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摘要:“电力电子技术”课程是电类专业的一门专业技术课程,在专业培养计划中占有重要地位,本文针对目前教学与实践脱节的情况结合信阳师范学院物理电子工程学院(以下简称“我院”)“电力电子技术”课程教学改革情况,从教学体系、实验教学、教学内容、教学方法和手段等方面就理论实践一体化问题进行了分析和讨论。
关键词:电力电子技术;理论实践一体化;教学探讨
作者简介:刘力伟(1963-),女,河南信阳人,信阳师范学院物理电子工程学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:电力电子技术、电子信息处理;黄文霞(1972-),女,河南光山人,信阳师范学院物理电子工程学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:电力电子技术、模式识别与智能系统。(河南 信阳 464000)
电力电子技术是一门新兴技术,已发展成为国民经济强有力的基础产业。随着电力电子技术迅速发展,电力电子人才的需求也越来越大,而高校承担着培养人才的重任,[1]正在抓紧做好这方面的工作。“电力电子技术”课程既是一门专业技术基础课,又是实践性很强的一门课,包含理论课与实验课两部分,它在专业培养计划中占有重要地位,目前普通高等学校电类专业普遍开设了这门课程。
一、现状分析
近几年来国内高等院校“电力电子技术”课程教学改革有很大发展,但仍然存在着一些问题:一方面教学偏重理论学习,学生动手能力较差,不注重实践能力培养,理论与实际脱节;另一方面就业形势严峻,学生毕业后不能胜任工作,所学知识与需求脱节。这就要求高校“切实加强实践教学环节,合理制定实践教学方案,完善实践教学体系”,[2]转变教学理念,改革“电力电子技术”课程教学模式,加强教学与实践的密切配合,使这两部分在教学过程中相辅相成,实现教学实践一体化,使教学成为将理论知识转化为适应社会发展和就业需要的实际能力的一种有效途径。
二、在教学过程中实现理论实践一体化
虽然在探讨理论实践一体化方面已取得了进展,但国内很多高校还存在诸多不合理因素,[3]还需要我们进行深入研究,本文结合我院开设“电力电子技术”课程的情况谈谈体会和看法。
1.教学体系
理论课与实验课教学要统一。理论课教学与实验课教学成为一体,由同一个教师承担,这样做有诸多好处:其一,理论课内容与实验课内容统一,不存在二者协调不好的问题。过去实验电路原理与课堂讲授脱节,造成内容混乱,如单结晶体管触发电路与实验不一致,实验课教师与理论课教师各讲各的,学生理解起来很费劲,而且占用了动手实验时间。其二,理论课教学过程中渗透实验内容,有助于学生更好地理解掌握实验原理,一提到是实验内容,学生更加注意听讲,有助于提高理论教学效果,同时也节省了实验课时间,为实验动手操作腾出时间。如讲SPWM逆变电路时,课堂已经解决原理,实验课稍作提示就行。其三,更益于教师了解学生情况,实验时学生出现问题,教师知道哪些理论课的知识点没掌握,以后教学中应加以注意。其四,实验仪器设备出现问题,理论课教师更易找出故障原因,更易解决。
这样做也有不足之处:任课教师在时间、精力上承担的压力都很大,在实验仪器设备相对较少,学生较多的情况下,要保证每组2～3人,以便指导教师对每组学生进行详细指导,工作量无疑是很大的。目前实验室配有实验员辅助任课教师,可减轻任课教师的压力。
2.实验教学
