電子設(shè)計競賽下的電力電子技術(shù)課程改革

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“電力電子技術(shù)”在電氣信息類專業(yè)人才培養(yǎng)中承擔(dān)著重要角色。具有內(nèi)容多、理論抽象、不易理解和掌握等特點。將大學(xué)生電子設(shè)計競賽實例融入課堂教學(xué)，不僅可以豐富教學(xué)內(nèi)容，增加教學(xué)實例，還能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)理論的同時加強(qiáng)對其實踐技能的培養(yǎng)?！?a href="http://wda8f421.cn/lunwen/dlgllw/164292.html" target="_blank">電力電子技術(shù)”是南華大學(xué)電子信息工程和測控技術(shù)與儀器等專業(yè)2017版和2019版本科生培養(yǎng)方案中的必修課程。目的是使學(xué)生獲得電力電子器件的必要知識，掌握由這些器件組成的各種可控整流、斬波和逆變電路的硬件設(shè)計和相應(yīng)的軟件設(shè)計，以及將其用于開關(guān)電源、變頻等電源產(chǎn)品技術(shù)的開發(fā)上。本課程為其他后續(xù)專業(yè)課程、考研、就業(yè)以及國家大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃項目、全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽（NationalUndergraduateElectronicsDesignContest）等提供必要的技術(shù)支撐。一般認(rèn)為，電力電子技術(shù)的誕生是以1957年美國通用電氣公司研制出的第一個晶閘管為標(biāo)志的。其學(xué)科基礎(chǔ)為電子學(xué)、電工原理和自動控制。由于電力電子技術(shù)涉及功率較大，多為強(qiáng)電工業(yè)服務(wù)，因此一般常將它歸屬于電工類。內(nèi)容主要包括電力電子電路、各種器件、裝置和其系統(tǒng)。

1課程教學(xué)中存在的主要問題

1.1教學(xué)方法滯后

“電力電子技術(shù)”課程是電子信息工程和測控技術(shù)與儀器等專業(yè)的一門專業(yè)必修課?，F(xiàn)在，高校課堂教學(xué)基本還是以教材為核心，教師通過多媒體課件系統(tǒng)的進(jìn)行教學(xué)，而學(xué)生中有興趣和能力參加科研比賽積累專業(yè)技術(shù)的學(xué)生仍是少數(shù)，仍有很多學(xué)生被動學(xué)習(xí)，以成績?yōu)閵^斗目標(biāo)，這導(dǎo)致很多學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)不牢，在進(jìn)行“電力電子技術(shù)”學(xué)習(xí)時難以清晰分析各種電源變換電路的具體關(guān)系，實現(xiàn)定量計算。然而，萬用表、示波器等電子測試儀器光是靠課堂上用多媒體課件講授其使用方法是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。往往學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識后仍然不會使用，因為這些測試儀器在使用的過程中有些細(xì)節(jié)在課件中是講不清楚的，必須要在實際操作中不斷地演示比對才能做到心中有數(shù)。

1.2教學(xué)內(nèi)容不完善

當(dāng)前的“電力電子技術(shù)”課程以電力電子器件、整流電路、逆變電路、直流-直流變流電路、交流-交流變流電路、PWM控制技術(shù)、軟開關(guān)技術(shù)、電力電子器件應(yīng)用的共性問題、電力電子技術(shù)的應(yīng)用為主線。教材的內(nèi)容一般都是從整流、DC-DC、DC-AC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基本原理敘述，就算理解了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的原理，學(xué)生還是一樣不會做電源產(chǎn)品，因為一個電源產(chǎn)品的制作不僅僅只是知道拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就行的，要考慮很多因素，比如器件如何選型，驅(qū)動芯片如何選擇，保護(hù)電路如何設(shè)計，變壓器如何設(shè)計制作，電壓電流紋波如何計算測試等，然而這些知識在教科書里是沒有的。1.3實驗環(huán)節(jié)薄弱受教學(xué)學(xué)時和實驗條件限制，現(xiàn)在的“電力電子技術(shù)”課程的實踐教學(xué)中存在著實驗學(xué)時短，實驗內(nèi)容少等問題。由于電力電子技術(shù)普遍涉及大功率場合，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人體安全電壓。因此考慮到學(xué)生的人身安全，現(xiàn)行教學(xué)大綱安排的電力電子實驗多以驗證性和演示性實驗為主。學(xué)生缺少自主設(shè)計實際應(yīng)用電路的機(jī)會，造成學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高。

2課程改革的主要措施

2.1改革教學(xué)模式和方法

積極響應(yīng)教育部號召，推動課程革命，推進(jìn)以學(xué)生為中心的教與學(xué)方式方法變革。采用線上線下混合式教學(xué)模式和研討式、PBL、CBL等教學(xué)方法，在“電力電子技術(shù)”課程理論和實踐教學(xué)過程中結(jié)合大量全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽實例（硬件設(shè)計與軟件設(shè)計），以提高學(xué)生興趣，引導(dǎo)學(xué)生獨立思考，從而引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主性、研究性學(xué)習(xí)。

