李久勝,王明彥,孫鐵成,楊貴杰,國海峰

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系,黑龍江哈爾濱 150001）

研究型大學(xué)中“電力電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程改革

李久勝,王明彥,孫鐵成,楊貴杰,國海峰

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系,黑龍江哈爾濱 150001）

哈爾濱工業(yè)大學(xué)《電力電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程經(jīng)歷了產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的發(fā)展歷程,一直在與時(shí)俱進(jìn)地積極開展課程的教學(xué)研究和改革。近年來針對(duì)研究型大學(xué)的特點(diǎn)和本科畢業(yè)生的就業(yè)走向,及時(shí)地調(diào)整了人才培養(yǎng)的模式。在教學(xué)改革方面更注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、分析研究問題能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng),逐步將培養(yǎng)模式從培養(yǎng)“繼承性”人才轉(zhuǎn)變到培養(yǎng)“研究性”人才。圍繞這一教改思路,課程組在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩個(gè)方面深入開展了研究與探索,逐漸形成了適合于研究性人才培養(yǎng)的《電力電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的新型教學(xué)模式。

電力電子技術(shù);教學(xué)改革;培養(yǎng)模式;研究型大學(xué)

0 引言

哈爾濱工業(yè)大學(xué)電力電子技術(shù)教學(xué)開始于1960年代中期。此時(shí)可控硅(晶閘管)及其變流技術(shù)初步成熟,我校工業(yè)電氣化及自動(dòng)化專業(yè)注重“產(chǎn)學(xué)研”結(jié)合,在夏德鈐教授主持下,在國內(nèi)率先開出“可控硅(晶閘管)變流技術(shù)”課程。師生共同學(xué)習(xí)、研究和應(yīng)用“可控硅——直流電動(dòng)機(jī)”系統(tǒng)拖動(dòng)技術(shù),完成了哈爾濱電機(jī)廠蘇聯(lián)援建項(xiàng)目“大型龍門刨床”的電控系統(tǒng)的技術(shù)改造、“遠(yuǎn)望”號(hào)測量船經(jīng)緯儀隨動(dòng)系統(tǒng)研制等國家級(jí)重大項(xiàng)目。“可控硅(晶閘管)變流技術(shù)”課程的開設(shè),奠定了我?！半娏﹄娮蛹夹g(shù)”課程的基礎(chǔ)。

1970年代末,“可控硅(晶閘管)變流技術(shù)”課程更名為“半導(dǎo)體變流技術(shù)”。我校電氣工程系在微特電機(jī)及其控制、電器技術(shù)和工業(yè)電氣自動(dòng)化等專業(yè)均設(shè)置了“半導(dǎo)體變流技術(shù)”課程。“半導(dǎo)體變流技術(shù)”課程理論體系逐漸形成的同時(shí),實(shí)踐性教學(xué)平臺(tái)也開始建設(shè)。1977年,課程組教師在科研工作的基礎(chǔ)上,研制出單相可控整流實(shí)驗(yàn)裝置和三相可控整流實(shí)驗(yàn)裝置各6套,為學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)起到了重要的作用。1992年,課程組又研制了KSS-1型可控硅直流調(diào)速實(shí)驗(yàn)裝置6套。該實(shí)驗(yàn)裝置能完成“半導(dǎo)體變流技術(shù)”課程的所有實(shí)驗(yàn)。上述兩種實(shí)驗(yàn)裝置當(dāng)時(shí)在國內(nèi)高校中處于領(lǐng)先水平。

1998年,根據(jù)教育部修訂的“普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄”,我校電氣工程系將原電機(jī)、電器、電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化、工業(yè)自動(dòng)化等全部本科專業(yè)合并為電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)。將“半導(dǎo)體變流技術(shù)”課程名稱改為“電力電子技術(shù)基礎(chǔ)”并將其作為電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)本科教學(xué)計(jì)劃中必修的專業(yè)基礎(chǔ)課。電力電子技術(shù)學(xué)科的迅猛發(fā)展使其在電氣工程領(lǐng)域中的作用越來越重要,從2000年起,電力電子技術(shù)基礎(chǔ)課程被定為電氣工程學(xué)科碩士研究生入學(xué)復(fù)試的兩門筆試課程之一,課程名稱中的基礎(chǔ)二字是用來與研究生階段的電力電子技術(shù)高級(jí)課程加以區(qū)分。該課程也是《電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》中指定的2門學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課程之一[1]。