实验内容与实际应用要统一。实验在教学中占有十分重要地位,一般“电力电子技术”课程实验与教学比例为1∶4,这其中有验证性实验、设计性实验和综合性实验,每个学生必做这三类实验,并要求每个人都能獨立完成。验证性实验开设时间少,而后两种实验开设时间多。如采用晶闸管的整流逆变电路做验证性实验,使学生对本课程应用有一个基本认识即可,直流斩波、交-交变换及PWM控制实验作为设计性实验,由学生设计主电路,选择器件,SPWM交-直-交变频电路作为综合性实验。这样实验内容既有传统晶闸管SCR及其相控整流电路,又有全控器件IGBT、MOSFET及其相应变频电路开关电源,使实验内容与实际应用紧密结合。应注意教学与实验进度统一,时间上尽量保持一致,讲到时就做实验,使学生对理论课掌握得更好,理解得更深,这样教学效果和实验效果都会好。实验课成绩是考核学生实验技能的掌握情况、考查学生动手能力的一种方式,考核方式可采用抽题考试,准备多套有关电力电子技术的实验题目,每套2～3题,有问答题也有实验题,如要求连接某一实验线路、测出某一波形、测出一组数据、分析实验现象或实验结果等。教师根据实验结果再结合平时实验成绩打分,这样对每一个学生都能给出比较公平客观的评价,而不再像过去只根据实验报告给出分数。
3.教学内容
教学内容与实践要统一,即采用实例教学。“电力电子技术”是一门实践性很强的课程,基于这一特点,理论教学应和具体的实践实例相结合,注意知识与应用相结合,以器件、电路、应用为主线贯穿教学始终。从器件到四种变换电路,从DC-DC变换讲到直流开关电源,从AC-AC变换讲到可调光台灯,从AC-DC变换讲到电力机车的启动、调速与制动,从DC-AC变换讲到太阳能发电、风力发电,从AC-DC-AC变换有源逆变电路讲到变频空调、电梯、计算机不间断电源等等,都是在现实生活中的应用,让学生感到电力电子技术就在自己身边。这样会大大提高学生的学习兴趣,促使其主动地研究身边的电力电子装置,结合课本指出实际中电路应用了哪些基本电路和基本原理,从而收到好的教学效果。
在教学过程中除了讲授基本内容外还应着眼培养学生的综合能力,不只局限于掌握基本定义和原理,还要面向工程实际问题。适当介绍科研动态和科研成果,拓宽视野,教师应加强应用研究,并鼓励学生自主进行电力电子小制作,让一部分学生参与科研课题,这样培养提高学生科研分析能力、实践应用能力,激发其学习兴趣。
4.教学方法和手段
教与学要统一,即在教学方法上,以学生为主体,培养其学习的主动性。把培养学生接受新知识的能力、分析和解决问题的能力、创新能力作为改进教学方法的出发点和目标,积极推进研讨式、辩论式、启发式教学等创造性教学方法,带动学生主动地思考问题;采用课堂讨论、师生互动以增强师生间的相互交流;采用动手实践、自学等多种的教学方法。
“电力电子技术”课程可利用多媒体手段,将枯燥的分析变得生动,使图形、波形动起来。可以采用相对易用的软件MATLAB/Simulink,这些软件有完善的电力电子工具包SimPowersystem,可以搭建教材中的各种电路,且可以修改电路的参数;也可以用flash做仿真实验,在课堂上演示给学生,通过仿真演示实验,大大改善了课堂教学效果。
三、结论
通过理论与实践教学一体化,使学生在理论知识和实践动手能力两方面都得到很大提高。实践教学改革非常重要,很多院校做出了有益的探索,取得了一定的成果。有的在实验条件有限、经费紧张、学生人数增多的情况下,自主设计制作电路实验设备,既锻炼了学生动手能力,又改善了实验条件,解决了经费紧张问题,这无疑是一个好的尝试,值得我们借鉴。应该看到,到目前为止,克服理论与实践脱节现象还存在一些困难和一系列问题,诸如教学理念、教学体制、教材、教学内容、教学方法、师质力量和实验条件等一系列因素,还需我们做出不懈的努力。我们相信随着电力电子技术教学改革的不断深入发展,这种差距会逐渐缩小,理论教学与实践教学融为一体,能够使我们高校培养出来的学生顺利走进工厂,走进企业,服务于社会。
参考文献:
[1]王晓刚,王佳庆,林婷.“电力电子技术”教学改革的探索[J].电气电子教学学报,2007,(4):13.
[2]周济.再接再厉扎实工作开创高校毕业生就业新局面——在2005年全国普通高校毕业生就业工作网络视频会议的讲话[Z].2004-12-18.