2.2調(diào)整教學(xué)內(nèi)容

高等教育正在向素質(zhì)教育改革，更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體地位，注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，因此授課的內(nèi)容也應(yīng)該隨之變革。為深入貫徹《教育部關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》，南華大學(xué)在《關(guān)于制訂2019版本科人才培養(yǎng)方案及教學(xué)大綱的指導(dǎo)性意見》中要求專業(yè)課程教學(xué)應(yīng)強(qiáng)調(diào)專業(yè)的前沿信息和專業(yè)發(fā)展的前瞻性，需要按照拓寬專業(yè)口徑與靈活設(shè)置專業(yè)方向相結(jié)合的原則突出專業(yè)特色。因此，需要進(jìn)一步整合優(yōu)化、精選更新專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容，使之與最新科技發(fā)展相銜接。例如，“電力電子技術(shù)”課程任課老師可以將全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽獲獎優(yōu)秀作品內(nèi)容利用多媒體教學(xué)技術(shù)融入理論和實踐教學(xué)中。運用大量的視頻，動畫等來播放電力電子技術(shù)實踐內(nèi)容，讓學(xué)生們一目了然地見到電源產(chǎn)品開發(fā)的過程，即從電路圖設(shè)計一直到最終生成電源裝置成品的整個過程。借此以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而提高教學(xué)質(zhì)量。

2.3加強(qiáng)實踐能力培養(yǎng)

對于工科專業(yè)來講，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)尤為重要。除了通過增加實踐教學(xué)比重來加強(qiáng)學(xué)生實踐能力培養(yǎng)。還可以通過改革實踐教學(xué)內(nèi)容，如增加綜合性、設(shè)計性實驗項目等方式來加強(qiáng)創(chuàng)新性實踐培養(yǎng)環(huán)節(jié)，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。如在“電力電子技術(shù)”課程實踐環(huán)節(jié)引入全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽實例，讓學(xué)生在實戰(zhàn)中成長。從而建立科教融合、相互促進(jìn)的協(xié)同培養(yǎng)機(jī)制，強(qiáng)化本科生科研能力與創(chuàng)新思維訓(xùn)練。

3課程教學(xué)改革作用和意義

全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽是教育部倡導(dǎo)的大學(xué)生學(xué)科競賽之一，是面向大學(xué)生的群眾性科技活動，特點是與高等學(xué)校相關(guān)專業(yè)的課程體系和課程內(nèi)容改革密切結(jié)合。從1994年第一屆全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽開始到2019年，幾乎每屆都會有電源類的題目，包括簡易數(shù)控直流電源、直流穩(wěn)壓電源等。因此，將全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽實例內(nèi)容融入到“電力電子技術(shù)”課程的課堂理論和實踐教學(xué)中，既符合教學(xué)大綱要求又具有現(xiàn)實意義。

3.1融入新技術(shù)、新知識和實踐經(jīng)驗

全國電子設(shè)計競賽的命題原則是“競賽題目應(yīng)具有實際意義和應(yīng)用背景，并考慮到目前教學(xué)基本內(nèi)容和新技術(shù)應(yīng)用趨勢”。競賽內(nèi)容則要求“既有理論設(shè)計，又有實際制作”。因此，將全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽實例引入“電力電子技術(shù)”課堂既可以將實踐應(yīng)用與理論教學(xué)緊密結(jié)合起來，又可以向同學(xué)們介紹新技術(shù)的應(yīng)用前景。這樣既使得課堂內(nèi)容更加生動，又使學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)的理論聯(lián)系實際，從而加強(qiáng)學(xué)生的理論基礎(chǔ)、實踐動手能力和創(chuàng)新能力。

3.2提高學(xué)生科研能力和增加就業(yè)機(jī)會

更重要的是，借助這些大賽題目可以讓學(xué)生學(xué)習(xí)到書本以外的東西，如企業(yè)或者研發(fā)公司對電源開發(fā)產(chǎn)品的一些要求，比如功率因數(shù)高、效率高、環(huán)保、節(jié)能，具備數(shù)控顯示與控制技術(shù)、測量技術(shù)、并聯(lián)分流控制技術(shù)、過流保護(hù)、輸入欠壓保護(hù)、過熱保護(hù)、輸出過流保護(hù)、負(fù)載缺相保護(hù)等電路保護(hù)技術(shù)。這樣使學(xué)生在“電力電子技術(shù)”課程學(xué)習(xí)階段就了解外面電源產(chǎn)品開發(fā)公司或企業(yè)的專業(yè)知識和產(chǎn)品研發(fā)要求，讓學(xué)生在本科學(xué)習(xí)階段就能學(xué)習(xí)到企業(yè)里的東西，為學(xué)生畢業(yè)后找到工作機(jī)會增加砝碼。本人講授“電力電子技術(shù)”課程已經(jīng)有8年，主要對象是電子信息工程專業(yè)和電子信息工程卓越班（電卓班）學(xué)生。電卓班許多畢業(yè)的同學(xué)都應(yīng)聘到電源產(chǎn)品開發(fā)公司或者相關(guān)的企業(yè)。原因在于電卓班的同學(xué)都有參加全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽的經(jīng)歷。運用過“電力電子技術(shù)”課程的知識解決實際問題。正是由于學(xué)生在學(xué)校參加大賽得到了實踐鍛煉，在學(xué)校里就具備了企業(yè)公司急需的研發(fā)能力，因此電卓班畢業(yè)生就業(yè)形勢樂觀，供不應(yīng)求。

結(jié)語：

將大學(xué)生電子設(shè)計競賽內(nèi)容融入“電力電子技術(shù)”課堂教學(xué)中，可以將傳統(tǒng)教學(xué)方法不易講清楚、不易講透徹的內(nèi)容，通過講解大學(xué)生電子設(shè)計競賽實例，讓學(xué)生更易于理解、掌握。不僅豐富了教學(xué)內(nèi)容，增加教學(xué)實例，還可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，從而提高教學(xué)質(zhì)量，使“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)改革沿著正確的方向不斷向前推進(jìn)。

作者：吳榮燕 陽璞瓊 王玉林 蔣彥 謝靜 單位：南華大學(xué)電氣工程學(xué)院