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關(guān)鍵詞:電力電子技術(shù);電氣工程;課程設(shè)置
作者簡(jiǎn)介:劉晉(1974-),男,河北涿州人,華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院,講師;牛印鎖(1973-),男,河北定州人,華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院,高級(jí)工程師。(北京100026)
基金項(xiàng)目:本文系華北電力大學(xué)2010年教改項(xiàng)目的研究成果。
中圖分類號(hào):G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2012)06-0064-02
隨著電力電子器件制造技術(shù)和微機(jī)技術(shù)的發(fā)展,電力電子技術(shù)在電氣工程的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,電力電子技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用帶來(lái)了相應(yīng)領(lǐng)域的技術(shù)革命。
在電力系統(tǒng)領(lǐng)域,電力電子技術(shù)除了廣泛地應(yīng)用于發(fā)電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié),在太陽(yáng)能光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等可再生能源發(fā)電領(lǐng)域、電動(dòng)汽車應(yīng)用和節(jié)能等領(lǐng)域也得到廣泛的應(yīng)用。電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用對(duì)電力電子技術(shù)教學(xué)和研究都提出了新的要求和內(nèi)容。
“電力電子技術(shù)”已經(jīng)成為電氣工程專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。由于專業(yè)背景和就業(yè)方向的不同,國(guó)內(nèi)不同高校以及國(guó)外大學(xué)在“電力電子技術(shù)”的課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)重點(diǎn)、教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以及后續(xù)專業(yè)課程設(shè)置等方面存在許多異同點(diǎn)。
本文對(duì)國(guó)內(nèi)外幾所大學(xué)“電力電子技術(shù)”本科教學(xué)方面的情況進(jìn)行了初步的對(duì)比,對(duì)其教學(xué)安排、教學(xué)內(nèi)容與手段和實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行了對(duì)比總結(jié),希望這些對(duì)比和總結(jié)能夠幫助從事電力電子方面教學(xué)的教師開(kāi)拓教學(xué)思路、豐富教學(xué)手段、提高教學(xué)效果,為該課程的教學(xué)提供有益的參考和借鑒。
國(guó)內(nèi)大部分理工科院校都開(kāi)設(shè)了“電力電子技術(shù)”課程,本文選取了國(guó)內(nèi)的清華大學(xué)、西安交通大學(xué)、浙江大學(xué)、南京航空航天大學(xué)和華北電力大學(xué)進(jìn)行了比較分析;國(guó)外大學(xué)選取了美國(guó)麻省理工學(xué)院和英國(guó)曼徹斯特大學(xué)進(jìn)行了比較分析。
一、課程設(shè)置比較
清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子系、信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化系開(kāi)設(shè)了“電力電子技術(shù)”課程,機(jī)械工程學(xué)院汽車工程系開(kāi)設(shè)了“汽車電力電子學(xué)”。后續(xù)相關(guān)課程有“直流輸電技術(shù)”、“電力傳動(dòng)與控制”、“電力拖動(dòng)與運(yùn)動(dòng)控制”。
西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院、電子與信息工程學(xué)院自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)系開(kāi)設(shè)了“電力電子技術(shù)”課程,共56學(xué)時(shí),包括8學(xué)時(shí)的4個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
浙江大學(xué)電子信息工程、電氣工程及其自動(dòng)化和自動(dòng)化等專業(yè)開(kāi)設(shè)了“電力電子技術(shù)”課程,共56學(xué)時(shí),包括16學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)相對(duì)較多。
南京航空航天大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化和自動(dòng)化等專業(yè)開(kāi)設(shè)了“電力電子技術(shù)”課程,共72學(xué)時(shí),包括16學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,總學(xué)時(shí)數(shù)和實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)數(shù)相對(duì)較多。
華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)、信息工程專業(yè),控制與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)開(kāi)設(shè)了“電力電子技術(shù)”課程,共48學(xué)時(shí),包括8學(xué)時(shí)的4個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。后續(xù)相關(guān)課程有“電力電子技術(shù)應(yīng)用”(專業(yè)選修)、“HVDC與FACTS技術(shù)”、“電力電子課程設(shè)計(jì)”和“電力電子綜合實(shí)驗(yàn)”。
國(guó)內(nèi)幾所高校課程開(kāi)設(shè)情況見(jiàn)表1。
美國(guó)麻省理工學(xué)院EECS(電氣工程與計(jì)算機(jī)科學(xué))系開(kāi)設(shè)了“電力電子技術(shù)”(Power Electronics)課程。
英國(guó)曼徹斯特大學(xué)EE&E(電氣與電子工程)學(xué)院為電氣與電子工程專業(yè)、機(jī)械電子工程專業(yè)2年級(jí)開(kāi)設(shè)了“電機(jī)、拖動(dòng)與電力電子”(Machines,Drivers & Power electronics)課程,上述兩個(gè)專業(yè)在3年級(jí)開(kāi)設(shè)了“調(diào)速”(Variable Speed Driver)和“電力電子”(Power Electronics)課程。
英國(guó)諾丁漢大學(xué)EE&E(電氣與電子工程)系為電氣與電子工程專業(yè)2年級(jí)開(kāi)設(shè)Power Supply Electronics;為電氣工程與可再生能源系統(tǒng)專業(yè)2年級(jí)開(kāi)設(shè)Power Supply Electronics,3年級(jí)開(kāi)設(shè)Power Electronic Design,Renewable Generation Technologies and Control,F(xiàn)ACTS and Distributed Generation,Energy Conversion for Motor and Generator Drives,以及選修課程Advanced AC Drives,Technologies for Wind Generation,Advanced AC Drives with Project,Advanced Electrical Machines等相關(guān)課程。
從課程設(shè)置上看,國(guó)內(nèi)大多數(shù)高校電氣工程專業(yè)基本都將“電力電子技術(shù)”作為專業(yè)基礎(chǔ)課程。但不同專業(yè)特色的學(xué)校在其后續(xù)課程設(shè)置上差別較大,該專業(yè)學(xué)生未來(lái)就業(yè)的方向和領(lǐng)域?qū)罄m(xù)課程的設(shè)置影響很大,這也是各個(gè)學(xué)校在電力電子技術(shù)教學(xué)上最具專業(yè)特色的地方。
二、教學(xué)內(nèi)容比較
國(guó)內(nèi)高校在“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)內(nèi)容上相差不多,主要內(nèi)容有:電力電子器件、整流電路、逆變電路、直流斬波電路、交流―交流電力變換、電路脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)、軟開(kāi)關(guān)技術(shù)和電力電子應(yīng)用介紹等內(nèi)容。南京航空航天大學(xué)還增加了功率變換器中的磁性元件設(shè)計(jì)方面的教學(xué)內(nèi)容。
麻省理工學(xué)院EECS系“電力電子技術(shù)”課程內(nèi)容主要有:整流器,功率因數(shù)畸變檢測(cè)與校正,磁場(chǎng),DC/DC變換器,隔離DC/DC變換器,DC/AC變換器,EMI濾波器,損耗與吸收電路,軟開(kāi)關(guān),熱設(shè)計(jì),控制,三相系統(tǒng)介紹,多相整流器,開(kāi)關(guān)電源,諧振變換器,實(shí)際的電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的相關(guān)問(wèn)題和課程設(shè)計(jì)等內(nèi)容。
英國(guó)曼徹斯特大學(xué)EE&E學(xué)院的“電機(jī)、拖動(dòng)與電力電子”(Machines,Drivers & Power electronic)課程內(nèi)容主要有:交流感應(yīng)電機(jī)、交流同步電機(jī)、變壓器、相控整流電路及其應(yīng)用。“調(diào)速”(Variable Speed Driver)的主要內(nèi)容有:感應(yīng)電機(jī)特性,變頻調(diào)速原理等。
通過(guò)對(duì)比可以看出,國(guó)內(nèi)外大學(xué)在“電力電子技術(shù)”課程內(nèi)容上差別比較大,側(cè)重點(diǎn)也各不相同。國(guó)內(nèi)使用的“電力電子技術(shù)”本科教材大都是在介紹電力電子開(kāi)關(guān)器件的基礎(chǔ)上,對(duì)各種交、直流電能變換電路的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行定性和定量的分析,并涉及一些相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)。國(guó)外教材則更注重最基本原理介紹和電力電子實(shí)際應(yīng)用電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算分析。
三、教學(xué)方法與手段比較
在教學(xué)手段上,國(guó)內(nèi)外大學(xué)大體相近,大都采用多媒體、動(dòng)畫(huà)技術(shù)與黑板相結(jié)合的教學(xué)手段。另外,國(guó)外大學(xué)采用手寫(xiě)、打印膠片投影授課也較為普遍,在課前把授課講義發(fā)放給學(xué)生。
國(guó)內(nèi)高校教學(xué)主要以課堂講授為主,由于學(xué)生人數(shù)比國(guó)外學(xué)生多,課堂的互動(dòng)性以及課堂討論比國(guó)外高校要少,且效果不好。另外,國(guó)內(nèi)學(xué)生課外查閱文獻(xiàn)資料和閱讀材料的環(huán)節(jié)常常被忽略,這點(diǎn)與國(guó)外高校差別較大。
在輔助教學(xué)方面,國(guó)內(nèi)外大學(xué)形式上差別不大,主要通過(guò)習(xí)題課、答疑、平時(shí)測(cè)驗(yàn)和復(fù)習(xí)課等方式幫助學(xué)生進(jìn)行課下的自學(xué)和考試前的復(fù)習(xí)。
四、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)比較
在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上,國(guó)內(nèi)高?;旧弦噪娏﹄娮悠骷匦?、相控整流電路實(shí)驗(yàn)、直流斬波電路實(shí)驗(yàn)、交流電力控制電路實(shí)驗(yàn)、負(fù)載換相式逆變電路實(shí)驗(yàn)、交―直―交變頻電路實(shí)驗(yàn)、SPWM逆變實(shí)驗(yàn)等作為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。由于各個(gè)學(xué)校的實(shí)驗(yàn)條件和專業(yè)特色不同,開(kāi)放性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和開(kāi)展情況差別較大。
曼徹斯特大學(xué)EE&E學(xué)院電力電子課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較少,實(shí)驗(yàn)室條件(如實(shí)驗(yàn)室面積,實(shí)驗(yàn)臺(tái)套數(shù)等)不如國(guó)內(nèi)許多高校,但其學(xué)生對(duì)撰寫(xiě)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告非常認(rèn)真,國(guó)外學(xué)生正是通過(guò)認(rèn)真撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告加深了對(duì)于實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容的理解。
在后續(xù)課程實(shí)驗(yàn)中,各學(xué)校側(cè)重點(diǎn)各不相同。如華北電力大學(xué)在后續(xù)課程中開(kāi)設(shè)開(kāi)發(fā)了閉環(huán)直流電機(jī)脈寬調(diào)速實(shí)驗(yàn)、靜止無(wú)功補(bǔ)償(SVC)實(shí)驗(yàn)、高壓直流輸電(HVDC)實(shí)驗(yàn)等針對(duì)電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)應(yīng)用的專業(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,具有鮮明的電力系統(tǒng)專業(yè)特色。
國(guó)內(nèi)多數(shù)高校都存在學(xué)生人數(shù)多而實(shí)驗(yàn)室設(shè)備套數(shù)少,實(shí)驗(yàn)重復(fù)次數(shù)多和實(shí)驗(yàn)室教師工作量大的情況,這種情況在短期內(nèi)很難解決。電力電子網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和虛擬實(shí)驗(yàn)室的研究和建設(shè)可以為該問(wèn)題的解決提供一定的思路。
五、啟發(fā)與體會(huì)
通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外幾所大學(xué)在電力電子技術(shù)本科教學(xué)方面的對(duì)比,有很多值得我們學(xué)習(xí)和借鑒的思路和方法,在“電力電子技術(shù)”教學(xué)改革中,筆者認(rèn)為應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
(1)建立系統(tǒng)教學(xué)的觀念。在課程體系的設(shè)置、教材編寫(xiě)、課程內(nèi)容組織和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排的過(guò)程中,從電力電子系統(tǒng)的角度出發(fā),結(jié)合本學(xué)校開(kāi)課專業(yè)未來(lái)的應(yīng)用領(lǐng)域,將相關(guān)的知識(shí)與未來(lái)實(shí)際應(yīng)用有機(jī)融合起來(lái),使學(xué)生深入了解電力電子技術(shù)在未來(lái)工作中的應(yīng)用,從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生學(xué)習(xí)做到有的放矢。
(2)注重電力電子基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生的電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和能力,根據(jù)本校專業(yè)發(fā)展和應(yīng)用的實(shí)際需要開(kāi)發(fā)相應(yīng)的專業(yè)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。
(3)注重課堂教學(xué)、仿真驗(yàn)證、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和電路設(shè)計(jì)有機(jī)的結(jié)合。豐富教學(xué)手段,通過(guò)仿真與實(shí)驗(yàn)的對(duì)比分析,使理論和實(shí)踐相結(jié)合,提高教學(xué)效果。
(4)建立電力電子教學(xué)資源平臺(tái),為國(guó)內(nèi)各個(gè)高校相關(guān)專業(yè)的教師和學(xué)生提供一個(gè)互相學(xué)習(xí)、交流和資源共享的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),從而不斷提高“電力電子技術(shù)”及其相關(guān)課程的教學(xué)水平,為廣大的師生營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)和學(xué)術(shù)研討氛圍。
六、總結(jié)
本文對(duì)國(guó)內(nèi)外幾所大學(xué)“電力電子技術(shù)”本科課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)等進(jìn)行了比較和分析,對(duì)“電力電子技術(shù)”教學(xué)提出了一些建議,希望為該課程的教學(xué)和教學(xué)改革提供一定啟發(fā)和有益的參考。
參考文獻(xiàn):
[1]關(guān)曉菡,張衛(wèi)平,張東.國(guó)內(nèi)外高校電力電子技術(shù)教育現(xiàn)狀綜述[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2006,(2).
