应用型高校自动化专业电力电子技术教学改革探索

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　　摘  要：电力电子技术是应用于电力领域的电子技术，是电力学、电子学和控制理论3门课程的交叉，是自动化专业的一门专业核心课程。针对自动化专业的教学、就业需求对电力电子技术课程进行改革，从教学模式、教学方法、教学内容3个方面进行优化，以期达到更好的教学目标。实践证明，该改革方法在提高学生的创新实践能力上取得了很好的效果。
　　关键词：电力电子技术  自动化  教学改革
　　中图分类号：G642    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2020）04（a）-0074-02
　　Abstract： Power electronics technology is an electronic technology applied in the field of power. It is the intersection of three courses： power science， electronics and control theory. It is a core course of automation specialty. In view of the teaching and employment needs of automation major， the course of power electronics technology is reformed， and the teaching mode， teaching method and teaching content are optimized to achieve better teaching objectives. Practice shows that the reform method has achieved good results in improving the students' innovative practice ability.
　　Key Words： Power electronics technology; Automation; The teaching reform
　　电力电子技术[1]起源于20世纪50年代后期，主要研究变流技术及其应用，是一门综合性的技术学科，广泛应用于一般工业、交通运输、电力系统、电源、家用电器等各种领域。对于自动化专业的学生而言，《电力电子技术》课程属于专业核心课程，具有工程实践性强的特点。优化《电力电子技术》课程的教学水平，对于学生的就业、升学、专业竞赛等都有很好的促进作用。应用型本科院校[2]是我国本科教育的主要力量，是培养应用型人才的主力军，广东海洋大学自动化专业作为广东省应用型高校，以培养应用型、工程型、复合型人才为主要目标，其《电力电子技术》课程的教学内容、方法也在不断革新。
　　1  目前高校电力电子技术课程存在的问题
　　《电力电子技术》的整个课程[3]包括电力电子技术的器件、整流电路，逆变电路、直流-直流变流电路、交流交流变流电路、PWM控制技术、软开关技术、驱动保护串并联技术和电力电子技术的应用等内容，整个课程结构很清晰，授课条理好。然而电力电子技术目前的教授中还存在一些问题尚未解决，具体表现在以下几个方面。
　　1.1 教学内容更新不及时
　　电力电子技术的知识更新很快，随着制造工艺的提高，控制复杂的晶闸管、电力晶体管等器件的应用逐渐减少，控制简单且容量逐渐增加的电力场效应管（MOSFET）、绝缘栅双极晶体管（IGBT）的应用越来越多。尤其是自动化专业在工作中绝大多数时间使用的都是全控型器件，而目前电力电子技术理论授课和实验教学中以晶闸管及其应用为主，应增加全控型器件（MOSFET和IGBT）的更多實例。电力电子技术是强电和弱电的桥梁，作为电气工程及其自动化和自动化专业的专业性课程，在整个课程内容设置上更倾向于强电应用，对于自动化专业的控制行业应用涉及较少。在电力电子技术的参考书中主要应用以晶闸管直流电动机系统、变频器系统、交流调速系统、功率因数矫正技术、高压直流输电为主，和控制系统的联系略有欠缺。
　　1.2 授课学时少
