教育信息化趨勢(shì)下高職院校電力電子技術(shù)課程的教學(xué)改革與探索

唐 慧，張群慧，李 杰

(湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙.410127)

[摘要] 電力電子技術(shù)課程是電氣自動(dòng)化及其相關(guān)專(zhuān)業(yè)不可缺少的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，廣泛地應(yīng)用于電力系統(tǒng)、航空、家電等領(lǐng)域。針對(duì)電力電子技術(shù)課程莫有理論復(fù)雜且抽象，教師教學(xué)重理論輕實(shí)踐，高職院校學(xué)生學(xué)習(xí)被動(dòng)等問(wèn)題，對(duì)該課程進(jìn)行教學(xué)改革與探索。在教育信息化的趨勢(shì)下引入信息化教學(xué)平“臺(tái)和手段、引入MAT-LAB仿真軟件到課堂，最終使學(xué)生的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、動(dòng)手實(shí)踐的能力得到顯著的提高。

關(guān)鍵詞 電力電子技術(shù)高職院校 教學(xué)改革與探索 教育信息化

中圖分類(lèi)號(hào)G712

1高職院校“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

電力電子技術(shù)是使用電力電子器件對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)，是電氣工程領(lǐng)域的新學(xué)科和迅速發(fā)展的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。我國(guó)現(xiàn)在需要大量這方面的人才，但面臨的現(xiàn)狀是高分低能的人太多，很多人只具備了理論知識(shí)而缺乏實(shí)際操作能力，缺乏創(chuàng)造力。所以我國(guó)順應(yīng)市場(chǎng)需求大力發(fā)展職業(yè)教育，培養(yǎng)這方面高素質(zhì)技能型專(zhuān)門(mén)人才，但大部分高職院校在該課程教學(xué)上重理論輕實(shí)踐，學(xué)生學(xué)習(xí)無(wú)興趣。如何改變目前這種狀況，使學(xué)生真正快速學(xué)到知識(shí)并提高實(shí)踐動(dòng)手能力與創(chuàng)造能力，是目前高職院校對(duì)該課程教學(xué)改革迫切需要解決的問(wèn)題。

1.1電力電子技術(shù)課程理論知識(shí)復(fù)雜且抽象

該課程主要內(nèi)容包括電力電子器件基礎(chǔ)、AC/DC模塊、DC/AC模塊、AC/AC模塊、DC/DC模塊、組合變流電路模塊等。例如三相橋式整流電路觸發(fā)角度不同產(chǎn)生不同的波形，波形復(fù)雜且抽象，長(zhǎng)此以往學(xué)生學(xué)起來(lái)困難很大。

1.2教師教學(xué)重理論輕實(shí)踐，教學(xué)設(shè)備陳舊

高職院校的“‘電力電子技術(shù)”課程實(shí)驗(yàn)一般都是在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上完成的，大部分都是一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，。即首先老師對(duì)相關(guān)電路進(jìn)行理論分析講解，然后學(xué)生按照電路進(jìn)行連接，最終看實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果和理論結(jié)果是否一致。這樣的實(shí)驗(yàn)沒(méi)有創(chuàng)造性，學(xué)生也不需要過(guò)多思考，部分基礎(chǔ)薄弱的同學(xué)不思考這個(gè)電路到底是什么原理，波形怎么來(lái)的，只要?jiǎng)e人電路連接好了，他就照葫蘆畫(huà)瓢把線連接好。而且在做的過(guò)程中，由于很多設(shè)備老化，且存在通電故障，看不到檢測(cè)的數(shù)據(jù)及其波形結(jié)果，這樣不利于學(xué)生學(xué)習(xí)新的知識(shí)。

1.3學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，學(xué)習(xí)電力電子技術(shù)理論課程無(wú)興趣