關(guān)鍵詞:電力電子技術(shù);教學(xué)改革;應(yīng)用型人才培養(yǎng)
作者簡(jiǎn)介:侯麗華(1966-),女,滿族,吉林伊通人,長(zhǎng)春工程學(xué)院教師發(fā)展中心主任兼教務(wù)處副處長(zhǎng),教授;杜波(1976-),女,吉林長(zhǎng)春人,長(zhǎng)春工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院,副教授。(吉林 長(zhǎng)春 130012)
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2013)35-0072-02
“電力電子技術(shù)”課程是自動(dòng)化專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,是一門(mén)工程應(yīng)用性很強(qiáng)的課程。該課程具有教學(xué)內(nèi)容多、課時(shí)少、更新快的特點(diǎn)。如何在有限學(xué)時(shí)內(nèi)使學(xué)生較好地掌握課程知識(shí),提高工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力,增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣,是教學(xué)改革要解決的主要問(wèn)題。長(zhǎng)春工程學(xué)院(以下簡(jiǎn)稱“我校”)“電力電子技術(shù)”課程組根據(jù)學(xué)校辦學(xué)定位和人才培養(yǎng)目標(biāo),在明確了自動(dòng)化專業(yè)面向基礎(chǔ)工業(yè)基層一線應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)、基本規(guī)格、專業(yè)核心能力以及知識(shí)體系等方面基礎(chǔ)上,緊密結(jié)合工業(yè)企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際和電力電子技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀,以先進(jìn)的教育思想為指導(dǎo),以應(yīng)用能力和工程素質(zhì)培養(yǎng)為核心,不斷整合教學(xué)內(nèi)容,完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件,開(kāi)發(fā)綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,增加實(shí)踐環(huán)節(jié),改進(jìn)教學(xué)方法與手段,改革考試方式,在教學(xué)實(shí)踐中取得了較好的效果。
一、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,構(gòu)建以應(yīng)用能力培養(yǎng)為核心的課程體系
1.課程建設(shè)與改革思路
教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)體系的改革是“電力電子技術(shù)”課程改革中最重要的環(huán)節(jié),直接關(guān)系到教學(xué)質(zhì)量的提高,關(guān)系到應(yīng)用型人才培養(yǎng)的要求。我校按照電力電子器件―電力電子變換電路―電力電子電路的微機(jī)控制技術(shù)―電力電子技術(shù)應(yīng)用的思路,以電力電子器件為電路服務(wù),電路為電力電子系統(tǒng)服務(wù),系統(tǒng)為電力電子應(yīng)用服務(wù)的理念作為教學(xué)內(nèi)容設(shè)置的主導(dǎo)思想,以應(yīng)用能力和工程素質(zhì)培養(yǎng)為核心,精選理論內(nèi)容,強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用,及時(shí)而恰當(dāng)?shù)匾腚娏﹄娮蛹夹g(shù)的新知識(shí)、新技術(shù)、新工藝。
2.調(diào)整教學(xué)內(nèi)容
在教學(xué)設(shè)計(jì)上理論與實(shí)踐相結(jié)合,知識(shí)傳授與應(yīng)用能力培養(yǎng)相結(jié)合,課內(nèi)與課外相結(jié)合,講授與研討相結(jié)合。將電力電子器件、變換電路作為傳統(tǒng)內(nèi)容,將電力電子技術(shù)應(yīng)用作為實(shí)用內(nèi)容,將最先進(jìn)的自動(dòng)控制生產(chǎn)線作為新技術(shù),對(duì)典型電力電子及電氣傳動(dòng)系統(tǒng)分析作為討論內(nèi)容,將科研課題引入課堂作為啟發(fā)內(nèi)容,通過(guò)典型案例分析,將理論與實(shí)際結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力,并通過(guò)滲透行業(yè)規(guī)范、安全操作規(guī)程、文明生產(chǎn)等知識(shí)培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)。課程的講授以電力電子器件的工作原理、特性、參數(shù)、選擇、驅(qū)動(dòng)與保護(hù)電路為基礎(chǔ),以AC/DC、DC/AC、DC/DC、AC/AC變換電路結(jié)構(gòu)、工作原理、波形分析和參數(shù)計(jì)算及電路設(shè)計(jì)為核心,以微機(jī)控制的脈寬調(diào)制技術(shù)(PWM)和各種軟開(kāi)關(guān)技術(shù)作為新的控制方法和新技術(shù),把電力電子學(xué)科的發(fā)展方向引入課堂。以電力電子器件的應(yīng)用電路為教學(xué)的重點(diǎn),解決實(shí)際工程問(wèn)題,使學(xué)生能充分認(rèn)識(shí)現(xiàn)代電力電子技術(shù)對(duì)交、直流電路的控制和變換能力,并掌握各種變換原理和方法,為后續(xù)課程“運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)”深入學(xué)習(xí)及畢業(yè)設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
二、強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué),提高學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力
1.完善實(shí)踐教學(xué)條件
“電力電子技術(shù)”課程具有很強(qiáng)的工程性和實(shí)用性,而實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、動(dòng)手能力、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和科學(xué)研究方法的重要手段。因此,以營(yíng)造真實(shí)的、先進(jìn)的工程環(huán)境為目標(biāo),緊密結(jié)合工程實(shí)際應(yīng)用,投入100多萬(wàn)元建設(shè)和完善了電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室?,F(xiàn)實(shí)驗(yàn)室擁有實(shí)驗(yàn)設(shè)備24臺(tái)套,開(kāi)發(fā)了電力電子技術(shù)仿真研究平臺(tái),構(gòu)建了電力電子技術(shù)實(shí)踐教學(xué)體系(包括課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課外實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等),編制相關(guān)的教學(xué)文件。實(shí)驗(yàn)室向?qū)W生全面開(kāi)放,學(xué)生以團(tuán)隊(duì)的形式開(kāi)展自主性實(shí)驗(yàn)和學(xué)科競(jìng)賽培訓(xùn),并為學(xué)生提供實(shí)際工程技術(shù)資料、仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)軟件,培養(yǎng)工程實(shí)踐應(yīng)用能力。
2.精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
課程組精心設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目和內(nèi)容,引導(dǎo)學(xué)生從問(wèn)題出發(fā),逐步由基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)走向設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn),再過(guò)渡到創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。開(kāi)設(shè)了晶閘管整流、逆變的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),使學(xué)生對(duì)本課程的應(yīng)用有初步認(rèn)識(shí);對(duì)直流斬波、交交變換以及PWM控制技術(shù)部分的實(shí)驗(yàn),則由教師給出電路參數(shù)要求,由學(xué)生自行設(shè)計(jì)主電路、驅(qū)動(dòng)電路等,完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題,解決問(wèn)題的能力;軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)等具有較高實(shí)用價(jià)值的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,密切聯(lián)系著當(dāng)今電力電子技術(shù)發(fā)展的最前沿技術(shù),并且在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著重要作用。通過(guò)實(shí)驗(yàn)學(xué)生了解了電力電子新技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài),同時(shí)對(duì)本課程的應(yīng)用領(lǐng)域、可以解決的問(wèn)題有了更直觀感性的認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與科研、工程、社會(huì)應(yīng)用實(shí)踐密切聯(lián)系,形成良性互動(dòng),實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)與前沿、經(jīng)典與現(xiàn)代的有機(jī)結(jié)合,有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和自主訓(xùn)練。
3.增設(shè)課程設(shè)計(jì)與調(diào)試環(huán)節(jié)
開(kāi)設(shè)了1周“電力電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)與調(diào)試實(shí)踐環(huán)節(jié),以完整的電力電子系統(tǒng)為載體,將電力電子器件選擇以及電力電子主電路、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路、檢測(cè)電路、控制電路等內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合起來(lái),使學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)、組裝、實(shí)驗(yàn)和調(diào)試“四位一體”的訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。同時(shí),在教學(xué)中使用計(jì)算機(jī)仿真軟件Matlab/Simulink搭建各種常用電力電子電路,且可方便地調(diào)整電路的參數(shù)進(jìn)行仿真,培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用計(jì)算機(jī)處理復(fù)雜電力電子電路的能力,也為日后從事工程設(shè)計(jì)和科學(xué)研究打下良好的基礎(chǔ)。
三、改進(jìn)教學(xué)方法與手段,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性
在實(shí)際教學(xué)實(shí)踐中,筆者始終堅(jiān)持以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)、能力為主線的教育理念,根據(jù)課程內(nèi)容合理采用不同的教學(xué)方法組織課堂教學(xué),將“理論+實(shí)踐+應(yīng)用能力”的教學(xué)模式貫穿在整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中,由傳統(tǒng)的教師滿堂灌唱獨(dú)角戲變成了教師學(xué)生共同參與的互動(dòng)學(xué)習(xí),教與學(xué)融為一體。教師有所教,學(xué)生有所學(xué),極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,加深了學(xué)生的理解,加快了學(xué)習(xí)步伐。通過(guò)啟發(fā)教學(xué)法、案例教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法等,增強(qiáng)學(xué)生主觀能動(dòng)性,活躍課堂氣氛,挖掘?qū)W生潛力,增強(qiáng)專業(yè)素養(yǎng),逐漸讓學(xué)生由“學(xué)會(huì)”變成“會(huì)學(xué)”,由被動(dòng)變主動(dòng)汲取知識(shí)。
為了分析電力電子器件和電路的工作狀態(tài),使學(xué)生弄清電路中能量的變換和傳遞,筆者制作了本課程比較完善的多媒體教學(xué)課件。利用多媒體技術(shù)將實(shí)際應(yīng)用中的電路和電力電子裝置做成影音資料帶到課堂上,結(jié)合典型工程實(shí)例,并把電力電子前沿的研究狀況、最新的研究成果以圖表、圖片等方式充實(shí)到教學(xué)課件中,提高學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,不斷提高教學(xué)效果及教學(xué)質(zhì)量。同時(shí),建設(shè)了本課程的教學(xué)網(wǎng)站,網(wǎng)站資料豐富,包括教學(xué)資料和典型工程實(shí)例等,學(xué)生可以在網(wǎng)上學(xué)習(xí),教師可以在網(wǎng)上進(jìn)行答疑,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,提高了教學(xué)效果。
