試論電力電子技術(shù)本科生教學(xué)的實(shí)踐與設(shè)想

摘要：電力電子技術(shù)”是我國(guó)高等院校電氣工程與自動(dòng)化類本科專業(yè)最為重要的學(xué)科基礎(chǔ)課之一。主要介紹浙江工業(yè)大學(xué)多年來(lái)在電力電子技術(shù)本科生教學(xué)方面取得的一些有益的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，如注重建設(shè)優(yōu)秀的教學(xué)團(tuán)隊(duì)和培養(yǎng)有前途的青年教師、完善適合學(xué)校實(shí)際情況的課程設(shè)計(jì)、以學(xué)生為本安排內(nèi)容豐富的教學(xué)活動(dòng)、運(yùn)用靈活多樣的教學(xué)方法和教學(xué)手段等。為了更充分地發(fā)揮“電力電子技術(shù)”課程的作用，在現(xiàn)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出今后繼續(xù)深化電力電子技術(shù)本科生教學(xué)改革創(chuàng)新的若干設(shè)想，如循序漸進(jìn)地推進(jìn)電力電子技術(shù)的本科生雙語(yǔ)教學(xué)模式、繼續(xù)完善電氣工程與自動(dòng)化類本科專業(yè)教學(xué)鏈等。
一、注重建設(shè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)和培養(yǎng)青年教師：
　　在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，教師不但是知識(shí)的教授者、教學(xué)活動(dòng)的組織者，同時(shí)還是學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評(píng)估者。優(yōu)秀的教師是保證教學(xué)高質(zhì)量和高水平的關(guān)鍵，他們?yōu)槿藥煴�、具有豐富的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)、富有愛(ài)心，能夠激發(fā)學(xué)生求知的熱情，既教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)方法，又讓學(xué)生掌握科學(xué)知識(shí)。
　　經(jīng)過(guò)多年的積累，目前我校電力電子技術(shù)本科生教學(xué)團(tuán)隊(duì)已初具規(guī)模，核心成員主要有教授1人、副教授2人、講師2人、實(shí)驗(yàn)員1人。其中具有博士學(xué)位2人，碩士學(xué)位3人。該團(tuán)隊(duì)每年都會(huì)承擔(dān)全校3個(gè)電氣工程與自動(dòng)化類本科專業(yè)（電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)、自動(dòng)化專業(yè)和電氣工程及其自動(dòng)化教育專業(yè)）約6～8個(gè)班的電力電子技術(shù)教學(xué)工作。為保證全校范圍內(nèi)該課程教學(xué)內(nèi)容與質(zhì)量的一致性，各授課教師按統(tǒng)一的教學(xué)大綱分專業(yè)分班級(jí)進(jìn)行教學(xué)，期末所有選課的學(xué)生參加全校統(tǒng)一的考試。不同專業(yè)、不同班級(jí)的學(xué)生呈現(xiàn)出來(lái)的特點(diǎn)也各不相同。在統(tǒng)一教學(xué)內(nèi)容的前提下，各教師遵循以學(xué)生為本的原則采取靈活恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法進(jìn)行針對(duì)性授課，確保達(dá)到良好的教學(xué)效果。
　　我校電力電子技術(shù)本科生教學(xué)團(tuán)隊(duì)自組建以來(lái)一直定期召開(kāi)會(huì)議討論并解決教學(xué)中遇到的問(wèn)題，交流并總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，共同開(kāi)展教學(xué)和科研課題項(xiàng)目，促進(jìn)各成員教師特別是青年教師在業(yè)務(wù)上的進(jìn)步。在培養(yǎng)教學(xué)新生力量上，該教學(xué)團(tuán)隊(duì)引入青年教師導(dǎo)師制度，由多位（副）教授級(jí)的教師擔(dān)任指導(dǎo)教師，對(duì)經(jīng)驗(yàn)尚淺的青年教師進(jìn)行全程、全方位的培訓(xùn)，包括寫(xiě)教案、制作PPT課件、課堂試講、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、批改作業(yè)、學(xué)生答疑、擬考試卷、指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)等。每個(gè)階段，指導(dǎo)教師都會(huì)對(duì)青年教師的表現(xiàn)做出中肯的評(píng)價(jià)，幫助他們盡快熟悉業(yè)務(wù)、提高水平。在整個(gè)團(tuán)隊(duì)的關(guān)心下，青年教師成長(zhǎng)很快，在由學(xué)院組織的學(xué)評(píng)教和教學(xué)技能比賽中都取得了良好的成績(jī)。
