电力电子技术主要内容汇总十篇

时间:2024-03-30 17:55:58

电力电子技术主要内容

电力电子技术主要内容篇(1)

作者简介:汤赐(1978-),男,湖南湘潭人,长沙理工大学电气与信息工程学院,讲师。(湖南 长沙 410114)

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)17-0042-03

电力电子技术是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术,其应用范围非常广泛,涉及一般工业、交通运输、电力系统、通信网络、计算机、新能源发电等。“电力电子技术”已成为本科教学阶段的专业基础课程,[1]地位十分重要。然而由于课程难,内容多,课时少,所以上好“电力电子技术”是一件具有挑战性的工作。教案的制作和使用有助于应对这一挑战。

很多非师范院校出身的大学教师都没有写过教案,只写过讲稿,笔者也一样。直到拜读北京理工大学龚绍文教授所著《大学青年教师教学入门:大学施教学初步》,[2]才正式接触大学讲课的教案。读完深受启发,对自己所授课程也尝试着写教案,并应用于实际教学,取得了较好的教学效果。下面对如何做好“电力电子技术”教案谈谈自己的一些认识和体会。

一、“电力电子技术”教案制作和使用的目的及其结构

“电力电子技术”教案是教师为某次课的宏观指导思想和具体课堂进程而设计的教学方案,用来保证课堂教学质量达到规定要求。

一般来说,一次“电力电子技术”课的教案由两大部分组成:概述和教学进程。概述主要用于阐释教师对本次课的基本认识和实施教学的指导思想,涉及授课对象及其特点(重点是学生的专业特色、就业去向、已有的知识基础和学习能力)、题目或主题、教学目的、重点和难点、讲授方法和教学手段等。[3]教学进程则负责具体组织教学步骤,用以落实概述中的基本分析和指导思想,通常按授课时序写明每个教学段落的教学要求、教学内容、表达方式和时间分配等细节。

二、“电力电子技术”教案优劣的评判标准

由于“电力电子技术”教案制作和使用的目的是为了保证课堂教学的效果,因此教案的基本结构及其具体内容能否真正实现该目的才是评判优劣的标准。一份较好的“电力电子技术”教案应该具备六个特征。

1.教学目的明确

不论是向学生传播电力电子技术知识,还是培养他们的思想品质,都是孕育在具体教学内容的传授之中,因而在制作教案时,要把每次课的教学目的具体化、明确化,并通过教学内容这一载体反映出来。

2.教学内容充实

首先,要保证包含了“电力电子技术”课程最基本、最重要和最核心的教学内容;其次,应适当介绍与上述教学内容有关的最新进展,拓宽学生知识面;最后,可尝试结合自己的科研经历,讲出对上述教学内容实际运用的切身体会。

3.教学重点突出

依据“电力电子技术”课程的基本要求和教学大纲,确定每次课拟向学生介绍的重要知识点或需要培养的重要能力。值得指出的是,随着电力电子技术的发展,特别是电力电子器件的发展,“电力电子技术”课程的教学重点是会发生变化的,因而不应把课程的重点看成是固定不变,年年如此的。[4]例如,西安交通大学王兆安教授和黄俊教授主编的《电力电子技术》(第4版)[1]实现了以基于晶闸管的电路为主体内容,向以采用全控型器件的电路为主体内容的转移,充分反映了电力电子技术学科的新进展,因此,在教学时,要重点介绍基于全控型器件的电路以及控制这些电路的PWM技术。

4.教学方法得当

教学方法是多种多样的,包括讲授法、谈话法、讨论法、直观教学法、准直观法、边讲边练法、单元教学法、发现教学法、程序教学法、案例教学法、暗示教学法等,[2]上述方法都有各自的优势和不足,适用于不同的场合,因此,不应盲目肯定或否定一种方法,而应结合教学模式、教学手段和教学设备加以综合使用。对于“电力电子技术”这门课程而言,笔者非常信赖案例教学法——通过演示MATLAB/Simulink模型搭建与仿真分析来传授学生点石成金的“金手指”。

5.教学手段多样

语言表达(包括肢体语言)和黑板板书、多媒体屏幕显示、实验演示等是帮助教师阐述教学内容和讲解思路的两类重要教学手段。前者作用于学生的听觉,后者则作用于学生的视觉,二者形成合力,共同保证课程的教学效果。

6.教学进程合理

根据“电力电子技术”学科的发展、自己的理解和听课学生的实际情况,对教材中的内容进行消化、整理和布局,反映在教案上,就是如何给每次课的讲授内容分段并确定它们的讲授顺序。

三、“电力电子技术”教案制作的准备工作

为了制作一份能够体现出教学目的明确、教学内容充实、教学重点突出、教学方法得当、教学手段多样和教学进程合理等诸多特征的教案,需要完成以下三个方面的准备工作。

首先是要做好整体性备课工作。整体性备课是对“电力电子技术”课程的全面准备,是教师能否讲好这门课程的最关键的一步。只有对“电力电子技术”课程有了整体上的把握,对教学内容已经做到了融会贯通,才能在具体讲授每次课时有一个全局的高度、有一种俯视的自信,才能清晰流畅、举重若轻讲授课程,犹如庖丁解牛,游刃有余。

其次是要做好每次课的备课工作。整体性备课是非常重要的,但课还得一次课一次课的讲。事实上,只有每一次课都讲好了,整体性的把握才能落到实处,因此,在每一次讲课之前也要备好课,具体来说:要根据教学安排表明确本次课所讲授内容的大题目,确立教学目的,选择具体内容及讲授重点;根据教学的具体内容确定教学模式,例如,课堂讲授、实验或讨论等;要把教学内容组织成一次讲授式或议论式或谈话式的文稿,应服从并服务于主题,把各部分内容按起始段、中间段到结尾段的顺序安排组织好;选择合适的教学方法和教学手段;写出一份教案来,准备在课堂中使用。

最后是要多向有丰富授课经验的老师请教,尤其是要多听他们的授课,并及时写下自己听课后的体会,融入到自己的授课中去。多听(听人授课)、多讲(自己授课);再带着问题去听,带着体会去讲……完成几个循环往复的提高过程。

四、“电力电子技术”教案示例

为了更直观地说明笔者上述认识和体会,本节给出了“电力电子技术”绪论课的教案实例以供参考。

1.概述

课程名称:电力电子技术

本课内容:绪论

授课单位:电气与信息工程系

授课对象:D电气工程06-4,5,6

授课时间:90分钟

(1)教学目的。通过对“‘电力电子技术’课程及电力电子技术的地位与作用是什么?什么是电力电子技术?它的发展经历了哪些阶段?目前主要应用在哪些领域?”等问题的初步说明,使学生们对电力电子技术有一个宏观意义上的了解。

(2)教学意义。“电力电子技术”作为电力系统及其自动化专业的选修课,理论性较强,比较难学。考虑到本科生都有一定的自学能力,加之内容多、学时少,这就不可能讲授过细。“绪论”可以为学生们从课程整体内容上把握“电力电子技术”的实质问题提供帮助。

(3)教学重点。“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用;电力电子技术与电子学、电气工程、控制理论三者的关系;电力电子技术目前主要应用的领域(结合授课对象所学专业的特点及需要)。

(4)教学难点。无。

(5)教学方法。课堂讲授,给出主要内容。

(6)教学安排。先简单进行自我介绍,再引出本次课的主要内容:

回顾学生已学课程,提出问题:各门课程如何衔接并构成整体?“自动控制原理”中的理论如何运用,并实现对交流电动机的控制?

在介绍“什么是电力电子技术?”时,要重点介绍它与电子学、电气工程、控制理论三者的关系。

在介绍“电力电子技术的发展经历了哪些阶段?”时,要扣住电力电子器件的发展史这条主线。

在介绍“电力电子技术目前主要应用在哪些领域?”时,要针对授课对象的专业特点与需要,重点介绍电力电子技术在交直流电机调速、交直流电力机车、电力系统FACTS和HVDC、太阳能和风能发电、电动汽车、超导储能、不间断电源、开关电源中的应用,并注意衔接好电气工程与电子学、控制理论之间的关系。

(7)教学手段。以口授为主,一定量板书。

2.教学进程(见表1)

五、结束语

教学效果和学生的收获是教学研究的出发点和落脚点。由于课程难,内容多,课时少,所以笔者对如何制作并使用教案来上好“电力电子技术”课程谈了谈自己的认识和体会,涉及“电力电子技术”教案制作和使用的目的及其结构,优劣评判标准,以及需要完成的准备工作等方面,并给出了一个具体的教案示例,希望能起到抛砖引玉的作用。

参考文献:

[1]王兆安,黄俊.电力电子技术[M].第4版.北京:机械工业出版社,2000.