2004年,“電力電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程被評(píng)為哈爾濱工業(yè)大學(xué)優(yōu)秀課程,掀開了課程全面建設(shè)的新篇章。2003年,在學(xué)?！?85”重點(diǎn)共建項(xiàng)目的支持下,實(shí)驗(yàn)室購買了求是公司生產(chǎn)的“MCL-Ⅲ型電力電子及電力傳動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)”11個(gè)。在教學(xué)內(nèi)容上也完成了從傳統(tǒng)半導(dǎo)體變流技術(shù)到現(xiàn)代電力電子技術(shù)的重大轉(zhuǎn)變。

從課程的發(fā)展歷程中不難看出,科研與教學(xué)相結(jié)合及注重實(shí)驗(yàn)建設(shè)是我?！半娏﹄娮蛹夹g(shù)基礎(chǔ)”課程建設(shè)的優(yōu)良傳統(tǒng),它為課程今后的建設(shè)和發(fā)展積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)并打下了堅(jiān)固的基礎(chǔ)。

近年來,本?！半姎夤こ碳捌渥詣?dòng)化”專業(yè)畢業(yè)生的分配情況是:有40%考取碩士研究生,近60%應(yīng)聘到對(duì)專業(yè)技術(shù)能力要求很高的高科技企業(yè)工作,這種就業(yè)趨勢在研究型大學(xué)中是十分普遍的。根據(jù)這一就業(yè)特點(diǎn)及研究型大學(xué)的辦學(xué)理念,我們及時(shí)地調(diào)整了人才培養(yǎng)的模式,在教學(xué)改革方面更注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、分析研究問題能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng),逐步將培養(yǎng)模式從培養(yǎng)“繼承性”人才轉(zhuǎn)變到培養(yǎng)“研究性”人才。圍繞這一教改思路,課程組在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩個(gè)方面深入開展了研究與探索,逐漸形成了適合于研究性人才培養(yǎng)的《電力電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的新型教學(xué)模式。本文第2部分將介紹我?！峨娏﹄娮蛹夹g(shù)基礎(chǔ)》課程的總體教學(xué)理念,第3部分將介紹在理論教學(xué)方面的教改措施,第4部分將介紹在實(shí)踐教學(xué)方面的教改舉措,第5部分為結(jié)論。

2 “電力電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)理念

經(jīng)過多年的積累,尤其是近年來的深入、全面的教學(xué)探索與實(shí)踐,該課程在教學(xué)改革、實(shí)驗(yàn)建設(shè)、教材建設(shè)等方面取得了顯著的成果,并形成了一套針對(duì)研究型人才培養(yǎng)的《電力電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)理念。該教學(xué)理念可概括為一個(gè)核心,兩個(gè)重點(diǎn),三個(gè)主要內(nèi)容,四種教學(xué)手段:

1)一個(gè)核心是指教學(xué)指導(dǎo)思想是以綠色電能變換技術(shù)為核心。在學(xué)習(xí)基本的電力電子變流技術(shù)時(shí),圍繞節(jié)能減排的主題,突出綠色電能變換的意義。教學(xué)目的是在學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)的同時(shí),培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和解決能源問題的社會(huì)責(zé)任感。

2)兩個(gè)重點(diǎn)是指教學(xué)的重點(diǎn)集中于電能變換電路的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和典型控制方法。以此為線索學(xué)習(xí)各種變換電路,可更好地概括和提升電力電子電路的本質(zhì)。重點(diǎn)突出之后,有利于幫助學(xué)生提綱挈領(lǐng)地把握課程內(nèi)容,有利于培養(yǎng)學(xué)生舉一反三、觸類旁通的能力。

3)三個(gè)主要內(nèi)容是指教學(xué)內(nèi)容包括變換器、應(yīng)用和設(shè)計(jì)三個(gè)組成部分。變換器部分是整個(gè)課程的重點(diǎn),包括二極管整流器、晶閘管相控變流器、開關(guān)型DC-DC變換器、開關(guān)型逆變器等四種變流電路,它們概括了所有電力電子變換器的基本結(jié)構(gòu)。應(yīng)用部分重點(diǎn)介紹通用變換器在電源、電機(jī)驅(qū)動(dòng)及電力輸送和接口等領(lǐng)域的應(yīng)用。設(shè)計(jì)部分包括電力電子器件的結(jié)構(gòu)和原理,器件的驅(qū)動(dòng)和保護(hù)等與變流器設(shè)計(jì)相關(guān)的內(nèi)容。各部分之間,層次分明,順序合理,有利于教學(xué)安排[2]。

