电力电子技术实验教学改革的研究

第３１卷第３期　２０１５年３月　商丘师范学院学报　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＳＨＡＮＧＱＩＵ　ＮＯＲＭＡＬ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　Ｖ０１．３１　Ｎｏ．３　Ｍａｒｃｈ，２０１５　电力电子技术实验教学改革的研究　贾满满　，贺珂　（１．商丘师范学院物理与电气信息学院，河南商丘４７６０００；２．郑州电力职业技术学院，河南郑州４５１４５０）　摘措施．　要：电力电子技术实验教学扮演着重要的角色，以往单一的验证性实验教学已无法满足当前电力电子技　术教学的需要．精简验证性实验，增加综合性、设计性实验，并引入计算机仿真技术，是进行实验教学改革的重要　关键词：电力电子技术；实验教学；课程设计；计算机仿真　中图分类号：Ｇ６４２．０　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—３６００（２０１５）０３—０１３５—０２　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｅａｒｍ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ＪＩＡ　Ｍａｎｍａｎ　．ＨＥ　Ｋｅ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｓｈａｎｇｑｉｕ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｑｉｕ　４７６０００，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　ｏｆ　Ｃａｒｅｅｒ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ　４５１４５０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｐｌａｙｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｒｏｌｅ，ｔｈｅ　ｓｉｎｇｌｅ　ｖｅｒｉｉｃａｔｉｏｎ　ｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　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．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｔｅａｃｈｉｎｇ；ｃｕｒｒｉｃｕｌｕｍ　ｄｅｓｉｇｎ；ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　电力电子技术是弱电控制强电的技术，因为该课程的实践性强，理论较抽象，所以概念需要通过实验才能获得深入的理　解．电力电子技术实验教学通过动手设计并调试电路，可以深化和补充理论教学，强化理论教学与实验的结合，可以提高学　生独立分析、解决实际问题的能力，并培养学生综合设计的能力．同时注意培养学生严谨认真的科学作风与良好的实验态　度　．２　Ｊ．而对于刚学习这门实验课程的学生操作起来会有很大难度，实验过程中操作错误对元器件的影响是很大的，特别是　强电与弱电的接口部分　Ｊ．针对当前电力电子技术实验教学过程存在的不足，提出了实验教学的改革内容：提供开放的实验　教学，开展研究性实验教学，并改革实验平台．实施这些有效的方法后，可以提高学生的创新性能力，并培养学生学习的兴　趣，获得了良好的教学成果．　１增加综合性与设计性实验　我校把部分理论教学课程搬到实验室，在教师理论分析的学生利用实验仪器进行验证，通过理性认识与感性认识的结　合，加强了学生对理论知识的理解，在教师讲解完理论知识，学生可以进行验证性实验，以巩固刚学的理论知识．对于不同的　学生结合在操作过程中所遇到的具体问题，给予学生必要的讲解，实现电力电子技术实验教学中的因材施教．同时在电力电　子技术实验教学过程中，教师整理常见的错误，并组织学生讨论解决，达到学生强化电力电子技术学习的目的．　现在实验室的仪器基本可以满足基础性实验的需要，但综合设计性实验需要逐渐增加．在电力电子技术实验中为了改　革以基础性实验为主的教学模式，实验教学可由基础实验、课程设计、创新型研究课题组成．我校可在实验教学的选择上，按　照验证性、设计性与综合性实验相结合的原则编写教学大纲，大纲中每个实验后都有思考题，让学生独立完成思考题，提高　学生分析问题的能力，进而扩宽知识面．我校依据各工科专业的需要和理论教学的进度，电力电子技术实验教学由三个层次　收稿日期：２０１４—０４—１０；修回日期：２０１４—０４—２９　基金项目：商丘师范学院青年科研基金资助项目（２０１ｌＱＮＩ３）；商丘师范学院教改项目（项目名称：固体物理学教学的改革与　实践）；河南省教育厅科学技术研究重点项目（１２Ｂ１４００１２，１３Ｂ１４０１９１）　作者简介：贾满满（１９８３一），女，河南商丘人，商丘师范学院助教，硕士，主要从事控制理论与应用的研究．　