电力电子技术主要内容篇(2)

[中图分类号] G642.0 [文献标志码] A [文章编号] 1005-4634(2014)05-0106-03

电子工艺实习作为以实践教学为主、对工科各专业开设的技术实践课,对培养学生的工程实践能力和创新精神有重要意义。如何把握当前发展机遇,改进电子工艺实习,培养工程实践能力扎实、创新能力强的工程技术人才逐渐成为研究热点。本文在分析电子工艺实习现状的基础上,结合现代电子技术,提出以工程实践能力和创新能力培养为目的的电子工艺实习教学改进与实践探索。从电子工艺实习教学内容、教材和教学方法及多媒体使用等三个方面提出了改进意见,改善电子工艺实习的教学效果,提高学生的工程实践能力和创新能力。

1 电子工艺实习面临的挑战

电子工艺实习作为重要的实践教学环节,经过多年发展在国内高校获得了推广普及。但目前电子工艺实习内容多以简单电子产品装配为主;实习过程以手工劳作为主;课堂教学以教师板书讲授为主。受限于电子工艺实习内容、教学方式和教学手段,在实习中学生工程实践能力和创新能力提高有限。综合分析电子工艺实习的现状,可以发现电子工艺实习目前存在以下几个缺点。

1)电子工艺实习内容缺乏创新性和层次性。目前电子工艺实习内容多停留在简单电子产品的焊接组装上,实习过程以模仿式手工操作为主,实习内容缺乏综合性、设计性、创新性。因此需引入多层次、多模块的电子工艺实习内容,形成综合性、设计性、创新性的电子工艺新局面,使学生在获得扎实基本功的同时提高工程实践和创新能力。

2)电子工艺实习教学方式相对单一。随着科技的发展,新的电子元件和电子装配技术不断出现。为使学生掌握现代的电子设计技术、提高电子线路设计与仿真能力,必须改变烙铁加电路板的电子工艺实习模式和方法,通过在电子工艺实习中引入EDA技术和SMT技术,使学生接触到先进的电子设计和制作技术,提高对现代电子技术的理解。

3)电子工艺实习教材和多媒体课件建设滞后。电子工艺实习在燕山大学实施十多年来,教学方法以教师板书讲授和手把手教授为主。受限于实验设备和教学条件,很难对现代电子技术及电子产品生产工艺流程进行清晰地讲解,学生无法了解现代电子技术及生产流程。同时教材以传统内容为主,对现代电子工艺涉及较少。

因此有必要结合现代电子技术和多媒体技术对电子工艺实习的教材和教学方法进行改进,增加对现代电子技术的讲解,使学生接触并了解集成电路及电子产品生产工艺流程,提高课堂教学效果。

2 改进电子工艺实习内容,突出工程实践 和创新能力培养

结合燕山大学电子工艺实习基地当前的实验设备和实验条件,以电子工艺实习课程为依托,以充分利用实验室现有设备为基础,以工程实践能力和创新能力培养为目标,从电子工艺实习的层次设计和模块设计两个方面入手,改进电子工艺实习。

2.1 依照教学大纲,改进电子工艺实习内容的层 次设计

依照电子工艺实习教学大纲,在教学实践中循序渐进的将电子工艺实习教学内容分为基础教学层、中级技能教学层和高级教学层。在每个教学层次分别设置不同的教学内容和目标,见表1。

在基础教学层采用以板书讲授和多媒体相结合的授课方式,使学生掌握电子工艺实习的基础知识。这一教学层次对所有参加电子工艺实习的学生开放,以培养学生的基本技能。

在中级教学层则以学生动手实践为主要教学手段,首先通过万能板练习焊接使学生掌握基本的焊接技能,能熟练的进行直插原件的装配和拆焊,掌握电子产品的手工焊接、装配、调试技术。同时学习常用的电子元器的规格、参数、识别及主要性能和选用原则,熟悉电子产品工艺的基本知识和要求。最后,通过微型FM收音机的组装,将SMT技术引入电子工艺实习中,使学生了解SMT技术,掌握SMT组装的基本过程。

高级教学层次主要针对电类学生和有学习意愿的学生开设,在高级教学层中通过现代EDA技术的引入使学生掌握Altium Designer软件的使用,使学生能够使用Altium Designer软件进行相关电路原理图的绘制及仿真,生成PCB文件。然后通过热转印技术进行电路图的转印,之后将做好的电路板进行蚀刻。电路板腐蚀好后,让学生使用酒精和松香制作电路板的助焊层,最后使用视频钻进行钻孔,完成PCB电路板的制作[1,2]。

进入组装阶段后,学生按照BOM表领取相应的电子元件,对照电路原理图和BOM表进行小制作产品的组装和调试,直至小制作产品合格。高级教学层次教学流程如图1所示。

2.2 创新实习项目,丰富实习内容

在燕山大学目前的电子工艺实习中,学生需要完成两个电子产品的制作,分别是多功能充电器或万用表和FM收音机,对于电类学生则增加了学生自主设计项目“旋光彩灯”。目前实习内容不能满足工程实践能力和创新能力培养的需要,因此针对电子工艺实习的设计的三个教学层次,分别设计了三个教学模块,分别为基本技能教学模块,中级技能教学模块和高级技能教学模块,如表2所示。

在基础技能教学模块设计了万能板焊接这一实习项目,让学生在练习中掌握基本的焊接和组装技能。在中级技能教学模块设置了多功能充电器、万用表和贴片式FM收音机三个教学内容。在这个过程中使学生结合所学理论知识,完成产品组装,牢固掌握电子产品手工组装和焊接工艺,接触并掌握SMT再流焊接工艺,锻炼学生的工程实践能力。

表2 电子工艺实习教学模块设计

教学模块 教学内容

基本技能教学模块 1.万能板焊接

1.多功能充电器

中级技能教学模块 2.万用表

3.贴片式FM收音机

1.触摸式双稳开关

2.照明定时器

高级教学模块 3.V双向电压变换器

4.四相混式步进电机驱动电路

5.声光控延时开关

6.信号灯触摸开关

在高级技能模块针对电类学生不同专业特点设计了6个实习项目,学生依自己的兴趣来选作。在实习过程中,学生首先根据自己的专业和爱好选择自己感兴趣的实习项目,进行资料的查阅、电路原理图的设计,然后使用软件进行相关电路原理图的设计和仿真,直到设计电路的仿真结果正确。其后进行电路板的设计、电路的安装和调试。

最后进行工艺文件的编制、报告撰写,通过这个过程培养和训练学生的逻辑归纳能力、综合分析能力和文字表达能力。整个实习过程综合提高学生的工程实践能力,锻炼学生的创新能力和意识。

3 电子工艺实习教材建设和多媒体课件设计

电子工艺实习教材要针对不同专业,设置基础扎实、层次突出、特色鲜明的内容,突出工程实践能力和创新能力的培养。电子工艺实习教材编制不仅要符合教学大纲的要求,更要紧跟时代步伐,包含现代的电子技术。因此在教材的编制过程中要将指导书模块化,结合实际情况每学期更新相应的模块内容,满足不同专业学生的需求,在教材中将理论知识和实践知识相结合,培养学生扎实的工程实践能力和一定的创新能力[3]。

目前燕山大学的电子工艺实习教学方式主要以教师板书讲解、学生动手为主,对先进的电子技术则涉及较少,因此有必要在电子工艺实习中引入多媒体技术。利用多媒体技术展示先进的电子元件生产、测试及封装工艺和电子产品的组装工艺。通过引进多媒体,可以解决现有教学设备的不足,使学生在牢固掌握电子工艺基础知识的基础上,可以了解最新的电子元器件、电子产品、先进的生产工艺和标准化的工业化生产流程,提高学生的学习积极性,掌握电子工艺的前沿知识,为以后的工作和学习打下坚实的基础。

4 建立以学生为主体、教师为主导的教学 模式

电子工艺实习课程不同于一般的实验课和理论课程,其课程内容涵盖电子元器件、焊接以及电子技术相关理论知识,涉及多个学科,内容繁杂,学生掌握起来难度很大。要想在电子工艺实习中培养学生的基础知识、工程实践能力、创新能力,需要在实习过程中建立以学生为主体、教师为主导的主动学习模式。在教学过程中充分调动学生积极性,首先利用多媒体技术进行基础内容的讲解,并进行先进电子技术的工艺技术的演示;其次在实践操作中采用教师动手操作、学生练习的教学模式,使学生掌握扎实的基本功;最后使学生通过独立练习,掌握电子产品的组装和调试的基本技能,培养学生扎实的工程实践能力。并在实习过程中学会常用EDA软件的使用,掌握电路原理图绘制、仿真及PCB板的设计和电路板的手工生产工艺,培养学生的创新能力。

电子工艺实习过程由以手工劳作为中心转变为以“设计”为中心,由以组装为中心转变为以设计为中心,由以教师板书讲解为主转换为以教师板书讲解和多媒体演示相结合、教师为主导的教学模式。通过将实习内容分解为具体目标任务,在教学过程中调动学生的自主性、创造性、学习的兴趣和热情,提高学生工程实践能力,培养学生的创新能力,改善教学效果[4,5]。

电子工艺实习需要在实习内容、教材和教学模式方面进行不断的发展和完善,同时也需要指导教师积极努力,不断完善和改进电子工艺实习,提高学生的工程实践能力和创新能力。

参考文献

[1]任文举,孙站稳,蔡璐璐.沉默式教学法在实验教学中的应用研究[J].实验室科学,2008,6(3):47-49.

[2]张锡珍,张加良,李芳,等.电子工艺实习的实践与探索[J].实验室科学,2009,6(3):20-22.

