电工技术教学论文汇总十篇

时间:2023-03-06 15:56:01

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电工技术教学论文

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2.理论联系实际,提高学生学习兴趣电工电子技术涉及的一些内容较为抽象,学生理解起来比较困难,在具体讲解时可以理论联系实际,提高学生学习兴趣,更好地掌握所学知识点。例如在学习电路的结点和支路时,可以把结点和支路用日常生活中常见的马路和十字路口作比喻,一条马路就是一条支路,十字路口或丁字路口就是一个结点等等,简单明了,学生很容易理解。在讲到功率时可以联系家用电器,每个家用电器用电功率是多少,再联系到所在教室空调功率是多少,根据空调功率的大小让学生计算上两节课的耗电量,由于有实际例子,所以对于用电量的计算公式很容易记忆,再根据当前电价计算出上两节课所需支付的电费,进而鼓励学生要认真学习,节约用电,做到下课关灯关空调的好习惯。在讲到RC电路的应用时,RC电路可作为滤波器,在教学过程中可联系实际生活。先抛出一个问题:现在学生都有手机,他们手机有的用中国移动网络、有的用中国联通网络、还有的用中国电信网络,并且每个运营商又有2G网络、3G网络,但为什么打电话没有出现彼此相互干扰呢?这样可以提高学生的兴趣,先让他们思考一会,然后请学生回答一下原因,再结合实际回答情况给出答案,即滤波器起了作用。国家给每个网络运营商都分配了固定的频带范围,每个网络都有自己的基站,基站有滤波器,会自动滤除不属于自己频带范围的信号。而讲到三相电路时,可以联系具体家庭用电知识,更好地掌握星形联结和三角形联结特点及计算方法,尤其对于星形联结方式还分为有中线(也称作地线或零线)即三相四线制和没有中线即三相三线制的情况,结合我们照明电路,让学生思考照明电路能否去掉中线?再根据理论分析,可以从理论上完全得出结论:照明电路是不能去掉中线的,也就是说我们实际民用负载一定要采用三相四线制,这样才能保证负载都能正常工作;在学习用电常识时可以联系当前由于用电不当引起的火灾事故或触电事故,和同学一起学习一些基本用电常识,甚至可以延伸到一些自然灾害如地震的避难常识,这样既能提高学生的学习兴趣,又能让他们学到实际有用的知识。

3.创造良好的课堂情境有兴趣的问题,可使学生对学习产生浓厚的兴趣,并产生强烈的求知欲,从而进一步调动学生学习的积极性和自觉性。例如在讲到暂态分析时,就可以从日常生活中的一个实例开始,先让学生思考白炽灯、日光灯打开和关闭时的特点,这时学生注意力就吸引过来了,开始回答问题,课堂气氛马上活跃起来。但课堂气氛活跃的同时,要注意课堂效果,不能让学生停留在新鲜好奇上,每一个教学情境的创设都要紧紧结合教学内容。几分钟时间后,教师就可以总结出白炽灯、日光灯打开和关闭时的特点,白炽灯开关一打开就马上亮起来,一关闭就马上熄灭;而日光灯不管在打开还是关闭时都有一个过程,那为什么同样是照明负载,他们现象会有这么大的区别呢?紧接着这个问题后就可以引出本次授课的知识点:暂态过程。

4.总结所学知识点,让学生更好更快地掌握所学新内容在讲解过程中,一定要善于总结所学知识点,让学生更快更好地掌握所学新内容。例如在讲到电路分析中的电源等效变换方法时就可总结出三要素法,可以强调等效变换过程中时刻注意三个要素:内阻不变、电压源的大小等于电流源的大小乘以电阻的大小、电压源的正方向为电流源电流流出的方向。而在讲到单一参数的交流电路时,电感元件和电容元件容易混淆,怎样分别记忆他们的电压和电流相位关系呢?引导学生只需要记住关于电感和电容电压电流的伏安关系式即可。从伏安关系式就可以看出,电容电流是电压的微分,所以电流超前电压90°;电感电压是电流的微分,所以电压超前电流90°。也就是说针对这两种单一参数元件,哪个电量是另一个电量的微分,哪个电量就超前另一个电量90°。通过总结知识点,让学生知道重点和难点,在课后复习时也能抓大放小,更快地掌握所学内容。

二、组织好实验教学,为更好地掌握课堂知识做铺垫

“电工电子技术”作为一门实践性很强的课程,实验是展示其教学魅力的有效手段,它化枯燥为生动,化抽象为具体,化平淡为神奇,为理解和掌握好新知识创造条件。所以一定要把握好实验教学的效果,为更好地掌握课堂知识做下铺垫。例如在学习电路分析方法中的叠加原理时,很多学生容易混淆不作用的电源处理方法,把恒压源和恒流源处理方法记反,通过实验可以掌握不作用的恒压源的处理方法,而恒流源处理方法则相反,这样就不会在学习中混淆,更好地掌握了该方法。

三、开展考试改革,提高学生平时学习的动力

“电工电子技术”课程是以现代电工电子技术的基本知识、基本理论为主线,以应用为目的,在保证科学性的前提下,删繁就简,使理论分析重点突出、概念清楚、实用性强。通过本课程的学习,使学生掌握近代电工电子技术的基础知识,以及进行电工实验研究的基本技能,为后续课程的学习及今后从事电类各学科领域的学习和工作打下坚实的基础。但针对目前大学现状,再加上该门课程有关知识点比较抽象,使得学生学习积极性普遍不是很高。除了在课堂上提高效率之外,还要从纪律上约束学生,提高平时考核所占的分数比重。例如增加平时练习的机会,把练习成绩计入平时成绩;另外,对于课堂发言积极的学生、勇于上台练习的学生还可以进行奖励平时成绩的政策。这样,双管齐下,一定能提高学生学习兴趣,让学生把这门课程学好。

