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电力电子技术课程教学研究及实践
电力电子技术课程教学研究及实践 摘要：揭示了电力电子技术课程在传统教学模式中存在的问题，详细阐述了解 决问题的思路与具体操作方法。首先指出传统教学模式在电力电子技术课程教学 中存在的各种问题，提出了以教学内容的实时更新和“微课+慕课+仿真”相结合的 教学方法作为相应对策，然后详细论述了这些对策的具体操作方式，最后强调了 这些对策的教学实践效果。关键词：电力电子技术；
教学研究；
实践 电力电子技术是电气类、自动化类本科专业重要的专业基础课之一。电力 电子技术横跨电子学、电力学、控制理论3个专业方向，广泛应用于交通运输、 航天通信、家用电器等众多重要领域[1]。电力电子技术是现代工程技术领域发 展最为迅速且应用愈益广泛的诸多重要学科之一，这使得它在电气类、自动化类 本科专业基础课中砥柱中流的作用日益凸显，该课程的特点是兼具实用性、工程 性和综合性[2]。随着社会进步和技术发展，在电力电子技术课程中沿用传统的 教学内容和教学方法，已经开始与除旧布新与时俱进的发展要求不相符合。电力 电子的技术进步洪流，带动各种新型电力电子器件及其相关应用技术不断涌现， 原有教学内容已不能适应科技迅速发展的需求，电力电子技术课程的教学内容亟 须不断地充实和更新。在传统的教学中，教师虽然采用多媒体课件授课，但其本 质仍旧是以“教师为中心”的注入式教学占主导地位，尽管教师为了在课堂上提供 了更多案例和Flash动画等教学资料而费尽心机，但学生仍然是被动地接受，教 学效果事倍功半就成为并不鲜见的“常态”。显然，在电力电子技术课程的教学中 沿用传统的教学方法已难以调动学生的学习积极性，如果考虑到各校学生的实际 情况不同，学生的入学基础参差不齐且有的学生基础较差，教学效果就会受到更 大的负面影响。因此，在电力电子技术课程的教学方法上努力除旧布新与时俱进， 才能适应社会进步和技术发展的要求[3]。以实用性、工程性和综合性为导向而 充实和更新教学内容，并以“微课+慕课+仿真”教学方法相结合的教学模式，是电 力电子技术课程的教学与时俱进的有效努力方向。为了调动学生的学习热情和自 主学习的积极性，转变传统教学中教师的“教”与学生的“学”相互之间配合差、互 动少的状况，并为使学生改变他们以往事半功倍的学习习惯，引导他们逐步实现 由厌学―有兴趣学―掌握方法―学会―会学的转变，我在实际教学中采用了“微 课+慕课+仿真”相结合的创新型教学方法并取得了较好的教学效果。
1教学内容的安排为了实现上述教学要求，经过我校电气、自动化教研室教师的讨论，所达 成的共识是：电力电子技术课程的内容应以开关器件为基础，以四类基本变换技 术为核心，以两种控制方法为辅，以四类技术的应用为目标，并应适当兼顾当前 新技术的发展趋势。这样的内容设置既有利于学生掌握课程核心内容，也能够促 使学生更好地掌握电力电子技术在实际工程中的应用，并使他们对电力电子技术 的最新发展有一定的认识，为今后的工作以及深造打下一定的基础。在基础性开 关器件的内容安排上，以全控型器件为主，兼顾半控型器件的相关内容。晶闸管 是半控型器件的典型代表，也是目前几乎所有电力电子技术课程教材中都会介绍 的器件，它在目前的工程应用中仍占有一定的比重。现在以电力场效应管和IGBT 为代表的全控型器件的迅速发展，已经成为电力电子领域的核心器件，从而会影 响到主电路的拓扑结构和控制方法[4]。我们在教学中，按照工程中的实际应用 以及器件的历史发展，将半控型器件的相关内容结合整流电路进行讲解，而对全 控型器件及其组成的逆变器流交流变换技术、斩波技术的特性进行详细介绍。