[3]李建兵,常青美.电工电子课程理论教学与实验教学的一体化
研究[A].电子电气课程报告论坛论文集[C].北京:高等教育出版社,2008:229.
(责任编辑:麻剑飞)
关键词:电力电子技术;理论实践一体化;教学探讨
作者简介:刘力伟(1963-),女,河南信阳人,信阳师范学院物理电子工程学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:电力电子技术、电子信息处理;黄文霞(1972-),女,河南光山人,信阳师范学院物理电子工程学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:电力电子技术、模式识别与智能系统。(河南 信阳 464000)
电力电子技术是一门新兴技术,已发展成为国民经济强有力的基础产业。随着电力电子技术迅速发展,电力电子人才的需求也越来越大,而高校承担着培养人才的重任,[1]正在抓紧做好这方面的工作。“电力电子技术”课程既是一门专业技术基础课,又是实践性很强的一门课,包含理论课与实验课两部分,它在专业培养计划中占有重要地位,目前普通高等学校电类专业普遍开设了这门课程。
一、现状分析
近几年来国内高等院校“电力电子技术”课程教学改革有很大发展,但仍然存在着一些问题:一方面教学偏重理论学习,学生动手能力较差,不注重实践能力培养,理论与实际脱节;另一方面就业形势严峻,学生毕业后不能胜任工作,所学知识与需求脱节。这就要求高校“切实加强实践教学环节,合理制定实践教学方案,完善实践教学体系”,[2]转变教学理念,改革“电力电子技术”课程教学模式,加强教学与实践的密切配合,使这两部分在教学过程中相辅相成,实现教学实践一体化,使教学成为将理论知识转化为适应社会发展和就业需要的实际能力的一种有效途径。
二、在教学过程中实现理论实践一体化
虽然在探讨理论实践一体化方面已取得了进展,但国内很多高校还存在诸多不合理因素,[3]还需要我们进行深入研究,本文结合我院开设“电力电子技术”课程的情况谈谈体会和看法。
1.教学体系
理论课与实验课教学要统一。理论课教学与实验课教学成为一体,由同一个教师承担,这样做有诸多好处:其一,理论课内容与实验课内容统一,不存在二者协调不好的问题。过去实验电路原理与课堂讲授脱节,造成内容混乱,如单结晶体管触发电路与实验不一致,实验课教师与理论课教师各讲各的,学生理解起来很费劲,而且占用了动手实验时间。其二,理论课教学过程中渗透实验内容,有助于学生更好地理解掌握实验原理,一提到是实验内容,学生更加注意听讲,有助于提高理论教学效果,同时也节省了实验课时间,为实验动手操作腾出时间。如讲SPWM逆变电路时,课堂已经解决原理,实验课稍作提示就行。其三,更益于教师了解学生情况,实验时学生出现问题,教师知道哪些理论课的知识点没掌握,以后教学中应加以注意。其四,实验仪器设备出现问题,理论课教师更易找出故障原因,更易解决。
这样做也有不足之处:任课教师在时间、精力上承担的压力都很大,在实验仪器设备相对较少,学生较多的情况下,要保证每组2～3人,以便指导教师对每组学生进行详细指导,工作量无疑是很大的。目前实验室配有实验员辅助任课教师,可减轻任课教师的压力。
2.实验教学
实验内容与实际应用要统一。实验在教学中占有十分重要地位,一般“电力电子技术”课程实验与教学比例为1∶4,这其中有验证性实验、设计性实验和综合性实验,每个学生必做这三类实验,并要求每个人都能獨立完成。验证性实验开设时间少,而后两种实验开设时间多。如采用晶闸管的整流逆变电路做验证性实验,使学生对本课程应用有一个基本认识即可,直流斩波、交-交变换及PWM控制实验作为设计性实验,由学生设计主电路,选择器件,SPWM交-直-交变频电路作为综合性实验。这样实验内容既有传统晶闸管SCR及其相控整流电路,又有全控器件IGBT、MOSFET及其相应变频电路开关电源,使实验内容与实际应用紧密结合。