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(1)要有一支高素质的师资队伍,教师要向双师型转化,在实验过程中才能更好地帮助学生提高工程实践能力和培养创新能力。

(2)加强实验室的建设,增加实验经费,保证实验室的实验设备满足开放实验的要求。要有有效的实验室管理方法,可通过计算机或校园网使实验管理的工作简化。应适当提高担任实验教学的教师待遇。

(3)学生要有学习的自觉性,才能保质保量按时完成实验,才能取得一定的效果。

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2实验内容和方法的改革

(1)直接面向元器件。

原有电工电子技术实验是在实验台上做,接线容易,安全可靠,灵活性好,指导老师准备实验方便等。但也有其缺点,学生做实验看不到真正的设备元件,例如学生仅能从操作面板上的符号看到哪是线圈的接线柱,哪是主触点、哪是常闭触点、哪是常开触点,实验时看不到这些具体的元件。对于在实验中出现问题不容易查找故障出在哪里,只是机械地跟着老师做。现在是把实验箱外壳打开,使设备元件露在外面,让学生清晰地看到设备元件与实验板的连接线,看到设备的动作过程,提高了学生分析故障原因和解决问题的能力,因此学生做实验的兴趣也比原来提高了。

(2)对于一些常规性和验证性的实验,所用到的元件参数不固定。

例如验证基尔霍夫定律,只规定在实验中所用到的元器件个数和元器件参数的大致范围,自己制定实验所用的元器件个数和参数。老师仅对实验的重点、难点和容易出现的问题进行分析指导。这样实验过程中每组实验数据不一样,每个人都需要用心去做。

(3)教学组织与实施。

实验的前期阶段主要进行基本技能的训练,包括认识印刷电路板,手工焊接练习,认识和检测常用电子元器件。实验的后期阶段进行电子产品组装焊接训练。我们根据学生的兴趣爱好和能力,因人而异,针对性的进行训练。对于动手能力和接受能力比较差的同学,让其组装简单的电子产品,例如稳压直流电源、单波段收音机等,在实验过程中给予他们重点指导,鼓励他们克服思想障碍,树立信心,制作好作品;对于动手能力中等的学生,让他们组装相对比较复杂的万用表、电话机等套件;对于动手能力和接受能力都很强,并且对电子技术特别感兴趣的学生,要从设计制作上来要求,首先让他们自己选择电路内容,自己制作印刷电路板,自己选择电子元器件,制作期间要给他们指导设计思路、印刷电路板的布局、检测、安装工艺、排除故障和调试技巧等,这部分学生需要用比较长的时间,可以在业余时间继续制作完成。

3实验考核的改革

合理科学的实验考核制度,对于保证实验教学的质量有重要作用。实验考核制度一般包括参与实验的态度、知识掌握的深度、操作能力、安全文明等方面的内容。例如,对电子元器件识别和检测能力、元件安装焊接工艺质量、调试都进行考核,每一项都有具体评分标准。考试期间指导教师如实地做好每个学生的考核记录,并且结合学生出勤和实验报告来综合评定最后成绩。具体做法:一是实验成绩的组成比例。平时成绩占50%,实验考试占50%。二是考试资格。实验课原则上不准请假,对于遇到特殊情况请假的学生,要求他们回校后需要补做完落下的实验才能参加实验考试,否则不能参加实验考试;迟到、早退在三次以上者取消实验考试资格;不交实验报告的学生取消实验考试资格;实验课不遵守课堂纪律和故意损坏仪器者取消实验考试资格。三是未取得实验考试资格的学生,实验成绩按零分记。四是在考核前安排实验室开放时间,学生可自行预约到实验室试做。

4改革后的教学效果

从学生在电工电子实验过程中和实验报告中反馈的信息来看,改革后学生普遍认为电工电子实验对自己实践能力有很大的提高。

(1)学生的角色发生了转变。

电工电子实验要求每位学生独立制作完成自己的作品,可以根据自己动手能力、接受能力和兴趣爱好来选择适合自己的实验内容,遇到疑难问题要独立思考,老师只是起点拨指导作用,由学生自己动手解决实际问题。学生由被动变为主动,由原来的教育对象变成教育合作对象。

(2)调动了学生的学习积极性。

学生亲自制作电子产品,并且调试成功,学生体验到完成一项任务具有的成就感,更加激发学生学习电工电子技术实验的积极性。

(3)培养了学生的实践能力,克服了眼高手低的毛病。

电工电子实验不但让学生尝到了许多课本上无法学到的知识,而且还培养了学生分析问题和解决问题的能力。通过电工电子实验,锻炼了自己的毅力,培养了做事认真细致的习惯,体会到了眼高手低的感觉,认识到了理论与实践相结合的重要性。

(4)通过实验开放解决了实验课时数少的矛盾

特别是对一些学习比较好、动手能力强的学生,能够满足他们的求知欲,给他们一块创新的天地。

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在教学理念与教学方法的更新下,一系列先进的教学成果展现在教育者面前,通过实践证明教学改革下全新的教学方极具科学性,值得借鉴与推广,因此,基于现有的优势教学资源能够为信息资源整合的实现奠定基础。加上互联网技术的发展,网络教学资源日益丰富化,并能够为教学活动的开展提供有效的资源基础。在此过程中,实现信息资源的整合需要从自身的实际出发,要确保这一教学资源的引入适合专业教学需求,同时也要满足学生的实际需求。

1.2构建信息资源库

要想实现对信息资源的有效利用,就要求高校要建立完善的信息资源库,而从当前高校信息资源库建设的现状看,由于重视程度不足致使信息库建设资金投入等受限,信息化教学还停留在视频教学等初级阶段。而实现信息资源整合不仅要求要建立完善的教研资源库,同时还需要针对学习资源进行高度的整合,进而才能确保信息资源在教学中得到高效利用。