并 且会给学生增加一些教材内容之外的全控元件的介绍。在课堂上及时传授该学科 的前沿知识并介绍其发展趋势，有利于培养学生紧跟相关学科最新发展动态的良 好习惯。例如，将当前诸如无功功率发生器(SVG)、电网谐波抑制技术、高压直 流输电技术、高压变频器、矩阵式交-交变换器等电力电子最新应用的内容，作 为补充拓展的知识介绍给学生。此外，还应该将那些诸如电子镇流器的应用、太 阳能发电等与学生身边生活密切相关的应用内容，插入到适当章节的教学中，来 增加学生对其身边电力电子技术的感性认识。
2“微课+慕课+仿真”相结合的教学方法 充分注意到“95后”学生求新、求变的特质，是做好教学工作的基本前提。
目前我们面对的学生基本是95后，他们对传统的教学方法比较厌倦甚至反感，然 而他们对互联网、新技术、新教学方式的喜爱并渴求掌握的愿望又是非常强烈的。
因此在此基础上我们采用了“微课+慕课+仿真”相结合的教学方法，充分调动学生 学习电力电子技术课程的兴趣和积极性。
2.1微课的应用 微课是指基于某种特定的教学设计思想应用多媒体技术，在五分钟以内就 一个知识点进行针对性讲解的一段视频。在教育教学中，微课所讲授的内容呈 “点”状、碎片化，这些知识点，可以是教材解读、题型精讲、考点归纳等具体教 学内容，也可以是学习方法传授、教学经验介绍等方法论方面的知识讲解和展示。
微课是课堂教学的有效补充形式，微课不仅适合于移动学习时代知识的传播、也适合学习者个性化、深度学习的需求[4]。在不同的教学环境中，微课可以有不 同的应用形式。
2.1.1微课在新授课上的作用及效果 微课在新课教学的课前预习、新课内容导入、新课重难点讲解等不同环节 可以扮演不同角色。首先，在新课教学之前，可以根据学生已有的知识基础和新 知识所需的衔接知识点，给学生提供相应的微课视频，从而可以让学生在课下先 看此微课视频，为新课做好预习准备。其次，在新课导入环节，教师常用的教学 方法是，为了吸引学生的注意力，为新课的讲解做好铺垫，教师会根据新课知识 点设计新颖的问题。依据此教学方法制作微课，在开始上课并复习旧课内容后先 让学生看此视频，以此作为学习新课的新颖序曲。最后，还可以将教师对新课中 重难点做点拨、对典型例题引导学生探究其规律等内容，也制作成微课，用以在 学生自主探究或团队合作探究后一起看此微课视频。电力电子技术课程内容知识 点多而难，并且里面的输出波形较多，如果简单的让学生看书预习，对于学生来 说难度较大。结合以上微课的诸多特点，在教学过程中，授课教师会在备课时， 自己制作或从网络资源上搜索并购买相应的微课内容，在上课前一周通过与学生 建立的班级微信群进行发布，让学生对新内容进行热身，以达到吸引他们学习的 注意力并达到预习的效果。
2.1.2微课在学生自主学习中的应用优势 微课视频以其短小精悍的特点，使其在学生的自主学习中应用中拥有几项 不可多得的优势。其一，随着网络通讯的发展和计算机的普及，学生基本上都有 各自的笔记本电脑或是智能手机，当教师把学习中的重点和疑难问题制作成微课， 上传到网上，学生便可以随时点播学习。其二，微课短小精悍，其所围绕的一个 议题或一个重点，都是针对学生学习中的疑难问题设计，非常适合学生自学。其 三，学生学习微课的时间和地点选择的自由度很大，学生有了很大的自主空间， 只要有学习的愿望，即可实现对微课视频的充分利用。其四，微课可以适应不同 的学生，由于视频播放的快慢可以调节，这就让不同程度的学生可以根据的自己 的基础和接受程度控制视频播放的快慢，以达到最佳学习效果；