电力电子技术主要内容篇(3)

作者简介:刘晋(1974-),男,河北涿州人,华北电力大学电气与电子工程学院,讲师;牛印锁(1973-),男,河北定州人,华北电力大学电气与电子工程学院,高级工程师。(北京100026)

基金项目:本文系华北电力大学2010年教改项目的研究成果。

中图分类号:G642.3     文献标识码:A     文章编号:1007-0079(2012)06-0064-02

随着电力电子器件制造技术和微机技术的发展,电力电子技术在电气工程的各个领域得到了广泛的应用,电力电子技术在各个领域的应用带来了相应领域的技术革命。

在电力系统领域,电力电子技术除了广泛地应用于发电、输电、配电和用电等环节,在太阳能光伏发电、风力发电等可再生能源发电领域、电动汽车应用和节能等领域也得到广泛的应用。电力电子技术的广泛应用对电力电子技术教学和研究都提出了新的要求和内容。

“电力电子技术”已经成为电气工程专业重要的专业基础课。由于专业背景和就业方向的不同,国内不同高校以及国外大学在“电力电子技术”的课程设置、教学内容、教学重点、教学手段、实验内容以及后续专业课程设置等方面存在许多异同点。

本文对国内外几所大学“电力电子技术”本科教学方面的情况进行了初步的对比,对其教学安排、教学内容与手段和实验情况进行了对比总结,希望这些对比和总结能够帮助从事电力电子方面教学的教师开拓教学思路、丰富教学手段、提高教学效果,为该课程的教学提供有益的参考和借鉴。

国内大部分理工科院校都开设了“电力电子技术”课程,本文选取了国内的清华大学、西安交通大学、浙江大学、南京航空航天大学和华北电力大学进行了比较分析;国外大学选取了美国麻省理工学院和英国曼彻斯特大学进行了比较分析。

一、课程设置比较

清华大学电机工程与应用电子系、信息科学技术学院自动化系开设了“电力电子技术”课程,机械工程学院汽车工程系开设了“汽车电力电子学”。后续相关课程有“直流输电技术”、“电力传动与控制”、“电力拖动与运动控制”。

西安交通大学电气工程学院、电子与信息工程学院自动化科学与技术系开设了“电力电子技术”课程,共56学时,包括8学时的4个实验项目。

浙江大学电子信息工程、电气工程及其自动化和自动化等专业开设了“电力电子技术”课程,共56学时,包括16学时的实验项目,实验学时数相对较多。

南京航空航天大学电气工程及其自动化和自动化等专业开设了“电力电子技术”课程,共72学时,包括16学时的实验项目,总学时数和实验学时数相对较多。

华北电力大学电气与电子工程学院电气工程及其自动化专业、信息工程专业,控制与计算机工程学院自动化专业开设了“电力电子技术”课程,共48学时,包括8学时的4个实验项目。后续相关课程有“电力电子技术应用”(专业选修)、“HVDC与FACTS技术”、“电力电子课程设计”和“电力电子综合实验”。

国内几所高校课程开设情况见表1。

美国麻省理工学院EECS(电气工程与计算机科学)系开设了“电力电子技术”(Power Electronics)课程。

英国曼彻斯特大学EE&E(电气与电子工程)学院为电气与电子工程专业、机械电子工程专业2年级开设了“电机、拖动与电力电子”(Machines,Drivers & Power electronics)课程,上述两个专业在3年级开设了“调速”(Variable Speed Driver)和“电力电子”(Power Electronics)课程。

英国诺丁汉大学EE&E(电气与电子工程)系为电气与电子工程专业2年级开设Power Supply Electronics;为电气工程与可再生能源系统专业2年级开设Power Supply Electronics,3年级开设Power Electronic Design,Renewable Generation Technologies and Control,FACTS and Distributed Generation,Energy Conversion for Motor and Generator Drives,以及选修课程Advanced AC Drives,Technologies for Wind Generation,Advanced AC Drives with Project,Advanced Electrical Machines等相关课程。

从课程设置上看,国内大多数高校电气工程专业基本都将“电力电子技术”作为专业基础课程。但不同专业特色的学校在其后续课程设置上差别较大,该专业学生未来就业的方向和领域对后续课程的设置影响很大,这也是各个学校在电力电子技术教学上最具专业特色的地方。

二、教学内容比较

国内高校在“电力电子技术”课程教学内容上相差不多,主要内容有:电力电子器件、整流电路、逆变电路、直流斩波电路、交流―交流电力变换、电路脉宽调制(PWM)技术、软开关技术和电力电子应用介绍等内容。南京航空航天大学还增加了功率变换器中的磁性元件设计方面的教学内容。

麻省理工学院EECS系“电力电子技术”课程内容主要有:整流器,功率因数畸变检测与校正,磁场,DC/DC变换器,隔离DC/DC变换器,DC/AC变换器,EMI滤波器,损耗与吸收电路,软开关,热设计,控制,三相系统介绍,多相整流器,开关电源,谐振变换器,实际的电力电子系统设计中的相关问题和课程设计等内容。

英国曼彻斯特大学EE&E学院的“电机、拖动与电力电子”(Machines,Drivers & Power electronic)课程内容主要有:交流感应电机、交流同步电机、变压器、相控整流电路及其应用。“调速”(Variable Speed Driver)的主要内容有:感应电机特性,变频调速原理等。

通过对比可以看出,国内外大学在“电力电子技术”课程内容上差别比较大,侧重点也各不相同。国内使用的“电力电子技术”本科教材大都是在介绍电力电子开关器件的基础上,对各种交、直流电能变换电路的结构和工作原理进行定性和定量的分析,并涉及一些相关的应用技术。国外教材则更注重最基本原理介绍和电力电子实际应用电路系统的设计和计算分析。

三、教学方法与手段比较

在教学手段上,国内外大学大体相近,大都采用多媒体、动画技术与黑板相结合的教学手段。另外,国外大学采用手写、打印胶片投影授课也较为普遍,在课前把授课讲义发放给学生。

国内高校教学主要以课堂讲授为主,由于学生人数比国外学生多,课堂的互动性以及课堂讨论比国外高校要少,且效果不好。另外,国内学生课外查阅文献资料和阅读材料的环节常常被忽略,这点与国外高校差别较大。

在辅助教学方面,国内外大学形式上差别不大,主要通过习题课、答疑、平时测验和复习课等方式帮助学生进行课下的自学和考试前的复习。

四、实验环节比较

在基础实验内容上,国内高校基本上以电力电子器件特性、相控整流电路实验、直流斩波电路实验、交流电力控制电路实验、负载换相式逆变电路实验、交―直―交变频电路实验、SPWM逆变实验等作为基础实验。由于各个学校的实验条件和专业特色不同,开放性和设计性实验的内容和开展情况差别较大。

曼彻斯特大学EE&E学院电力电子课程实验内容较少,实验室条件(如实验室面积,实验台套数等)不如国内许多高校,但其学生对撰写的实验报告非常认真,国外学生正是通过认真撰写实验报告加深了对于实验原理和内容的理解。

在后续课程实验中,各学校侧重点各不相同。如华北电力大学在后续课程中开设开发了闭环直流电机脉宽调速实验、静止无功补偿(SVC)实验、高压直流输电(HVDC)实验等针对电力电子技术在电力系统应用的专业实验内容,具有鲜明的电力系统专业特色。

国内多数高校都存在学生人数多而实验室设备套数少,实验重复次数多和实验室教师工作量大的情况,这种情况在短期内很难解决。电力电子网络实验平台和虚拟实验室的研究和建设可以为该问题的解决提供一定的思路。

五、启发与体会

通过对国内外几所大学在电力电子技术本科教学方面的对比,有很多值得我们学习和借鉴的思路和方法,在“电力电子技术”教学改革中,笔者认为应注意以下几点:

(1)建立系统教学的观念。在课程体系的设置、教材编写、课程内容组织和实验项目安排的过程中,从电力电子系统的角度出发,结合本学校开课专业未来的应用领域,将相关的知识与未来实际应用有机融合起来,使学生深入了解电力电子技术在未来工作中的应用,从而提高学生的学习兴趣,使学生学习做到有的放矢。

(2)注重电力电子基础实验和设计性实验相结合,培养学生的电路系统设计思想和能力,根据本校专业发展和应用的实际需要开发相应的专业应用实验项目。

(3)注重课堂教学、仿真验证、实验验证和电路设计有机的结合。丰富教学手段,通过仿真与实验的对比分析,使理论和实践相结合,提高教学效果。

(4)建立电力电子教学资源平台,为国内各个高校相关专业的教师和学生提供一个互相学习、交流和资源共享的网络平台,从而不断提高“电力电子技术”及其相关课程的教学水平,为广大的师生营造良好的学习和学术研讨氛围。

六、总结

本文对国内外几所大学“电力电子技术”本科课程设置、教学内容、教学方法与手段、实验环节等进行了比较和分析,对“电力电子技术”教学提出了一些建议,希望为该课程的教学和教学改革提供一定启发和有益的参考。

参考文献:

电力电子技术主要内容篇(4)

2我国电力电子在发展过程中遇到的问题

目前,我国在研究电力电子技术方面还存在着诸多的问题,这些问题都严重的制约了我国经济的发展。主要问题有:现今我国电力电子产品大多是采用的晶闸管,虽然利用晶闸管可以创造出一部分科技含量较高的产品和设备,但是这些产品和设备多使用的是国外的生产设备以及多组分组集成制造法,特别是很多先进的全控型电力电子器件,几乎全都需要从国外进口,才能满足国内的技术要求,尤其是很多关系着我国的经济发展以及社会安全的关键领域中的核心技术、设备、软件等。另外,我国电力电子技术与国外发达国家的差距甚大,这在一定程度上影响着我国与国外经济的合作。在过去的几十年中,我国经济发展的各部门都先后从欧美发达国家中引进了先进的电力电子技术,并且开始重视国内技术的发展。就目前的发展情况而言,虽然表面上显示出我国在很多技术方面可以满足国内的要求,但实际上在很多关键技术领域,我国的电力电子技术依然需要进口,国内的技术水平依然相对较低。国内与国外发达国家在电力电子技术方面的主要区别在于电力电子技术的发展依然存在着技术含量低、产品可靠性差、数字控制水平满足不了社会的要求、系统控制软件的水平低、应用程序的控制技术差、重大项目领域缺乏经验等问题。这就使得我国必须要依赖从国外进口高性能、高功率的电力电子转换器设备才能满足国内的使用。