　　电力电子技术的教学内容中包括器件工作原理讲解、器件参数选择、电路工作分析、电路性能分析、控制策略设计等内容，整个课程内容丰富，需要的授课学时多。目前的自动化专业具有“宽口径”的专业课特点，课程数量更多，每门课程的授课学时相应缩减。在当前的环境下，如何在有限的学时中选择更为核心的内容是需要考虑的问题。
　　1.3 实验内容陈旧
　　目前电力电子技术的实验环节有8学时，共4个实验，实验内容基本固定在整流和逆变、直流斩波、交流调压、PWM控制技术这4个部分。电力电子技术的实验设备电压较高，为了保证学生的安全和设备的稳定，普遍采用“教师准备实验，学生参照实验指导书完成”的方式进行，实验挂箱是封闭的，导致内部电路观测不到，且和实践联系不紧密，这种方式难以勾起学生的实验兴趣，实验效果不佳。
　　2  电力电子技术改革方案
　　结合广东海洋大学自动化专业的培养方案，对传统电力电子技术课程进行了如下几项改革。具体方案如下。
　　2.1 及时更新教学内容
　　为了培养和社会接轨的学生，教学内容要与时俱进，一线教师的知识储备也要与时俱进。课堂授课内容不能仅局限在教材范围，电力电子技术课程的教师要从事相关的纵向、横向课题，在不断的自我提高中扩充授课内容。高校教师也应多参加学术会议，加入电力电子学会、电气与电子工程师学会、工业应用学会、中国电工技术学会、中国电机工程学会、中国电源学会等，了解行业前沿动态，并在授课过程中传输给学生。各门课程的教师可以成立课题小组，定期开会探讨授课内容，沟通协调各门课程的重要知识点，便于进一步巩固整个知识体系，提高学习效率。电力电子技术课程对自动化的学生来讲，在工作实际中应用较多，考研课程中比较少见，因此授课内容可以更偏向工程经验，减少公式推导。 　　2.2 教学模式革新
　　在授课学时紧缩的情况下，传统的知识点、块、面的教学方式已经不适用了，我们只能将授课模式更新。前期基础概念需要详细学习，而变流技术和电力电子技术的应用可以结合在一起，以项目式的方式授课，这样能够缩短授课时间，也能将理论和实际进一步联合起来，带动学生的学习积极性，启发学生主动思考。广东海洋大学也将建立电力电子技术的“金课”教学平台，在平台上有教学视频和教学资料，方便在校学生和毕业学生随时查缺补漏。同学也可以在教学平台上留言、讨论，及时的反馈便于更好地调整教学模式内容。
　　2.3 实验环节变革
　　由于各个实验过程耗时不同，为了提高实验效率和实验室利用效率，将两个实验合并在一起进展，这样4个学时大块的时间便于学生协调各个实验时间，保障实验效果。在实验室验证实验之前，增加仿真实验，由学生在自己的电脑上用Matlab/Simulink平台建立仿真系统，参照实验台参数生成系统的电压、电流波形，和示波器得到的波形对比，加深实验理解。
　　3  结语
　　电力电子技术是一门强实践性课程，其教学质量对学生的动手能力有很大影响。结合应用型高校自动化专业的实际情况，对该课程进行改革。更好的教学要求一方面促进了教师对自身要求的提高，使得一线教师保持学习、工作的热情，不断发展自己;另一方面以项目式授课方式启发学生将理论和实际结合，以提高学生学习积极性。通过对近两届自动化专业本科生的电力电子技术课程进行逐步教学改革，在提高学生的创新实践能力上取得了很好的效果。
　　参考文献
　　[1] 王子赟，沈艳霞.工程教育認证背景下的《电力电子技术》课程评学机制探讨[J].教育教学论坛，2019（9）：238-240.
　　[2] 宋仁银.应用型本科高校《电力电子技术》课程实践教学探析[J].安徽电子信息职业技术学院学报，2016，15（5）：40-42.
　　[3] 于跃，刘加存，徐今强，等.高校电力电子技术课程教学改革浅析[J].教育现代化，2018，5（24）：65-67.
　　基金项目：广东海洋大学教育教学改革项目——基于创新能力培养的《电力电子技术》教学方法改革（项目编号：XJG201826）;广东海洋大学自动化专业校外实践教学基地项目——自动化类专业校内实习教学基地（项目编号：530002001126）。
　　通讯作者：于跃（1991—），女，汉族，吉林通化人，硕士，讲师，研究方向：新能源储能技术、电力电子技术、智能控制技术，E-mail：yuyue983@126.com。
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