其五，由于视频 可以反复播放，这使得那些平时反应慢而又羞于发问的学生能够从容地反复观看， 这就为较好地解决了后进生的转化问题提供了一条简便可行的途径[3]。在每次 课后，教师通过班级的微信群发布相应的作业要求，当有学生进行反馈该作业的 困难时，通过统计分析学生们的共性问题以及易错、易疏忽的问题时教师就对该 知识点和作业制作相应的微视频发布，这样不仅可以了解学生整体对该知识点的掌握情况，同时也可以达到增强学生与教师的互动交流和感情。
2.2慕课的应用 慕课是大规模的网络开放课程，它是为了增强知识传播而由具有分享和协 作精神的个人或组织发布的、散布于互联网上的开放课程。慕课是新近涌现出来 的一种在线课程开发模式，它发展于过去的那种发布资源、学习管理系统以及将 学习管理系统与更多的开放网络资源综合起来的新的课程开发模式。随着电力电 子技术的飞速发展以及互联网的快速普及，很容易从网上找一些与电力电子技术 相关的在线视频，它们既可以使教师提高自身的学识水平，也可以通过各种形式 形成电力电子技术课程的慕课教学内容。例如，西安交通大学等国内顶尖高校电 力电子技术精品课的在线视频公开课，就可以作为在电力电子技术课程中应用慕 课形式的参考资料，使用这些资料进行慕课教学，不但可以最大限度地共享网络 资源，也使得学生们有更多机会领略国内名校的名师风采，这对于开阔学生们的 眼界并且激发他们的学习热情，显然益处多多。当然，学生在课堂外的自主学习 中也可以重新复习这些视频，这要比以往的看书本复习效果好得多。随着以后双 语教学的逐步普及，电力电子技术课程中慕课的资源共享范围，还可以扩展到包 括美国等西方发达国家在内的全世界。
2.3实验及实践中仿真的实施 应用计算机软件进行仿真设计并对设计结果进行仿真验证，已经成为现代 工程设计领域的常态，它也应该成为工程教育领域电力电子技术课程教学中的常 态。在电力电子技术课程教学实验环节中，无论是拥有充足实验设备的学校，还 是缺乏实验设备的学校，都可以采用Matlab软件实现为实验教学做出必要补充的 努力。在电力电子技术实验教学过程中，主要是利用Matlab仿真软件中的 SIMULINK元件库来建立电力电子电路仿真模型并给出仿真结果，来加深学生对 所学内容的理解。将计算机仿真软件引入实验课堂教学中，不仅能提高学生对学 习电力电子技术课程的兴趣，而且更容易使学生学好这门专业课程。同时，在电 力电子技术课堂教学中，采用仿真教学能够部分代替实验教学，节省大量的教学 资源[4]。在实践课中仿真的实施环节，注重培养学生的团队合作能力和多门课 程的综合应用能力。布置课程的设计任务时，要求3个人组成团队共同完成，以 培养学生们的团队合作能力。给出具体的题目、技术指标和设计要求等内容后， 注意引导学生如何综合运用所学的电力电子技术、数模电技术、编程语言(C语言 或Matlab)完成相应的设计。鼓励学生积极参加省级、国家级的电子设计竞赛和“飞 思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛，将所学的知识应用于实际的科技制作。在实习环节带领学生参观相关的电力电子设备生产单位、发电厂以及其他电力电子 设备的应用单位。
3结束语 电力电子技术课程是一门实用性、工程性和综合性较强课程，因此其教学 改革是一项复杂而系统性的工程，技术性涉及面也较广，它的核心在于“实用”[5]。
因此，在教学中必须于提高学生学习兴趣的基础上强调实际的应用。经过两届学 生的教学实践，学生普遍感到电力电子技术课程的教学内容安排和“微课+慕课+ 仿真”相结合的教学方法效果较好，能够有效地激发他们的学习热情。
作者:樊建强 郭晋蜀 单位:山西农业大学信息学院
