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一、教學內容的優化

現代電力電子技術正朝著輕量化、小型化及智能化的方向發展。目前在電力電子技術的應用中，基本以全控型器件MOSFET、IGBT為核心構成各種變流電路，而半控型器件——晶體管組成的應用電路逐步減少。以電力電子技術為核心而設計制造的電力電子裝置（如變頻器、電力有源濾波器、靜止無功補償裝置、新能源發電逆變器、開關電源、和UPS不間斷電源等在工業生產的不同領域得到廣泛應用）使電力電子技術的應用范圍得到很大的延伸。軟開關技術在變流電路中已成為電力電子器件降低開關損耗和開關噪聲的主要技術，PWM控制技術在變頻調速技術中已成為核心控制手段。電力電子技術的這些發展和應用客觀上需要對教學內容進行整合和優化。作為一門實用性很強的課程，在“電力電子技術”課程的教學中既要注重理論推導又要加強實際應用。針對卓越工程師培養要求，按照以電力電子器件為基礎，以變流技術為核心，以工程應用為目標的原則，對教學內容進行模塊化設計，即將課程劃分為電力電子器件、AC／DC、DC／DC、DC／AC、AC／AC和電力電子技術的應用等6個模塊，并根據工業生產的發展對相應模塊的教學內容和課時做出適度調整。如圖1所示，其中電力電子技術應用模塊為4種變流電路在工業生產中的常見應用。在各教學模塊中，教學內容應該和新技術、實際應用無縫對接。電力電子器件模塊應使學生掌握各種電力電子器件的特性和正確的使用方法，教學的核心內容是各器件的開關特性；全控型器件因其開關時間短、通態電壓低、開關損耗小、高頻性能好、驅動簡單、成本低廉等優點在中小功率交流調速、逆變及斬波等方面取代著晶閘管的地位，故教學中應增加全控型器件學習的課時。壓縮晶閘管整流電路、直流-直流變流電路、交流-交流變流電路和逆變電路有關的教學課時，除典型電路及實際應用較多的電路精講外，其余作為學生自主學習內容。如AC／DC模塊以工程應用較多的單相全控橋和三相全控橋及雙反星形大功率整流電路為重點，其余內容可安排學生課后自主學習；增加全控型器件為核心的逆變電路的課時；加大PWM控制技術的教學，它是現代變頻調速技術的核心，特別是交流調速取代直流調速和計算機數字控制技術取代模擬控制技術已成為發展趨勢；增加電力電子技術應用的課時，尤其要增加電源技術的教學。電力電子裝置提供給負載的是各種不同的直流電源、變頻交流電源，特別是開關電源和UPS電源在現代生活中得到廣泛應用，通過這種優化使“電力電子技術”教學內容更加豐富。在教學實施過程中應注重資源轉化，將技術發展動態和科學研究成果介紹給學生，加大課程內容信息量。學生學習的內容不能局限于掌握基本定義和原理，而應面向工程實際問題，注重教學內容的推陳出新。

二、教學模式的多樣化

“電力電子技術”課程教學內容的最大特點是結構圖、波形圖多，因此“電力電子技術”課程多采用板書+多媒體教學手段。對于卓越工程師培養還應以教學效果為目標，以工程實踐為主線，進行教學模式的改革。基于“電力電子技術”課程的特點采用以下幾種教學模式：課堂教學為主，網絡課程平臺為輔的教學模式；推進科研成果場景化課堂教學模式；探索式學習模式。下面對幾種教學模式進行詳細描述。

1.課堂教學為主，網絡課程平臺為輔的教學模式

我校“電力電子技術”課程已建成網絡課程，和課堂教學相輔相成。在課堂教學的基礎上利用網絡平臺可以使教學資源更加豐富，圖形、圖像、聲音、動畫、視頻等多種媒體組織起來使學生通過全方位的感官接受信息。教學內容不再是從易到難從前到后的線形模式，而是以超鏈接的方式呈現信息，學生可以根據自身的知識掌握程度、知識背景、知識結構等自由選擇學習內容，從而獲得最佳學習方式。課程具有開放性和交互性，交互既可是同步的也可是異步的，可以克服時間、地域等差異達到資源共享。網絡教學的優勢就在于能夠實現教學時間和地點隨意性，同時又能夠保證師生交互的高效性、開放性以及大量教學資源的共享性。[5]網絡課程不是簡單呈現“電力電子技術”教學內容，而是為學生提供豐富學習資料，也是學生和老師之間學習和交流的平臺和媒介，是課堂教學的有益補充。

