摘要:課程建設與改革是提高教學質(zhì)量的核心，也是教學改革的重點和難點。電力電子技術(shù)作為自動化專業(yè)的核心專業(yè)基礎理論課程，工程實踐性很強,具有鮮明的時代特征，其相應的教法改革必須與時俱進的。本文針對國外內(nèi)高校在電力電子技術(shù)方面的教育現(xiàn)況作較為全面的分析和比較,并提出了相關(guān)加強我國高校的電力電子技術(shù)教學改革的參考建議。
　　關(guān)鍵詞:電力電子;高校教學;教學改革
　　
　　0引言
　　學術(shù)角度上所稱的電力電子學（PowerElectronics）是在上世紀60年代出現(xiàn)的，在工程技術(shù)角度上稱為“電力電子技術(shù)”。它是由電力學、電子學和控制理論三個學科交叉而形成。電力電子作為一項新興技術(shù),在生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域受到人們越來越多的關(guān)注。特別是隨著各種新型功率電子器件的誕生,使電力電子設備的性能得到不斷提高;計算機技術(shù)的飛速發(fā)展大大提高了電路設計和仿真的效率;全球性的能源危機使人們的目光開始轉(zhuǎn)向環(huán)保型能源,如太陽能、風能,不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)換也必須依賴電力電子技術(shù)。這些因素都為電力電子技術(shù)的應用和發(fā)展提供了良好的契機。
　　目前我國高等教育部門均已意識到加強電力電子技術(shù)專業(yè)教育的重要性。為了促進我國高校電力電子技術(shù)教學的改革和發(fā)展,已在電力電子教材內(nèi)容和課程內(nèi)容的設置、課程體系設置、實驗室建設和教學方法方面有所改進。旨在使學生具備必要的專業(yè)知識的同時，培養(yǎng)學生運用專業(yè)知識的能力。
　　
　　1國內(nèi)外高校本科電力電子技術(shù)教材內(nèi)容和課程內(nèi)容的設置
　　國內(nèi)外高校本科教育電力電子技術(shù)教材內(nèi)容和課程內(nèi)容設置的比較見表1。
　　
　　通過以上內(nèi)容比較可以看出,國內(nèi)的本科教材通常是在介紹電力電子開關(guān)器件的基礎上,對各種交、直流電能變換電路的結(jié)構(gòu)和工作原理進行分析,并涉及一些簡單的軟開關(guān)技術(shù)。國外教材則更注重介紹電力電子技術(shù)的實際應用,如:高頻開關(guān)電源、小型熒光燈鎮(zhèn)流器、感應加熱、電力電子技術(shù)在電力、交通、工業(yè)企業(yè)中的應用等,這是我國教材應向國外同行學習,加以改善的方面。
　　明尼蘇達大學在電力電子課程的授課和實驗中采取了一種新的教學方法———基于BuildingBlock的教學方法。所謂BuildingBlock,是一個雙口開關(guān)模塊(switchingpole),如圖1所示。該模塊可以作為各種不同結(jié)構(gòu)、功能的變換器的基本組成部分,利用BuildingBlock可以構(gòu)成Buck,Boost,Buck2Boost,Flyback,Forward等變換器,三個這樣的模塊還可以構(gòu)成用于控制三相交流電機的開關(guān)模式逆變器。該課程首先講述BuildingBlock,為描述不同類型變換器的拓撲結(jié)構(gòu)提供了一個共同的基礎,在分析其他變換器的過程中直接利用BuildingBlock的分析結(jié)果,簡化了變換器的分析過程。
　　
　　圖1
　　FundamentalsofPowerElectronics教材的一大特色是從電路設計的角度入手,介紹如何根據(jù)所要實現(xiàn)的電路功能設計電路結(jié)構(gòu),選擇功率電子器件,注重建立各種不同結(jié)構(gòu)的DC-DC變換器的內(nèi)在聯(lián)系,而不僅僅是對各類功率電子器件和各種電路結(jié)構(gòu)的孤立分析。該教材的另一大特色在于引入了為各種結(jié)構(gòu)電力電子電路建模的方法,包括直流穩(wěn)態(tài)模型和交流小信號模型,并強調(diào)小信號分析和控制等系統(tǒng)分析與設計的概念。這種從電力電子電路設計的角度入手,將電力電子技術(shù)的基礎知識有機結(jié)合起來的編寫思路十分新穎,且實用性強。
　　2電力電子技術(shù)課程體系設置
　　電力電子技術(shù)多作為工業(yè)自動化、電氣自動化等專業(yè)的專業(yè)必修課,所學內(nèi)容為電力電子技術(shù)的基礎知識,國內(nèi)外大學在這一課程設置上差別不大。在碩士和博士生教育階段,研究生們開始系統(tǒng)地學習電力電子的專業(yè)知識,對電力電子技術(shù)的各研究領(lǐng)域單獨設課,以使研究生們的專業(yè)知識更加深入,為日后的課題研究和科研做好準備。
　　我國浙江大學碩士生的電力電子與傳動課程設置如下:
　　現(xiàn)代電力電子電路、現(xiàn)代電力電子器件、電力電子系統(tǒng)的建模與控制、現(xiàn)代電力無源元件及其應用、電力電子系統(tǒng)的電磁兼容(EMC)設計基礎、電力電子系統(tǒng)CAD、電力電子電路設計、電機傳動技術(shù)及其應用、計算機實時控制、數(shù)字信號處理(DSP)理論及應用、應用電力電子。