四、改革考核方式,提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力
1.考試過(guò)程全程化
教師根據(jù)“電力電子技術(shù)”課程性質(zhì)和不同階段的教學(xué)要求,通過(guò)課堂提問(wèn)、討論、平時(shí)作業(yè)、單元測(cè)驗(yàn)、實(shí)際操作、撰寫(xiě)報(bào)告或論文等方式加強(qiáng)形成性考試評(píng)價(jià),并安排階段性考試以強(qiáng)化學(xué)生平時(shí)對(duì)課程教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和掌握,弱化期末終結(jié)性考核。
2.考核內(nèi)容能力化
考核內(nèi)容圍繞應(yīng)用能力和工程素質(zhì)培養(yǎng)為核心這個(gè)目標(biāo)設(shè)置,結(jié)合新的“電力電子技術(shù)”教學(xué)內(nèi)容體系,加大電力電子器件特性分析、實(shí)際電路分析、應(yīng)用案例分析、實(shí)踐技能的比例,側(cè)重考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用、解決問(wèn)題的能力。
3.考核方式多元化
根據(jù)不同階段的教學(xué)要求,考核采取口試、筆試(開(kāi)卷、閉卷)、開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)相結(jié)合的形式,變單一形式的考核為多種形式的考核。
五、組織課外科技創(chuàng)新活動(dòng),探索課內(nèi)與課外培養(yǎng)的有效機(jī)制
按照課內(nèi)培養(yǎng)與課外培養(yǎng)相結(jié)合的原則,把培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力固化在教學(xué)任務(wù)中,成立了課外科技活動(dòng)小組,注意引導(dǎo)和鼓勵(lì)學(xué)生積極參加各種科技競(jìng)賽活動(dòng)。依托電力電子實(shí)驗(yàn)室的硬件設(shè)施,積極組織學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽和“挑戰(zhàn)杯”競(jìng)賽,以培養(yǎng)和提高學(xué)生的自學(xué)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。在運(yùn)行中,加強(qiáng)課外實(shí)踐活動(dòng)的組織和管理,制訂《大學(xué)生課外科技創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)運(yùn)行管理辦法》和《實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放運(yùn)行管理辦法》,對(duì)大學(xué)生第二課堂教育的條件保障、激勵(lì)政策、管理辦法、評(píng)價(jià)辦法等做了明確規(guī)定,形成了有效的大學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)保障體系。
六、加強(qiáng)青年教師培養(yǎng),提高課程組教師整體水平
師資隊(duì)伍建設(shè)是課程建設(shè)的關(guān)鍵,課程組教師的理論教學(xué)水平、工程實(shí)踐能力、科研水平直接關(guān)乎“電力電子技術(shù)”課程建設(shè)水平。按照校內(nèi)培養(yǎng)與校外培養(yǎng)相結(jié)合、教學(xué)培養(yǎng)和科研培養(yǎng)相結(jié)合的原則,通過(guò)建立青年教師“導(dǎo)師制”、定期開(kāi)展教學(xué)研討和教學(xué)觀摩、實(shí)行青年教師實(shí)驗(yàn)室坐班制、深入工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際、選派教師參加新技術(shù)培訓(xùn)等措施,不斷提高青年教師教學(xué)水平、學(xué)術(shù)水平和實(shí)踐能力。
七、結(jié)語(yǔ)
電力電子技術(shù)隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷地更新,其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛,不僅用于一般工業(yè),也廣泛用于交通運(yùn)輸、電力、通信、計(jì)算機(jī)、新能源系統(tǒng)等?!半娏﹄娮蛹夹g(shù)”課程教學(xué)應(yīng)緊跟時(shí)代變化的步伐,不斷更新和充實(shí)教學(xué)內(nèi)容,改進(jìn)教學(xué)方法與手段,完善實(shí)踐教學(xué)條件建設(shè),創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,將電力電子技術(shù)理論知識(shí)與實(shí)踐緊密聯(lián)系,培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí),提高實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。
參考文獻(xiàn):
本文針對(duì)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的定位特點(diǎn),探討了電力電子技術(shù)課程教學(xué)方法的改革,包括理論教學(xué)改革和實(shí)踐教學(xué)改革,通過(guò)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)方法等對(duì)電力電子教學(xué)進(jìn)行改革。依托先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、大學(xué)生電子設(shè)計(jì)賽事并結(jié)合高校教學(xué)研究項(xiàng)目,對(duì)電力電子技術(shù)課程教學(xué)進(jìn)行改革。通過(guò)教學(xué)改革,提高學(xué)生實(shí)踐能力,實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的目標(biāo)。
關(guān)鍵詞:
電力電子技術(shù);教學(xué)改革;應(yīng)用型本科
一、序言
近年來(lái),實(shí)現(xiàn)綠色用電、尋求新型清潔能源已成為各國(guó)關(guān)注焦點(diǎn)。電力電子技術(shù)不僅可實(shí)現(xiàn)提高用電效率、改善用電品質(zhì),同時(shí)也是光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等新能源利用所必須的技術(shù)基礎(chǔ)。由于本課程橫跨強(qiáng)、弱電與控制技術(shù),因而是門(mén)難學(xué)的課程。與普通本科相比,在辦學(xué)思路上,民辦高校更加注重應(yīng)用型人才的培養(yǎng),因而對(duì)于應(yīng)用型本科院校,電力電子技術(shù)的教學(xué)不能完全沿襲其著重理論推導(dǎo)和全面講解的教學(xué)模式。如何開(kāi)展電力電子技術(shù)課程教學(xué)、改革教學(xué)內(nèi)容、課程體系和教學(xué)方法都是值得我們探討的問(wèn)題。
二、電力電子技術(shù)教學(xué)的現(xiàn)狀分析
當(dāng)前,應(yīng)用技術(shù)型院校電力電子技術(shù)課程的教學(xué)主要面臨以下幾個(gè)方面的問(wèn)題:
1.教學(xué)內(nèi)容不新。
隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展,新型的電力電子器件不斷出現(xiàn),但是將理論知識(shí)和先進(jìn)技術(shù)相融合的適合與應(yīng)用技術(shù)型院校學(xué)生的電力電子技能掌握的教材很少,應(yīng)用型本科院校應(yīng)更加注重理論和實(shí)踐的結(jié)合,更強(qiáng)調(diào)學(xué)以致用。因此,需要從講授的理論內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)模式、實(shí)踐應(yīng)用等方面進(jìn)行有針對(duì)性的改革。
2.學(xué)生基礎(chǔ)較薄弱。
應(yīng)用型本科院校的學(xué)生入學(xué)時(shí)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)相比較之下要弱一些,自身的文化基礎(chǔ)普遍偏低,學(xué)習(xí)主動(dòng)性不高,只求領(lǐng)會(huì)膚淺內(nèi)容。電力電子技術(shù)的前修課程為電路、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)。應(yīng)用型本科院校的學(xué)生很多對(duì)于這幾門(mén)課的掌握都不深入,一些分析方法都不熟練甚至無(wú)法掌握,這給電力電子技術(shù)課程的教學(xué)帶來(lái)很大難度。
3.傳統(tǒng)的教學(xué)模式過(guò)于枯燥、抽象。
電力電子技術(shù)課程的最大特點(diǎn)是包含了大量的電路和波形圖,特別是三相整流的部分,圖形更為復(fù)雜。要對(duì)各種變流電路的工作過(guò)程給予形象的表示,使學(xué)生能感性地理解課堂教學(xué)內(nèi)容,這就要求我們?cè)诮虒W(xué)方法和手段上突破創(chuàng)新。教師如何在有限的學(xué)時(shí)里,確定好合適的教學(xué)內(nèi)容,教學(xué)方案,采取恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法和教學(xué)手段,提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,獲得理想的教學(xué)效果,都是一個(gè)值得不斷深入探討和實(shí)踐的問(wèn)題。
三、改革探索
作為一所培養(yǎng)應(yīng)用型人才的高校,在課程改革中須明確人才培養(yǎng)層次,緊扣“應(yīng)用”二字,才能理清改革思路,樹(shù)立正確的改革目標(biāo)。為在電力電子技術(shù)課程改革中突出“應(yīng)用型”特點(diǎn),應(yīng)用了實(shí)例教學(xué)等教學(xué)手段,幫助學(xué)生打好扎實(shí)理論基礎(chǔ),設(shè)計(jì)貼合實(shí)際應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),提升學(xué)生的應(yīng)用能力,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力,保證學(xué)生的知識(shí)、能力和素質(zhì)獲得應(yīng)有的提高。改革目標(biāo)主要是以下幾點(diǎn):
1.圍繞應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)改變教學(xué)思路。
針對(duì)學(xué)生能力和需求的差異,將教學(xué)內(nèi)容分為基礎(chǔ)知識(shí)掌握、應(yīng)用能力培養(yǎng)兩個(gè)方面,其中基礎(chǔ)知識(shí)掌握方面的教學(xué)滿足就業(yè)需要,應(yīng)用能力培養(yǎng)方面的教學(xué)則以滿足職業(yè)技能需要和培養(yǎng)創(chuàng)新能力。通過(guò)課堂教學(xué)內(nèi)容的改革,體現(xiàn)課程綜合化趨勢(shì),重新組織教學(xué)內(nèi)容,突出課程實(shí)用性和趣味性,改變傳統(tǒng)教學(xué)中對(duì)四大變流電路孤立、單一的學(xué)習(xí)模式,基礎(chǔ)知識(shí)掌握以基本變流電路的分析為主,講授基本的電路工作原理。應(yīng)用能力培養(yǎng)方面,引入生活中常見(jiàn)電路以及電子設(shè)計(jì)實(shí)例,如調(diào)光臺(tái)燈、電動(dòng)自行車等實(shí)例進(jìn)行教學(xué),詳細(xì)講解實(shí)例的電路設(shè)計(jì),并鼓勵(lì)學(xué)生大膽實(shí)踐,通過(guò)自己組裝或設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的電子技術(shù)產(chǎn)品來(lái)提高動(dòng)手實(shí)踐能力;有效的推進(jìn)電力電子技術(shù)教學(xué),提高了學(xué)生的理解能力,并對(duì)電力電子技術(shù)的應(yīng)用建立起直觀的認(rèn)識(shí),對(duì)學(xué)生電力電子技術(shù)應(yīng)用技能的培養(yǎng)起到了大大的推進(jìn)作用。結(jié)合系統(tǒng)供電、控制等模塊電路結(jié)構(gòu)、原理的介紹,通過(guò)一系列具體電路分析,將《模擬電路》、《電機(jī)與電氣》等前期專業(yè)課程的知識(shí)與《電力電子技術(shù)》所學(xué)理論知識(shí)相聯(lián)系。并且,在保證理論基礎(chǔ)扎實(shí)前提下,增加日常電路分析和設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中所占比重,以實(shí)例激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣,以興趣帶動(dòng)能力培養(yǎng),在這一過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的讀圖、分析、畫(huà)圖、簡(jiǎn)單電源電路設(shè)計(jì)等能力,實(shí)現(xiàn)理論與應(yīng)用相輔相成、有機(jī)結(jié)合,最終提升學(xué)生實(shí)際應(yīng)用方面的綜合素質(zhì)。
2.圍繞能力培養(yǎng),深化教學(xué)方法改革。
根據(jù)學(xué)生畢業(yè)后從事職業(yè)所必需的能力,在教學(xué)過(guò)程中,弱化對(duì)教材中過(guò)于復(fù)雜電路的理論分析和公式推導(dǎo),突出對(duì)實(shí)際電路應(yīng)用和設(shè)計(jì)的分析。采用引導(dǎo)型教學(xué)方式,注重教學(xué)過(guò)程中的學(xué)生分析解決問(wèn)題能力的培養(yǎng),在教師“教”與學(xué)生“學(xué)”的過(guò)程中不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和新的突破點(diǎn),將學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)的過(guò)程轉(zhuǎn)化為其不斷解決問(wèn)題的過(guò)程,使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、開(kāi)放思維,并在此過(guò)程中加深相關(guān)理論的理解,訓(xùn)練其分析和解決問(wèn)題的能力,增加理論教學(xué)趣味性。加強(qiáng)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié),通過(guò)實(shí)驗(yàn)、大學(xué)生電子設(shè)計(jì)賽事等實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容鍛煉學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手和電路分析能力,發(fā)揮學(xué)生潛力。學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽,通過(guò)電源類題目的賽事,使學(xué)生掌握電力電子技術(shù)方面的技術(shù)、技能。目前取已得獎(jiǎng)項(xiàng)共28項(xiàng)
