面向创新创业型人才培养的《电力电子变流技术》课程改革与研究

发布时间: 周一, 07/24/2017 - 12:58
来源: 
辽宁石油化工大学信息与控制工程学院
论文作者: 
单海欧
简介: 
《电力电子变流技术》课程是电气及自动化专业非常重要的专业基础课,是联系基础课和专业课的纽带,课程的系统性和实践性较强,为以后从事相关电气行业奠定基础。本文从调动学生的学习积极性、注重基础理论和工程实践的结合方面对课程体系进行改革与探索。
论文作者: 
单海欧
分类: 
发布者: 每日科学
正文: 
    To innovative entrepreneurial talent training the reform and research of《power electronic converter technology curriculum SHAN Haiou (Liaoning shihua university liaoningfushun 113001) Abstract: 《power electronic converter technology》course is a very important specialized courses for the student majoring in electrical and automation, is a  link  between  basic  course  and  specialized course, course of systemic and practical strong, lay a foundation for later in the related electrical industry. This article from arouses student's study enthusiasm, pay attention to the combination of the basic theory and engineering practice of the course system reform and exploration.           Key words: Electrical major, practice, course system, reform
0   引言 《电力电子变流技术》课程是我院电气类学生很重要的一门专业基础课,也是后续一些专业课程如《拖动控制系统》、《工厂供电》等的前端课程,对电类学生来说,学好并应用好这门课,不仅有助于后续专业课程的学习,还有助于毕业后所从事的相关工作。怎样使学生学好并应用好这门课,怎样使学生在这门课程上体现出具有创新型人才的素质,是本文所讨论的主题。传统的教学模式在很大程度上已经脱离了创新型人才的培养目标,因此,必须课程进行改革,制定更加合理的教学大纲、教学培养目标,更新教学内容,改革考核机制,优化实践环节【1,2】。
1   课程体系的研究
  1.1创新型人才培养教育理念研究 课程的教学发展的重要方向是提高学生的社会竞争能力和实践能力。通过实训课程、企业实习、软件仿真等方式促进学生对课程内容的掌握。解决课程重理论轻实践应用的教学现状,通过淡化理论侧重实际应用,进而提高学生分析问题解决问题的能力。解决学生在就业时所学内容与工作岗位需求相脱节的尴尬境地。
1.2课程内容研究 课程内容的研究可分为两部分:一是对课程的课堂教学内容、实践环节的教学内容、教学方法的研究,这一部分还由专业教师针对具体课程继续展开研究,二是教师在教学实践环节中有更为系统的体会与认识,相关课程教师编写实用型教材,适合本专业学生。           1.3    课程测评体系研究 创新型人才培养应有客观、科学和完善的测评体系,这样才能以评促改,使创新型人才的培养收到更为良好的效果。如建立测评逻辑思维能力、形象思维能力和创造思维能力的若干测评指标,建立创新能力的综合素质测评方法、创意方案设计测评方法和教学反馈测评方法等【3】。           1.4    人才培养与专业教学关系的研究 在创新型人才培养与专业教学的关系中,创新型人才培养在专业课教学中占据基础地位,这是由创新型人才培养的功能所决定的,创新型人才培养为专业教学提供良好的能力基础,为专业教学注入情感激励,为专业教学提供了行之有效的教学方法【4】。 2   课程改革措施与办法           2.1    改革教学培养目标 培养目标是使学生具有站在全系统高度上分析和解决实际问题的能力,要使教学从讲授内容划分过细及知识点联系实际薄弱,向知识整体性和创造性解决能力的方向转变。以前上课教师是在传授知识,讲自己会的,学生只能跟着学,这就限制了学生自学能力、获取信息的能力及创新意识的养成。《电力电子变流技术》课程的教学培养目标必须将教学与行业发展、最新技术及实际应用等多方面内容结合起来。   2.2    改革教学大纲 根据培养目标确定课程内容,根据对课程的科学分析,对教学内容进行组织,最后修订教学大纲。根据课程改革后的内容,确定教学进度和教学学时,修订 2018 年教学计划,并试用。             2.3    更新教学内容 教学大纲的改革需要做到更新教学内容、调整内容顺序,进行知识点的整体融合。如对 “电力电子器件”部分,以全控型器件为主,重点介绍器件外部特性、极限参数的应用、器件的驱动保护及故障的监测;对“电力电子电路”部分,重点讲述四大类基本变流电路,即 AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/AC 变流电路;对“控制技术”部分,重点介绍 PWM 技术;
对新技术方面,重点介绍软开关技术。另一方面,要传授该学科的前沿知识,注重结合工程实际,反映科研成果,介绍实用性的电力电子装置。如矩阵式交—交变换器、电网谐波抑制技术、功率因数提升技术等内容。也可介绍一些日常应用装量,如电子镇流器、UPS  等,针对本校实践情况,重新编写《电力电子变流技术》教材,调整章节顺序,把“电力电子器件、间接变换电路”放在了教材的后面,每章增加了 Matlab 仿真环节。
          2.4     调整实验内容 实验内容首先要考虑理论教学的知识难点和重点,以利于学生对基本理论、基本原理的掌握;其次要对原有的实验内容进行筛选、补充、综合,减少验证性实验。从简到难分层次设置实验,不断开拓新实验项目,多开一些综合性、设计性实验。根据教学内容的调整,保留了原有晶闸管整流、逆变的验证性实验,使学生对本课程的应用有一个初步认识。在器件        研究上则以全控器件研究为主,对直流斩波、交-交变换及 PWM 控制技术部分的内容,开设设计型实验。由教师给出电路参数,提出实验要求和目的,由学生自行设计线路,选择器件及其驱动电路和保护电路。此外,增加信号的调制—SPWM  信号的产生与实现、电力电子电路闭环动态特性观察及超调量抑制、DC/AC SPWM 单相全桥逆变电路设计等综合性实验。           2.5     改革教学方法和教学手段 结合电力电子教学组教师在电气领域的科研特长,将最新的科研成果穿插在课内进行介绍。开拓学生的视野,使学生知道一些最新的技术成果,同时也为学生后续的各类设计课程做了铺垫。每月的最后一堂理论课可以聘请一些具有企业工作以及与企业科研合作的经历教师进行讲授,将校外各类企业在电力电子技术相关产品方面的情况介绍给学生,这是一种很           好的理论联系实际的教学方式。  
 
