《电力电子技术》课程四位一体的教学模式探究

　目前， 国内外很多高校都在进行教学改革， 充分结合现代“任务驱动、理实一体”的教学模式。作为我院各个专业都在开设的一门重要课程，为了增强学生的动手能力，培养应用型人才，就必须转变传统的“理论教学＋实验教学”模式，代之以“理论学习＋实验验证＋仿真设计＋实践操作” 四位一体的复合型教学模式， 这样即能帮助学生更透彻地理解电力电子电路的工作过程及实际应用，又能通过“仿真设计＋实践操作”给学生提供动手实践的软硬件环境，激发学生的主观能动性，使他们能充分利用实训室条件，在电力电子技术的实践学习中，提高各方面的能力，满足现代社会对创新型人才的要求。同时，通过典型实验努力不断突破该领域出现的新问题。
1 《电力电子技术》教学中存在的问题及根源
《电力电子技术》是高校电类专业的重要课程，但在教学中存在诸多问题，影响了教学效果和学生发展。
1）课程内容多且难，教学学时少。该课程主要内容包括电力电子元器件、电力变换和控制技术三个方面，主要讲授各种电力变换电路在不同负载下的工作原理、过程、波形变化及参数计算等。对职业院校的学生来讲，它是一门内容多、难理解的课程，教学学时却是比较少的。很多老师对该课程的教学和学生对课程的学习都是虎头蛇尾， 花大量的时间来学习元器件和电力变换，花少量的时间学习控制技术，很多学科前沿的东西则是草草而过。
2）教师对课程和教学方法把握不到位，影响教学和学习效果。该课程对教师的要求是比较高的，如果教师对前序课程掌握得不够好，对课程标准、教学内容安排及教学要求把握不到位，没有领会教材的编排意图，未能把教材本身所承载的教学思想、方法、情感等功能释放出来，不能很好驾驭教学过程等，都会影响教学的质量和学生的学习效果。
3）学生的基础较差，理解能力有限。职业院校的学生，普遍存在学习习惯不好、学习能力缺乏等问题。他们没有学习的目标，缺乏学习的动力，在学校不懂得如何学习，上课喜欢睡觉、玩手机等。另外，他们的物理、数学底子都比较薄弱，电工、电子等基础课程也学习得一知半解， 因此他们在学习本课程时感觉非常困难，出现理论知识难理解、实践操作照样搬、期末考完全忘光等问题。
2 解决问题的办法———“理论学习＋实验验证＋仿真设计＋实践操作”四位一体的复合型教学模式针对《电力电子技术》教材理论知识丰富，比较深奥抽象，职校学生基础薄弱的特点。在教学过程中，教师必须把握课程标准、领会教材编写意图等，改变传统的“教学内容即教材内容”的陈旧观念，改变传统的教学模式，结合学生情况和教学内容特点，对教学内容进行最佳优化，对教学方法进行最佳设计，从而有效利用仅有的教学课时，帮助学生更加透彻地理解电力电子电路的工作过程及实际应用，让学生由被动接受向主动学习转变，能学到更多实用的知识和技能。基于此，本文提出“理论学习＋实验验证＋仿真设计＋实践操作”四位一体的复合型教学模式。
1）任务驱动下的项目教学。考虑到职业院校学生的综合水平，我院在进行《电力电子技术》教学时，将教学内容分为调光灯的设计与制作、直流调速装置、电风扇无极调速的应用、开关电源、中频感应加热电源、变频器六个项目，每个项目又分成元器件的认识、电路分析、电路实验与使用等若干小任务。理论部分着重让学生掌握元器件的测试与使用， 分析电路的工作原理与过程，知道各电路的应用场合。为帮助学生更好地掌握理论教学内容，在课堂上我们广泛采用了任务驱动、案例教学、实物演示、小组讨论等多种教学方法。
2）行动导向下的实验验证。对于每个教学项目，在学生掌握了元器件的测试与使用，会分析电路的工作原理与过程之后，就要带领学生在实验室进行实验验证。为了让学生深入理解电路在实际中的应用，并及时发现电路中存在的问题，我们会通过一些小任务引导学生进行思考和分析， 并最终通过行动来完成每一个实验项目。在学生进行实验的过程中，采取加分、奖励等小措施，让学生快乐地接受知识，学到技能。
3）启发教学下的仿真设计。职业院校的学生模仿能力强，但创新能力比较差，为了提高学生的创新意识与能力，在实践教学中，尝试将仿真软件Multisim 应用其中，教会学生软件的使用与
操作，并利用该软件设计一些简单的电力电子电路，如调光电路。
4）竞赛驱动下的实践操作。学生自己设计的电路是否可用，师生们都想知道答案，这时我们会采购一些元器件分发给学生，让他们按照自己的设计图纸焊接出来， 并在电力电子实验装置台上进行接线、测试。因为采用了竞赛驱动式的教学，学生们在电路的仿真设计与制作过程中，表现得非常积极，尤其当看到自己的电路能够使用时， 他们更是对自己的学习与实践操作充满了信心。在设计制作电路的过程中，为了更好地完成任务，学生更是积极主动思考、分析电路的工作原理与过程，在电路出现问题时也能进行简单地分析处理。
3 案例简介
下面以双向晶闸管调光电路为例来介绍“理论学习＋实验验证＋仿真设计＋实践操作”四位一体的复合型教学模式在《电力电子技术》课程教学中的应用。
1）理论学习。教师带领学生认识并会测试双向晶闸管，引导学生分析双向晶闸管构成的单相交流调压电路的工作原理与过程，并分析实用双向晶闸管调光电路的结构、工作原理与过程。
2）实验验证。在掌握理论知识的基础上，利用我院的电力电子技术实训装置三向SX－DD－1 进行实验验证， 帮助学生进一步理解电路的工作原理与实际应用， 并学会电路的故障分析与排故。
3）仿真设计。利用仿真实验室教授学生使用与操作仿真软件Multisim13．0， 并利用该软件设计简单的双向晶闸管调光电路。图1 为学生设计的由两只定值电阻、两只电容、一只滑变电阻、一只双向触发二极管和一只双向晶闸管构成的调光电路及仿真结果。图中的R1 为负载（灯泡），调节图中500kΩ 的滑变电阻，可以取得较大调光范围。
 