2电工电子专业课程教学与信息技术整合的作用与基础

2.1实现二者整合的作用

当前,实现中职院校电工电子专业课程与信息技术的整合是教改下该专业教学的必然发展方向,同时也是落实教学目标与提升人才质量的基础。将信息技术应用到该专业教学中,能够以全新的教学模式来实现建构主义教学理论的落实,即通过对学生主观能动性的激发来确保学生实现对专业知识的自由构建。与此同时,通过信息技术的应用,教学活动的开展突破了时间、地点等条件的束缚,进而为学生提供更加丰富的学习资源,强化学生的自学能力。此外,以信息技术为媒介能够为开展小组合作学习等提供基础,强化师生交流,培养学生的团队合作能力。在具体应用的过程中,能够以EAD技术将仿真软件应用到教学中,同时,基于当前中职院校学生的实际特点,可以进一步实现Protel软件在教学中的应用,以强化理论与实践的相结合,确保教学模式的有效更新。

2.2实现二者整合的基础

要想确保信息技术与电工电子专业课程的有效整合,首要基础条件是具备相应的信息化软硬件基础设施,同时需要具备专业能力素质高的师资队伍,确保该专业的教师能够具备信息化教育的理念,能够基于信息化技术下运用全新的教学方法与教学手段。此外,在实现二者整合的过程中,需要通过每一阶段教学成果的总结来制定相应的改进与实施计划,进而才能够确保基于信息技术下的专业教学能够实现教学质量与教学效率的全面提升。

3实现信息技术与中职电工电子专业课程教学整合的有效途径

3.1更新教学理念,积极采用全新的教学模式

在中职院校电工电子专业课程教学中,要想实现与信息技术的整合以全面提升教学质量,确保专业学生的能力素质满足当前社会对人才的实际要求,就需要教师更新教育理念,积极采用全新的教学模式,将信息技术应用在课堂教学中,进而通过信息技术的优势作用来激发学生的兴趣、调动学生的主观积极性,确保学生能够在学习的过程中实现对知识的自我建构。在教学的过程中,教师要明确在素质教学下,需要打破灌输填鸭式的教学模式,要注重培养学生的专业实践能力与综合素质。比如:将多媒体教学设备应用到课堂教学中,将电工电子专业课程内容以“图+文字”的形式呈现出来,这样能够实现对学生注意力的吸引,进而使学生带着兴趣走进知识,为课堂教学质量与效率的提升奠定基础。

3.2因材施教,实现教学课程与内容的合理设置

对于中职院校的学生来讲,其本身的知识基础差,缺乏主动性,自身的学习态度不端正,加上电工电子专业课程内容的理论性相对较强,传统的教学方法下学生对专业不感兴趣,也就无法具备相应的能力。与此同时,这一专业教学内容过于陈旧,与高职院校的教材内容相近,而中职生与高职生本身的知识基础是不同的,一概而论的教学内容定然不符合中职生的实际状况与需求。同时,相应的课程设置不合理,缺少实践课程内容。因此,在实施信息技术与专业课程整合的过程中,要做到因材施教,以学生的实际特点需求为切入点,并要实现课程的合理设置,将理论与实践相结合,确保学生能够在实践的过程中巩固理论知识,并具备相应的专业技能,满足社会对该专业人才的实际要求。

3.3实现教学方法的创新

信息素养是当今时展对人才素质的必然要求。实现信息技术与电工电子专业课程相结合,要在明确教学目标的基础上,对教学方法加以创新,只有这样,才能通过教学活动的开展来切实提高人才的综合能力素质。比如:教师可以采用合作探究式的教学方法,通过教师的指导来确保学生在合作学习的过程中充分的发挥自身的主观能动性,逐渐融入到信息技术下的教学范围中。再如:为了实现理论与实践的相结合,教师可以通过案例教学法来实现对学生专业技能的训练,在此过程中,需要注意是要确保案例要具备可操作性,这样学生才能够将理论与实践相结合,不断实现自身的进步与成长。此外,教师还应该以信息技术为媒介来构建仿真模拟实验,将知识立体化、形象化的展现在学生的面前,以在调动学生主观积极性的基础上,确保学生能够积极的参与到信息化教学中,实现理论与实践的有机结合。

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1.2课堂时间有限。课时安排有限,加之学生的接受能力较差,课堂教学推进缓慢,学生接受起来较为吃力,仅凭课堂上的45分钟进行教学,如果班级有45个学生,教师进行逐个指导的话,每人才1分钟,学生能学到什么,可想而知。

1.3学生学习兴趣不高。学生学习兴趣不高,主动性不够,学习能力不强,只依靠老师讲授,不愿意去学,是当前普遍存在于职业学校学生在学习电工电子技术课程时的问题,电工电子技术课程容量较大,涉及到的知识面较广,而且有些内容层次较深。

1.4教学目标不能很好的完成。不少学生对电工电子技术课程基本知识的掌握不够,思考问题解决问题的能力不足,学习的态度不够端正,学习的方法存在着一定的偏差。而教育的过程是循序渐进的,需要教师和学生两方面相配合。

1.5学生的心理情况。因为大部分学生在此前的学习过程中基本没有接触过电工电子技术的相关知识或者是根本没有学习过相关课程。还有一部分学生的基础知识很差,这就使得学生从心理上、思想上对这门陌生的课程有了畏难情绪,觉得这门课是一门难学的课程,吃力的课程,结果就会有厌学的情绪,从而不能深入的学习,最后的不良结果就是学不好这门课。