3提高我国电力传动系统性能的主要方法

现今,我国电力传动系统研究工作主要围绕着交流传动系统进行。伴随着交流电动机调速装置的性能越来越完善以及调速理论的重大突破,电动机的调速技术渐渐从直流发电机—电动机组调速、晶闸管可控整流器、直流调压调速向交流电动机变频调速转变。之所以交流传动系统发展的这么迅速,其原因与我国在功率半导体器件的制造技术、交流电动机控制技术、以大规模集成电路和微型计算机为基础的数字化控制技术、电力变换技术等关键性技术方面的突破有关。要提高交流传动系统的整体性能,可从以下三个方面开展研究工作:(1)PWM技术的应用随着电压型PWM逆变器在高性能交流驱动系统中的广泛应用,我国对PWM技术的研究更为深入。PWM功率半导体器件的开关控制主要采用是高频技术,一般来说,PWM技术可分为三类进行研究,即随机PWM、正弦PWM以及优化PWM。正弦PWM的开关频率对于提升电力电子器件的功率有着非常突出的作用,这使得该技术在中小功率交流驱动系统中的应用极为广泛。不过,这种技术不适用于容量过大的电源转换设备,因为高开关频率将会引起极大的开关损失。(2)直接转矩、矢量控制技术的应用对于交流电机的交流驱动系统而言,其具有强耦合、多变量、非线性等特点,这就使得其控制工作变得十分的动态化,不过我国目前在这方面的研究还是较为成功的。在上世纪七八十年代,我国就提出了交流电机的动态控制理论,该理论要求不仅要对各个变量的振幅进行全面的控制,同时还要对各个阶段进行控制。直接转矩控制技术以及矢量控制技术是我国在交流驱动系统控制中的主要技术,此外,随着科学技术的发展,神经网络控制、模糊控制等智能控制技术也在我国逐渐发展起来,对提高交流传动系统的控制精确度有着极其重要的作用。(3)微电子技术的应用微电子技术对于提高我国数字控制处理芯片的运算能力以及可靠性有着极大的作用。当前,适合用在交流传动系统中的微处理器有ApplicationSpecificIntegratedCircuit—ASIC、DigitalSignalProcessor—DSP、单片机等。其中,高性能计算机的结构形式主要采用的是多总线结构、多处理器结构以及流水线结构等。

电力电子技术主要内容篇(5)

目前,随着职业学校教学模式和体系改革的不断深入发展,对电力电子技术课程的教学方法、教学手段和实验实践训练环节等进行全面改革势在必行。笔者结合教师的教学实践从教学内容安排,理论教学方法、教学手段和如何提高学生学习兴趣方面的改革进行了探讨。

一、合理安排教学内容

因为课时的减少,需要课程内容有所侧重和删减,同时注意内容的完整性和系统性。本课程内容由电力电子器件、四大类型电力变换电路、软开关技术和典型应用等部分构成,重点是电力变换电路和应用技术。电力电子器件方面,主要从应用的角度进行介绍,着重于器件的外特性和驱动控制,对器件的结构原理及新型器件仅作简要介绍,重点是晶闸管、IGBT和电力MOSFET三种,分别在大功率、中等功率和小功率范围内使用。电力电子变换电路是本课程的核心内容,变换电路主要是:AC/DC变换、DC/AC变换、DC/DC变换、AC/AC变换四大类型,分别作为一章讲授。在整流电路方面详细讲解单相整流电路和三相全控整流电路,删减其他形式的单相和三相整流电路、删减晶闸管直流电动机内容;在整流驱动电路方面,详细讲解常用集成电路而删减分立元件的电路;在直流斩波电路、交流调压和交流变频电路、逆变电路方面除了详细讲述基本原理外,主要详细讲解PWM技术;电力电子技术在实际中的应用主要讲解多级开关型变压、变频电源和电力电子开关型电力补偿、控制器。该部分内容是前面章节内容的应用,起到融会贯通的作用。对于删减的内容可以列为学生的自学内容,既可以使内容更全面,系统化,又可以培养学生的自学能力,但对自学内容要进行适当的引导。

二、改革教学方法

电力电子技术课程电路繁多,工作过程复杂,分析繁琐,一向被同学认为学习起来比较困难,其实电力电子技术关键是难于自学,如果课堂上认真听课,理清脉络,抓住重点,学习起来并不困难。这就要求教师上课的过程中培养学生的学习兴趣,同时认真研究授课方法。

学习兴趣的培养,要取得良好的教学效果,关键是培养学生的学习兴趣,兴趣是最好的老师。要让学生觉得所学的知识“有用”,学生才会认真地去学。电力电子技术本身就是一门具有重大的技术经济意义的技术,所以在授课过程中要把电力电子技术的技术经济意义贯穿于课堂,在讲授每类变流电路时,要讲一些身边的实例,特别是结合科技前沿和社会的热点技术,如电力电子技术在新兴电动汽车中的应用、在动车中的应用、在风能和太阳能等新兴能源发电方面的应用等。教师讲述应用的同时要讲述由此带来的技术经济意义。在讲述技术经济意义时教师要给出一些具体的数据,切忌空洞的陈述。例如在讲述变频调速的节能效果时,全国风机水泵类全部采用变频调速技术后,年节能相当于几千万吨燃煤,相当于三峡的年发电量,相当于10个大亚湾核电站。这些数据对学生有强烈的震撼,能极大激发学习兴趣和热情。讲述具体应用实例时充分利用多媒体教学技术,形象、生动、高效地进行讲述,每个实例几分钟即可,不要占用太多课时。

三、合理使用多媒体技术

电力电子技术课程有非常多和比较复杂的电路图和各参数的波形图,使用课件可以极大地提高教学效率。但课件的制作和使用要注意以下问题。

(1)课件应该以服务教学为前提。教师在设计制作课件时,应清楚地认识到运用多媒体课件进行教学,这只是实施教学的一种手段,多媒体本身只是一种教学工具,课件的作用只能定位于“辅助”上。

电力电子技术主要内容篇(6)

作者简介:屈克庆(1970-),男,河南洛阳人,上海电力学院电气工程学院,副教授。(上海 200090)

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)09-0077-02

“电力电子分析与设计”课程是上海电力学院(以下简称“我院”)本科生教育中为电力电子与风力发电专业方向开设的一门专业选修课,也是必选课程。这门课程着重教授现代电力电子技术内容,要求理论课程与实践紧密结合,以激发学生的学习兴趣,培养学生的理论知识和实践能力为目的,能为本科毕业设计和今后工作奠定良好的基础,以期满足当今社会急剧增长的对电力电子技术的知识和人才需求。

一、教学现状和分析

电力电子技术是一门关于电能变换与利用的学科,涉及到发电、输电、配用电、传动等各个环节。随着当今社会迅速发展,广泛应用于工业企业、交通运输、生活医疗、新能源发电等各个方面,这些都与实践内容密切相关。

电力电子技术是在时展要求下产生的节能与发电技术,是高校电气专业的一门重要课程,其理论性和工程实践性都很强,是学生既感兴趣,又普遍感觉较难的一门课程。结合多年的教学实践总结,探讨了这其中的主要原因,大概可分为以下三个方面:

1.电力电子技术内容繁多,并且知识点分布广泛

根据应用的场合和要求不同,电力电子电路形式和内容纷繁多样。

从应用场合上划分主要有基本四种变换形式:直流-直流、直流-交流、交流-直流、交流-交流;每种变换形式从电源种类上看包括有单相、三相、多重化、多电平电路,从负载方面上看包括有电阻负载、阻感负载、阻容负载;从电力电子元件上看主要包括有二极管、晶体管、晶闸管、门极可关断晶闸管GTO、场效应管MOSFET、绝缘栅型场晶体管IGBT;采用不同的元件、电路和负载都会产生不同的效果。

从应用目的上包括有幅值的变化(如电压的升高与降低)、频率的改变(如变频调速)、相位的移动(如无功补偿)、相数的改变(如三相到多相)、功率或转矩的变化(如电机传动)、谐波的治理(如电力滤波)。

从不同形式的电力电子电路和不同的负载特性上,都可以得到不同的工作波形,对于波形的把握与理解,也是电力电子技术区别于其他学科的显著特点之一。这需要在理解电力电子器件的特性上掌握电路的功能和结构特点,建立电路的数学模型,并进行多种电路的对比总结,才能具备分析主电路功能的基本能力。

2.电力电子技术涵盖涉及学科众多,并且理论内容广泛

既涵盖到电气基础的课程有:电路、电子技术、电机学、电磁场,又涉及到电气专业的课程有:控制理论、微机原理、电力系统分析、运动控制系统等。

电力电子技术是一门弱电控制强电的技术,也是所谓将“粗电”变换为“精电”过程,学科跨度和综合性非常广。实际的电力电子装置既包括由电力电子器件等构成的主电路,又包括由DSP等微处理器构成的控制电路。

首先在主电路设计中,根据以电路、电机和电力系统为主的应用对象,进行原理分析和推证,实施具体的功能要求和性能指标。

其次在控制电路设计中,要根据装置要求和特点,不仅要实现各种功能要求,而且考虑谐波及电磁干扰问题,很多装置也需要DSP等微处理器来进行算法实现。最后还要进行整体结构设计和测试EMI影响。

大学三年级本科生已具备了电路、电机的基础知识,讲授电力电子技术课程是以主电路作为内容。由于在初步学习各专业课阶段,尚未形成多学科知识交叉汇总的全面思维模式。虽然能掌握主电路基本原理,对于涉及控制电路和应用对象,常感到困惑并难以理解。如何培养学生形成对电学各学科的整体意识,而不能“只见树木,不见森林”,是这项教学课程所要探讨的主要内容和目的之一。

3.电力电子技术的理论内容发展迅速,并且实践应用范围广泛多样

电力电子技术自身的理论体系处于迅速发展阶段。其中:电力电子器件的发展起决定性作用,从二极管、三极管、晶闸管、MOSFET、IGBT、IGCT等的发展,推动了主电路结构的本质变化;根据本质不同的器件形成纷繁多样的主电路拓扑形式,又因不同的实际要求而形成众多独立不同的控制方式,其中形成了具有突破性的控制理论,比如PWM技术、软开关技术、空间矢量等。