4)四種教學(xué)手段是指開展研究型教學(xué)的4種有效的教學(xué)手段。其中前兩種為理論教學(xué)手段,指采用中西合璧的手段加強(qiáng)教材建設(shè),采用計(jì)算機(jī)仿真手段促進(jìn)課后學(xué)習(xí);后兩種為實(shí)踐教學(xué)手段,指通過課程設(shè)計(jì)的手段訓(xùn)練工程實(shí)踐能力,通過創(chuàng)新研修項(xiàng)目培養(yǎng)研究和創(chuàng)造能力。這四種教學(xué)手段集中體現(xiàn)了本課程教學(xué)改革的思路和教學(xué)設(shè)計(jì)的特色。下面將詳細(xì)介紹在理論教學(xué)方面和實(shí)踐教學(xué)方面的教改舉措。

3 理論教學(xué)方面的教改措施

1)采用中西合璧的手段加強(qiáng)教材建設(shè)。由于國內(nèi)優(yōu)秀教材知識(shí)系統(tǒng)性強(qiáng),而國外知名教材教學(xué)思路好,所以在教材選擇方面,將1本知名的中文教材和1本知名英文教材有機(jī)組合起來,共同作為參考教材。中文教材為《電力電子技術(shù)(第4版)[3],為普通高等教育九五國家級(jí)規(guī)劃教材。英文教材為由高等教育出版社引進(jìn)的國外優(yōu)秀教學(xué)用書,由美國明尼蘇達(dá)大學(xué)莫漢教授編著的《電力電子學(xué)——變換器,應(yīng)用和設(shè)計(jì)(第3版)》[4]。教材的綜合選用可使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中,同時(shí)受到東、西方教學(xué)理念的熏陶,在打好基礎(chǔ)的同時(shí),又在研究方法上實(shí)現(xiàn)與國際接軌。

2)采用計(jì)算機(jī)仿真手段促進(jìn)課后學(xué)習(xí)。對(duì)于研究型大學(xué)的學(xué)生,支持和鼓勵(lì)學(xué)生開展自主學(xué)習(xí),并培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力是十分必要的。為了鼓勵(lì)學(xué)生自學(xué),在課堂教學(xué)中只重點(diǎn)講解分析方法和典型電路,其它一些電路的分析和研究留給學(xué)生課后通過自學(xué)來掌握。為了幫助學(xué)生開展自主學(xué)習(xí),我們將電力電子電路的計(jì)算機(jī)仿真引進(jìn)到教學(xué)中來,作為支持課外學(xué)習(xí)和研究的有力技術(shù)手段,要求學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真工具來完成作業(yè)和幫助學(xué)習(xí)。積極有效的課外學(xué)習(xí)即可有效地強(qiáng)化對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解,擴(kuò)展學(xué)習(xí)內(nèi)容,又培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)和研究型學(xué)習(xí)的能力。

3)有效運(yùn)用信息技術(shù)手段改善課堂教學(xué)的效果。電力電子技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容較多、電路多、信息量大,比較適合采用多媒體教學(xué)。比如講授基本變流電路時(shí)涉及到復(fù)雜的電路結(jié)構(gòu)和眾多的電壓、電流波形分析,傳統(tǒng)的黑板教學(xué)方式既費(fèi)時(shí)又不美觀。但是單純采用PPT教學(xué),學(xué)生上課時(shí)只是被動(dòng)地觀看教師的講解,學(xué)習(xí)主動(dòng)性差,效果往往不理想。我們解決這個(gè)問題的方法是:以晶閘管三相橋式變流電路的教學(xué)為例,課前給學(xué)生提供的PPT課件上,只給出了電路圖和三相交流電的波形圖,上課時(shí)以三相交流電的波形圖為底圖,邊分析電路,教師邊利用“手寫板”在PPT的底圖上勾勒輸出電壓波形,老師畫波形的同時(shí)學(xué)生們也在事先打印出來的教案上,與老師一同畫波形。這樣學(xué)生聽課時(shí)即動(dòng)腦也動(dòng)手,邊學(xué)邊練,對(duì)教學(xué)內(nèi)容印象更深刻。實(shí)際上采用了計(jì)算機(jī)手寫板,是將傳統(tǒng)的板書與現(xiàn)代的多媒體教學(xué)手段有機(jī)地結(jié)合起來,優(yōu)勢互補(bǔ),揚(yáng)長避短,教學(xué)效果十分顯著,受到學(xué)生的好評(píng)。