2微时代下“微教学”的现状分析

目前来看,国内外对于微教学单元方面的研究多集中于课堂应用方面。

2.1从国内研究来看,吴玉龙在《“微教学单元”高职教学策略研究———以“知识点”和“技能点”》就针对高职科目中的微教学单元进行阐述。王世群在《“微波炉”加热教育--微博在教学中的应用探析》一文中介绍了作者于实习期间在所处班级进行的微博实验教学活动。

2.2从国外研究来看,R.W.Lucky于2010年发表的“ToTwitterOrNottoTwitter?”,用情境导入的方式,介绍了微博教育前景。KellyWalsh在文章“100WaystoTeachwithTwitter”中则花费了大量的精力总结他人的研究成果,列举推荐关于微博教育应用的100多种方法。纵观国内外的研究,学者都是将微教学单元侧重于微博教学上。而对于电工电子技术课程的教学研究是将课堂的微教学与借助于移动互联网平台的现代网络微教学相结合,更具有研究价值和实践价值。

3“微教学”在电工电子技术课程中的作用研究

目前来看,职业学校的学生几乎每个人都有一部手机,基本每部手机都正常上网,而且学生对于现代移动互联网平台工具的应用炉火纯青,如何根据学生的实际情况,有效的借助于移动互联网平台,把“微教学”在电工电子技术课程中的教学与辅导作用有效的利用起来,拟从以下几个方面构建微教学单元:

3.1微课堂:针对电工电子技术课程某一知识点,开展5~10分钟的针对性攻略,让学生在短时间内集中精力,展开学习。慢慢地,在课题研究的过程中,通过课堂实施总结出一套更加适合电工电子技术课程学生情况的教学方式。举例:5分钟时间,集中学极管的伏安特性,举一反三,深入渗透。

3.2微辩论:针对电工电子技术课程教学,开展3分钟微辩论,将学生分为正方与反方,鼓励学生大胆发言。对于中职学生来说,他们的好胜心比较强,当被冠以“角色”的担子,他们会积极准备,认真学习,参与微辩论。举例:液晶电视与高清电视的区别在什么地方。

3.3微实训:电工电子技术课程是一门实践性很强的专业,因此,在教学中需要将理论与实践相结合。在实践教学上,我们就某一点知识,开展微实训教学。举例:就三极管开关电路实验为标准,让学生3人一组,组内进行实践训练。

3.4微竞赛:可以就某一电路设计或者某一知识点进行微竞赛,通过微竞赛来提高学生的参与度,不仅考核学生的知识,更是让学生感受到了学习的乐趣。与日常竞赛不同,微竞赛的重点在于知识趣味性。举例:就三极管放大电路的安装展开小组竞赛,既有组内合作,也有组组之间竞赛。

3.5微考核:在课堂上,就学生表现和教学进程进行阶段性考核,这样的考核一改传统的“以考试成绩为衡量标准”的方式,随时开展动态考核能够让学生随时保持考核的状态。举例:针对二极管整流电路这一节内容,让学生在课堂上做出一个整流电路的作品来,并检验其结果。

3.6微信圈:通过微博、微信等新媒体强化学生与教师、专家甚至企业家的沟通,通过媒体来获取信息资源,在很大程度上可以开拓学生的视野。教师也通过微信圈及时的对学生做出的成绩给予表扬,对学生还存在的问题给予纠正和点评。举例:在13高职电子班建立微信圈,老师随时发出问题,学生也可随时和老师沟通。

4“微教学”在电工电子技术课程中研究目标

“微教学”在电工电子技术课程中的研究目标主要包括以下方面:

4.1培养学生学习电工电子技术课程的兴趣。通过微教学单元在电工电子技术课程中的改革研究进一步提高学生参与电工电子技术课程学习的积极性,培养学生学习兴趣,提高学生学习能力。一改传统教学模式,让学生能够更主动投入到学习中去。

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二、项目教学的实施

根据《供配电技术》课程承担的任务是培养学生“能够进行供配电系统一、二次设备的安装、接线、调试、基本设计;能够对负荷进行用电监察,保护电气设备,;能够熟练对变电站设备进行操作、安装、调试、维修和初步设计,能够独立完成变电站倒闸操作任务;取得电力部门核发的“进网电工许可证”和“特种工操作证”相关职业核心能力资格证”。就迫切需要改革教学方法,把“教什么”“怎么教”提到研究日程上来,强化实践环节,尽可能多的采用实践教学法。为了更好提高学生在就业中所需的岗位技能,我系电气教研组也积极组织专业教师学习目前高职院校实践性较强课程多采用的《项目教学法》,努力把理论知识优化成与实际工作相对应的实训项目。根据课程需求,学校重金引入变电站综合自动化仿真软件和模拟操作装置,可以真实的模拟工作过程,为学生进入工作岗位做了充分的准备,根据工作任务和职业技能,将课程设计成5个学习项目,在每个项目的教学实施过程中,进一步分解为多个具体的工作任务。我就以项目四“二次系统的调试与运行维护”中的任务四“自动装置的检验与调试”其一实训项目“二次回路高压断路器控制和信号回路故障检测”为例,介绍一下项目的推进、项目的完成、项目的评价。(一)布置实践项目内容要求学生认真识读断路器控制回路和信号回路的原理图,给出对应的安装接线图并能够进行正确的接线,在认识中完成实践。(二)规定本期项目预期目标查阅断路器分合操作要求,并会对高压断路器进行模拟分合操作,进而上升到更高层次,根据灯光信号回路判断断路器控制回路是否正常,判断故障存在位置及故障原因。在推进该项目时,首先简单给学生讲解电气回路的结构及工作原理和正确的断路器操作规程,让学生分组协作;其次,现场巡视,指导学生正确接线,在对断路器控制操作时,互相交流操作过程和故障查找方式,期间只对学生进行引导,答疑解惑。这样充分锻炼了学生的操作技能,提高了学生分析问题、解决问题的能力,也培养了学生的团结协作的精神。学生项目完成后,及时进行验收和总结,再次要求学生小组讨论,找出项目推进过程中的问题和不足。让学生及时了解自己对课程内容掌握现状,指出加以改正和完善。