二、完善適合學(xué)校實(shí)際情況的課程設(shè)計(jì)：
 “電力電子技術(shù)”是一門(mén)理論性、實(shí)用性都很強(qiáng)的課程，課程內(nèi)容量多且面廣，合理分配理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比例就顯得非常重要。結(jié)合學(xué)校的實(shí)際情況，我校電力電子技術(shù)本科生教學(xué)團(tuán)隊(duì)為電氣工程與自動(dòng)化類相關(guān)的3個(gè)本科專業(yè)制訂了統(tǒng)一的教學(xué)大綱。“電力電子技術(shù)”課程總共安排了64學(xué)時(shí)，其中，理論教學(xué)48學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)16學(xué)時(shí)，在注重教授學(xué)生基本概念和基本分析方法等理論知識(shí)的同時(shí)也同樣注重培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際和分析解決問(wèn)題的實(shí)踐能力。與大多數(shù)國(guó)內(nèi)高校接軌，教材主要選用普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材、普通高等教育電氣工程與自動(dòng)化類“十一五”規(guī)劃教材——機(jī)械工業(yè)出版社出版的《電力電子技術(shù)》最新版本和學(xué)校自編的《電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)用書(shū)》，實(shí)驗(yàn)裝置采用求是公司生產(chǎn)的MCL型電力電子及電力傳動(dòng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。所選教材《電力電子技術(shù)》第5版本一共有10個(gè)章節(jié)，僅48學(xué)時(shí)的理論課不可能也沒(méi)必要面面俱到講授教材中的所有內(nèi)容。因此，教學(xué)團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步對(duì)這10章的教學(xué)內(nèi)容劃分了主次，對(duì)電力電子器件、電力電子器件應(yīng)用的共性問(wèn)題、整流電路、直流－直流變流電路這4個(gè)章節(jié)做重點(diǎn)教學(xué)，對(duì)其余的6個(gè)章節(jié)做次重點(diǎn)教學(xué)。16學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課要求完成5個(gè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，內(nèi)容涉及各主要電力電子器件及其驅(qū)動(dòng)電路、晶閘管可控整流電路、PWM直流斬波電路分析及測(cè)試和開(kāi)關(guān)電源分析及測(cè)試，進(jìn)度與理論課的相關(guān)內(nèi)容同步，確保學(xué)生能在第一時(shí)間把所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)際聯(lián)系起來(lái)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)在教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生學(xué)習(xí)效果考評(píng)兩方面同時(shí)做到了對(duì)理論與實(shí)踐的兼顧，規(guī)定學(xué)生學(xué)習(xí)該課程所得總成績(jī)由以下三部分組成，即期末理論考試成績(jī)占70％、平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績(jī)占10％、課堂表現(xiàn)及課后作業(yè)成績(jī)占20％。
三、以學(xué)生為本的教學(xué)活動(dòng)實(shí)踐
　　在具體實(shí)施電力電子教學(xué)的過(guò)程中，教師激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，創(chuàng)造良好的互動(dòng)教學(xué)氛圍是非常重要的。這就需要教師以學(xué)生為本結(jié)合具體的授課內(nèi)容靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段。
