容改革的依据 1．1教学内容改革的考虑 对传统“半导体材料”课程的教学内容进行改革时，引入前沿知识，实现教 学内容的创新，是“半导体材料”教学改革的突破口。我们根据本专业实际情况， 对教学内容改革进行了如下的考虑。(1)注重教学内容的承前启后:本课程开设时 间为大三下学期。在此之前，学生已经系统学习了微电子专业的各门专业基础课 和部分主干专业课。在“半导体材料”课程教学中，教师要注重相关知识点在先后 课程的侧重点，有机融合并深化。另外，在本课程后续教学实践环节中，学生会 接触到更具体的材料应用和研究热点。因此，教师在介绍相关知识时应整体把握， 以激发兴趣为主。(2)内容设置应偏重于材料的特性及应用:为学生将来选择研究 方向提供更多的参考信息，并为进一步深入实践研究打下基础。此阶段的本科生 即将面临着考研或就业的选择和准备，开始重视所学知识与未来研究方向或从事 工作的相关性。因此，在讲授某种半导体材料时，注重与其应用领域和研究现状 等结合起来，增强该课程对以后研究和工作的实用性。
1．2教学内容的设计 我们在“半导体材料”教学内容的安排上，除了绪论部分对半导体材料进行 整体介绍外，将其主要课程内容分成了两大单元。这样，在整个微电子行业仍以 硅基工艺占据主导地位的现状下，课程用近1/3篇幅详细介绍了硅锗(其中以硅为 主)两种材料;而Ⅲ－Ⅴ族、Ⅱ-Ⅵ族及其他半导体材料则作简要讲授，同时增加了 学科前沿内容，与当前产业发展中研究热点难点紧密结合，注重引入研究实例。
例如，在讲授GaN时，指出GaN基材料正是凭借其良好的物理化学性质及连续可 调的禁带宽度成为制造高亮度蓝光LED的理想材料，而开发新一代GaN基白光 LED也成为了当前的研究热点。这样，以教学大纲为基础，在保证课程内容精华的同时，持续保持课程自身与时俱进的活力。
2教学方法改革思路与措施 “半导体材料”课程各章节都具有一定独立性，涉及的概念多且较分散。不 同半导体材料的讲授，分别需要多个相关知识做铺垫，如外延、掺杂、相图和热 力学平衡等。“半导体材料”课程教学必须打破传统的教学模式，积极探索寻求新 方法新思路，使教学在富有知识性和趣味性的过程中展开。在课程部分章节的教 学中，我们尝试引入了互动教学法［5］。教师在设计互动环节时，应在保持原 有知识体系完整的前提下，结合课程前沿和最新发展形势，针对学生的基础和特 点，在有限的学时内合理安排互动内容。同时，互动教学的手段也要注意变化， 使学生能产生新鲜感，吸引学生积极参与。例如，我们在硅锗部分的教学中，从 回顾“微电子工艺”相应内容开始，精讲理论，注重启发和设问。教师通过提出“区 熔法获得的单晶纯度较高，为什么大多数都采用直拉法制备单晶呢”“想一想用直 拉法制备单晶时可能会引入哪些有害杂质呢”“怎么才能降低杂质的影响”等问题。
在师生互动力过程中培养学生自主学习的思路和素养，并逐步插入新知识和新研 究趣闻以引起学生的兴趣。随后，视学生的接受程度和反应，从第二单元开始， 以提问讨论的方法活跃课堂气氛，构建教与学之间的良性互动机制。在教学过程 中，我们应用了研究型教学的教学理念并设计了三种形式的课堂教学活动［6，7］。
(1)课堂气氛被调动后，给学生提供一个展示和交流的平台，让其充分发 挥主观能动性，积极自主地学习和调研。我们把学生分成若干小组，让学生提前 1-2周的时间查阅、搜集资料并准备课件。每次课安排一组学生，选择一个章节 或其中感兴趣的热点问题上台讲授。针对学生在讲解和回答问题过程中出现含糊 不清或概念混淆的地方，教师及时进行修正补充，并对本次课的内容加以整理总 结，由重要概念(点)→思路(线)→整体内容(面)，形成一个完整知识链的学习。
(2)开展课堂指定命题辩论会:在学习Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的外延生长时， 教材列举了多种外延方法。我们选择了MBE和MOCVD这两种热门的外延技术作 为指定辩论命题，将学生分成两组进行辩论。引导他们积极发挥主动性，探索两 种技术的优劣，不仅研读教材，回顾以前课堂上讲解的信息，甚至进一步自己查 找资料。通过辩论，学生从最初对教师将MBE解释为“MoneyBurningEquipment” 的一知半解，到真正理解了每种方法的特点和应用，业内看法以及市场前景。讨 论时，教师注意调节课堂气氛和节奏，鼓励学生发表不同见解，然后针对焦点问 题，深入分析并作必要的点评和总结。(3)创新实验经验介绍:我校学生从大二开始，可以选择与本专业不同研究 领域的教师和题目开展创新实验。在这个环节中，有些学生的题目是和“半导体 材料”课程相关的。我们在这些创新实验探索过程中，让参与的学生提前准备后， 结合实验进度，安排一到两次实验经验的介绍课。如:某组学生的创新实验题目 为“一维ZnS纳米紫外探测器”，学生在课堂上系统地介绍该实验的相关概念、过 程和结果等，也介绍了做实验的心得体会，以及自己对该课题未来发展的看法。
由于是自己的亲身体会，学生的课件准备精细充分，讲解认真详尽，分析思路清 晰。他们对自己在实验过程中遇到的问题、疑惑和对未来的思考会引起大家的共 鸣。
3结语 “半导体材料”课程是微电子专业的重要专业课。在教学实践中，我们将半 导体材料的新理论、新应用和一些科学研究成果引入到教学内容当中，处理好基 础性和先进性、经典和现代的关系。我们积极引入研究型教学的教学理念和互动 教学法，处理好传统讲授与互动教学的关系。这些方法不仅培养了学生良好的思 维模式，还增强了学生的专业素质，对培养学生的探究和创新能力有着重要的意 义。（本文来自于《电气电子教学学报》杂志。《电气电子教学学报》杂志简介 详见.） 作者：张彦 于永强 陈士荣 于宝证 吕洪君 工作单位：合肥工业大学电 子科学与应用物理学院