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创新教育这一概念,是从创造教育、素质教育不断衍化而来。一般认为,创新教育是培养人的创新精神和创造能力为基本价值取向的教育实践。它以发扬人的创造潜能、弘扬人的主体精神、促进人的个性和谐发展为宗旨,通过对传统教育的扬弃,探索和构建一种全新的教育理论和模式。

创新教育必须以专业教育为依托,创造才是有本之木,有源之水。基于这种观点,本文根据供配电技术的教学特点,探索了创新教育模式,并在各个环节结合多种教学手段予以贯彻实施,取得了较好效果。

一、建构主义学习观,调动学习积极性

建构主义是认知理论的一个分支,是学习理论中行为主义到认知主义的进一步发展。建构主义学习观本质是以学生为主体,它认为知识不是通过教师单向传授得到的,而是学习者在一定的学习环境下,借助教师和学习伙伴的帮助,利用必要的学习资源,通过对知识意义的主动探索、主动发现和对认知内容的主动建构而获得的。因此在教学过程中教师不能无视学习者已有的经验,而强调在原有基础知识上建构新知识。

学习供配电技术课程之前,学生已经学习过一些相关知识。如何在学生原有基础知识上建构新知识,实现新旧知识的跨越和融合呢?《供配电技术》主要包括内容及与相关课程联系如图l所示。

事实上供配电技术作为电气专业的专业必修课,涉及了很多门课程,如变电所的结构和布置图还要涉及《机械制图等知识。

供配电技术》中短路电流计算,介绍了两种算法即有名值法和标么值法,标么值法计算短路电流比有名值法公式简明、清晰,特别在大型复杂、短路点多的系统中,优点更为突出。两种算法实际上就是利用电路理论及电机学相关知识来解决实际问题的。工程实际中采用标么值法计算短路电流,而计算的目的又是什么呢?因此短路电流计算内容又作为原有知识建构新知识,为后续掌握电气设备的选择与校验、继电保护的整定与灵敏度校验等做了铺垫。可见建构主义学习观使学生在已有的知识基础上,进行主动的选择、加工和处理,形成了自己新的知识结构,调动了学习的积极性。诚然,建构主义学习观还应涉及教学环境、师生互动等要素。

二、问题意识,提高学习能动性

问题意识是思维的动力、创新精神的基石,是培养学生创新精神的切入点。早在两千年前,孔子就要求自己和学生“每事问”。他高度评价了问题意识在学习和思维活动中的重要性,认为“学而不思则罔,思而不学则殆”,认为“多闻阙疑,多闻阙殆”,既要多闻多思,又要有存疑精神。

问题意识不是天生的,它需要培养和激发。学生问题意识比较薄弱,具体表现为两种典型形式:第一类是学生虽然有一定的问题却不愿表现出来。针对这种类型,激发学生问题意识需要创造一个良好的教育气氛和环境,鼓励学生奇思异想,敢于挑战权威。第二类是学生因某种原因不善思考、惰性大,问题意识较少或没有。针对第二种类型除了要有良好的教育环境,还要特别采用启发式教育,要精心设置问题环境。

在《供配电技术教学过程中也发现存在上述两种类型的学生,主要采取了以下措施:由于基本知识和基本技能的训练是问题意识产生和培养的前提和基础,因此加强双基训练,提高学生的知识水平;鼓励和指导学生自学,自学能够使学生独立思考、钻研问题;引导学生观察,通过大量的观察现象提出问题;对问题意识的培养也很重要,它活跃了学生的思维,增长了知识,发展了能力。这些措施在一定程度上增强了学生的问题意识,并且提高了学生学习的趣味性、能动性。

三、调查研究,掌握最新信息

“没有调查,就没有发言权”。随着科学技术的发展,新产品、新方法不断涌现,只有不断地了解、研究才能开拓思路,从而为现论和实验研究提供基础。如今,人们正处在一个知识量激增的年代。据估计,现在世界上每年发表的科技论文约500万篇,出版的图书约为50万种,此外还有大量的特种文献出版。另外,情报信息的载体形式也更加多样化,有印刷型、缩微型、机器型、声像型等等。大学生在进行技术创新的研究过程中只有充分了解、利用信息资源,才能站在巨人的肩膀上向上攀登。

当今互联网时代,传统的“3R”(即Reading、writing、Arithmetic)等教学要素的要求已经远远不够了,''''学生还应掌握现代化的手段(互联网、计算机、人工智能等),有效、快捷地加工和转换先进的电力技术和市场信息的本领,这样才能有助于提高学生的总体素质。随着科学技术的突飞猛进,未来几年继电器发展总的趋势是瞄准世界先进水平,向微小型化、片式化、高灵敏化、固态化、组合化、多功能化等方面发展。授课之前可以让学生通过检索文献等形式了解继电器的相关内容,归纳总结写调研报告,并以研讨会的形式互相交流。这样的过程有助于引导学生探索新知识,启迪创新意识。

四、实验教学,知识融会贯通

相对理论教学而言,实验教学在人才创新能力和全面素质培养方面有着不可替代的作用。实验教学有利于学生三方面的培养:(1)观察能力的培养:观察能力是发现问题和发明创造的前提,是培养学生实事求是科学态度的重要手段。通过观察,可以帮助学生在实践过程中观察实验现象,科学合理地分析实验结果,提高分析问题、解决问题的能力;(2)合作能力的培养:科学技术的发展不仅需要有创造性的人才''''同时需要有良好团队精神的人才。实验过程既相互分工又相互合作,学生在融洽、和谐气氛中完成实验,并扬长避短、互相学习;(3)创新能力的培养:教师提出实验目的与要求,学生利用发散性思维,提出自己的实验方案,并验证其可行性,最终设计开展实验,这样不仅发挥了学生的主观能动性,创新能力也得到了提高。