  2.6发挥学生的主体地位 课堂教学中,教师应该进行换位思考,充分引导学生的同步思维,提高教学效率。在重点和难点处穿插提问,给学生创造一个自由发挥的空间,并注意将作业中常见问题、答疑中典型问题以及学生学习过程中的建议,反馈到课堂中去。教学中强调授课内容的条理性,将每节课内容分成若干组成部分,在课件中以目录的形式体现出讲解内容的顺序性。以整流变换电路章节为例,其由电路的结构、工作原理分析、计算数值及实际应用等几部分组成。 2.7毕业设计模式的改革 改变原来的毕业设计模式,从大三下学期就根据课程内容,课程组老师出一个或两个“电力电子变流技术”相关毕业设计题目,延长毕业设计时间,增加毕业设计难度,要求毕业设计中要有实际作品,并进行图纸设计,仿真研究,这样提高了学生对课程的理解,锻炼了老师,加强了学生的实践能力,可以使课程教学更加完善。
 
  3.特色与创新
 
  3.1    注重实验教学 《电力电子变流技术》是一门实践性很强的课程,如前所述,在实验项目的性质、要求、手段上进行了改革。另外,实验部分的学时也由先前的 6 学时扩展到 16 学时,主要是设计性或综合性实验项目增多,给予学生的更多的自主时间,同时引入电力电子电路的计算机仿真实验。课程组教师自己编写《电力电子变流技术》教材,在每个章节后加入 Matlab 仿真应用实例,可通过 MATLAB 对系统进行仿真,同时建立了虚拟仿实验室,在实验室可以用 PSPICE 仿真软件进行电力电子电路仿真。这样可以让学生自己动手去设计或开发一个实用电路模型,对电路的运行效果进行模拟实验。对于一部分实验,可以采取把理论课教学放在实验课之后进行。教师在课前只是简单扼要地介绍一下,课中进行适当引导 ,让学生在预习实验的基础上,根据实验指导书自己去安排实验。如做单相半控桥实验时,发现感性负载时输出的电压波形不出现负值,这不同于全控桥感性负载的输出。激起学生极大的兴趣,促使学生全身心地投入实验,去发现问题、分析问题,去总结规律和理论,从而变验证性实验为探索性实验。
 
