賈滿滿，賀珂

(1.商丘師范學(xué)院 物理與電氣信息學(xué)院,河南 商丘 476000；2.鄭州電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州451450)

電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的研究

賈滿滿1，賀珂2

(1.商丘師范學(xué)院 物理與電氣信息學(xué)院,河南 商丘 476000；2.鄭州電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州451450)

電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)扮演著重要的角色，以往單一的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)已無(wú)法滿足當(dāng)前電力電子技術(shù)教學(xué)的需要.精簡(jiǎn)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，并引入計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重要措施.

電力電子技術(shù)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；課程設(shè)計(jì)；計(jì)算機(jī)仿真

電力電子技術(shù)是弱電控制強(qiáng)電的技術(shù)，因?yàn)樵撜n程的實(shí)踐性強(qiáng)，理論較抽象，所以概念需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)才能獲得深入的理解.電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)通過(guò)動(dòng)手設(shè)計(jì)并調(diào)試電路，可以深化和補(bǔ)充理論教學(xué)，強(qiáng)化理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合，可以提高學(xué)生獨(dú)立分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力，并培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)的能力.同時(shí)注意培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)作風(fēng)與良好的實(shí)驗(yàn)態(tài)度[1,2].而對(duì)于剛學(xué)習(xí)這門實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)生操作起來(lái)會(huì)有很大難度，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中操作錯(cuò)誤對(duì)元器件的影響是很大的，特別是強(qiáng)電與弱電的接口部分[3].針對(duì)當(dāng)前電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程存在的不足，提出了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革內(nèi)容：提供開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，開(kāi)展研究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并改革實(shí)驗(yàn)平臺(tái).實(shí)施這些有效的方法后，可以提高學(xué)生的創(chuàng)新性能力，并培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，獲得了良好的教學(xué)成果.

1 增加綜合性與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

我校把部分理論教學(xué)課程搬到實(shí)驗(yàn)室，在教師理論分析的學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行驗(yàn)證，通過(guò)理性認(rèn)識(shí)與感性認(rèn)識(shí)的結(jié)合，加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解.在教師講解完理論知識(shí)，學(xué)生可以進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，以鞏固剛學(xué)的理論知識(shí).對(duì)于不同的學(xué)生結(jié)合在操作過(guò)程中所遇到的具體問(wèn)題，給予學(xué)生必要的講解，實(shí)現(xiàn)電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的因材施教.同時(shí)在電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，教師整理常見(jiàn)的錯(cuò)誤，并組織學(xué)生討論解決，達(dá)到學(xué)生強(qiáng)化電力電子技術(shù)學(xué)習(xí)的目的.

現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室的儀器基本可以滿足基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的需要，但綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)需要逐漸增加.在電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中為了改革以基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)為主的教學(xué)模式，實(shí)驗(yàn)教學(xué)可由基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、創(chuàng)新型研究課題組成.我校可在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的選擇上，按照驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性與綜合性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的原則編寫教學(xué)大綱，大綱中每個(gè)實(shí)驗(yàn)后都有思考題，讓學(xué)生獨(dú)立完成思考題，提高學(xué)生分析問(wèn)題的能力，進(jìn)而擴(kuò)寬知識(shí)面.我校依據(jù)各工科專業(yè)的需要和理論教學(xué)的進(jìn)度，電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)由三個(gè)層次組成.

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：根據(jù)電力電子技術(shù)理論課的進(jìn)度，以單元實(shí)驗(yàn)為主，通過(guò)驗(yàn)證基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生熟悉典型電路的基本原理.在有關(guān)章節(jié)的理論教學(xué)結(jié)束后，學(xué)生就可以進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而使學(xué)生掌握所學(xué)的理論知識(shí).在實(shí)驗(yàn)中保留整流電路和逆變電路的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，可以使學(xué)生對(duì)電力電子技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用有清楚的認(rèn)識(shí).

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)：在完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的前提下，教師提出設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，僅給出基本的設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)思想，不給出學(xué)生具體的電路圖，通過(guò)學(xué)生自己查看相關(guān)資料后，自定設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)電路.通過(guò)完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，可以提高學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題和知識(shí)的應(yīng)用能力.對(duì)于直流斬波、交-交變頻及PWM控制技術(shù)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，教師可以提出設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn).在教師提供電路參數(shù)后，學(xué)生可設(shè)計(jì)主電路、驅(qū)動(dòng)電路及保護(hù)電路等，最終設(shè)計(jì)出合適的電路[4,5].

綜合性實(shí)驗(yàn)：是基于上述實(shí)驗(yàn)完成后開(kāi)展的，目的在于使學(xué)生熟悉所學(xué)的知識(shí)，并提高學(xué)生利用所掌握的知識(shí)解決難題的能力.設(shè)計(jì)的內(nèi)容是自選題目，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中提高自己的創(chuàng)造力.實(shí)驗(yàn)中學(xué)生需要運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)獨(dú)立設(shè)計(jì)和調(diào)試，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告.目的在于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與調(diào)試的能力，還可以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究能力與綜合能力.綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)有較大的難度，但是具有一定的吸引力.對(duì)于學(xué)生，不但可以提高學(xué)生的操作技能，也發(fā)揮了學(xué)生的主動(dòng)性.增加綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：基于單片機(jī)的三相橋式整流電路的設(shè)計(jì)，就是利用單片機(jī)硬件與軟件，設(shè)計(jì)一種觸發(fā)脈沖產(chǎn)生的方法，以滿足三相橋式整流電路的需要，教師提出實(shí)驗(yàn)要求，學(xué)生自主設(shè)計(jì)并調(diào)試電路.此實(shí)驗(yàn)內(nèi)容把《單片機(jī)》與《電力電子技術(shù)》相結(jié)合，能夠使學(xué)生理解它們之間的聯(lián)系及單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用.另外，《電力電子技術(shù)》也可以和《工廠供電》相結(jié)合，比如提出“高壓直流輸電系統(tǒng)設(shè)計(jì)”的實(shí)驗(yàn).