《供配电技术》是一门与实际联系密切、综合性和实践性非常强的专业课。我们结合自身实验条件,同时为了提高学生的动手、动脑、独立思考的能力,针对传统验证性实验进行改革实践,开设了设计性及综合性实验。实验的决策者不是教师而是学生,学生在实验中体会到了专业学习的乐趣,逐渐提高了创新意识和创新能力。

实验中我们结合学生学过的知识(Matlab、Labview、单片机原理等),采用灵活多样的实验方法。例如在电力系统的短路实验中,由于实验结果只能得到三相短路、两相短路、单相短路的稳态电流值,其电流变化的暂态过程却观察不到,可以实验前借助于Matlab的simPowerSystems工具箱进行仿真实验,得到短路电流变化曲线。学生通过仿真实验,学会对电力系统的分析控制,能更清晰地理解概念、原理和计算方法,为后续实验教学起到了事半功倍的作用。但问题又出现了,如何在实验过程中实时地观察短路电流变化呢?考虑到学生实践环节学习过Labview语言,因此将虚拟仪器技术用于实验教学中,不仅改善了实验教学条件和环境,而且知识的融会贯通提高了学生的学习兴趣,培养了他们的动手能力和创新能力。

五、工程实践,培养实践能力

作为培养工程应用型本科人才为主的普通高校,工程实践能力的培养不容忽视。麻省理工学院(MIT)在90年代重建工程教育的时候,明确提出“回归工程实践”的口号,这一理念在一流大学工程教育的改革实践中得到了充分体现。工程实践不但可以使大学生受到实践技能和技术的训练,培养学生解决实际问题的能力,而且有利于理论联系实际,帮助大学生树立严谨求实的科学作风。加强实践教学,实行开放式人才培养模式,就要将高等学校人才培养形式、教学组织形式从单一的课堂教学活动扩展到学生自学活动中去,扩展到实际科学研究中去,扩展到企业活动中去。

俄国教育学家车尔尼雪夫斯基说:“教师要把学生造成一种什么人,自己就应当是这种人。”工程实践能力不仅对大学生提出了要求,对高校教师也提出了要求。工科院校的教师必须加强理论与实际相联系的经验,要进行科学研究,到企业中寻找研究课题并开发创新,只有当教师在教学与科研之间有了很好的统一后,才会有高水平的教学能力和科研能力,才能运用到教学中去。教师应该广泛地吸纳学生参与到科学研究中,让学生在研究过程中增长知识和才干。

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1.1情景教学

教学情景是根据学生身心发展的特殊需要和培养人的社会需要而组织的、设计的育人环境,它往往体现一种文化精神和价值取向,体现了教育者对受教育者的一种期待。一般教学情景的设计有故事化情景、活动化情景、生活化情景和问题化情景等。例如在“串联”的学习中,可以通过实物展示,采用问题化情景导入。教师准备一台收音机,提问学生收音机怎么调台,到底调的是什么等问题,切合主题,学生又都实际碰到过或已经观察到现象,如此学生的学习兴趣就被激发起来。

1.2理论与实践相结合,分析问题

老师以要解决的教学重点为中心而展开教学,采用从实践到理论,再从理论重新回到实践这样的顺序组织每一个知识点,在问题的分析过程中,紧密结合理论与实践。比如教学要求学生掌握电路中电压、电流和电阻的关系,首先要求学生动手完成电路的连接,然后改变电阻的大小,记录电压和电流依次的变化,这一环节中老师的任务就是做好观察、检查和突发状况的处理工作。比如:学生电路连接是否有重大错误,电流表的使用是否正确等,及时做好指导。在老师的帮助和学生自主动手下,学生更能熟练地知道一些存在的真理是怎样得出的,有了深层次的动手后对于知识的掌握也更快。在这样的行为中,充分激发了学生的学习兴趣和锻炼了他们的自主学习能力,也锻炼了他们的动手能力。

1.3得出结论,掌握知识,适当延展知识点

这一步骤就是实践回到理论的过程,教师是本着一个知识点而展开的实践,最后要回到知识点。在之前实践中记录的数据中,可以得出一些理论知识,这个时候,老师要画龙点睛之笔,着重提出理论。在达到基本目标后,然后类比生活中其他例子,延展知识点,让学生有举一反三的能力,而不仅仅局限于刚刚做的这个实验,养成他们的开创新思维和联想性学习方式。在实践教学中培养适应社会竞争的人才职业教育培养的是一个个要生存、要发展的、活生生的社会人。中职学生在社会上个要有竞争力,主要体现在实际动手能力。若改变中职教育的教学方式、模式、手段,则必将较大地提高学生的实际动手能力,熟能生巧,应变能力有所提高,生存能力也随之提高。

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在这种情况下,如果教师仍然按照同一标准、同一模式组织教学,必然会导致一部分学生吃不饱,一部分学生吃不了,长此以往,教学效果难以保证。不但阻碍了学生素质的全面提高,还严重影响了他们继续升学深造和毕业后就业的竞争能力。因此,采用分层次教学是非常必要的。

二、分层次教学的实施方法

(一)分层次教学法实施的前提

分层次教学法实施的前提,是合理地对学生进行分层。所谓的“分层”并不是简单的按照学习成绩将学生分成三六九等,而是结合不同的学科特点,按照学生的自身条件将学生分成不同的组别,在授课中结合教学要求对不同的组别设置各具特色的教学内容,从而提高教学效果。