高職院校的總體成績(jī)都不太好，以我校為例，一般招進(jìn)來(lái)的學(xué)生高考成績(jī)都是300分左右。這說(shuō)明該類(lèi)學(xué)生一般基礎(chǔ)知識(shí)是比較薄弱的，如果重理論輕實(shí)踐，長(zhǎng)期采用這種教學(xué)方法會(huì)讓他們對(duì)此課程失去興趣。但高職院校的學(xué)生有個(gè)特點(diǎn)，他們非常喜歡上實(shí)驗(yàn)課，也非常喜歡動(dòng)手實(shí)踐，他們對(duì)未知領(lǐng)域有著一種探索的沖勁，對(duì)于新事物的認(rèn)知總是希望通過(guò)自己的親手實(shí)踐，先有感性的認(rèn)識(shí)再基于課程進(jìn)行理性認(rèn)知。

2改革課程教學(xué)

2.1理論與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合

因?yàn)殡娏﹄娮蛹夹g(shù)課程教學(xué)內(nèi)容理論性很強(qiáng)，所以多年來(lái)高職院校教師在教學(xué)過(guò)程中主要采用講授法教學(xué)，首先講電力電子器件的基礎(chǔ)，然后以變流技術(shù)為核心展開(kāi)講四種電能變換和控制，學(xué)生學(xué)習(xí)常常是被動(dòng)的接受知識(shí)，缺乏主動(dòng)性，最終遏制了學(xué)生的評(píng)判性、+探索性、創(chuàng)新性能力的培養(yǎng)。因此在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)采取‘‘演練結(jié)合式”、“項(xiàng)目式”、“討論式”等教學(xué)方法，努力培養(yǎng)學(xué)生“會(huì)學(xué)習(xí)、會(huì)分析、會(huì)倉(cāng)呼新”的能力。本文對(duì)傳統(tǒng)的“教”與“學(xué)”的定位關(guān)系，進(jìn)行改革與探索，“教”為教師注重教學(xué)內(nèi)容、方法、手段。“學(xué)”為學(xué)生學(xué)習(xí)培養(yǎng)能力，“用”為教學(xué)最終達(dá)到的目的。文章采用課前引導(dǎo)的方法進(jìn)行了教學(xué)改革嘗試，即每次上課前將需掌握的問(wèn)題通過(guò)信息化教學(xué)平臺(tái)告訴學(xué)生。這樣學(xué)生帶著這堂問(wèn)題有針對(duì)性的提前自學(xué)，然后課堂根據(jù)這些問(wèn)題師生一起深入分析、討論和解疑，最后在實(shí)驗(yàn)課上將這些理論知識(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)得以加深理解，課后也可以通過(guò)習(xí)題鞏固學(xué)習(xí)。

同時(shí)本文將實(shí)際應(yīng)用案例引入到課堂教學(xué)中，例如：在整流電路模塊學(xué)習(xí)中，引入了礦用小機(jī)車(chē)新型實(shí)驗(yàn)電源模塊;在斬波電路模塊學(xué)習(xí)中，引入電車(chē)(地鐵)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制模塊;在逆變電路模塊學(xué)習(xí)中，引入太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)模塊;在變頻電路模塊學(xué)習(xí)中，引入西門(mén)子MM420變頻器構(gòu)成和實(shí)現(xiàn)五段轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)模塊。這樣將四種電能變換與實(shí)際應(yīng)用緊密的結(jié)合起來(lái)，使學(xué)生真正體驗(yàn)到所學(xué)知識(shí)的力量，從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

2.2充分利用信息化教學(xué)平臺(tái).