3.側(cè)重發(fā)揚(yáng)教學(xué)理念,發(fā)揮實(shí)踐的導(dǎo)向作用。
應(yīng)用型本科院校的教學(xué)理念是培養(yǎng)應(yīng)用型的人才,實(shí)踐變得尤為重要。加強(qiáng)電力電子技術(shù)實(shí)踐教學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用技能是十分必要的,傳統(tǒng)的以課堂講授為主、實(shí)驗(yàn)為輔的教學(xué)模式對(duì)這門(mén)課不太適合,因?yàn)檫@門(mén)課的實(shí)踐性很強(qiáng),學(xué)院本著從實(shí)際出發(fā),根據(jù)本學(xué)院開(kāi)設(shè)實(shí)踐培訓(xùn)的能力與學(xué)生電力電子專業(yè)技能培養(yǎng)的需求,明確了電力電子技能培養(yǎng)形式,即對(duì)學(xué)生開(kāi)展了開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)制作培訓(xùn),理論教學(xué)中所設(shè)計(jì)方案付諸于實(shí)踐,在這一實(shí)踐環(huán)節(jié)中學(xué)生首先要根據(jù)基本的理論知識(shí)設(shè)計(jì)不同類型、不同設(shè)計(jì)指標(biāo)的開(kāi)關(guān)電源,用protel軟件畫(huà)出電路原理圖,畫(huà)出PCB板圖,其次所有的元器件,要學(xué)生自己跑市場(chǎng)按照電路圖備齊。最后完成實(shí)際電路的焊接調(diào)試等工作,這個(gè)過(guò)程和實(shí)際工作中的動(dòng)手過(guò)程差別不大。在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放的時(shí)候,學(xué)生可以自行到實(shí)驗(yàn)室完成電路焊接。在這一過(guò)程中學(xué)生學(xué)到了課堂上學(xué)不到的實(shí)踐知識(shí),如基本器件部分的電力二極管、功率MOS管和IGBT等器件的使用,學(xué)生自己在網(wǎng)上按型號(hào)找資料,找出資料中的應(yīng)用典型電路,以及器件的重要參數(shù)值,如導(dǎo)通電阻耐壓、耐電流。學(xué)會(huì)元器件的識(shí)別與檢測(cè),掌握穿孔元件安裝和焊接技能,學(xué)會(huì)萬(wàn)用表、電子毫伏表和示波器使用方法,并摘取說(shuō)明器件典型特性的實(shí)驗(yàn)波形和學(xué)到的知識(shí)相對(duì)照,形成完整的測(cè)試報(bào)告。通過(guò)由元件到電路的過(guò)程,同學(xué)們不僅強(qiáng)化了課堂內(nèi)容的理解,而且親身實(shí)踐了實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全過(guò)程。
4.教學(xué)要注重產(chǎn)學(xué)研結(jié)合,加強(qiáng)實(shí)踐能力培養(yǎng)。
實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的一個(gè)重要的途徑即落實(shí)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合教育。學(xué)院鼓勵(lì)學(xué)生關(guān)注本專業(yè)的研究課題,在學(xué)校的大力支持下,學(xué)生積極申請(qǐng)了相關(guān)的創(chuàng)新創(chuàng)新項(xiàng)目多項(xiàng),并付出行動(dòng)參與課題研究,能夠利用寒暑假及課余時(shí)間進(jìn)行實(shí)踐,自覺(jué)主動(dòng)提高個(gè)人實(shí)踐能力。為了提高學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用技能,學(xué)校鼓勵(lì)學(xué)生積極創(chuàng)新及參加各種技能賽事,通過(guò)學(xué)生自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備、參加國(guó)際國(guó)內(nèi)的各種賽事,培養(yǎng)學(xué)生的各種能力。教學(xué)中通過(guò)實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)自制電路板,再對(duì)電路板進(jìn)行測(cè)試,通過(guò)實(shí)際電路制作調(diào)試大大的提高了學(xué)生的理論理解與實(shí)踐應(yīng)用能力。
總之,從培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的工科應(yīng)用型人才角度出發(fā),有針對(duì)性地開(kāi)展對(duì)電力電子技術(shù)這門(mén)學(xué)科的教學(xué)改革,才能使該課程做到理論實(shí)踐緊密相連,保持課程的實(shí)用性、先進(jìn)性,體現(xiàn)其既具有理論深度,又與實(shí)際操作緊密結(jié)合的綜合性特點(diǎn)。同時(shí),通過(guò)在校期間對(duì)學(xué)生實(shí)踐技能上的提前訓(xùn)練,使他們具備應(yīng)用型人才的特點(diǎn),幫助其建立必要的專業(yè)素養(yǎng),能為學(xué)生就業(yè)及今后在工程領(lǐng)域的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。
作者:李喜平 叢昕 魏昭輝 蘇洪雨 單位:哈爾濱劍橋?qū)W院
參考文獻(xiàn):
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[2]田海.應(yīng)用型本科院校“電力電子技術(shù)”課程教材探析[J].中國(guó)電力教育,2014(1).
《電力電子技術(shù)》是機(jī)電類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。課程涉及到大量的電路分析,是一門(mén)與實(shí)踐聯(lián)系比較緊密的課程。逆向思維教學(xué)法是從果導(dǎo)因的逆向分析法。在逆向思維教學(xué)的基礎(chǔ)上,為加強(qiáng)學(xué)生實(shí)際能力的培養(yǎng),探索工學(xué)結(jié)合的教學(xué)模式,課程組結(jié)合課程教學(xué)特點(diǎn),創(chuàng)建了“理論——實(shí)踐——工程設(shè)計(jì)”一體化的教學(xué)模式。我們將教學(xué)過(guò)程分解為三個(gè)互相聯(lián)系的模塊,整個(gè)過(guò)程將理論教學(xué)、實(shí)訓(xùn)與實(shí)踐、工程設(shè)計(jì)三大部分進(jìn)行了一體化的組織設(shè)計(jì),各個(gè)模塊的有機(jī)銜接,教學(xué)組織過(guò)程依次展開(kāi)。同時(shí),根據(jù)教學(xué)內(nèi)容,選擇了靈活的教學(xué)方法,如現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)、案例教學(xué)、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、真題實(shí)做等,構(gòu)成一個(gè)學(xué)?!髽I(yè)——社會(huì)貫通的現(xiàn)代教學(xué)鏈,加強(qiáng)了學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。從真正意義上實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐互交互融和開(kāi)放性教學(xué),體現(xiàn)了工學(xué)結(jié)合特色。
二、加強(qiáng)課程建設(shè),精心、合理選擇教學(xué)內(nèi)容
1.了解相關(guān)課程之間的分工。知識(shí)是相互聯(lián)系、相互滲透的。在開(kāi)課前,熟悉本課程與相關(guān)學(xué)科的聯(lián)系,了解先修課“電路”和“電子技術(shù)基礎(chǔ)”兩門(mén)課程的教學(xué)情況和后續(xù)課“變頻調(diào)速技術(shù)”的安排,處理好他們之間的關(guān)系,保持整個(gè)專業(yè)課程體系前后銜接,避免內(nèi)容的重復(fù)和疏漏。例如“自關(guān)斷器件”一章節(jié),電子技術(shù)基礎(chǔ)中已講過(guò)小功率晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)、原理、特性及應(yīng)用。在本門(mén)課程中,對(duì)功率晶體管、功率場(chǎng)效應(yīng)管應(yīng)重點(diǎn)講述其與小功率管的不同之處。對(duì)于晶閘管直流電動(dòng)系統(tǒng)部分,重點(diǎn)應(yīng)在整流、有源逆變兩種狀態(tài)下,電流連續(xù)、斷續(xù)時(shí)的電動(dòng)機(jī)特性,而直流可逆調(diào)速系統(tǒng)的內(nèi)容則需放到后續(xù)課程“變頻調(diào)速技術(shù)”中。
2.以器件、電路、應(yīng)用為主線,加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)。以開(kāi)關(guān)方式工作的電力半導(dǎo)體器件是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)核心。電力電子器件的基礎(chǔ)之一是能以小信號(hào)輸入控制很大的輸出,這就使電力電子設(shè)備成為強(qiáng)弱電之間的接口的基礎(chǔ)。講解器件原理及特性,目的是為了應(yīng)用器件組成電路,故應(yīng)掌握器件外部特性、極限參數(shù)和使用注意事項(xiàng)。三方面的內(nèi)容應(yīng)以電路為主,學(xué)習(xí)各類電力半導(dǎo)體器件所構(gòu)造各種功率變換電路時(shí),學(xué)生應(yīng)掌握功率變換主電路的構(gòu)成、工作原理和工作波形,不同負(fù)載對(duì)電路工作特性的影響以及主電路的元件參數(shù)計(jì)算和選擇。
3.介紹學(xué)科前沿發(fā)展的動(dòng)向,反映本學(xué)科和相鄰學(xué)科的新成果、新進(jìn)展。無(wú)電網(wǎng)污染、無(wú)電磁干擾、節(jié)能省電等綠色指標(biāo)是全球范圍內(nèi)的熱門(mén)話題。由于很多電力電子裝置結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜,為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)而出現(xiàn)的集功率開(kāi)關(guān)、變換控制電路、傳感控制電路為一體的智能功率集成模塊受到歡迎,厚膜集成模塊、積木式的功能模塊,靈活機(jī)動(dòng)既能單獨(dú)使用,也能相互組合成較大的系統(tǒng),成為電力電子技術(shù)的發(fā)展方向。教學(xué)內(nèi)容應(yīng)主動(dòng)吸收最新信息,同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生了解電力電子技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài),擴(kuò)大知識(shí)面,這可通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生閱讀與電力電子技術(shù)有關(guān)的學(xué)術(shù)期刊,登陸相關(guān)的專業(yè)網(wǎng)站,使學(xué)生了解自己目前所學(xué)知識(shí)在本領(lǐng)域所處的位置,從而站在較高的起點(diǎn)上,去適應(yīng)學(xué)科未來(lái)發(fā)展的需要。
三、改革教學(xué)方法,形成以能力培養(yǎng)為主線的課程特色
《電力電子技術(shù)》是一門(mén)理論包含實(shí)踐的課程,根據(jù)其自身的特點(diǎn),課程的內(nèi)容設(shè)計(jì)應(yīng)注重“講”“練”。多年來(lái),電力電子技術(shù)課程的教學(xué)方法是以教師為中心的,逐章逐節(jié)不厭煩地講授,講得過(guò)多、過(guò)細(xì),以求“當(dāng)堂弄懂”“課上解決”。這樣只是傳授,學(xué)生總是處于被動(dòng)接受的地位,極大地妨礙了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性的發(fā)揮,不利于學(xué)生的素質(zhì)和能力的培養(yǎng)。而實(shí)現(xiàn)教學(xué)現(xiàn)代化是加大授課信息量,節(jié)約課時(shí),增強(qiáng)教學(xué)效果的重要措施。為改變這種情況,首先,教師在課前注意調(diào)查學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ),合理安排教學(xué)內(nèi)容。而在教學(xué)中力求突出內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn),但又要保證內(nèi)容的系統(tǒng)性、完整性,并精選一部分內(nèi)容留給學(xué)生去自學(xué),寫(xiě)報(bào)告,然后開(kāi)展課堂討論,同時(shí),結(jié)合學(xué)生看到的一些與電力電子技術(shù)有關(guān)的現(xiàn)象,讓學(xué)生設(shè)計(jì)主電路,畫(huà)出波形圖。四、加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié),注重綜合能力培養(yǎng)