《电工与电子技术》课程是工科学生的必修课,要求学生有一定的学习基础,并具有一定的动手分析能力。根据这一特点,可以在第一次课,精心准备几种常见电路的教学模型,先请同学们各抒己见,讲一讲对这些模型的看法;然后讲授课程中的五个基本概念;在此之后利用习题来考察学生的学习效果。通过这一课时,对学生们的学习能力有一定的掌握,然后将学生分为:A组,理论学习能力和动手能力都较强的学生;B组,理论学习能力较强的学生;C组,动手能力较强的学生;D组,排斥学习的学生。

(二)分层次教学法的具体实施过程

为了确保分层次教学后的教学效果,教师在前面合理分层的基础上,应吃透教材,精心设计教学环节,根据教材的要求来分解教学内容,确定教学的起点,制定出每组学生需要达到的目标。

1、课前预习。为了保证教学效果,需将课前预习作为作业布置给学生。每一次下课前五分钟进行布置。例如:在讲解“R-L-C的串联电路”的前一次课,将预习内容分成四层。第一层,纯R电路、纯L电路、纯C电路三种单一参数的交流电路中,i与u的波形图的确定;第二层,三种单一参数的交流电路中,i与u的相位图的确定;第三层,三种单一参数的交流电路中,i与u的相量图的绘制;第四层,综合进行比较,得出结论:(1)纯R电路中,i和u是同相的;(2)纯L电路中,i比u落后90°;(3)纯C电路中,i比u超前90°。这样,学生能够象爬楼梯一样,一层层准备,按照自己的实际能力努力向上走。

2、课堂教学。在90分钟的课堂教学中,教师应采取走小步的方法,由易到难,由简到繁,循序渐进。在难度提高的知识点处以不同标记作为引导,提出不同层次学生需掌握的重点;并利用课堂上最后的几分钟时间对不同层次的学生进行针对性辅导。辅导重点在于A、D两组学生。对A组学生提出实践性、综合性问题,引导他们课下进行思考,使他们能够触类旁通,为将来进一步深造打下基础。对D组学生进行督促,通过检查笔记,重点提问,使他们掌握最基本的知识点。例如:在讲解“R-L-C”时,将课程内容分为五层来讲解:(一)是R-L-C的串联电路的基本概念,从介绍R-L的串联电路和R-C的串联电路,逐渐过渡到R-L-C的串联电路,明确各电路的组成。(二)是端u和i的相位关系,采用对相量图的分析,由浅入深地对电路呈电感性、电容性及电阻性三种情况进行具体分析总结。在相量图分析上有一定难度,在授课中就要重点掌握B、C组学生的学习情况,尤其是C组学生,要鼓励他们克服畏难情绪,以相量为突破口使他们冲破难关。(三)是端u和i的大小关系,借助于数学知识,以勾股定理为工具,最终推出R-L-C的串联电路欧姆定律表达式,进一步引出电压三角形和阻抗三角形,指出二者的相似关系。(四)是R-L-C的串联电路的实际应用,通过讲解例题引出电抗器和移相电路,可借助于多媒体展示这两种电路中u与i的相位关系。这一层内容只要求A组学生掌握,对其他组学生加以鼓励,只要做对一点都要给予表扬,激发其学习兴趣。(五)是设置悬念,在R-L-C的串联电路中,当电路端u和i同相时,电路呈电阻性,电路的这种状态叫做串联谐振。那么,串联谐振电路的定义、特点及应用有哪些呢?告诉学生这是我们下次课即将介绍的内容。由此不仅给学生留下悬念,而且为学生预习提供提纲。

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中图分类号:TM761     文献标识码:A      文章编号:1006-8937(2015)36-0001-02 

1  电力电子开关器件损耗分析 

电压源变流器损耗PTotal主要由IGBT损耗PT和反并联二极管损耗PD组成。由开关过程中,IGBT和续流二极管的典型电压电流波形可知,IGBT在开通和关断过程中存在电压、电流均不为零的时间段,期间就产生了开关损耗。同时,在其导通状态下,由于正向导通压降的存在,也会伴随着导通损耗。一般可以忽略截止损耗和驱动损耗,因此IGBT损耗PT主要包括:通态损耗PTcon、开通损耗Pon、关断损耗Poff。 

IGBT的通态功耗由其正向导通压降和导通电阻引起,其大小取决于流通过电流(受变流器输出电流以及IGBT开关过程影响),同时受结温的影响。 

IGBT的开通和关断功耗由IGBT的导通和关断延迟引起,对于给定的控制参数和被忽略寄生元素,其大小取决于开关频率、流通过的电流、直流母线电压(开通和关断过程,电压变化范围的一端就是母线电压),同时受结温的影响。 

续流二极管损耗主要包括:反向恢复损耗、通态损耗。由于开通时间不长,考通损耗可以不作考虑。截止损耗由于其非常小的截止电流,也可以不予考虑。但反向恢复损耗则不同,其反向恢复时间并不短,且电压电流值也并不小,因此一定不能忽略。FWD的通态损耗由其正向导通压降和导通电阻引起,取决于流通过的电流(受变流器输出电流以及IGBT开关过程影响),同时受结温的影响。FWD反向恢复损耗由Diode的反向恢复过程引起,对于给定的续流二极管参数和省略了寄生元素,其大小取决于开关频率、流通过的电流、直流母线电压,同时受结温的影响。 

2  降地损耗的具体措施 

根据本文第一节中关于开关器件损耗影响因素的分析,可以从PWM调制方式、变流器电路结构、开关控制方式以及开关器件选型等方面对装置中的电力电子变换器进行损耗优化。 

2.1  PWM调制方式 

换流器损耗与开关频率和调制策略有很大的关系,开关频率和调制策略不同,对换流器损耗的影响也不同。相比正弦脉宽调制SPWM, 空间矢量脉宽调制SVPWM可以通过适当地分配零矢量,在同样采样周期的基础上,每相每周期最多可有 120 °的扇区不开关,从而最多可将开关总次数减少1/3,如果在负载电流较大的区域不开关器件,将大大减小器件的开关损耗。相同输出谐波水平下,空间矢量脉宽调制SVPWM 的开关频率较SPWM平均降低约1/3,将降低50%的换流器开关损耗。 