应注意教学与实验进度统一,时间上尽量保持一致,讲到时就做实验,使学生对理论课掌握得更好,理解得更深,这样教学效果和实验效果都会好。实验课成绩是考核学生实验技能的掌握情况、考查学生动手能力的一种方式,考核方式可采用抽题考试,准备多套有关电力电子技术的实验题目,每套2～3题,有问答题也有实验题,如要求连接某一实验线路、测出某一波形、测出一组数据、分析实验现象或实验结果等。教师根据实验结果再结合平时实验成绩打分,这样对每一个学生都能给出比较公平客观的评价,而不再像过去只根据实验报告给出分数。
3.教学内容
教学内容与实践要统一,即采用实例教学。“电力电子技术”是一门实践性很强的课程,基于这一特点,理论教学应和具体的实践实例相结合,注意知识与应用相结合,以器件、电路、应用为主线贯穿教学始终。从器件到四种变换电路,从DC-DC变换讲到直流开关电源,从AC-AC变换讲到可调光台灯,从AC-DC变换讲到电力机车的启动、调速与制动,从DC-AC变换讲到太阳能发电、风力发电,从AC-DC-AC变换有源逆变电路讲到变频空调、电梯、计算机不间断电源等等,都是在现实生活中的应用,让学生感到电力电子技术就在自己身边。这样会大大提高学生的学习兴趣,促使其主动地研究身边的电力电子装置,结合课本指出实际中电路应用了哪些基本电路和基本原理,从而收到好的教学效果。
在教学过程中除了讲授基本内容外还应着眼培养学生的综合能力,不只局限于掌握基本定义和原理,还要面向工程实际问题。适当介绍科研动态和科研成果,拓宽视野,教师应加强应用研究,并鼓励学生自主进行电力电子小制作,让一部分学生参与科研课题,这样培养提高学生科研分析能力、实践应用能力,激发其学习兴趣。
4.教学方法和手段
教与学要统一,即在教学方法上,以学生为主体,培养其学习的主动性。把培养学生接受新知识的能力、分析和解决问题的能力、创新能力作为改进教学方法的出发点和目标,积极推进研讨式、辩论式、启发式教学等创造性教学方法,带动学生主动地思考问题;采用课堂讨论、师生互动以增强师生间的相互交流;采用动手实践、自学等多种的教学方法。
“电力电子技术”课程可利用多媒体手段,将枯燥的分析变得生动,使图形、波形动起来。可以采用相对易用的软件MATLAB/Simulink,这些软件有完善的电力电子工具包SimPowersystem,可以搭建教材中的各种电路,且可以修改电路的参数;也可以用flash做仿真实验,在课堂上演示给学生,通过仿真演示实验,大大改善了课堂教学效果。
三、结论
通过理论与实践教学一体化,使学生在理论知识和实践动手能力两方面都得到很大提高。实践教学改革非常重要,很多院校做出了有益的探索,取得了一定的成果。有的在实验条件有限、经费紧张、学生人数增多的情况下,自主设计制作电路实验设备,既锻炼了学生动手能力,又改善了实验条件,解决了经费紧张问题,这无疑是一个好的尝试,值得我们借鉴。应该看到,到目前为止,克服理论与实践脱节现象还存在一些困难和一系列问题,诸如教学理念、教学体制、教材、教学内容、教学方法、师质力量和实验条件等一系列因素,还需我们做出不懈的努力。我们相信随着电力电子技术教学改革的不断深入发展,这种差距会逐渐缩小,理论教学与实践教学融为一体,能够使我们高校培养出来的学生顺利走进工厂,走进企业,服务于社会。
参考文献:
[1]王晓刚,王佳庆,林婷.“电力电子技术”教学改革的探索[J].电气电子教学学报,2007,(4):13.
[2]周济.再接再厉扎实工作开创高校毕业生就业新局面——在2005年全国普通高校毕业生就业工作网络视频会议的讲话[Z].2004-12-18.
[3]李建兵,常青美.电工电子课程理论教学与实验教学的一体化
研究[A].电子电气课程报告论坛论文集[C].北京:高等教育出版社,2008:229.
(责任编辑:麻剑飞)