　　系統(tǒng)和設計的思想貫穿課程設置的全過程。通過這一系列課程的學習和訓練,使研究生們對電力電子的專業(yè)知識有全面、系統(tǒng)、深刻的把握。
　　在歐洲,丹麥Aalborg大學的課程設置更加與眾不同。針對電力電子專業(yè)新技術(shù)不斷涌現(xiàn)、知識更新快的特點,該大學采用了獨特的Problem2basedandProject2oriented的學習方法。學生從第5學期開始,每學期都要在導師的指導下,與同學合作完成一個課題(project),部分課程的設置則是針對課題研究安排的,包括課堂教學、講座、討論等多種形式,以實現(xiàn)教學內(nèi)容與新技術(shù)發(fā)展緊密結(jié)合的目的。
　　課程設置和課題舉例見表2。
　　
　　每學期一課題的教學方法是Aalborg大學的特色。每學期初,在搜集資料和討論的基礎上,學生首先對需要研究的問題進行問題分析,限定研究范圍,確定課題題目,制定工作計劃,然后學生通過查閱文獻資料、聽講座、小組討論、接受導師指導,實地考察、仿真和實驗等各種方法解決問題,進行課題研究。課題研究結(jié)束時每個課題組需要提交一個50～200頁的課題報告。考試采用答辯的方式,每個學生作一個與課題相關(guān)的專題報告,并回答導師的提問,與反對意見展開辯論。這種課程設置方式培養(yǎng)了學生帶著問題進行學習、通過學習解決問題的能力,同時在小組課題研究的過程中還鍛煉了學生與人交流(書面、口頭)的能力、團隊合作精神、項目的組織與管理能力等,直接面向企業(yè)和科研機構(gòu),培養(yǎng)實用型人才。
　　3實驗室建設
　　目前我國高校的電力電子實驗中,需要學生在實驗室中自行操作的實驗多為驗證性實驗,允許學生自行設計的部分較少,靈活性不足,明尼蘇達大學的基于BuildingBlock的教學和實驗方法很值得我們借鑒。網(wǎng)絡電力電子實驗更是受到資金、技術(shù)等因素的制約,能提供網(wǎng)絡實驗的高校還是少數(shù),但應將網(wǎng)絡實驗作為未來的發(fā)展方向。
　　
　　4教學方法改革
　　利用新的教學方法提高學生對電力電子課程的興趣,也被視為電力電子教學改革的重要手段。迅速發(fā)展的信息技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)不僅被應用于實驗室建設,同時也被廣泛作為課程教學的新方法。國內(nèi)外許多大學都已開發(fā)出電力電子的網(wǎng)上授課內(nèi)容,并以多媒體的形式呈現(xiàn)給學生,以下挑選了國內(nèi)外幾所大學建立的電力電子網(wǎng)上授課項目作簡要介紹,其中以瑞士的iPES最為著名。各項目網(wǎng)址見參考文獻。
　　
　　
　　5對高校電力電子教學的幾點建議
　　通觀國內(nèi)外高校電力電子教學現(xiàn)狀,有很多值得我們學習和借鑒的新方式、新方法,在我國的電力電子教育改革中,筆者認為應注意以下幾方面:
　　1)建立系統(tǒng)的觀念。在教材編寫與課程內(nèi)容組織的過程中,從電力電子系統(tǒng)的觀點出發(fā),將相關(guān)知識有機融合起來,避免將各種電力電子器件、各種結(jié)構(gòu)功能的電路作孤立講解,同時加強系統(tǒng)控制方面的內(nèi)容。
　　2)注重電力電子電路的設計,培養(yǎng)學生的電路設計思想和能力。從電路設計的角度出發(fā)組織電力電子技術(shù)的教學內(nèi)容,也是一個很好的教學方式。
　　3)課堂教學、仿真、實驗并重。在課堂教學中引入各種先進的教學手段,在實驗室中引入先進的仿真軟件,同時下大力氣建立電力電子技術(shù)實驗室。通過各種實驗電路搭建一個完整的電力電子系統(tǒng),應是實驗室的基本功能,而不僅僅是對各種功能電路的驗證。
　　4)在研究生教學中,為了跟上電力電子技術(shù)快速發(fā)展的步伐,僅僅講授教材中的內(nèi)容是不夠的,應采取討論、講座、專題報告等各種形式,使學生對電力電子的前沿技術(shù)有所把握,為學生未來的科研與工作打好基礎。
　　5)積極開展電力電子及相關(guān)課程的網(wǎng)上教學,用動畫、多媒體等先進手段展示電力電子的課程內(nèi)容,提高學生的學習興趣。通過交互式網(wǎng)頁設計使學生主動參與到學習過程中來,提高教學效果。
　　6)加強考核方式改革，培養(yǎng)學生自主學習能力。考核是教育測量的工具，不僅是對學習成績的評定，更重要的是對學習習慣的培養(yǎng)和學習方向的引導。考核方式改革就是培養(yǎng)學生主動學習的習慣。
　　6結(jié)論
　　本文對國內(nèi)外高校的電力電子技術(shù)教育現(xiàn)狀進行了綜合闡述，并結(jié)合筆者的教學經(jīng)驗，提出了“高校電力電子教學”課程教學的改革理念。主張從事“高校電力電子教學”者應不斷跟新教學觀念和教學內(nèi)容，探索新的教學方法和手段，取長補短，緊跟時代步伐以提高教學質(zhì)量。更好地為學習“電力電子學”的高校院校學生服務。最終達到提高學生綜合素質(zhì)的目的。
　　參考文獻：
　　1．陳堅，趙玲編．《電力電子技術(shù)及應用》（電氣工程及其自動化專業(yè)函授專升本教材）．北京：中國電力出版社，2006.1
　　2．曹豐文，劉振來，祁春清，編著．電力電子技術(shù)基礎．北京：中國電力出版社，2007.8
　　3．湯建新，馬皓編著．電力電子技術(shù)實驗教程．北京：機械工業(yè)出版社，2007.3