4 實(shí)踐教學(xué)方面的教改措施

工程實(shí)踐性強(qiáng)是《電力電子技術(shù)》課程的顯著特點(diǎn),如何構(gòu)建課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系一直是課程建設(shè)的重要問題。在實(shí)踐教學(xué)方面,教學(xué)團(tuán)隊(duì)以培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力為目標(biāo),開展了一系列的教學(xué)研究工作。經(jīng)過近5年的努力,教學(xué)團(tuán)隊(duì)確立了“一個(gè)中心,兩個(gè)途徑,三個(gè)層次,四個(gè)轉(zhuǎn)變”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)思想:一個(gè)中心是指以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力中心;兩個(gè)途徑是引導(dǎo)學(xué)生從課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩個(gè)途徑進(jìn)行學(xué)習(xí);三個(gè)層次是指實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系包括驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和研究性實(shí)驗(yàn)三個(gè)遞進(jìn)的層次;四個(gè)轉(zhuǎn)變是指在理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施過程中要實(shí)現(xiàn):從傳統(tǒng)變流技術(shù)為主到現(xiàn)代電能變換技術(shù)為主的轉(zhuǎn)變、從變流電路原理分析為主到理論分析與工程設(shè)計(jì)相結(jié)合的轉(zhuǎn)變、從驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主到研究性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為主的轉(zhuǎn)變、從硬件實(shí)驗(yàn)為主到仿真與硬件實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的轉(zhuǎn)變。在該創(chuàng)新教育思想指導(dǎo)下,我們完成了多項(xiàng)校教學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究課題,在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了集驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)為一體的研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,其中前兩個(gè)層次為必修,第三個(gè)層次為選修。三個(gè)層次,從低到高、循序漸進(jìn)地培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力、設(shè)計(jì)能力以及研究能力[5]。

4.1 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想與效果

實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中第一層次是與課堂教學(xué)相配合的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),學(xué)時(shí)為20。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖鞘箤W(xué)生通過這些基本實(shí)驗(yàn),深入理解基本電能變換電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作原理,受到本門課應(yīng)有的基本實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練;在實(shí)驗(yàn)中強(qiáng)調(diào)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析,使學(xué)生對(duì)電路工作原理有更深刻的理解。為了提高驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的效果,我們打破了傳統(tǒng)的以驗(yàn)證課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容為目的的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,將驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn),并將實(shí)驗(yàn)單獨(dú)設(shè)課以加強(qiáng)管理。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師在實(shí)驗(yàn)之前就給學(xué)生下達(dá)了實(shí)驗(yàn)的任務(wù),并布置了與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的思考題。要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求,事先自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)時(shí),教師根據(jù)學(xué)生提出的實(shí)驗(yàn)方案,適當(dāng)加以引導(dǎo),最后統(tǒng)一到最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)方案上來。學(xué)生根據(jù)最后確定的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和分析,然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

實(shí)驗(yàn)單獨(dú)設(shè)課以后,學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的重視程度提高了。實(shí)行由學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的做法后,學(xué)生由原來的被動(dòng)實(shí)驗(yàn)變成了主動(dòng)參與,實(shí)驗(yàn)室成為他們實(shí)踐鍛煉的場所,此做法受到了學(xué)生的好評(píng)。

4.2 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想與效果

實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中第二層次是課程設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),學(xué)時(shí)為1周。第一層次中的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)依托的標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),安全、方便管理,但學(xué)生動(dòng)手搭建、調(diào)試電路的機(jī)會(huì)少,限制了動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。課程設(shè)計(jì)可彌補(bǔ)這個(gè)不足,課程設(shè)計(jì)可選擇具有較高實(shí)用價(jià)值、能夠反映該學(xué)科的最新發(fā)展的題目作為課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容。在課程設(shè)計(jì)中,學(xué)生首先通過查閱資料進(jìn)行電路設(shè)計(jì),然后完成實(shí)驗(yàn)電路的搭建和調(diào)試,并進(jìn)行深層次分析和研究。通過課程設(shè)計(jì)使學(xué)生了解新技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài),同時(shí)對(duì)本課程的應(yīng)用領(lǐng)域、可以解決的問題有了更直觀、更感性的認(rèn)識(shí)。