以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生對(duì)教師具有依賴性，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)了問(wèn)題即找教師解決.為了使學(xué)生認(rèn)識(shí)到實(shí)驗(yàn)的重要性，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革過(guò)程中教師采用啟發(fā)式進(jìn)行指導(dǎo)，并提出如何分析問(wèn)題和指出解決問(wèn)題的方法，通過(guò)學(xué)生獨(dú)立思考并尋找解決問(wèn)題的途徑，通過(guò)在實(shí)驗(yàn)中檢驗(yàn)，進(jìn)而提高學(xué)生自行解決實(shí)際問(wèn)題的能力.

2 增加課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

學(xué)生在完成基本實(shí)驗(yàn)后可參加課程設(shè)計(jì)，并在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，學(xué)生需要通過(guò)自學(xué)相關(guān)內(nèi)容才可以設(shè)計(jì)出方案，課程設(shè)計(jì)是在整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中的綜合實(shí)踐，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要環(huán)節(jié).以往電力電子技術(shù)教學(xué)過(guò)程中沒(méi)有課程設(shè)計(jì)，部分學(xué)生學(xué)完課程后，僅僅知道書(shū)本上的一些原理知識(shí)，對(duì)于電力電子技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用并不了解.課程設(shè)計(jì)可以是3～4名學(xué)生做一個(gè)專題，學(xué)生相互合作完成設(shè)計(jì)題目.由于時(shí)間的限制，課程設(shè)計(jì)要求用仿真軟件仿真出結(jié)果.通過(guò)課程設(shè)計(jì)促使學(xué)生把電力電子技術(shù)及其它課程的理論知識(shí)相融合，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到課程之間的知識(shí)點(diǎn)是相互聯(lián)系的，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生分析實(shí)際問(wèn)題的綜合能力.

3 利用仿真軟件增加虛擬實(shí)驗(yàn)

電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)用到的是各功率器件，三相交流電源與示波器等，其成本高昂且具有危險(xiǎn)性.可以在電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中引入計(jì)算機(jī)仿真，把電子仿真軟件PSPICE和MATLAB引入到電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中，不僅可彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量不足的缺點(diǎn)，還不用擔(dān)心實(shí)驗(yàn)設(shè)備損壞和人身安全問(wèn)題.仿真實(shí)驗(yàn)沒(méi)有時(shí)間與地點(diǎn)的限制，學(xué)生也可在課外用計(jì)算機(jī)仿真，從而克服了實(shí)驗(yàn)課時(shí)有限的不足.計(jì)算機(jī)仿真是使用仿真軟件對(duì)被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真，直觀地顯示電路的工作狀態(tài)與系統(tǒng)波形，可以起到虛擬實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)，計(jì)算機(jī)仿真的優(yōu)點(diǎn)是精度高和重復(fù)性好[6,7].讓學(xué)生按照課題設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和需要對(duì)實(shí)際模型進(jìn)行建模，這樣有利于學(xué)生加深所學(xué)的理論知識(shí)，而且為學(xué)生將來(lái)從事工程設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ).

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一系列改革，可以提高學(xué)生的動(dòng)手能力與解決實(shí)際問(wèn)題的能力，并培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力與科學(xué)研究的能力.通過(guò)綜合使用多種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，使電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)變得有趣且有創(chuàng)造力，有利于提高學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性，并加深學(xué)生對(duì)電力電子技術(shù)理論知識(shí)的理解.

[1] 潘海鵬，雷美珍，夏永明,等.電力電子技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與探索[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010,24(1): 105-108.

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【責(zé)任編輯：王軍】

Research on the reform of power electronic technology experiment teaching

JIA Manman1,HE Ke2

(College of Physics and Electrical Information, Shangqiu Normal University, Shangqiu 476000,China;2.Zhengzhou Electric Power of Career Technical College,Zhengzhou 451450,China)

The power electronic technology experiment teaching plays an important role, the single verification experiment teaching has been unable to meet the needs of current power electronic technology teaching. To streamline the verification experiment, increase the comprehensive and designed experiments, introduce the computer simulation technology, are the important measures for the reform of experiment teaching.

power electronic technology;experiment teaching; curriculum design;computer simulation

2014-04-10；

2014-04-29

商丘師范學(xué)院青年科研基金資助項(xiàng)目( 2011QN13)；商丘師范學(xué)院教改項(xiàng)目(項(xiàng)目名稱：固體物理學(xué)教學(xué)的改革與實(shí)踐)；河南省教育廳科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目(12B140012，13B140191)

賈滿滿(1983-)，女，河南商丘人，商丘師范學(xué)院助教，碩士,主要從事控制理論與應(yīng)用的研究.

G642.0

A

1672-3600(2015)03-0135-02