如何将电力电子器件、主电路结构、控制方法和理论相结合,培养学生从电力电子技术的发展来全面理解和掌握知识,懂得从发展历史上进行思考和总结,也是需要探讨的内容之一。

电力电子技术的实践性非常强,这种实践性体现在对电力电子装置的设计、调试和操作等诸多方面。在实践中,需要对电路功能和各项指标进行综合验证,不仅要求懂得硬件设计和调试,涉及到主电路、元器件、印刷电路板、布线和布局;也要求懂得软件设计和配合,包括有汇编、C语言、DSP、FPGA等。电力电子器件对环境和用法要求较高,在使用之前需要对电路非常熟悉,即便是工作经验丰富的人员,也还有预料不到的情况发生,导致器件和电路损坏。

对于大三学生而言,仅仅具备了有限的初步认识,实践能力欠缺,体现在实验教学当中,电力电子器件的损坏现象最为普遍。这当中自然有主观的因素,但是如何降低损耗,增强学生实践意识,提高学生动手能力,也是教学改革面临的难点和重点之一。

二、教学目的和特点

从本科教学计划上看,大学本科生在第三学年学习了“电力电子技术”,这门课程内容丰富,但因2~3学分课时有限,主要是讲授以晶闸管为主的整流和逆变电路,让学生掌握传统的相控式电路及应用。此外,也着重讲授直流变换电路中的升压及降压基本工作原理,初步介绍MOSFET和IGBT为主的斩控式逆变和整流电路。通过对这门课程的教授,使学生掌握四种基本变换的主电路拓扑结构和特点,对电力电子技术有了基本认识,奠定了学生的基本电力电子知识体系。

结合前述情况的分析可知,现有的课程内容不完全适应我院新开辟的“电力电子与风力发电”专业方向的教学需要,除此之外,近十多年间电力电子技术在节能、传动、新能源、电力系统等行业迅猛发展,因此有必要在课程内容中增加这方面知识的比重,以及通过增设“电力电子分析与设计”专业选修课的方式拓展学生的知识面。

这门课程介绍由IGBT和MOSFET为主要电力电子器件所构成的现代电力电子电路,重点要求掌握直流-直流斩波器、直流-交流逆变器这两种应用最普遍系统的分析与设计方法。内容包括主电路的选择、功率器件的选择、控制电路的设计、驱动和保护电路的设计、变压器设计及元件参数的技术、仿真实践等。该课程注重将理论分析和实际应用相结合,使学生掌握新型电力电子电路的分析方法,具备初步的设计能力。

三、课程内容

现代电力电子技术主要是围绕PWM技术展开的,其中DC/DC和DC/AC变换是基本的两种电源变换方式,也是实践生产中最为普遍的应用方式,不仅涉及到基本的变换电路及参数,而且涵盖了基本的变换理论和技术。

课程内容结合了多年的实践和教学总结,是从电力电子装置的角度来传授相关理论、知识和经验,培养学生对电力电子的系统知识,树立整体观念。教学形式以理论教学和仿真实践相结合,各占一半课时。这两部分内容交叉进行,如单周进行理论教学,双周进行实践教学。其中:第一部分理论教学内容安排如下表1所示。在理论教学的同时,配合进行以MATLAB的实践教学,仿真实践内容安排如下列表2所示。

四、教学效果总结

经过2学期的教学工作,笔者总结了一下教学效果。同学们普遍认为在学习这门课程以后,能够全面理解和掌握以DC/DC斩波变换,以及DC/AC逆变的基本原理和基本控制方法,学会了应用Matlab仿真软件对电力电子电路进行分析方法,设计控制电路参数和调试控制参数。在后期的本科毕业设计中,学生能够轻松上手,对复杂的毕业设计如新能源发电,领悟和掌握较快,较多同学的毕业论文被评为优秀本科毕业设计论文。不足之处在于,由于受制于课时和实践条件有限,只是通过仿真实践来掌握学习。如果能进一步联系实验教学,更能提高学生的感性认识,提高动手实践能力。

在今后的教学实践中,仍然面临提高本科学习兴趣、全面提高学生理论知识水平和动手实践能力等问题,这些都是值得深入分析和探讨,不断改进完善的重要课题。

参考文献:

[1]钟炎平.电力电子电路设计[M].武汉:华中科技大学出版社,

电力电子技术主要内容篇(7)

我国经济发展步伐的加快与战略性新兴产业规划的实施,对技术领域与经济领域均带来了机遇与挑战。为了适应新技术发展要求,满足相关行业对人才的大量需求,不少工科重点高等院校都已经开设了电子技术应用设计课程。对于战略性新兴产业而言,该课程是电子信息工程和通信工程领域的实践教学环节,是电子技术基础实验课程的深化和提高。课程设计目的是培养学生综合应用所学基础理论知识指导工程实践的能力,提高学生的创新能力[1]。从电子技术类人才的培养趋势看,随着现代电子信息业逐步迈向网络化与全球化,电子业务在不断创新,新的电子产品不断出现,电子产品市场日益国际化,整个电子业的技术更新也面临着前所未有的挑战。适应这一形势变化,经济社会发展对高等教育电子技术专业人才的培养也提出了新的更高的要求。其需要人才熟悉现代电子业务、电子产品设计与运作机制,具备运用数理分析方法和现代电子技术手段分析和解决复杂电子行业类问题的素质和能力,同时还要能够与国际对接[2]。但现实情况是,国内高校所培养出的此领域高级创新型和应用型技术人才仍相对匮乏,表现为大部分学生对于传统设备的运作较为熟悉,但对实务领域前沿技术较为陌生,甚至对一些新型设备闻所未闻,接受过系统理论熏陶且了解融合前沿技术的新型设备运作的高级应用型人才凤毛麟角。在上述人才需求约束下,我国现有的“电子技术应用设计课程”教学内容能否保证人才培养目标的实现,如何使教学内容的设计更有益于目标的实现,则是值得研究的问题。本文拟在回顾国内外高校“电子技术应用设计课程”内容特点的基础上,结合我国市场发展特色,提出基于动态分层设计与持续创新理念的“电子技术应用设计课程”本科教学内容改革思路。

1国内外电子技术应用设计课程教学内容特点的梳理与比较

对国内外电子技术应用设计课程教学内容特点的梳理,有助于在形成清晰对比后,挖掘出国内电子技术应用设计教学内容结构设计上的优势与不足。在梳理的过程中,不仅针对电子技术应用设计课程,而且借助电子信息技术专业所开设课程对人才培养目标产生的影响进行分析。

1.1国内电子技术应用设计教学内容特点梳理调研结果显示,近年来国内高校的电子技术应用设计课程主要围绕功率放大器(简称功放)展开,但在具体的教学上大多停留于对电路图的讲解和简单的试验。这导致学生没有能够真正独立地参与到设计、制作中去,头脑里仅有一个笼统的概念,学习兴趣不高;且仅按照经典电路图进行设计、安装、调试的设计步骤已和电子应用技术不断创新与发展下的市场需求发生脱节。为此,部分重点高校开始着手于结合功放制造领域的前沿技术,对电子技术应用设计课程的教学内容进行改革,其直接表现是加入一些融和前沿技术的功放设计内容(表略)。整合上述高校所加入的融和前沿技术的功放设计内容的特点发现,各高校在设计课中对于前沿技术的引入各有侧重(如清华大学侧重于磁悬浮应用方向,北航侧重于仿真技术方向,南航侧重于宽带高效E类功放设计方向,哈尔滨工业大学侧重于D类音频功放设计方向),但未能使学生的设计内容形成一个循序渐进,由浅入深的体系[3]。

1.2国外电子设计教学内容的特点美国大学的电子设计课程主要设置在工程学院和理学院。开设电子设计课程的代表学校有哥伦比亚大学和麻省理工学院。它是7门必修课程之一的,要求学生必须掌握其教学内容,目的在于希望培养学生熟练地把工学知识统一起来解决电子类实际问题的能力。在增加课程设置的难度的同时,他们对数学的要求非常高,如融入FokkerPlanck方程解分布、格林函数、偏微分方程的数值方法等。试图在实践的同时也注重对学生学术理论的培养。而在设计实验的教学中,融入了企业案例讨论,设计创新成败案例,发散性电子产品设计,强调实践中自主创新能力所占比重也是非常之大的[4]。不容忽视的是,国外代表性大学在引导学生动手创新的过程中是有一条主线贯穿的,并有天降奇想,或头脑风暴式的思考创新。

2国内传统电子技术应用设计

课程教学所面对的尴尬对比国外发展情况,可以发现,虽然改革开放后电子技术应用设计课程在我国得到了较快发展,但不乏发现其中存在着不容忽视的问题。从目前国内高校工程教学的侧重点来看,其在教学过程中普遍以呆板的设计为主要内容,教材和教法都是围绕这个层次展开的。但目前国内低端市场并不发达,所授内容缺乏实践意义,因此许多学生辛苦学习之后却难以在市场环境中得到应用,出现空中楼阁式教学的尴尬。具体表现为:(1)选材范围狭窄、体系繁琐。目前国内的电子技术应用设计教材,大多为传统教材,涉及内容新颖性不强。而如果加入新型功放设计,只作简要介绍就内容太少;如要详细介绍,因为是新兴知识,铺垫知识较多,因此罗列介绍需要费墨不少,浪费了课程的时间。(2)教学内容抽象空泛。由于没有实际的市场交易为对应参照,教师教的时候只能以虚拟情景来模拟,学的一方则只能依靠强记硬背,由此得到的结果及分析技巧难以与现实印证,优劣难知,也就难以唤起学生共鸣[5]。(3)现代电子设计技术凸显不足。从科学发展逻辑来讲,以复杂功放为代表的理念与技术是对传统电子设计的一大突破。目前的教材和教法都只集中于传统技术分析这一较窄的领域,未能抓住设计技术演进这条主线,也就不能凸显电子技术应用设计在电子类学科发展中的重要地位。(4)教学方法单一。传统实验教学通常采取一刀切式的教学方式,无论实验难易都必须完成,这使得部分学生产生畏惧心理,甚至对造成对简单实验都没有勇气去完成的情况;而实践能力较强的学生,做完实验后无所事事,对其他学生还会产生干扰。电子技术设计是电子专业学习的较高层次产物,有着深厚的理论基础支撑,同时在企业活动中又有着广泛的用途,因此一直受到广泛的关注[6]。为此我们需要对传统的电子技术应用设计课程的教学进行改革。既不能学习与市场现状脱节的空中楼阁式的高难度技术,也不能仅仅满足市场实践现状而忽视高难度技术的学习,需要在两者之间形成动态权衡,更紧密地与中国技术市场实践创新相结合,以充分发挥这门课程的理论魅力与技术威力[7]。