為了培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力,我們開發(fā)了“PWM開關(guān)型變換器”,作為“電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)”的硬件平臺(tái)。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以提供直流脈寬調(diào)速驅(qū)動(dòng)電源等課程設(shè)計(jì)課題。課程設(shè)計(jì)主要任務(wù)包括:主電路的設(shè)計(jì)、器件的選型,控制電路設(shè)計(jì)和裝焊,驅(qū)動(dòng)電源的調(diào)試。課程設(shè)計(jì)的成果包括:用PROTEL繪制的主電路和控制電路的原理圖,電路設(shè)計(jì)過程的詳細(xì)說明書及焊裝和調(diào)試完畢的控制電路板。在課程設(shè)計(jì)的實(shí)施過程中,為了培養(yǎng)學(xué)生的合作精神,安排2-3人組成1個(gè)設(shè)計(jì)小組,通過合理的分工和協(xié)作共同完成上述設(shè)計(jì)任務(wù)。為了調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性,發(fā)放一定經(jīng)費(fèi),要求學(xué)生自己購買器件;發(fā)放基本的焊裝工具,學(xué)生可自由安排時(shí)間完成焊裝工作。在設(shè)計(jì)過程中,只有調(diào)試工作是在實(shí)驗(yàn)室中完成,這樣可降低對(duì)實(shí)驗(yàn)室容納能力的要求,減少指導(dǎo)教師的工作負(fù)擔(dān),提高課程設(shè)計(jì)的效率。

我們對(duì)參加過課程設(shè)計(jì)的學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查,在談到課程設(shè)計(jì)的主要收獲時(shí),同學(xué)們普遍認(rèn)為:通過課程設(shè)計(jì),不僅對(duì)理論知識(shí)有了更深入的了解,還學(xué)到了很多課堂無法學(xué)到的內(nèi)容;主要收獲是動(dòng)手能力和調(diào)試能力得到加強(qiáng)。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的研制已于2008年通過了學(xué)校鑒定,鑒定委員會(huì)認(rèn)為:實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)思想先進(jìn),通用性強(qiáng)、可靠性高、性價(jià)比高,彌補(bǔ)了國內(nèi)工科院校中“電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)”實(shí)驗(yàn)裝置方面的短缺,在工科院校中具有很高的推廣應(yīng)用價(jià)值。該實(shí)驗(yàn)裝置已于2008年推廣到哈工大威海分校信息學(xué)院使用。

4.3 研究性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想與效果

實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中第三層次是創(chuàng)新性研究專題中的研究性實(shí)驗(yàn),為選修內(nèi)容。在完成了一、二兩個(gè)層次的學(xué)習(xí)后,部分能力較強(qiáng)、興趣較高的學(xué)生還可選擇創(chuàng)新性研究專題。這些研究專題能夠提供給學(xué)生獨(dú)立思考、自選方案的機(jī)會(huì),拓展學(xué)生自我發(fā)揮、自主創(chuàng)新的空間,同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生通過自學(xué)獲取知識(shí)的能力。研究性實(shí)驗(yàn)是開展創(chuàng)新性研究專題的重要手段,研究性實(shí)驗(yàn)可以是計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)也可以在實(shí)際硬件上做實(shí)驗(yàn)。其中仿真實(shí)驗(yàn)給學(xué)生提供一個(gè)虛擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,利用PSPICE或MATLAB進(jìn)行電路仿真,即可解決實(shí)驗(yàn)設(shè)備功能和數(shù)量不足的困難,又具有高效、高精度、高經(jīng)濟(jì)性、高可靠性和方便靈活等諸多優(yōu)點(diǎn)。運(yùn)用仿真實(shí)驗(yàn)的工具,學(xué)生可以根據(jù)研究的重點(diǎn)或?qū)嶋H需要,抓住其本質(zhì)或主要矛盾,對(duì)實(shí)際對(duì)象進(jìn)行簡化和提煉,加強(qiáng)了對(duì)所學(xué)知識(shí)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)。