 
 
  3.2开拓课外科技活动 产学研结合教育是实现整个人才培养目标的重要途径,结合电气工程学科研究热点和前沿课题,开展课外自选课题研究。对一部分学有余力的学生,进行电力电子变换器及控制技术等方面的培训,让他们利用课余时间参加教师的科研实践,吸引学生参加教师的科技创新计划、自然基金申报项目。近年来,经过教师的指导和培训,以各类电源为设计目标,电气专业每年都有大约 20%的学生报名参加全国电子大赛等各类竞赛,并且保持 5%以上的学生获奖。 3.3增加电气自动化专业教师培训和实践锻炼机会 学习成绩考核是教学过程中的重要环节,是正确评价和检验学生对所学知识掌握程度的重要手段。同时也是进行素质教育、落实能力为本的教育,是体现高等教育特色的切入点。在原有考试和考查是两种最基本的考核方式上,增加口试、答辨、实做等方法考核。在本学期进行的期中和期末考核中,针对《电力电子变流技术》课程特点,为了以后学生更好的从事相关专业,尝试了老师出题,学生自评成绩、口试的考核方法,较好的评定了学生的读图、分析电路、检修电路的能力。 3.4考核方法 电气专业教师结合本专业实际情况,对课程和培养计划深入探讨,积极申报校级、省级以及国家级的科研、基金和教改等项目,通过项目的申报和研究,把创新创业能力的培养融入专业课程教学,形成具有电气专业特色创新创业成果,并把研究成果应用到实践教学和学生培养中。
 


  3.5教师意识提高 教师在整个课程的教学中占有重要的位置,教师自身素质的高低直接影响课程实施的效果,教师自身素质的提高,就要提高三方面的意识。(1)求知意识。教师要重视知识的更新,深化专业知识,调动学生的课程的学习兴趣,启发学生创新思维,锻炼学生能力。(2)创新意识。要培养有创新思维学生,教师应先有创新意识。在教学过程中,教师要给学生创造一个新的教学模式,教师要尊重学生的思考,激发学生在课堂上的思维能力。(3)加强育人意识。教师要重视学生的个性培养,积极鼓励学生求新、求异、求难、质疑、开拓进取的精神。只有针对性的对学生进行指导,才能整体提高教学效果【5,6】。 4.结论 总之,深化教学改革,实现素质教育是一个长期而系统的工程。本文对《电力电子变流技术》课程进行了改革与探索,从教学目标、教材内容、教学大纲、课程体系、教学方法和实践环节等方面进行不懈的探索和创新,需要教师采取“扬弃”的教学态度,同时结合本校的实际,在以后的教学活动中,不断完善和深化,以适应二十一世纪对高素质、创新型人才的需求。  
参考文献: 
  1. [1]刘艳.基于 MATLAB 的《电力电子技术》虚拟实验仿真平台[J].大连大学学报,2004,04(2):45-46.
  2. [2]李久盛,王明彦等."电力电子学基础"课程的研究导向型教学设计[J].电气电子教学学报,2008,30(5):84-87.
  3. [3]程琼,郑建勇等."电力电子技术"课程改革新探讨[J].电气电子教学学报,2009,31(2):13-14.
  4. [4]胡雪梅.电力电子变流技术实验改革初探[J].机械职业教育,2000,11(9):12-14.
  5. [5]金亚玲,刘英英等.谈现代变流技术教学中要把握的实践环节[J].成功(教育),2009,03(1):32-33.
  6. [6]金德军.《电力电子变流技术》教学的探索[J].贵州农机化,2004,05(5):23-25.
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