图1 简易双向晶闸管调光电路及仿真结果
4）实践操作。电路设计好之后的任务就是电路板的制作调试了。在实际教学中，为增强学生的动手能力，让学生分组比赛进行焊接调试。在指导老师将各种元器件及焊接工具发放下去之后，他们很快便制作好了电路板。图2 为其中一组学生的作品。

图2 学生焊接制作的简易双向晶闸管调光电路
经接线测试，该电路可以取得较好的调光效果。图3 为用数字示波器测得的输出电压波形。

图3 示波器测得的输出电压波形
从这组学生的接线测试结果和示波器测得的输出波形来看，利用Multisim 13．0 设计制作出的简易双向晶闸管调光电路可实现调光，得到了令人比较满意的结果。
在调光电路的设计制作过程中， 尽管有很多学生设计的电路并不是很好，调光效果也不尽如人意，但在电路设计制作的过程中，他们学会了仿真软件的使用、电路板的焊接、元器件的测试、电路故障的查找与排除等更实用的技能。
4 结束语
在具体的实践教学中，我们又采取了分组竞赛式教学，提高了学生的团队合作精神与竞争意识。在设计制作电路的过程中，并非所有学生都能取得成功，设计出完美的电路，但是通过这一系列的教学实践过程，他们理解了电力电子技术的本质、学会了软件的使用、电路的制作与测试、故障的诊断与排除等技能，这对他们将来的学习和工作都具有重要的铺垫作用。