3电子技术应用设计课程教学内容的动态分层设计

3.1持续创新理念与动态分层设计创新是在原有资源的基础上,通过资源的再配置,再整合(改进),进而提高(增加)现有价值的一种手段。创新也是以新思维、新发明和新描述为特征的一种概念化过程。持续创新是持续永久地拓发新思维,新想法,不断地总结改善和提高标准。动态分层设计在于以动态发展的眼光看问题,将整个研究的课题视为一个动态发展的过程,分步骤完成,按照上一步骤的结果选择下一步骤的行动,逐步推进不同难度层次的创新的实现[8]。

电力电子技术主要内容篇(8)

    1国内外电子技术应用设计课程教学内容特点的梳理与比较

    对国内外电子技术应用设计课程教学内容特点的梳理,有助于在形成清晰对比后,挖掘出国内电子技术应用设计教学内容结构设计上的优势与不足。在梳理的过程中,不仅针对电子技术应用设计课程,而且借助电子信息技术专业所开设课程对人才培养目标产生的影响进行分析。

    1.1国内电子技术应用设计教学内容特点梳理调研结果显示,近年来国内高校的电子技术应用设计课程主要围绕功率放大器(简称功放)展开,但在具体的教学上大多停留于对电路图的讲解和简单的试验。这导致学生没有能够真正独立地参与到设计、制作中去,头脑里仅有一个笼统的概念,学习兴趣不高;且仅按照经典电路图进行设计、安装、调试的设计步骤已和电子应用技术不断创新与发展下的市场需求发生脱节。为此,部分重点高校开始着手于结合功放制造领域的前沿技术,对电子技术应用设计课程的教学内容进行改革,其直接表现是加入一些融和前沿技术的功放设计内容(表略)。整合上述高校所加入的融和前沿技术的功放设计内容的特点发现,各高校在设计课中对于前沿技术的引入各有侧重(如清华大学侧重于磁悬浮应用方向,北航侧重于仿真技术方向,南航侧重于宽带高效E类功放设计方向,哈尔滨工业大学侧重于D类音频功放设计方向),但未能使学生的设计内容形成一个循序渐进,由浅入深的体系[3]。

    1.2国外电子设计教学内容的特点美国大学的电子设计课程主要设置在工程学院和理学院。开设电子设计课程的代表学校有哥伦比亚大学和麻省理工学院。它是7门必修课程之一的,要求学生必须掌握其教学内容,目的在于希望培养学生熟练地把工学知识统一起来解决电子类实际问题的能力。在增加课程设置的难度的同时,他们对数学的要求非常高,如融入FokkerPlanck方程解分布、格林函数、偏微分方程的数值方法等。试图在实践的同时也注重对学生学术理论的培养。而在设计实验的教学中,融入了企业案例讨论,设计创新成败案例,发散性电子产品设计,强调实践中自主创新能力所占比重也是非常之大的[4]。不容忽视的是,国外代表性大学在引导学生动手创新的过程中是有一条主线贯穿的,并有天降奇想,或头脑风暴式的思考创新。

    2国内传统电子技术应用设计

    课程教学所面对的尴尬对比国外发展情况,可以发现,虽然改革开放后电子技术应用设计课程在我国得到了较快发展,但不乏发现其中存在着不容忽视的问题。从目前国内高校工程教学的侧重点来看,其在教学过程中普遍以呆板的设计为主要内容,教材和教法都是围绕这个层次展开的。但目前国内低端市场并不发达,所授内容缺乏实践意义,因此许多学生辛苦学习之后却难以在市场环境中得到应用,出现空中楼阁式教学的尴尬。具体表现为:(1)选材范围狭窄、体系繁琐。目前国内的电子技术应用设计教材,大多为传统教材,涉及内容新颖性不强。而如果加入新型功放设计,只作简要介绍就内容太少;如要详细介绍,因为是新兴知识,铺垫知识较多,因此罗列介绍需要费墨不少,浪费了课程的时间。(2)教学内容抽象空泛。由于没有实际的市场交易为对应参照,教师教的时候只能以虚拟情景来模拟,学的一方则只能依靠强记硬背,由此得到的结果及分析技巧难以与现实印证,优劣难知,也就难以唤起学生共鸣[5]。(3)现代电子设计技术凸显不足。从科学发展逻辑来讲,以复杂功放为代表的理念与技术是对传统电子设计的一大突破。目前的教材和教法都只集中于传统技术分析这一较窄的领域,未能抓住设计技术演进这条主线,也就不能凸显电子技术应用设计在电子类学科发展中的重要地位。(4)教学方法单一。传统实验教学通常采取一刀切式的教学方式,无论实验难易都必须完成,这使得部分学生产生畏惧心理,甚至对造成对简单实验都没有勇气去完成的情况;而实践能力较强的学生,做完实验后无所事事,对其他学生还会产生干扰。电子技术设计是电子专业学习的较高层次产物,有着深厚的理论基础支撑,同时在企业活动中又有着广泛的用途,因此一直受到广泛的关注[6]。为此我们需要对传统的电子技术应用设计课程的教学进行改革。既不能学习与市场现状脱节的空中楼阁式的高难度技术,也不能仅仅满足市场实践现状而忽视高难度技术的学习,需要在两者之间形成动态权衡,更紧密地与中国技术市场实践创新相结合,以充分发挥这门课程的理论魅力与技术威力[7]。

    3电子技术应用设计课程教学内容的动态分层设计

    3.1持续创新理念与动态分层设计创新是在原有资源的基础上,通过资源的再配置,再整合(改进),进而提高(增加)现有价值的一种手段。创新也是以新思维、新发明和新描述为特征的一种概念化过程。持续创新是持续永久地拓发新思维,新想法,不断地总结改善和提高标准。动态分层设计在于以动态发展的眼光看问题,将整个研究的课题视为一个动态发展的过程,分步骤完成,按照上一步骤的结果选择下一步骤的行动,逐步推进不同难度层次的创新的实现[8]。

电力电子技术主要内容篇(9)

在我国高等学校的教学内容中非常缺乏关于电气工程的训练,只是单纯的讲解关于电工电子的技术,这样使得所培养出来的人才不具备生产实践能力。如果在电工电子技术训练中借鉴电气工程的训练将能够更好地加强我国电工电子人才的实践能力,即在日常教学过程中强化实践教学,这将使得所培养出来的人才满足现代化工业生产的要求。本文将详述电气工程训练与电工电子技术应用的概况、电工电子技术实践教学的方式方法及内容、电气工程训练的现状和训练建设的目标以及电气工程训练的不足之处以及改进措施。

1 电气工程训练与电工电子技术应用的概况

电气工程是现代科技领域中的核心,被运用于各大高新技术中。一个国家电气工程的发展程度将反应出这个国家的科技水平,我国高校一直致力于研究电气工程的科研。以往对于电气工程的定义为用于创造产生电气与电子系统的有关学科的总和,但是这个定义十分宽泛,伴随着科学技术的快速发展,现今社会对于电气工程的概念已经远远超出传统定义的范畴,斯坦福大学教授指出:今天的电气工程涵盖了几乎所有与电子、光子有关的工程行为。这个定义使我们要重新检查并重新构建电气工程的学科方向、课程设置及其内容,从而使得电气工程的教学能够更加适应学生和社会的需求。

电气工程的训练的主要目的是使学生掌握基础的电工电子技术以及一定程度的实践操作技能,一个合格的电气工程师不仅需要掌握专业技能而且还需要优秀的综合素质。在实验教学的过程中既要传授学生的实际操作技能,也要改变学生的思考方式,让学生在实际操作过程中将知识消化理解。

2 电工电子技术实践教学的方式方法及内容

2.1 电工电子技术的课程内容

在电气工程训练中的电工电子技术课程含括了三个部分,分别是电路基础知识和分析方法、电机及控制部分以及电子技术部分。电路的基础知识含有直流电路和交流电路,其中交流电路相对复杂。电机及控制部分含有电磁的基础知识、变压器的工作原理和内部结构、继电器控制系统以及交流线圈电路和可编程控制器,其中变压器、继电器控制系统以及可编程控制器都有非常广泛的运用。电子技术部分包括数字电子技术和模拟电子技术,其中数字电子技术含有触发器以及逻辑门电路,而模拟电子技术含有半导体器件和集成运算放大电路。电路基础知识、电机及控制以及电子技术这三种教学内容对于培养学生的技术有很显著的作用,学校在制定电工电子技术课程的教学内容时要充分考虑学生的需求和社会的需求,并通过这些课程的学习让学生掌握足够的技术。