為了給創(chuàng)新性研究專題提供硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái),5年來我們完成了2個(gè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)研究項(xiàng)目,為學(xué)有余力的學(xué)生提供了培養(yǎng)和鍛煉創(chuàng)新能力的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。其中“三電平逆變器及其控制”實(shí)驗(yàn)裝置為學(xué)生提供了研究“DSP及其應(yīng)用技術(shù)”、“三電平逆變技術(shù)”以及“基于電壓空間矢量調(diào)制的多電平逆變器開關(guān)調(diào)制技術(shù)”等專題的實(shí)驗(yàn)條件。該項(xiàng)目已通過學(xué)校鑒定?！癉SP控制的全橋移相零電壓DC-DC變換器”實(shí)驗(yàn)裝置采用DSP為控制器,實(shí)現(xiàn)了對(duì)H橋直流變換器的軟開關(guān)控制。實(shí)驗(yàn)裝置采用面板接線方式,使用方便、安全可靠。學(xué)生可以利用此平臺(tái)完成有關(guān)軟開關(guān)方面的創(chuàng)新性專題研究工作。該裝置于2008年獲得了教育部授予的“自制教學(xué)儀器設(shè)備成果獎(jiǎng)”。

該實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系實(shí)施三年以來,學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性、主動(dòng)性大大提高,設(shè)計(jì)、研究和解決問題的能力得到了大幅提升,為以后研究生階段的工作打下良好基礎(chǔ)。例如,在創(chuàng)新研究專題中,通過研究性實(shí)驗(yàn)使學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力大為提高。在這些創(chuàng)新研究專題基礎(chǔ)上,有多篇本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文獲得了校本科優(yōu)秀畢業(yè)論文獎(jiǎng)。參加過創(chuàng)新研究專題的同學(xué),在各種科技創(chuàng)新活動(dòng)中也取得了豐碩的成績。

5 結(jié)論

本文針對(duì)研究型大學(xué)中人才培養(yǎng)的特點(diǎn),結(jié)合我校《電力電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革的經(jīng)驗(yàn),介紹了面向研究性人才培養(yǎng)的新型教學(xué)模式,主要特點(diǎn)是:

1)在教學(xué)改革方面注重實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究、充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)仿真的作用以促進(jìn)自主學(xué)習(xí),教材建設(shè)中西結(jié)合、優(yōu)勢互補(bǔ),實(shí)現(xiàn)了從“繼承性”到“研究性”人才培養(yǎng)模式的重大轉(zhuǎn)變。

2)在國內(nèi)高校中首次構(gòu)建了集驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)為一體的研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,從低到高、循序漸進(jìn)地培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力、設(shè)計(jì)能力以及研究能力。

在探索這一教學(xué)模式過程中,課程組深入開展了教學(xué)改革的理論研究與實(shí)踐探索,完成了三個(gè)校教學(xué)實(shí)驗(yàn)研究項(xiàng)目,并于2008年在黑龍江省新世紀(jì)高等教育教學(xué)改革工程中獲得立項(xiàng)。近年來課程組在“中國大學(xué)教學(xué)”、“中國電力教育”、“電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)”和本專業(yè)全國教學(xué)研討會(huì)上發(fā)表了8篇教學(xué)研究論文;獲得教學(xué)表彰6項(xiàng),其中“電力電子技術(shù)課程研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建”教學(xué)成果受到了同行專家的肯定,榮獲2009年黑龍江省高等教育教學(xué)成果一等獎(jiǎng)。

[1] 王澤忠王兆安.電氣工程專業(yè)工程教育專業(yè)認(rèn)證進(jìn)展.第五屆全國高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,2008年 4月,西安:1-7

[2] 李久勝王明彥.“電力電子學(xué)基礎(chǔ)”課程的研究導(dǎo)向型教學(xué)設(shè)計(jì),電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2008年(5):84-86

[3] 王兆安 黃俊.電力電子技術(shù)(第4版).機(jī)械工業(yè)出版社,2001年

[4] (美)莫漢 等.電力電子學(xué)——變換器、應(yīng)用和設(shè)計(jì)(第3版).高等教育出版社,2004

[5] 李久勝王明彥.“電力電子技術(shù)”研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建,第三屆中國高校電力電子與電力傳動(dòng)學(xué)術(shù)年會(huì),2009年4月,北京:12-14