　　我校“電力電子技術(shù)”是“電路原理與實(shí)驗(yàn)”等課程的后續(xù)課程，理論性很強(qiáng)。在教授該課程新知識(shí)點(diǎn)時(shí)，若涉及到相關(guān)前續(xù)課程重要的舊知識(shí)點(diǎn)，教師會(huì)采用先溫故后知新的教學(xué)方法，通過(guò)學(xué)生回答問(wèn)題的方式復(fù)習(xí)舊知識(shí)點(diǎn)，由淺入深幫助學(xué)生進(jìn)入狀態(tài)以便教授新知識(shí)點(diǎn)。比如，在講述變壓器漏感對(duì)整流電路的影響這一節(jié)內(nèi)容的最開(kāi)始，先溫習(xí)理想變壓器的特性和非理想變壓器的等效電路模型，再把簡(jiǎn)化后的非理想變壓器等效電路模型代入到已學(xué)的整流電路中，然后進(jìn)入正題——分析電路的工作原理。教師在講授電路工作原理時(shí)，會(huì)一再?gòu)?qiáng)調(diào)電力電子器件的開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)和電力電子電路的分段線性分析方法這兩個(gè)貫穿整個(gè)課程始終的基本概念和基本方法，并現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成一部分電路的分析工作，通過(guò)加強(qiáng)學(xué)生的參與感來(lái)促使他們更積極地把外在的基本知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為內(nèi)在的電路分析能力。
　　在傳統(tǒng)的口頭講授過(guò)程中，教師會(huì)適當(dāng)?shù)亟柚?ldquo;靜動(dòng)相宜”的PPT課件、具體的實(shí)物教具和靈活的板書(shū)等來(lái)提高“電力電子技術(shù)”課程的理論教學(xué)效果。此外，教師還會(huì)適當(dāng)?shù)財(cái)U(kuò)充一些教科書(shū)以外的電力電子技術(shù)內(nèi)容，如仿真技術(shù)等。教師利用仿真軟件PSPICE、MATLAB等在課堂上虛擬地實(shí)時(shí)演示電路更真實(shí)的工作過(guò)程，既拓展了學(xué)生的視野又能很形象地解說(shuō)課程中的知識(shí)難點(diǎn)，如三相半波可控整流電路中晶閘管的正向耐壓?jiǎn)栴}。電力電子器件的封裝材料及形式多種多樣，性能也不盡相同。為了讓學(xué)生更真實(shí)、更立體地認(rèn)識(shí)電力電子器件，教師除了展示器件照片外還會(huì)提供一些器件的樣品讓學(xué)生親身接觸。關(guān)于教材中重要公式的推導(dǎo)，教師會(huì)采用PPT課件與板書(shū)相結(jié)合的方式幫助學(xué)生更容易理解和掌握。
　　“電力電子技術(shù)”課程包含很多基本概念，在講述時(shí)教師會(huì)根據(jù)聽(tīng)課學(xué)生的實(shí)際英語(yǔ)能力，有意識(shí)地就專業(yè)術(shù)語(yǔ)部分進(jìn)行中英文雙語(yǔ)教學(xué)。這不但能增強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)英語(yǔ)水平，而且還可以提高學(xué)生使用中英文關(guān)鍵詞檢索科技文獻(xiàn)的能力，為該課程的后續(xù)課程特別是“畢業(yè)設(shè)計(jì)”的教學(xué)打下良好的基礎(chǔ)。
　　在“電力電子技術(shù)”的理論教學(xué)過(guò)程中，強(qiáng)調(diào)電力電子技術(shù)對(duì)國(guó)計(jì)民生的重要性是非常必要的。比如，在舉例說(shuō)明電力電子技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用時(shí)，教師會(huì)盡量多舉些與學(xué)生日常生活以及當(dāng)前社會(huì)熱點(diǎn)相關(guān)的例子（如手機(jī)電池充電器、筆記本電腦電源適配器、未來(lái)的“光源之星”LED照明、節(jié)能環(huán)保的電動(dòng)汽車(chē)等）。先拋磚引玉讓學(xué)生有些感性的認(rèn)識(shí)，再通過(guò)啟發(fā)性的提問(wèn)鼓勵(lì)學(xué)生積極地去發(fā)現(xiàn)身邊所遇到的科學(xué)技術(shù)。在增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，提高學(xué)生對(duì)該課程的重視程度。