１３６　组成．　商丘师范学院学报　２０１５拄　基础实验：根据电力电子技术理论课的进度，以单元实验为主，通过验证基础性实验，使学生熟悉典型电路的基本原理．　在有关章节的理论教学结束后，学生就可以进行验证性实验，进而使学生掌握所学的理论知识．在实验中保留整流电路和逆　变电路的验证性实验，可以使学生对电力电子技术的实际应用有清楚的认识．　设计性实验：在完成基础实验的前提下，教师提出设计性实验，充分发挥学生的主动性，仅给出基本的设计方法与设计　思想，不给出学生具体的电路图，通过学生自己查看相关资料后，自定设计方案和设计电路．通过完成设计性实验，可以提高　学生独立解决实际问题和知识的应用能力．对于直流斩波、交一交变频及ＰＷＭ控制技术相关的实验，教师可以提出设计性　实验．在教师提供电路参数后，学生可设计主电路、驱动电路及保护电路等，最终设计出合适的电路　Ｊ．　综合性实验：是基于上述实验完成后开展的，目的在于使学生熟悉所学的知识，并提高学生利用所掌握的知识解决难题　的能力．设计的内容是自选题目，培养学生在实验中提高自己的创造力．实验中学生需要运用所学的知识独立设计和调试，　分析实验结果，并撰写实验报告．目的在于培养学生实验设计与调试的能力，还可以培养学生的科学研究能力与综合能力．　综合设计性实验有较大的难度，但是具有一定的吸引力．对于学生，不但可以提高学生的操作技能，也发挥了学生的主动性．　增加综合性实验内容：基于单片机的三相桥式整流电路的设计，就是利用单片机硬件与软件，设计一种触发脉冲产生的方　法，以满足三相桥式整流电路的需要，教师提出实验要求，学生自主设计并调试电路．此实验内容把《单片机》与《电力电子技　术》相结合，能够使学生理解它们之间的联系及单片机的实际应用．另外，《电力电子技术》也可以和《工厂供电》相结合，比　如提出“高压直流输电系统设计”的实验．　以往的实验教学，学生对教师具有依赖性，实验过程中出现了问题即找教师解决．为了使学生认识到实验的重要性，在　实验教学改革过程中教师采用启发式进行指导，并提出如何分析问题和指出解决问题的方法，通过学生独立思考并寻找解　决问题的途径，通过在实验中检验，进而提高学生自行解决实际问题的能力．　２增加课程设计环节　学生在完成基本实验后可参加课程设计，并在课程设计过程中发现问题，学生需要通过自学相关内容才可以设计出方　案，课程设计是在整个学习过程中的综合实践，是实验教学的重要环节．以往电力电子技术教学过程中没有课程设计，部分　学生学完课程后，仅仅知道书本上的一些原理知识，对于电力电子技术的实际应用并不了解．课程设计可以是３～４名学生　做一个专题，学生相互合作完成设计题目．由于时间的限制，课程设计要求用仿真软件仿真出结果．通过课程设计促使学生　把电力电子技术及其它课程的理论知识相融合，使学生认识到课程之间的知识点是相互联系的，进而培养学生分析实际问　题的综合能力．　３利用仿真软件增加虚拟实验　电力电子技术实验教学用到的是各功率器件，三相交流电源与示波器等，其成本高昂且具有危险性．可以在电力电子技　术实验中引入计算机仿真，把电子仿真软件ＰＳＰＩＣＥ和ＭＡＴＬＡＢ引入到电力电子技术实验中，不仅可弥补实验设备数量不足　的缺点，还不用担心实验设备损坏和人身安全问题．仿真实验没有时间与地点的限制，学生也可在课外用计算机仿真，从而　克服了实验课时有限的不足．计算机仿真是使用仿真软件对被控对象的数学模型进行仿真，直观地显示电路的工作状态与　系统波形，可以起到虚拟实验的教学目标，计算机仿真的优点是精度高和重复性好　’　．让学生按照课题设计的重点和需要　对实际模型进行建模，这样有利于学生加深所学的理论知识，而且为学生将来从事工程设计打下基础．　４结束语　本文通过对电力电子技术实验教学一系列改革，可以提高学生的动手能力与解决实际问题的能力，并培养学生的综合　应用能力与科学研究的能力．通过综合使用多种实验教学方法，使电力电子技术实验变得有趣且有创造力，有利于提高学生　做实验的积极性，并加深学生对电力电子技术理论知识的理解．　参考文献：　［１］　潘海鹏，雷美珍，夏永明，等．电力电子技术课程实验教学改革与探索［Ｊ］．合肥工业大学学报，２０１０，２４（１）：１０５—１０８．　［２］　葛瑜，王武．电力电子技术递阶式实验教学研究［Ｊ］．实验技术与管理，２０１１，２８（５）：１５６—１５９．　［３］李兴宁，陈震，王书杰．电力电子技术实践教学的改革［Ｊ］．实验室研究与探索２００８，２７（１）：１６２—１６５．　［４］王兆安，黄俊．电力电子技术（第４版）［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２０００．　［５］　王春风，李旭春，薛文轩，等．电力电子技术实验教学改革的探索与实践［Ｊ］．实验室研究与探索，２０１１，３０（９）：１２７一　ｌ２９．　［６］　吴杰，詹习生．师范院校工科实验教学改革与探讨［Ｊ］．中国电力教育，２０１３，３０（４）：１３４—１３５．　［７］　赵涛，张丽华，徐开芸，等．Ｐｓｐｉｃｅ在电力电子技术教学改革实践中的应用［Ｊ］．电力系统及其自动化学报，２００９，２１（６）：　１２３—１２７．　【责任编辑：王军】