電力電子技術(shù)有很強(qiáng)的實(shí)踐性,而實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際、動(dòng)手能力、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)研究方法的重要手段,因此應(yīng)精選最基本的也有較高實(shí)用價(jià)值的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。例如選擇在計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備及家用電器等廣泛應(yīng)用的開(kāi)關(guān)電源作為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,介紹典型的開(kāi)關(guān)電源的線路,比較開(kāi)關(guān)電源和線性電源的性能,使學(xué)生對(duì)開(kāi)關(guān)電源有了深刻的印象,并增強(qiáng)了學(xué)習(xí)電力電子技術(shù)課程的興趣。由于電力電子電路具有強(qiáng)、弱電結(jié)合的特點(diǎn),要特別強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作的認(rèn)真、規(guī)范,保證實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行,避免事故發(fā)生。實(shí)驗(yàn)前,要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)名稱及預(yù)習(xí)要求進(jìn)行預(yù)習(xí),從而在觀察現(xiàn)象和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題等方面充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,注意考察每個(gè)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力,針對(duì)性提出線路連接和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象方面的問(wèn)題。讓學(xué)生邊做邊答,防止學(xué)生機(jī)械接線,使實(shí)驗(yàn)走過(guò)場(chǎng)。注意介紹新儀表、新儀器的使用,例如數(shù)字式示波器的使用,這樣學(xué)生會(huì)直接感受到科技發(fā)展帶來(lái)的巨大方便。
計(jì)算機(jī)仿真是使用計(jì)算機(jī)對(duì)已經(jīng)存在或正在設(shè)計(jì)的對(duì)象的模型進(jìn)行研究,具有精度高、重復(fù)性好等特點(diǎn),是進(jìn)行科學(xué)研究的重要手段之一。現(xiàn)在出現(xiàn)了大量的仿真軟件,將電子仿真設(shè)計(jì)軟件PSPICE和科學(xué)計(jì)算軟件MATLAB等引入到電力電子技術(shù)教學(xué)中,讓學(xué)生按研究的側(cè)重面或?qū)嶋H需要對(duì)實(shí)際對(duì)象進(jìn)行簡(jiǎn)化提煉,而不是原型的復(fù)現(xiàn),這樣有利于抓住其本質(zhì)或主要矛盾,對(duì)所學(xué)理論有深刻的理解,也為學(xué)生今后從事工程設(shè)計(jì)和科學(xué)研究打下良好的基礎(chǔ)。
在課程結(jié)束前安排一周的課程設(shè)計(jì),可將電力電子技術(shù)及其他先修課程(電工基礎(chǔ)、電子技術(shù)、電機(jī)學(xué)等)中所學(xué)到的理論和實(shí)踐知識(shí)全面地結(jié)合起來(lái),同時(shí)培養(yǎng)和提高學(xué)生自我獲取知識(shí)的能力。課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容應(yīng)具有一定的系統(tǒng)性、新穎性。教師要發(fā)揮指導(dǎo)作用,指導(dǎo)學(xué)生閱讀參考文獻(xiàn),審閱設(shè)計(jì)方案,檢查設(shè)計(jì)進(jìn)度,及時(shí)指導(dǎo)和幫助其解決存在的問(wèn)題,逐步培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立工作能力、設(shè)計(jì)技能和建立正確的設(shè)計(jì)思想,重視學(xué)生的具有創(chuàng)新精神的見(jiàn)解。
五、結(jié)束語(yǔ)
電力電子技術(shù)課程的教學(xué)改革是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,其學(xué)術(shù)性和技術(shù)性較強(qiáng),涉及面很廣。而教學(xué)改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù),我們只有不斷積極探索教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法,充實(shí)自己,以適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)的需要。
【摘要】本文介紹了“電力電子技術(shù)”課程的教學(xué)方法改革。研究、探索和實(shí)踐與教學(xué)體系相適應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)模式、教學(xué)方法和教學(xué)手段。提出了全方位教學(xué)的改革與實(shí)踐的新思路,為社會(huì)培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的高素質(zhì)技術(shù)應(yīng)用型人才。
【關(guān)鍵詞】電力電子技術(shù)教學(xué)方法教學(xué)改革
參考文獻(xiàn):
[1]黃俊,王兆安.電力電子變流技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.
【關(guān)鍵詞】電力電子技術(shù);虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái);研究與實(shí)現(xiàn)
虛擬實(shí)驗(yàn)室這一概念最先被提出,是在1989年,它所主要描述的是一個(gè)通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境,它是一個(gè)不同于信息化網(wǎng)絡(luò)的綜合集成環(huán)境,因此其可以更為有效的為用戶提供各種數(shù)據(jù)信息和人力設(shè)備等資源。
1 電力電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)
1.1 虛擬實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)目標(biāo)
在現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室中,我們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí),需要先令學(xué)生們閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū),然后按照要求選擇適當(dāng)?shù)脑?,并將其按照電路的原理進(jìn)行連接,之后再對(duì)各部分電路進(jìn)行檢查確認(rèn),確認(rèn)無(wú)誤后便可以打開(kāi)電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)了。試驗(yàn)中要對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄,最后完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
通過(guò)上述流程,我們可以確定虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基本構(gòu)成要素包括:實(shí)驗(yàn)幫助、實(shí)驗(yàn)所需元器件、電路圖形連接、計(jì)算機(jī)仿真電路、結(jié)果顯示。根據(jù)虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)成要素,我們可以基本確定虛擬實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)目標(biāo)為“控制(輸入)部分”、“計(jì)算機(jī)仿真電路部分”、“實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示(輸出部分)”。
1.2 控制(輸入)部分
對(duì)于控制部分的設(shè)計(jì),首先需要對(duì)電路元件的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,如“獨(dú)立直流電源電壓”、“獨(dú)立直流電源電流”等;然后對(duì)其進(jìn)行觸發(fā)脈沖信號(hào)相關(guān)參數(shù)的設(shè)置,如“觸發(fā)脈沖信號(hào)周期”、“觸發(fā)脈沖信號(hào)占空比”等;最后是對(duì)電路的產(chǎn)生進(jìn)行設(shè)置,這部分設(shè)置需要對(duì)元器件的圖片模型進(jìn)行事先布置,然后通過(guò)鼠標(biāo)進(jìn)行電路連接,檢查無(wú)誤后點(diǎn)擊“確認(rèn)”或“連接完成”。
1.3 計(jì)算機(jī)仿真電路部分
計(jì)算機(jī)仿真電路事實(shí)上就是通過(guò)計(jì)算機(jī)程序的自動(dòng)求解,來(lái)根據(jù)相應(yīng)程序建立的一個(gè)電路方程。在整個(gè)電路方程程序的設(shè)計(jì)過(guò)程中,由數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)來(lái)決定編程的思路,而如何進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的選擇,則完全取決于實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的軟件選擇。然而只要建立了實(shí)驗(yàn)方程,那么就可以通過(guò)數(shù)值方法來(lái)進(jìn)行編程的求解了。
1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示(輸出部分)
關(guān)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的顯示,通過(guò)有兩種形式,一種是隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行,直接顯示出實(shí)驗(yàn)當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)值;而另外一種顯示方式,則是將整個(gè)實(shí)驗(yàn)的某一段時(shí)間內(nèi)的所有相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算出來(lái),并將其存儲(chǔ)起來(lái),在某些特殊情況下還需要經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)的二次處理,然后才能輸出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果。
1.5 平臺(tái)軟件的選擇
在進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)時(shí),我們需要一個(gè)“放置”虛擬實(shí)驗(yàn)的平臺(tái),因此這個(gè)平臺(tái)軟件的選擇,將對(duì)整個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)起到不可忽視的承載作用。而在平臺(tái)軟件的選擇上,我們通常將“減少開(kāi)發(fā)工作的工作量”、“減少低級(jí)以及重復(fù)工作的開(kāi)發(fā)”、“軟件本身的運(yùn)行效率”等因素放在首位?,F(xiàn)今我們所使用的軟件,通常都是將若干軟件通過(guò)取長(zhǎng)補(bǔ)短的方式組合在一起的成熟方案,如“Lab VIEW”和“MATLAB”混編、“VB”和“MATLAB”混編等。
2 電力電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)
虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn),首先采用了VB和MATLAB混編的方法進(jìn)行編程,然后再通過(guò)對(duì)VB中MatrixVB的矩陣函數(shù)與繪圖函數(shù)進(jìn)行調(diào)用,最終將復(fù)雜的計(jì)算與圖形描繪變?yōu)楹?jiǎn)單的編程。
首先在計(jì)算機(jī)上安裝MatrixVB,建立Visual Basic的新項(xiàng)目,添加MatrixVB庫(kù),待系統(tǒng)對(duì)MMatrix.DLL文件加載完成后,便可以在Visual Basic中使用MatrixVB函數(shù)了。
然后將Visual Basic的數(shù)組當(dāng)做矩陣來(lái)對(duì)待,生產(chǎn)矩陣,來(lái)豐富MatrixVB的功能函數(shù),將更多處理問(wèn)題的先進(jìn)技術(shù)融入到VB編程中去。然后利用括號(hào)、實(shí)部rN、虛部iN等方式來(lái)對(duì)矩陣元素進(jìn)行定位操作,從而精確的對(duì)相關(guān)矩陣數(shù)據(jù)進(jìn)行快速定位,利用simple函數(shù)將矩陣轉(zhuǎn)化成為最簡(jiǎn)單的形式。
最后利用軟件Psim對(duì)這種方法的可行性進(jìn)行驗(yàn)證,通過(guò)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果確認(rèn)了這種方法在某些問(wèn)題范圍內(nèi),對(duì)含有開(kāi)關(guān)器的非線性器件可以被視為理想開(kāi)關(guān),與獨(dú)立電源的電力電子形成電路時(shí),這種方法具有有效的可行性。
3 結(jié)束語(yǔ)
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及教育事業(yè)規(guī)模的不斷壯大,師資力量薄弱成為了制約教學(xué)開(kāi)展的重要問(wèn)題。特別是硬件資源的缺失,伴隨著信息技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,成為了促進(jìn)電力電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)出現(xiàn)的重要因素。而電力電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn),切實(shí)有效的緩解了師資資源匱乏這一難題。
【參考文獻(xiàn)】
[1]陸地,于瑛,劉晨,朱磊,耿素花,沈虹,孟欣.電力電子技術(shù)課程虛擬實(shí)驗(yàn)及演示平臺(tái)的開(kāi)發(fā)與研究[C]//第6屆全國(guó)高等學(xué)校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)改革研討會(huì)論文集(下冊(cè)).2009.