　　“電力電子技術(shù)”是一門(mén)理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程。為了更好地銜接理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，教師在課堂上除了提供電力電子電路的理想波形圖，還會(huì)提供一些電力電子電路的實(shí)際波形圖，讓學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)和思考它們之間的異同。用一連串的疑問(wèn)激發(fā)起學(xué)生的強(qiáng)烈求知欲，令他們更主動(dòng)地去預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，更認(rèn)真地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并且更努力地去嘗試著尋找答案。比如，反激式電路在電流斷續(xù)工作模式下，由教科書(shū)提供的開(kāi)關(guān)管S兩端電壓的理想波形和在實(shí)驗(yàn)中用示波器觀察到的S兩端電壓的實(shí)際波形在S關(guān)斷的部分是有很大差別的。在理論課堂上，當(dāng)教師同時(shí)給出理論和實(shí)驗(yàn)波形圖加以對(duì)照時(shí)，學(xué)生表現(xiàn)出極大的興趣，躍躍欲試地去尋找實(shí)際電路中S兩端電壓在S關(guān)斷時(shí)刻出現(xiàn)阻尼振蕩現(xiàn)象的原因。此時(shí)，教師正好因勢(shì)利導(dǎo)，鼓勵(lì)他們認(rèn)真地去完成相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)再結(jié)合已學(xué)理論知識(shí)自主地找出答案。實(shí)踐結(jié)果表明該教學(xué)效果很好。
四、關(guān)于今后教學(xué)的一些設(shè)想：
　　電力電子技術(shù)的發(fā)展日新月異，關(guān)于“電力電子技術(shù)”的教學(xué)也需要與時(shí)俱進(jìn)，緊跟潮流，與社會(huì)接軌。目前，在我校采用全英文教學(xué)電力電子技術(shù)的條件還不夠成熟。但是，教師可采用循序漸進(jìn)的方法，從目前以中文為主的雙語(yǔ)授課，到中英文各半的雙語(yǔ)授課，再到以英文為主的雙語(yǔ)授課，最后過(guò)渡到全英文授課。目前，最適合我校的辦法是課程的重要章節(jié)主要采用中文教學(xué)，務(wù)必讓學(xué)生掌握必要的基本知識(shí)；而次重要章節(jié)則可主要采用英文教學(xué)，這對(duì)擴(kuò)展學(xué)生視野很有利。
　　層出不窮的電力電子新技術(shù)不斷豐富著“電力電子技術(shù)”的教學(xué)內(nèi)容。全面而系統(tǒng)的“電力電子技術(shù)”教學(xué)是無(wú)法僅通過(guò)一門(mén)課程來(lái)完成的，但它可以通過(guò)一系列課程來(lái)不斷深化。在現(xiàn)有“電力電子技術(shù)”課程的基礎(chǔ)上，按社會(huì)就業(yè)的需求配套完善其后續(xù)課程。除了強(qiáng)化這些課程之間的內(nèi)在聯(lián)系、完善整個(gè)教學(xué)鏈，教師還應(yīng)多鼓勵(lì)優(yōu)秀的學(xué)生積極參加各類電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、申請(qǐng)由學(xué)院提供的建龍基金等，在教師指導(dǎo)下開(kāi)展一些與電力電子技術(shù)相關(guān)的小課題。通過(guò)一系列課程的學(xué)習(xí)和科研課題的參與，學(xué)生能更深入地了解和掌握電力電子技術(shù)，對(duì)他們今后從事與電力電子技術(shù)相關(guān)的工作具有積極的意義。
五、結(jié)論
“電力電子技術(shù)”是我國(guó)高等院校電氣工程與自動(dòng)化類本科專業(yè)最重要的學(xué)科基礎(chǔ)課之一。多年來(lái)，我校一直致力于提高該課程的教學(xué)質(zhì)量和水平，不斷學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外高校的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和積累自身教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，注重建設(shè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)和培養(yǎng)青年教師，完善適合學(xué)校實(shí)際情況的課程設(shè)計(jì)，在以學(xué)生為本的教學(xué)活動(dòng)實(shí)踐中靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段提高教學(xué)效果，為適應(yīng)當(dāng)今科技和社會(huì)發(fā)展的需要提出逐步實(shí)現(xiàn)全英語(yǔ)、系統(tǒng)化“電力電子技術(shù)”教學(xué)架構(gòu)的設(shè)想。希望能為“電力電子技術(shù)”教學(xué)的進(jìn)一步深化改革和創(chuàng)新提供參考。