2.推進科研成果場景化的課堂教學模式

重視學生科研能力培養教育，是現代高等教育發展的趨向，理工科大學生的培養已從知識型向素質型轉化，著重培養學生的學習能力、動手能力和綜合解決問題的能力。[6]因此把工程案例和教師的科研項目引進課堂教學中是非常有必要的。推進科研成果場景化的課堂教學法分為兩個方面：一是對于重點章節把一些典型工程案例引入到課程教學中，從企業工程師的角度介紹如何完成一個工程項目，包括項目背景、設計要求、詳細方案、技術線路、現場調試過程、驗收標準以及整個項目的管理辦法等。二是把教師的科研成果作為工程案例引入課堂教學。例如我校教師完成的科研項目“浮標光伏鋰電供電系統關鍵技術研究”屬于新能源技術類項目，可在課堂上從項目申報、項目實施、項目關鍵技術的解決、項目驗收等方面進行講解。在整個教學過程中，通過科研項目的引導將整個“電力電子技術”課程中學過的章節串聯起來，將學過的知識點通過項目得到應用，從而達到了學習目的。通過這兩種途徑，讓學生系統地了解作為工程師是如何完成一個工程項目的，如何解決項目實施過程中面臨的難題以及項目組成員之間的協作。

3.探索式學習模式

為了改變傳統學生被動學習的模式，對教學內容中的某些重要環節采取大作業、專題研究報告、文獻綜述報告、研究性實驗報告為載體的探索式學習模式。針對教學內容可以設計很多的環節，讓學生參與其中。例如為了讓學生了解電力電子技術發展前沿動態，可在開課初安排學生閱讀大量文獻后撰寫文獻綜述報告；對于在逆變電路中大量使用的PWM控制技術，可讓學生結合交直流調速系統進行研究做出專題研究報告；對于學生利用電力電子及電力傳動實驗室設備開發出的新實驗項目可完成研究性實驗報告等。這樣在電力電子技術學習的過程中既有老師的教，又有學生主動參與的學，可通過網絡課程平臺不受時間和地域的限制進行交流。

三、實踐教學的創新

“電力電子技術”是實踐性很強的課程，而實踐教學對加強學生的實踐能力、綜合能力的培養十分重要。卓越工程師的培養注重的是學生工程實踐能力、工程設計能力和工程創新能力，因此在“電力電子技術”課程實驗教學中需要增開綜合性、創新性試驗。綜合性實驗是指學生在具備一定基礎知識和基本操作技能的基礎上運用一門課程或多門課程的綜合知識對學生綜合實驗技能和實驗方法進行綜合訓練的一種復合型實驗，其目的在于鍛煉學生對知識綜合應用的能力，培養學生分析和解決復雜問題的能力。例如針對卓越工程師的培養設計了綜合性實驗項目“晶閘管直流電動機調速系統”，該實驗綜合應用了“電機與拖動”、“電力電子技術”、“運動控制系統”等多門課程的知識點，原理圖如圖2所示。在完成直流電機調速的實驗過程中既要用到電力電子技術中晶閘管整流電路的知識，又用到了電機與拖動及運動控制系統中調壓調速的知識，該實驗進一步拓展可構成一個單閉環直流調速系統，對該系統可以進行靜特性的研究等。該實驗項目既具有綜合性又具有開放性，學生在完成基本實驗內容的基礎上，可根據對課程群知識掌握的程度，進一步對其擴展，綜合更多的內容到實驗中來。學生創新能力的培養可利用電力電子及電力傳動實驗室設備增加開關電源、逆變器等電力電子裝置的設計、安裝、調試等實踐環節。圍繞電力電子課程實踐教學環節和畢業設計內容建設一些能自主搭建電力電子元件的實驗箱或實驗臺，學生使用這些實驗箱（或臺）能自己搭電路、自己調試來完成電力電子技術及電力傳動方向的課程設計、畢業設計。另外學生每年都會參加各類競賽，可把學生的創新成果推廣到實踐教學環節。如全國大學生電子競賽的參賽作品可納入實踐環節，用競賽項目來促進教學，激發學生對本門課程的興趣。

四、結束語

卓越工程師培養計劃以培養面向工業界、面向世界、面向未來、創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量工程技術人才為目標。本文在此基礎上，以學生的實踐能力、創新能力為核心，分別從教學內容優化、教學方法多樣性、實踐環節創新等三個方面對“電力電子技術”課程教學進行了探索和實踐。實踐表明，采用這些方法能夠激發學生自主學習的能力，提高學生分析問題、解決問題的能力以及實踐動手能力，為培養高質量工程技術人才奠定良好的基礎。

作者：魯明麗劉燕工作單位：常熟理工學院電氣與自動化工程學院