[2]王偉,李偉,馬景蘭,郭屹松,張永麗.基于CDIO的“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)改革與探索[C]//第6屆全國(guó)高等學(xué)校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)改革研討會(huì)論文集(上冊(cè)).2009.
關(guān)鍵詞:應(yīng)用型;模擬電子技術(shù);實(shí)驗(yàn)教學(xué);創(chuàng)新;改革
高等教育自學(xué)考試是個(gè)人自學(xué)、社會(huì)助學(xué)和國(guó)家考試相結(jié)合的一種新的高等教育形式。煙臺(tái)南山學(xué)院結(jié)合自身情況,采用全日制脫產(chǎn)專本套讀、本本輔修的培養(yǎng)模式,讓學(xué)生在正常學(xué)習(xí)??苾?nèi)容的基礎(chǔ)上,利用課余時(shí)間輔修自考本科段的課程。
一、實(shí)踐環(huán)節(jié)在“模擬、數(shù)字及電力電子技術(shù)”課程及應(yīng)用型人才培養(yǎng)中的重要性
模擬、數(shù)字及電力電子技術(shù)是機(jī)電一體化工程專業(yè)獨(dú)立本科段考試計(jì)劃必考的一門(mén)重要的課程,實(shí)踐性較強(qiáng)。注重對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐能力和綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng),其掌握程度直接影后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及應(yīng)用;應(yīng)用型人才具備較強(qiáng)的實(shí)際動(dòng)手能力,具備創(chuàng)造性地運(yùn)用專業(yè)知識(shí)和技能解決實(shí)際問(wèn)題的能力,目前社會(huì)對(duì)這種人才有著廣泛的需求。實(shí)踐教學(xué)是加深理論知識(shí)理解和理論聯(lián)系實(shí)際的有效途徑,是實(shí)現(xiàn)“應(yīng)用型”人才培養(yǎng)的重要過(guò)程,也是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)揮自主學(xué)習(xí)和提高動(dòng)手能力的重要平臺(tái)。
二、自考課程實(shí)踐環(huán)節(jié)存在的主要問(wèn)題
1.自考教學(xué)中對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的認(rèn)識(shí)不足,重視程度不夠。自考教育往往被等同于應(yīng)試教育,教學(xué)過(guò)程中,從學(xué)校、教師到學(xué)生關(guān)注更多的是考試及格率,是自考畢業(yè)率,因此,在日常的教與學(xué)中把更多的精力放在了理論知識(shí)學(xué)習(xí)及題海戰(zhàn)術(shù)上,忽視了對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的考核和學(xué)習(xí)。
2.實(shí)驗(yàn)課程體系較陳舊,不利于學(xué)生創(chuàng)新性的發(fā)揮。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式以教師為主,教師將本次實(shí)驗(yàn)從實(shí)驗(yàn)原理、方法到實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所能出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法都進(jìn)行細(xì)致講解,學(xué)生只需按部就班地在試驗(yàn)箱上連接電路即可完成相關(guān)理論的驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)過(guò)程機(jī)械又被動(dòng),忽視了對(duì)學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng),限制了學(xué)生自主性和創(chuàng)新性的發(fā)揮。且實(shí)驗(yàn)時(shí)間受限制,沒(méi)有給學(xué)生在動(dòng)手能力的培養(yǎng)上提供相應(yīng)的空間和時(shí)間保證,導(dǎo)致教學(xué)資源不能充分地發(fā)揮作用。
3.實(shí)驗(yàn)考核體系落后。實(shí)驗(yàn)課附設(shè)在理論課中,實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)谡麄€(gè)課程考核中所占的比例太小,導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課缺乏足夠的重視;而實(shí)驗(yàn)課的考核標(biāo)準(zhǔn)往往是以實(shí)驗(yàn)報(bào)告和出勤率為主。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)不注重過(guò)程而只注重結(jié)果,對(duì)實(shí)驗(yàn)中碰到的問(wèn)題缺乏主動(dòng)分析、解決問(wèn)題的意識(shí)。
三、“模擬、數(shù)字及電力電子技術(shù)”課程實(shí)驗(yàn)?zāi)J降母母锱c實(shí)踐
1.改革實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容,開(kāi)設(shè)第二課堂。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容采用模塊化和任務(wù)驅(qū)動(dòng)方式,減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),增設(shè)創(chuàng)新性、綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,強(qiáng)化元器件的識(shí)別與應(yīng)用、常用儀器儀表的使用,按照有利于提高學(xué)生的專業(yè)技能和綜合素質(zhì)的原則進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì);選取與實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合的,有利于學(xué)生發(fā)揮主動(dòng)性及創(chuàng)新性的項(xiàng)目。增設(shè)第二課堂,成立興趣小組,每個(gè)興趣小組或工作室配有指導(dǎo)教師以及實(shí)踐能力強(qiáng)的高年級(jí)學(xué)生,形成一種“導(dǎo)師+導(dǎo)生制”的學(xué)習(xí)模式。學(xué)生充分利用業(yè)余時(shí)間,參加各種技能競(jìng)賽,以提升實(shí)踐技能。
2.改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法,實(shí)現(xiàn)開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)。并非每天開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室就是開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué),不能將實(shí)驗(yàn)僅僅局限在實(shí)驗(yàn)室,也不能將實(shí)驗(yàn)完全限制在有限的實(shí)驗(yàn)課時(shí)里,將仿真技術(shù)引入實(shí)踐教學(xué)中,學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要求,獨(dú)立查閱資料完成電路設(shè)計(jì),利用軟件中提供的虛擬儀器測(cè)試電路性能,根據(jù)需要進(jìn)行參數(shù)調(diào)整、電路改進(jìn)與完善,再進(jìn)行電路板雕刻、元器件選取與測(cè)試、電路搭接、調(diào)試等,逐步完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)。
3.完善實(shí)驗(yàn)考核制度。實(shí)驗(yàn)成績(jī)不再單純依賴考勤、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)報(bào)告,而是將考核目標(biāo)細(xì)化,分別從工作態(tài)度、元器件及導(dǎo)線布局、電路效果、實(shí)踐報(bào)告、完成時(shí)間、答辯六個(gè)方面進(jìn)行考核,綜合考查學(xué)生是否能獨(dú)立完成閱讀文獻(xiàn)資料、擬定實(shí)驗(yàn)方案、配置實(shí)驗(yàn)設(shè)備、搭建電子線路、測(cè)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等工作,重點(diǎn)考查學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、電路設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性、故障分析及解決能力、儀器儀表的正確使用等,有效提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。
四、結(jié)論
通過(guò)在我校電氣技術(shù)通讀班進(jìn)行教學(xué)改革,結(jié)果表明,不僅提高了實(shí)驗(yàn)課堂的利用率和學(xué)生的實(shí)踐能力,還有效激發(fā)了學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣,提高了專本通讀的通過(guò)率,吸引更多學(xué)生加入到課外興趣小組中,并陸續(xù)在各類的電子競(jìng)賽中取得優(yōu)異的成績(jī)。完善的實(shí)踐教學(xué)體系能讓學(xué)生掌握扎實(shí)的專業(yè)技能,具備可持續(xù)學(xué)習(xí)的能力。
1實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)發(fā)環(huán)境設(shè)置
利用Matlab環(huán)境下的Matlab編譯器,將MAT-LAB的程序文件“*.m”編譯為動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)“*.dll”。具體分三步完成。
(1)設(shè)置Matlab編譯器的環(huán)境配置:
①由于Matlab的編譯器只能對(duì)M文件的函數(shù)形式進(jìn)行編譯,所以如果原來(lái)的程序是腳本程序應(yīng)改寫(xiě)成函數(shù)形式[5];②鍵入命令選擇VC6.0作為編譯工具;③由于M文件中使用了圖形相關(guān)函數(shù),因此采用如下命令編譯:mcc-p-Bsglcppfilename.m;④對(duì)m文件進(jìn)行編譯。
(2)設(shè)置VC中的環(huán)境配置:
①用VC建立相應(yīng)類型的工程,把由Matlab編譯得到的文件拷貝到工程所在目錄中。②選擇菜單Tools-Options-在屬性頁(yè)中選擇Directories-下拉框中選擇IncludeFiles,在其最后加入[6]:%MATLAB6.5%EXTERNINCLUDECPP%MATLAB6.5%EXTERNINCLUDE再在下拉框中選擇“LibraryFiles”,其中“%MATLAB6.5%”為Matlab的安裝路徑。③選擇菜單“Project-Settings-”屬性頁(yè)“Link-”下拉列表中選擇“Input”,在目標(biāo)/庫(kù)模型的文本框中加入“l(fā)ibmmfile.liblibmatlb.liblibmx.liblib-ma.tliblibmatpm.libsg.lliblibmwsglm.liblibmwser-vices.lib”。④選擇C/C++屬性頁(yè),在下拉列表中選擇“Preprocessor”,在“Preprocessordefinitions”中加入“MSVC,IBMPC,MSWIND”。再在下拉框中選擇“PrecompliedHeaders”,選中“Automaticuseofpre-compiledheaders”,在其中填入“stdafx.h”。⑤選擇菜單“Project-AddToProject-Files”把所有拷貝過(guò)來(lái)的cpp文件添加到當(dāng)前工程中。
(3)設(shè)置的M文件運(yùn)行所需配置:對(duì)于編譯且添加好的M文件,需要在MFC程序?qū)υ捒蝾惖腛nInitDialog()函數(shù)中添加用來(lái)啟動(dòng)和關(guān)閉對(duì)M文件的調(diào)用[7]。這樣,對(duì)MFC程序進(jìn)行編譯后就可以調(diào)用相應(yīng)的M文件了。
2實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由主界面、各實(shí)驗(yàn)界面兩大部分完成,所圖1所示。圖1實(shí)驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖
3實(shí)驗(yàn)實(shí)例
以“三相橋式全控整流電路”實(shí)驗(yàn)為例來(lái)說(shuō)明仿真實(shí)驗(yàn)的方法、過(guò)程及其系統(tǒng)特點(diǎn)。
3.1電路的數(shù)學(xué)模型
在各種電力電子路中的電力電子器件都可看作理想開(kāi)關(guān),其在開(kāi)通時(shí)相當(dāng)于導(dǎo)線可用電路理論分析和建立電路的方程。從而通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)對(duì)生成的電路的表矩陣方程進(jìn)行求解,從而得到各支路的電流和電壓信息[7-9]。
3.2軟件平臺(tái)運(yùn)行
用戶選擇“三相橋式全控整流電路”進(jìn)入實(shí)驗(yàn),選擇相應(yīng)選項(xiàng)可看到如圖2所示的實(shí)驗(yàn)電路模型[10]。