2.2  变流器电路结构 

 多电平变换器具有输出波形谐波成分小、开关频率低以及损耗小的优点,可以用于提高装置效率。三电平变流器有不同的拓朴结构,如二极管箱位(NPC)三电平变流器、飞跨电容式三电平变流器、全桥级联三电平变流器及一些改进型三电平拓扑。 

2.3  选择低损耗的开关元件和二极管等元器件 

 开关器件的导通压降和导通电阻是产生损耗的根本原因,因此选择合理的器件对于降低装置损耗也有重要意义。选择IGBT以及二极管时,在满足成本要求的前提下,优先选择正向导通压降和导通电阻较小、开关损耗较小和工作结温大的元件。 

 另外,随着SiC功率半导体器件技术的发展,未来SiC器件也可能在降低损耗方面发挥重要作用。 

3  短路时装置的保护策略 

3.1  微网电能治理装置中IGBT的短路 

随着IGBT在微网电能质量治理装置以及在电气各个领域更为广泛的应用,其应用环境也越来越不好,过电流现象以及短路现象不时地出现。但是对于电能质量治理装置来说,不管从可靠性还是安全性方面考虑,这种功率半导体开关器件由于负载短路而烧坏的情况都是绝对不允许出现的。 

 当微网电能治理装置发生短路故障时,首先考虑IGBT处于何种工作状态。如果IGBT导通状态下发生短路情况,由于电感在直流回路别小,因此其短路电流将会特别大,这在IGBT的使用中是一定不能出现的情况。实际运行过程中,IGBT在短路状态下通常要通过一定的技术措施来限制流通过它的短路电流。 

  电能治理装置中IGBT的短路电流和功耗是由短路回路中的总电感量决定的。当回路中电感量数值较大时,IGBT关断过程中的di/dt比较小,则IGBT的饱和状态将会被延缓。为了保护IGBT 器件免受该过电压的冲击,需要将该电压尖峰控制在 IGBT额定反向截止电压之下。 

在电感量数值较小的情况下,IGBT关断过程中的电流变化率di/dt就会比较大。因此,IGBT将会迅速进入退饱和阶段,并伴随着结温快速上升现象。 

3.2  短路保护的主要措施 

 基于以上分析,微网电能治理装置中IGBT的短路保护策略应综合考虑器件可能受到的各种短路电流冲击,具体安全措施包括以下几个方面。 

3.2.1  降低回路中的短路电流值 

 在系统短路情况下,IGBT的端电压Uce将会逐渐上升到直流母线的额定电压等级。短路过程持续时间越长,半导体器件的导通损耗和开关损耗就会越大。如果散热系统不能及时将这部分损耗导致的热量传递出去,IGBT结温将会剧烈升高,达到一定程度则会使IGBT发生永久性损坏。

因此,当发生短路时,必须将回路中的短路电流进行限制,避免出现上述危险情况的发生。另外,当系统检测到短路故障发生时,应该快速控制驱动电路撤销IGBT的驱动信号,将短路电流对IGBT和滤波电容等元器件的冲击程度降到最低,保障装置内内开关器件的安全。 

3.2.2  关断速度的设计 

 一般来说,在关断过程中,大功率IGBT在通常情况下的电流变化速率是特别大的,典型值为1000 A/ us。假设电路中的寄生电感大小为200 nH, 则正确关断过程中一般会产生200 V以上的冲击电压。因此在设计IGBT短路保护时,要充分考虑关断过程中电流变化速率在回路寄生电感中所产生的冲击电压的限制,尽可能使IGBT的关断过程持续时间较长。 

因此,可以适当降低栅极电压,使得短路情况下的电流变化率与正常关断时相近。 

3.2.3  短路保护的时限设计 

 从IGBT 短路状态时所承受的电压、电流和极高功率冲击的考虑,IGBT的短路持续时间越短越有利于保持良好状态。在实际应用过程中,短路保护电路的动作时决定了短路持续时间。动作时间包括了检测电路响应时间、驱动电路的延迟时间、避免二极管反向恢复效应所造成的“假短路”需要的时间以及安全裕量的考虑等。从恢复过电流/短路的检测,到检测与信息处理电路做出短路保护动作同样需要时间,其造成的时间延迟大约为1~2 us。系统中驱动电路从输入到输出的时间延迟一般在0.2 us左右。 

除此之外,仍需注意,短路保护状态下IGBT的关断过程为慢关断过程。 

 因此,从检测系统和信息处理电路做出短路保护指令起到IGBT的彻底关断大约需要1~2 us。考虑上述所有的延迟时间后,还需保持一定的安全裕量时间以确保IGBT在短路状态下能够安全可靠的关断。 

4  结  语 

 降低微网电能质量治理装置的损耗对于节约能源、减小散热器体积具有重要意义。微网电能质量治理装置的主体往往是各种拓扑的电力电子变流器,因此其损耗主要是由变流器内工作于高频开关状态开关器件(IGBT等)造成的。通过对装置降损策略和短路保护方案这两方面工程实用技术的探究,有利于推动微网电能质量治理装置在电力系统中更好地发展。 

参考文献: 

[1] 刘传洋.单相数控光伏并网发电系统的研究[D].南京:南京航空航天大   学,2010.   本文由wWw.DyLw.NeT提供,第一论 文 网专业教育教学论文和以及服务,欢迎光临dYlw.nET

[2] 徐进.光伏并网逆变器无差拍控制系统的研究[J].水电能源科学,2008, 

(2). 

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