在教育信息化的趨勢(shì)下，老師需要充分利用信息化教學(xué)平臺(tái)，為電力電子技術(shù)的課程教學(xué)帶來(lái)各種信息化教學(xué)方法與手段。比如老師可以在課前運(yùn)用QQ、微信、飛信，得以實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、世界大學(xué)城等提前布置電力電子技術(shù)上課的主要任務(wù)，學(xué)生可提前預(yù)習(xí)、思考、查閱相關(guān)資料，然后老師將PPT課件、參考資料、微課視頻等上傳到教學(xué)平臺(tái)，上課時(shí)直接利用此平臺(tái)或相關(guān)的APP軟件掃描二維碼進(jìn)行點(diǎn)名。充分利用信息化教學(xué)平臺(tái)提高課堂教學(xué)的效率，用信息化帶動(dòng)教育現(xiàn)代化。這樣不僅可以在課堂上為學(xué)生帶來(lái)具有教學(xué)意義的視頻、文件、圖片等，而且可以增強(qiáng)師生之間的互動(dòng)，能在很大程度上豐富電力電子技術(shù)課堂教學(xué)，對(duì)學(xué)生形成較強(qiáng)的吸引力，促使學(xué)生全面參與到電子技術(shù)課程教學(xué)活動(dòng)中來(lái)。

3改革教學(xué)模式

3.1將仿真軟件引入課堂教學(xué)

將仿真軟件MATLAB引入課堂教學(xué)，MATLAB是一種應(yīng)用于電力系統(tǒng)工程領(lǐng)域的仿真軟件，Sirnulink是MATLAB的仿真工具之一，在電力系統(tǒng)中主要利用Sim Power Sys-tems，快速實(shí)現(xiàn)電力電子電路動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建棋、仿真與分析。學(xué)生在建模與仿真過(guò)程中，根據(jù)電路需要選擇相對(duì)應(yīng)的電力電子器件構(gòu)成電路，并對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行設(shè)置與調(diào)節(jié)，通過(guò)觀測(cè)數(shù)據(jù)以及Scope顯示的波形，可利用仿真實(shí)驗(yàn)加深學(xué)生理論知識(shí)的理解。還可以通過(guò)對(duì)電力電子電路模型設(shè)置各種故障，分析對(duì)電路的影響，從而加強(qiáng)學(xué)生的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、團(tuán)隊(duì)合作以及創(chuàng)新等方面能力的培養(yǎng)。

3.2 MATLAB] Simulink在教學(xué)中的應(yīng)用案例

電力電子技術(shù)應(yīng)用案例教學(xué)中采用MATLAB] Simu-link仿真軟件，不僅使教學(xué)內(nèi)容更加容易理解，而且也提高了教學(xué)效率。圖1是直流架線機(jī)車(chē)實(shí)驗(yàn)電源MATI.AB仿真模型。

該仿真模型主要包含三相交流電源模塊，整流模塊，變壓器模塊，斬波模塊，自適應(yīng)模糊PID控制模塊，自定義函數(shù)Fcn模塊，濾波模塊，直流電機(jī)負(fù)載，以及仿真結(jié)果示波器Scope顯示模塊等。圖2仿真結(jié)果直觀地呈現(xiàn)了直流架線機(jī)車(chē)實(shí)驗(yàn)電源調(diào)壓器輸出波形。

4結(jié)束語(yǔ)

為了使電辦電子技術(shù)更加適應(yīng)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，特別是滿足現(xiàn)階段中國(guó)制造2025與“工業(yè)4.0”的需要，高職院校的“電力電子技術(shù)”課程必須進(jìn)行改革。我們不僅要充分利用如QQ、微信、飛信、APP、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、世界大學(xué)城等信息化教學(xué)方法與手段解決教學(xué)內(nèi)容多且復(fù)雜抽象但課時(shí)少的矛盾，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、分析解決問(wèn)題、創(chuàng)新的能力等，也要將MATLAB/Simulink等仿真軟件引入課堂案例教學(xué)，用以解決教學(xué)內(nèi)容抽象的問(wèn)題，擴(kuò)展學(xué)生的視野，也有利于提高電力電子技術(shù)課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率，從而培養(yǎng)適合當(dāng)今時(shí)代需求的高素質(zhì)的技能型專(zhuān)門(mén)人才。

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