圖2實(shí)驗(yàn)電路模型
在熟悉實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)電路電路后,就可以開(kāi)始實(shí)驗(yàn)操作了。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容窗口如圖3所示。該仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是根據(jù)圖2所示的實(shí)驗(yàn)電路模型及要求的設(shè)計(jì),具體操作和內(nèi)容基本與實(shí)物實(shí)驗(yàn)一致。在根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路模型進(jìn)行連線的過(guò)程中,若連線錯(cuò)誤則不能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的下一步。
圖3電路連接界面圖
在連線正確后,學(xué)生可對(duì)主電路參數(shù)和觸發(fā)控制電路的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定,如被測(cè)量參數(shù)、觸發(fā)角度等,相應(yīng)的波形則可在右側(cè)窗口顯示出來(lái),如圖4所示。待所有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果自動(dòng)寫(xiě)到實(shí)驗(yàn)記錄表中去以后并保存輸出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。該實(shí)驗(yàn)可作為學(xué)生實(shí)物實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí),將促進(jìn)理論知識(shí)的深入理解和掌握并找出理論和實(shí)驗(yàn)之間的聯(lián)系與區(qū)別。
圖4晶閘管兩端電壓仿真結(jié)果圖
關(guān)鍵詞:專業(yè);考核體系;考試改革
1 概述
目前我國(guó)高校專業(yè)課程的考核雖形式多樣化,但依然存在弊端,主要表現(xiàn)如下:專業(yè)課程總體考核形式比較單一、考試內(nèi)容呆板、題型搭配不夠合理等。考試內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)化而主觀性試題少。
為更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、充分將考試改革這一主軸貫穿整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),主要從以下幾個(gè)方面開(kāi)展工作:
2 考試改革內(nèi)容
2.1 課程考試內(nèi)容
課程建設(shè)小組以精品課《電力電子技術(shù)》為研究目標(biāo)進(jìn)行考試改革,力圖探索一條適合于課程發(fā)展的道路。
為落實(shí)這一目標(biāo),在課程內(nèi)容的安排上,既要求學(xué)生能夠掌握一些重要的知識(shí)點(diǎn)和概念:①閉卷考查階段:對(duì)相控整流、有源逆變等經(jīng)典變流電路,適當(dāng)放到閉卷環(huán)節(jié)。并且弱化單相整流電路、電流型驅(qū)動(dòng)電路的內(nèi)容,加強(qiáng)對(duì)三相相控整流電路的考查力度。②半開(kāi)卷考查階段:進(jìn)行相關(guān)對(duì)工程中應(yīng)用較多的無(wú)源逆變等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),可以將其基本知識(shí)點(diǎn)放入閉卷考查環(huán)節(jié)中,各種拓?fù)潆娐芳捌渚C合應(yīng)用內(nèi)容的考查,放到半開(kāi)卷環(huán)節(jié)。③在規(guī)劃之前,相控整流在整個(gè)教學(xué)考查中占了相當(dāng)大的比重(近三分之一);其他教學(xué)點(diǎn)的比重就偏少,綜合應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)的比重基本上可以忽略,規(guī)劃后的各知識(shí)點(diǎn)的分值較為合理,弱化了相控整流的分值,顯著提了綜合知識(shí)點(diǎn)的比重,安排到半開(kāi)卷階段進(jìn)行。
2.2 考試方法
通過(guò)改革考試內(nèi)容和考試方法,增加能夠引發(fā)學(xué)生思考和創(chuàng)新的主觀開(kāi)放性試題比例,并運(yùn)用答辯調(diào)研等考核方法,進(jìn)一步拓寬知識(shí)領(lǐng)域,提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。
在考試方法上,采用知識(shí)點(diǎn)考查的閉卷,綜合應(yīng)用考查的半開(kāi)卷,既要求學(xué)生能夠熟練掌握一些變流拓?fù)涞幕驹?,也要求其具有解決實(shí)際問(wèn)題的綜合應(yīng)用能力??己朔绞椒譃槿缦聨讉€(gè)階段:①閉卷考試階段:試題使每一位學(xué)生在解題時(shí)有對(duì)知識(shí)的理解應(yīng)用的過(guò)程,鍛煉學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題的能力。②半開(kāi)卷階段:結(jié)合其他院校的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),學(xué)生提前準(zhǔn)備的A4大小、手工記錄有知識(shí)點(diǎn)的紙張,該紙張?jiān)诖穗A段考試結(jié)束后由教師收回,作為后期結(jié)果分析的重要素材。③試卷的反饋階段:這一階段,往往被教師們忽略。重點(diǎn)是綜合分析學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度是否達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。
2.3 課程配套實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)
實(shí)驗(yàn)課程分為基本技能實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)與綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)兩部分,實(shí)踐教學(xué)與理論課程同步開(kāi)設(shè)。目前,《電力電子技術(shù)》課程配套的實(shí)驗(yàn)主要是基本技能的驗(yàn)證性內(nèi)容,計(jì)劃適當(dāng)降低相控整流和有源逆變的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)。
2.4 成績(jī)?cè)u(píng)定方法
本課程的成績(jī)?cè)u(píng)定原則:改變“一考定終生”的傳統(tǒng)做法,評(píng)價(jià)體系必須對(duì)學(xué)生的必備知識(shí)點(diǎn)掌握、綜合能力水平做出全面評(píng)價(jià)。考試成績(jī)采用加權(quán)平均法外,并對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新訓(xùn)練等給予考慮,尊重學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。以一定比例納入其成績(jī)?cè)u(píng)定中。
第一項(xiàng):期末考試,占總成績(jī)的50%。提前告知學(xué)生的考試形式,采用閉卷與半開(kāi)卷相結(jié)合的方式進(jìn)行。
第二項(xiàng):形成性考核,占總成績(jī)的30%。在課程進(jìn)行階段,任課教師根據(jù)課程的重點(diǎn),要求學(xué)生以團(tuán)隊(duì)的形式對(duì)電力電子相關(guān)綜合課題進(jìn)行仿真研究、上交研究報(bào)告并公開(kāi)答辯。
第三項(xiàng):平時(shí)實(shí)驗(yàn),占總成績(jī)的12%。貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程,在完成部分教學(xué)內(nèi)容后進(jìn)行階段考核。教學(xué)結(jié)束后,教師根據(jù)學(xué)生的情況讓學(xué)生按要求完成一個(gè)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。
第四項(xiàng):平時(shí)成績(jī),占總成績(jī)的8%。由任課教師根據(jù)學(xué)生的上課和作業(yè)情況打分。解決傳統(tǒng)依靠此項(xiàng)提高成績(jī)的問(wèn)題,保證更公平、公正地考核學(xué)生。
3 課程改革階段性成果
在《電力電子技術(shù)》課程考試改革過(guò)程中,從以下方面取得了階段性成果:①在教學(xué)過(guò)程中充分發(fā)揮仿真軟件的優(yōu)勢(shì),讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用領(lǐng)域。②加強(qiáng)課堂教師與學(xué)生的互動(dòng),注重在形成性環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生自主思考的習(xí)慣。③在教學(xué)內(nèi)容的安排上,根據(jù)學(xué)科發(fā)展的現(xiàn)狀對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行合理安排,適當(dāng)增加綜述性內(nèi)容在教學(xué)環(huán)節(jié)中的比重,有助于學(xué)生了解當(dāng)前學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀。④整合教學(xué)資源和溝通模式,強(qiáng)化教學(xué)平臺(tái)在課程授課、考試改革中的重要性。⑤在本項(xiàng)目前期研究成果的基礎(chǔ)上與研究生教學(xué)相結(jié)合,應(yīng)用本科考試改革手段和方法的經(jīng)驗(yàn)。
4 結(jié)論
本文研究的專業(yè)課程考試結(jié)合了課程的特點(diǎn)和需求,從課程特點(diǎn)和人才培養(yǎng)方面出發(fā),選取不同考試方式在整個(gè)課程中所占的比重,從而可以對(duì)學(xué)生的評(píng)分真正能夠做到客觀上的公正、公平具有非常重要的研究意義和推廣價(jià)值。
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基金項(xiàng)目:
新能源是21世紀(jì)人類解決能源問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題兩大關(guān)鍵問(wèn)題的鑰匙,未來(lái)50年是人類大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用新能源的關(guān)鍵期,21世紀(jì)也是圍繞新能源的技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展期。新能源技術(shù)是涉及電氣、動(dòng)力、材料、控制、電子、計(jì)算機(jī)、信息等多個(gè)學(xué)科交叉的高新技術(shù),為了推動(dòng)新能源發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展,目前需要加緊新能源技術(shù)的知識(shí)傳播和相關(guān)人才的培養(yǎng),為此,北京信息科技大學(xué)電氣工程專業(yè)開(kāi)設(shè)了“新能源發(fā)電技術(shù)”課程。
根據(jù)本校的實(shí)驗(yàn)條件和綜合實(shí)力,新能源發(fā)電技術(shù)課程的重點(diǎn)不是新能源與電力系統(tǒng)的結(jié)合,而是新能源發(fā)電技術(shù)、電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的結(jié)合。該課程旨在使學(xué)生了解國(guó)內(nèi)外新能源發(fā)電技術(shù)現(xiàn)狀,掌握風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能光伏發(fā)電、水力發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電、核能發(fā)電、分布式發(fā)電等新能源發(fā)電系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)硬件組成和控制技術(shù),為進(jìn)一步分析和研究新能源發(fā)電系統(tǒng)及控制技術(shù)、電力電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與控制打下基礎(chǔ)。
一、新能源發(fā)電技術(shù)課程教學(xué)改革的意義
隨著新能源發(fā)電技術(shù)的快速發(fā)展,《新能源發(fā)電技術(shù)》課程的教學(xué)內(nèi)容要不斷更新,實(shí)踐環(huán)節(jié)也隨之更新,這就需要進(jìn)行教學(xué)改革,其中實(shí)踐教學(xué)改革是重中之重。教學(xué)實(shí)踐表明《新能源發(fā)電技術(shù)》課程需要工程實(shí)踐能力加深對(duì)新能源發(fā)電及控制技術(shù)的理解,教學(xué)過(guò)程中需要突出實(shí)踐能力的培養(yǎng),鍛煉學(xué)生的獨(dú)立思考能力、動(dòng)手能力和工程實(shí)踐能力;《新能源發(fā)電技術(shù)》課程教學(xué)改革更加注重實(shí)踐性、創(chuàng)新性、開(kāi)放性,重視培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力,以便更好的和課題、科研銜接,為從事新能源專業(yè)打好基礎(chǔ)。綜上,急需進(jìn)行《新能源發(fā)電技術(shù)》課程實(shí)踐教學(xué)改革。