2.2 电工电子技术教学的层次

在电气工程训练中电工电子技术的教学中,教师要注意教学过程中的基础实训教学、应用与设计的实践教学以及提高开放式的实训教学。基础实训教学主要是让学生在掌握基础理论的基础上把理论知识转化为技术技能,通过基础实训教学学生可以了解到自身理论知识的不足并更深刻的掌握已有的理论知识。工程应用与设计的实践主要是让学生在掌握基础实训教学的基础上学习社会所需要的技术,要让学生发挥自己的创新精神将所学到的理论知识运用到社会的生产实际中。开放式实训教学就是提倡学生成立研究小组,培养学生间的团队协作能力。开放式实训教学将使得学生更多的关注课堂外的科研活动,同时还可以引导学生进行发明创造,让学生在社会的大平台上积极发展。

2.3 电工电子技术试验实训课程体系的改进

对电工电子技术的实训体系进行改革的目的是突出实训的实用性以及符合社会实际需求,电工电子技术的实训就是要使得学生将所学到的理论知识转化为基础技能,所以在实训之前就要让学生了解实训的教学目的,教师是通过实训让学生完成学习目标。在理论教学中学生无法辨识知识的重点部分,这就需要学生通过实训来了解社会实际需要的技术。

3 电气工程训练的现状和训练建设的目标

现今的电气工程训练一般分为两部分,主要是依据其专业的不同来区分的。第一种电气工程训练主要是教育学生一些相对简单的电气控制方法,学生在实训过程中逐步了解电气控制方面的理论基础并掌握一定的操作技能。另外一种电气工程训练主要是教育学生学习室内照明电路的相关内容,其中包括学习室内照明电路的实际原理、安装以及调试过程,通过这些学习掌握基础的电工技能。电气工程训练的目标是使得工科学生不仅具备电工电子技术的理论基础,同时还要使其在电工电子技术上有较强的动手能力,并通过实践达到社会对其的培养需求。

4 电气工程训练的不足之处以及改进措施

电气工程训练的不足之处体现在教学内容安排不妥当和教学实践与社会实际情况脱轨,首先教学内容没有得到恰当的安排,即学生的课程会出现突然很多及突然没有的情况,这样便使得学生在下一节学习的时候遗忘了上一节课的知识,教师在上课时就需要对学生进行上一节的温习,使得课堂的教学效率大打折扣,而且长时间的没课会使得学生对知识的遗忘速度加快。再就是教学的实践内容脱离了社会实际情况,学生在电气工程的实习过程中主要是学习室内照明电路,而室内照明电路技术在科技如此发达的今天早已不是最新的电路,但是教师仍然沿用以往的电路,使得学生丧失了学习的兴趣。

针对上述电气工程训练的不足之处,可以从以下方面进行改进。首先要合理安排学生的理论学习和实验学习,同时还要注意课程之间的间隔时间,避免课程之间有长时间的间隔,这样可以提高学生的学习效率。另外就是增加新的电路或者电子产品制作来供学生学习,以提高学生的学习兴趣。

电气工程所培养的是社会所需要的实用型人才,所以不仅要加强学生关于电气工程技术的理论学习,还要提高学生的实际操作能力,这样才能适应社会的需要。

参考文献

[1]雷学敏.电气工程训练与电工电子技术应用探讨[J].科技创新导报,2011.

[2]范瑞云.电气工程训练与电工电子技术应用[J].科技传播,2011.

[3]黄文浩.电气工程训练与电工电子技术应用研究[J].中小企业管理与科技(下月刊),2012.

电力电子技术主要内容篇(10)

(2)“电力电子技术”的教学目标是什么?也就是说,学了这门课程以后,学生能够做到些什么?为了从宏观上控制大学的教学质量,教育部对主要的基础性、专业基础性课程都制定了相应的“课程教学基本要求”,一般涉及两个方面的内容:一个方面是规定了一门课程必须包含的知识点和基本技能;另一个方面是学生对这些知识和技能应该掌握的程度层次,例如,识记、了解、理解、应用(可进一步细化为简单应用、分析、综合和评价等)。通过对“电力电子技术”的学习,学生熟悉并掌握晶闸管、门极可关断晶闸管(GTO)、电力双极型晶体管(BJT)、电力场效应晶体管(PowerMOSFET)和绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)等电力电子器件的工作原理、开关特性和电气参数;熟悉并掌握单相、三相整流电路和有源逆变电路的基本原理、波形分析,以及各种性质的负载对电路工作性能的影响;掌握直流斩波电路的工作原理、电路结构、换相方法及参数计算;掌握交流调压电路的电路结构、换相方法、波形分析和参数计算,了解交-交变频电路的基本原理;掌握逆变电路,特别是PWM型逆变电路的工作原理、控制方法、波形分析;了解软开关技术的基本概念;了解电力电子技术的发展方向。

(3)“电力电子技术”的历史、现状和发展方向是什么?了解历史,分析现状,是为了更好地预测未来。所谓“了解历史”,首先,要清楚所授课程的发展经历了几个阶段;其次,应知道每个阶段的标志性事件、代表性人物和重要结果;最后,对某些重要结果在历史上的获得过程也需有所涉猎,从而有助于利用历史所蕴含的科学精神、研究方法和思想启迪,创造性地挖掘新方法、新技术。[1]而在分析现状时,不但要聚焦本校、兄弟院校、国外高校对本课程在教学内容、教学模式、教学方法和教学手段等方面的情况,还应关注本课程所属学科的最新科研进展。由于电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用,因此,电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。使用电子管、水银整流器的时期属于电力电子技术的史前期或黎明期。在这一时期,各种整流电路、逆变电路和周波变流电路的理论已经发展成熟并广为应用。1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管标志着电力电子技术的正式诞生;随着晶闸管及晶闸管变流技术的发展,电力电子技术的概念和基础得以逐渐确立。由于晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件(即半控型器件),因而所采用的控制方式主要是相位控制,其关断通常需要依靠电网电压等外部条件来实现,实际应用时受到很大的局限。20世纪70年代后期,以GTO、BJT和PowerMOSFET为代表的全控型器件迅速发展,把电力电子技术推进到一个新的发展阶段。与晶闸管电路的相位控制方式相对应,采用全控型器件电路的主要控制方式为PWM。PWM方式不仅在逆变、斩波、整流、变频及交流电力控制中均可应用,而且使得电路的控制性能大为改善,因而对电力电子技术的发展产生了极为深远的影响。在20世纪80年代后期,以IGBT为代表的复合型器件异军突起。由于综合了MOSFET驱动功率小、开关速度快和BJT通态压降小、载流能力大的优点,因此,IGBT成为了现代电力电子技术的主导器件。同IGBT相类似的,还有复合了MOSFET和GTO优良性能的MOS控制晶闸管(MCT)和集成门极换流晶闸管(IGCT)。目前,把驱动、控制、保护电路和功率器件集成在一起,构成功率集成电路(PIC)成为了电力电子技术发展的一个重要方向。

(4)“电力电子技术”在整个教学计划中的地位和作用是什么?整个大学四年的教学过程是一个系统工程,而具体到某一门课程则只属于它的一个局部,因此,各门课程的教学不能孤立地进行,而必须与其他课程相互配合,特别是要关注前修课和后续课。“电力电子技术”是一门技术基础课,在学习它之前,学生应学过“电路”和“电子技术基础”,并已能熟练使用示波器等电子仪器;而“电力拖动自动控制系统”则是该课程的后续课之一。

(5)“电力电子技术”的主要内容应通过怎样的教学步骤和教学方法传授给学生?设计一个合理的教学步骤或教学过程,并采用科学的教学方法帮助和鼓励学生达到教学目标是整体性备课的最后一个基本问题。一般来讲,教学过程可分为三步走:首先,是把“电力电子技术”的教学目标具体化、明确化,并通过教学内容这一载体反映出来。然后,采用各种行之有效的教学方法,帮助和鼓励学生通过自主学习来达到课程教学目标,所谓“授之鱼,不如授之以渔”。比如,可以帮助和鼓励学生自己运用Matlab/Simulink搭建简单的变流电路拓扑,[3]验证相位控制方式和PWM方式;帮助和鼓励学生使用Matlab/Simulink中自带的仿真模型,并善于利用Google搜索网络资源;最后,就是要合理评价学生的进步。教学方法是多种多样的,包括讲授法、谈话法、讨论法、直观教学法、准直观法、边讲边练法、单元教学法、发现教学法、程序教学法、案例教学法、暗示教学法等,[1]上述方法都有它们各自的优势和不足,适用于不同的场合,因此,不应盲目肯定或否定一种方法,而应结合教学模式、教学手段和教学设备加以综合使用。对于“电力电子技术”这门课程而言,笔者非常信赖案例教学法——通过演示Matlab/Simulink模型搭建与仿真分析来传授学生点石成金的“金手指”。2.6件准备工作有了对上述5个基本问题的认识后,接下来就应该做好以下6件准备工作了:认真研读“电力电子技术”教学基本要求和教学大纲;认真选择、研读教材及参考书;认真研读“电力电子技术”的前修课和后续课的教材;自己动手做过教材中的全部练习题及思考题;了解学生;撰写一份“电力电子技术”教学安排表,并在课前发放给每个学生。其中,最要紧的是研读教材、做好习题和了解学生。所谓“研读”,是指通过仔细的、反复的、研究式的将选定的《电力电子技术》教材读上很多遍,从而把教材中的重点和难点部分完全吃透,即要读到不会被人就教材中的内容问倒、读到可以脉络清晰、有理有据地用自己的语言来阐述教材中的重点和难点内容。