二、新能源發(fā)電技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容
新能源發(fā)電技術(shù)突出新能源發(fā)電技術(shù)、電力電子技術(shù)與控制技術(shù)的有機(jī)結(jié)合,除了講透三部分內(nèi)容,還要將他們有機(jī)結(jié)合起來(lái)。但授課學(xué)時(shí)僅為32學(xué)時(shí),內(nèi)容繁多,課時(shí)有限,要想在課堂教學(xué)時(shí)間內(nèi)使學(xué)生有效掌握關(guān)鍵技術(shù),需要合理設(shè)置課程結(jié)構(gòu),對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行有效篩選。梳理教學(xué)內(nèi)容,將其分成兩部分:一是利用可再生能源和清潔能源發(fā)電,以便持續(xù)獲得二次清潔能源――電能;二是對(duì)電能通過(guò)變換與控制,滿足高質(zhì)量的終端能源消費(fèi)需求和電力的高效管理。
我國(guó)具有開(kāi)發(fā)可再生能源的條件和歷史,近年來(lái)可再生能源的開(kāi)發(fā)和利用取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展,以年均超過(guò)25%的增長(zhǎng)速度成為世界能源領(lǐng)域增長(zhǎng)最快的兩點(diǎn)。截至2014年上半年,中國(guó)水電裝機(jī)容量達(dá)到了2.9億千瓦,風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到了8300萬(wàn)千瓦,太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到了2200萬(wàn)千瓦。其中,可再生能源發(fā)電裝機(jī)超過(guò)全部發(fā)電裝機(jī)的30%,可再生能源發(fā)電量超過(guò)全部發(fā)電電量的20%,風(fēng)電裝機(jī)容量連續(xù)5年快速增長(zhǎng),發(fā)展速度大大超過(guò)了預(yù)期,連續(xù)五年新增裝機(jī)容量位居世界第一,太陽(yáng)能光伏電池和太陽(yáng)能熱水器產(chǎn)量均居世界第一,水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能光伏發(fā)電是新能源發(fā)電的主力軍。生物質(zhì)能、海洋能、地?zé)嵩?、核能等其他新能源發(fā)電技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)研究或商業(yè)探索階段,市場(chǎng)份額較小。鑒于此,本課程首先介紹國(guó)內(nèi)外新能源發(fā)展?fàn)顩r和最近技術(shù),然后介紹新能源發(fā)電系統(tǒng)中涉及的電力電子變換電路及相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì),再介紹新能源發(fā)電系統(tǒng)中的控制技術(shù)及控制算法,最后介紹各種新能源發(fā)電系統(tǒng)的工作原理,硬件組成及相關(guān)的控制技術(shù)。
具體章節(jié)安排如下:第1章新能源與發(fā)電技術(shù)綜述,介紹國(guó)內(nèi)外新能源發(fā)展技術(shù)及經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù),這部分內(nèi)容具有較強(qiáng)的時(shí)效性,結(jié)合每年的BP世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒、國(guó)內(nèi)外政策分析、各國(guó)的能源發(fā)展規(guī)劃,使本章更具科學(xué)性和實(shí)效性。第2章介紹新能源變換與控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí),除了復(fù)習(xí)電力電子技術(shù)里講述的AC-DC、DC-DC、DC-AC、AC-AC四類典型變換電路,還增加了新能源發(fā)電系統(tǒng)里常用的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路分析,新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析等內(nèi)容。第3章為太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù),重點(diǎn)介紹光伏發(fā)電原理,太陽(yáng)能電池板的電特性,離網(wǎng)型及并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)、最大功率跟蹤控制技術(shù)、光伏發(fā)電系統(tǒng)的控制策略。第4章為風(fēng)力發(fā)電控制技術(shù),介紹風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及工作原理,控制策略及相關(guān)的并網(wǎng)技術(shù)。第5~8章分別介紹水力發(fā)電技術(shù)、生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)、海洋能發(fā)電技術(shù)及溫差發(fā)電技術(shù),第5~8章根據(jù)學(xué)時(shí)安排及教學(xué)效果,可安排自學(xué),或者作為選學(xué)內(nèi)容。
三、新能源發(fā)電技術(shù)實(shí)踐內(nèi)容建設(shè)
新能源發(fā)電技術(shù)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性和工程性。在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中,應(yīng)該添加實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,實(shí)踐教學(xué)對(duì)幫助學(xué)生理解和掌握基本理論,培養(yǎng)學(xué)生的操作動(dòng)手技能、創(chuàng)新意識(shí)和探索精神具有非常重要的作用。
實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容分為兩部分,仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)際電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。仿真實(shí)驗(yàn)主要包括太陽(yáng)能光伏電池建模及電輸出特性,光伏并網(wǎng)逆變器非線性控制策略仿真研究,雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)變流器非線性控制策略研究。實(shí)際電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)共4個(gè),分別是太陽(yáng)能最大功率跟蹤控制器設(shè)計(jì)、鉛酸蓄電池充電控制器設(shè)計(jì)、小功率風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、基于uc3906的蓄電池充電管理器。
具體實(shí)施辦法為,仿真實(shí)驗(yàn)在matlab仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境下進(jìn)行,每個(gè)學(xué)生獨(dú)立完成,仿真完成后按照要求的格式撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)際電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)首先學(xué)生選題,根據(jù)不同的內(nèi)容2~5人一組,然后小組成員分工,教師根據(jù)學(xué)生的程度可適當(dāng)調(diào)整;然后設(shè)計(jì)電路,進(jìn)行相關(guān)參數(shù)計(jì)算、器件選型;然后進(jìn)行電路焊接、調(diào)試、軟件編程、軟硬件聯(lián)合調(diào)試;組織學(xué)生答辯,最后撰寫(xiě)報(bào)告。由于實(shí)際電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以設(shè)計(jì)和分析為主,電路選型、參數(shù)計(jì)算、控制算法都要學(xué)生自己設(shè)計(jì),要求每個(gè)學(xué)生都要?jiǎng)邮郑瑔为?dú)操作,掌握實(shí)驗(yàn)的方法和技能,培養(yǎng)獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
四、教學(xué)方法和手段改革
采用開(kāi)放式、案例式、討論式、實(shí)操式教學(xué)方法。開(kāi)放式教學(xué)指教學(xué)內(nèi)容不局限于課本,而是多渠道開(kāi)放式的,可選自圖書(shū)館,也可以選自互聯(lián)網(wǎng),教師有引導(dǎo)性的推薦一些主要參考書(shū)和閱讀資料,鼓勵(lì)學(xué)生自己查找和組織學(xué)習(xí)資料,這樣一方面可以讓學(xué)生接觸國(guó)內(nèi)外最新、最成功的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)科前沿信息,使學(xué)生了解科技的最近發(fā)展形勢(shì),站在學(xué)科發(fā)展的前列;另一方面,通過(guò)自己查找資料、組織學(xué)習(xí)內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性、知識(shí)管理能力、自學(xué)能力和習(xí)慣。案例式教學(xué)將身邊案例搬進(jìn)課堂,幫助學(xué)生理解書(shū)本知識(shí),建立起系統(tǒng)設(shè)計(jì)概念,了解系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟、設(shè)計(jì)方法、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等。討論式教學(xué)鼓勵(lì)學(xué)生積極參加課堂討論,幫助學(xué)生建立新能源系統(tǒng)的知識(shí)結(jié)構(gòu),同時(shí)也鍛煉了語(yǔ)言表達(dá)能力,將學(xué)習(xí)過(guò)程轉(zhuǎn)化為師生共同學(xué)習(xí)、共同探索的提高過(guò)程。太陽(yáng)能光伏發(fā)電小系統(tǒng)項(xiàng)目式實(shí)操教學(xué),在風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上,實(shí)操太陽(yáng)能光伏板能量轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)、環(huán)境對(duì)光伏轉(zhuǎn)換影響實(shí)驗(yàn)、太陽(yáng)能電池光伏系統(tǒng)直接負(fù)載特性實(shí)驗(yàn)、太陽(yáng)能控制器工作原理實(shí)驗(yàn)、接反保護(hù)實(shí)驗(yàn)、太陽(yáng)能控制器對(duì)蓄電池的過(guò)充保護(hù)實(shí)驗(yàn)、太陽(yáng)能控制器對(duì)蓄電池的過(guò)放保護(hù)實(shí)驗(yàn)、夜間防反充實(shí)驗(yàn)、離網(wǎng)型逆變器工作原理實(shí)驗(yàn)、獨(dú)立光伏發(fā)電實(shí)驗(yàn)、并網(wǎng)型逆變器工作原理實(shí)驗(yàn)、光伏并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)、風(fēng)光互補(bǔ)功能操作。
五、存在的問(wèn)題
新能源發(fā)電技術(shù)及相關(guān)的控制技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用越來(lái)越多,需要大量的應(yīng)用技術(shù)型人才和研究型人才,在授課過(guò)程中發(fā)現(xiàn)該課程存在如下問(wèn)題:(1)教材問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有多種版本的新能源發(fā)電及利用技術(shù)的專著,由于新能源發(fā)電技術(shù)涉及能源種類繁多,應(yīng)用規(guī)模和水平相對(duì)較低,許多技術(shù)有待完善,開(kāi)設(shè)新能源發(fā)電技術(shù)課程的專業(yè)也比較繁雜,缺少一本能兼顧各種新能源發(fā)電技術(shù)、控制技術(shù)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備,并且能和學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)很好結(jié)合的教材。(2)缺乏實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容?,F(xiàn)有的新能源發(fā)電技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)大都是演示型操作平臺(tái),價(jià)格昂貴,導(dǎo)致不能滿足每個(gè)學(xué)生都有動(dòng)手設(shè)計(jì)、動(dòng)手操作的實(shí)驗(yàn)要求,可操作性比較差。(3)師資隊(duì)伍建設(shè)相對(duì)薄弱。目前新能源發(fā)電技術(shù)一線教師大都是從相近專業(yè)轉(zhuǎn)型過(guò)來(lái)的,缺乏新能源發(fā)電系統(tǒng)研究,缺乏工程實(shí)踐背景。