西安交通大学王兆安教授和黄俊教授主编的《电力电子技术》(第4版),[2]每章均提供有习题及思考题。这些习题及思考题都是精心安排的,与正文相互呼应、相互配合,有助于学生对教材内容的理解和能力的培养。然而学生在做题的过程中又最容易出现问题,也最需要教师的帮助和指导,因此,教师必须事先亲自动手做一遍,做到对所有习题都心中有数,这样才能使学生通过“带着问题自学”、“向教师寻求答疑释惑”的过程获得“豁然开朗”的明悟。所谓了解学生,首先,是要了解学生当前的知识基础,因为一切新的知识都是在已有知识平台的基础上增加的。其次,是要了解学生的能力状况、所学专业、就业去向等信息,以便决定“电力电子技术”对本届学生的讲法,如何运用启发式教学原则以及如何与学生的专业、就业相结合。只有在弄清楚5个基本问题并做好6件准备工作后,整体性备课才能算大致完成,所获得的一个重要结果就是写出一份“‘电力电子技术’教学安排表”;据此,实现每次课的课前备课,即写出一份针对每次课的教案,从而给学生具体上好每一次课。

做好每一次课的课前备课工作

整体性备课是非常重要的,但课还得一次课一次课地讲。事实上,只有每一次课都讲好了,整体性的把握才能落到实处,因此,在每一次讲课之前也要备好课,具体来说:要根据“电力电子技术”教学安排表明确每次课所讲授内容的大题目,确立教学目的,选择具体内容及讲授重点;根据教学的具体内容确定教学模式,例如,课堂讲授、实验或讨论等;要把选定的教学内容组织成一次讲授式或议论式或谈话式的文稿,应服从并服务于主题,把各部分内容按起始段、中间段到结尾段的顺序安排组织好;选择合适的教学方法和教学手段;写出一份教案来,准备在课堂中使用。其中,教案是做好每次课的课前备课工作的最为核心之处。一般来说,一次“电力电子技术”课的教案由两大部分组成:概述和教学进程。概述主要用于阐释教师对本次课的基本认识和实施教学的指导思想,涉及授课对象及其特点(重点是学生的专业特色、就业去向、已有的知识基础和学习能力)、题目或主题、教学目的、重点和难点、讲授方法和教学手段等。[4]教学进程则负责具体组织教学步骤,用以落实概述中的基本分析和指导思想,通常按授课时序写明每个教学段落的教学要求、教学内容、表达方式和时间分配等细节。

重视第一堂课

俗话说,良好的开端是成功的一半!第一堂课讲得好不好对整个“电力电子技术”课程能否顺利进行是至关重要的。如果学生对第一堂课的印象好,为以后的讲课就创造了良好条件;相反,如果第一堂课准备不足,给学生的印象不好,以后就要花上好几倍的工夫才能挽回。因此,教师首先要从思想上高度重视第一堂课。那么,第一堂课怎样才算成功呢?“兴趣是最好的老师”,笔者认为,第一堂课应努力使学生产生三个兴趣:让学生对教师产生兴趣;让学生对电气工程学科产生兴趣;让学生对学习“电力电子技术”课程产生兴趣。为此,教师须明确教学目的,并完美演绎“三个介绍”。

1.明确教学目的“电力电子技术”第一堂课通常为绪论课。考虑到大学生都有一定的自学能力,即表现为对具体问题的理解以及数学演绎能力,但从课程整体内容上把握实质问题的能力还较弱,因此,第一堂课的教学目的旨在把学生的注意力抓过来,免得课程一开头就使学生在没有任何思想准备的情况下盲目陷入到具体问题的思考之中。通过对一些教学内容,如“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用是什么,什么是电力电子技术,它的发展经历了哪些阶段,目前主要应用在哪些领域等具体教学内容的初步说明,使学生对电力电子技术有一个宏观意义上的了解。在进行课堂讲授时,要重点分析“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用;阐述电力电子技术与电子学、电气工程、控制理论三者的关系;并结合授课对象所学专业的特点及需要,介绍电力电子技术目前主要应用的领域。

2.教师的自我介绍对于任何一门新开课,简短的自我介绍是师生间建立起相互了解的第一步。教师良好的精神风貌、对本学科知识孜孜以求的精神以及求学、工作、生活中面对困难、挫折的勇气都会深深地感染学生,使对未来还多少感到迷茫的他们多一份信心,少一些顾虑。因此,教师在进行自我介绍时,需注意以下几个方面:第一,内容应尽量贴近电气工程学科的发展或“电力电子技术”课程的学习。例如,笔者通过自己本科阶段学习自动化专业、硕士研究生阶段从事电机与电器专业、博士研究生阶段毕业于电力电子与电力传动专业的求学历程介绍,为后续分析“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用埋下伏笔。第二,用语准确、规范、生动,有着自己鲜明或独特的语言风格和表达特点。第三,要把自己的学科造诣、科研成就适度的介绍给学生,使学生对教师产生信任感和敬佩感。

3.电气工程学科的介绍电气工程是研究电磁现象、规律及应用的学科,下设5个二级学科,分别为电机与电器、电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电力电子与电力传动和电工理论与新技术。作为现代科技领域中的核心学科之一,以及当今高新技术领域中不可或缺的关键学科,电气工程的教育和科研不仅在我国,而且在发达国家的大学中也一直占据着十分重要的地位。通过“电路原理”、“电路实验”、“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“电子技术实验”、“自动控制原理”、“微机原理与接口技术”等基础必修课,认识实习、电子实习、金工实习等基础实践环节,“工程电磁场”、“电机学”、“电力电子技术”、“电气控制与PLC技术”、“电力系统稳态分析”、“电力系统暂态分析”、“发电厂的电气部分”、“电力系统继电保护”、“电力系统自动装置”、“高电压与绝缘技术”、“电力系统微机继电保护”等专业必修课,“单片机原理及应用”、“控制系统仿真”、“嵌入式系统及应用”、“自动化仪表与过程控制”、“虚拟仪器”、“电力工程概论”、“电能质量分析与控制”、“新能源发电技术”、“配电自动化”、“绝缘在线检测技术”、“电力系统过电压”、“电力系统调度运行与控制”、“电力系统市场营销”、“电力系统自动化”等专业选修课,“电子技术课程设计”、“高电压与绝缘技术课程设计”、“发电厂的电气部分课程设计”、“电力系统分析课程设计”、“电力系统继电保护课程设计”、“变电站微机监控实训”、“生产实习”、“毕业实习”、“毕业设计(论文)”等专业实践环节的学习和培训,培养有关电能生产、传输直至使用的全过程中,各种电气设备和系统的设计、制造、运行、测量和控制等方面的高层次科学研究、工程技术与管理专门人才和高等学校师资。由于电气工程研究范围广泛,应用前景乐观,加上在人才培养模式上突出了宽口径、复合型,因此,该专业的毕业生在就业时呈现出“点多、面宽、适应性强”等特点。一般来说,从电气工程专业顺利毕业后能够在系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验技术、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域担任重要工作,也能到各级发电厂、供电局、电网调度所、各类大中型企业从事电力设计、建设、调试、生产、运行、管理、市场运营、科技开发和技术培训等工作,或从事电气设备的维护、检修、安装和调试等方面的工作。通过对电气工程学科的介绍,一方面让学生产生能有幸从事电气工程学习的自豪感,并形成正确的学习观,明确学习目的;另一方面也有助于引出“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用的学习内容。

4“.电力电子技术”学习方法的介绍对于学生而言,他们最关心的是即将要开始学习的这门课程到底要学些什么,学完了以后有什么用,难不难学,该怎样学等,因此,教师在第一堂课上,应结合自己的学习经历和科研体会,向学生介绍“电力电子技术”的学习方法。例如,笔者通过介绍自己如何运用电力电子技术提高电能质量的科研经历,鼓励学生自己运用Matlab/Simulink搭建简单的变流电路拓扑,验证相位控制方式和PWM方式;鼓励学生使用Matlab/Simulink中自带的仿真模型;将适合学生自主学习和探究学习的网络资源介绍给他们,以期达到“授之渔”的目的。

掌握并运用好教学基本原则

首先,要建立一个指导思想,就是“教完全是为了学”,即明确教学效果和学生的收获才是“电力电子技术”教学研究的出发点和落脚点。其次,应确立启发式教学的原则。所谓启发式教学是指在教学活动中学生对于知识的获得不是被动地由教师灌入而来的,而是在教师的启发、引导下,通过自己的思考、推理或联想而来的。这种教学方式保证了学生是教学活动的主体,教师是教学活动的主导,有利于发挥二者的积极性。那么,每一堂课怎样实施启发式教学呢?是不是在讲述一个问题时,只有向学生不断提问才算是启发式教学呢?其实不然。在讲述一个问题时,只要教师抓住了问题的本质,或通过剖析提炼出某类问题的共性,并深刻地阐明了它,在解决问题的讲述中体现了解决此类问题的一般方法和特殊技巧,那么对学生就会有启发作用,因而也就属于启发式教学。[1]例如,在讲授基本斩波电路的相关内容时,笔者以Buck电路为例,对其小信号建模方法进行了介绍。由于电路拓扑简单(开关器件的通断只衍生出两个线性子电路拓扑),涵盖内容却丰富(涉及电路分析、偏微分运算、状态方程求解,传递函数与控制框图表示等),因此,一方面学生能够轻松掌握对于变流电路这类因含有开关器件而呈现出非线性的电路的建模方法,另一方面,也让学生明白了整个大学阶段所学的各门课程其实是相互关联的,共同服务于解决问题的需要。最后,需强调师生互动,发挥教师“教”与学生“学”的积极性。师生之间的互动有两种表现形式:一种是显性的,一种是隐形的。前者有明显的身体动作方面的互动;后者则体现为思维上、眼神上的互动,尤其是思维上的互动。要想在课堂上与学生有思维上的互动,教师要努力做到让学生的脑子里始终带有问题,引导学生自己去发现解决问题的方法,使之有成就感,教师再适时地给予肯定,让学生的学习积极性高涨起来。

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