《电力电子技术》课堂教学及实验教学模式改革探索

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1、《电力电子技术》课堂教学及实验教学模式改革探索　　摘要：针对传统教学中存在的问题，引入计算机仿真技术，对《电力电子技术》课程教学模式进行改革，提出了PPT动画+课堂板书+计算机仿真3位一体的课堂教学模式及虚拟实验+装置实验的实验教学模式。基于MATLAB/SIMULINK及PSIM电路仿真软件开发了教学仿真实例及虚拟实验，应用到课堂教学及实验教学中，激发了学生的学习兴趣，提高了教学效率及教学质量，取得了良好的教学效果。　　关键词：教学模式改革；计算机仿真；电力电子技术　　中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2014）15-0034-03　　一、前言9　　

2、《电力电子技术》是一门面向机械电子、自动化等专业开设的实践性很强的应用技术型专业基础课程。其主要研究内容为电能的变换和控制，涉及各种电力半导体器件及变流装置，如整流、逆变、直流斩波、交-交变换等电能变换及PWM控制和软开关技术等内容[1-2]。在该课程的课堂理论教学中，有大量的电路波形分析及电量计算内容，需要画出相应的电压、电流信号波形图并作相关电量的数学公式推导及谐波分析。在传统教学模式中主要采用PPT动画及课堂板书等教学方式，不仅费力费时，且电路波形的动态变化表现不足，交互性很差，尤其对电路的谐波分析非常抽象、复杂而不易理解。特别是当需要改变电路参数及负载性质时，所有的波形图必须重

3、新画出，非常不方便，不仅使得教学课时紧张，而且内容单调枯燥，大大降低了学生的学习兴趣，难于达到理想的教学效果。为了克服传统课堂教学模式的缺点，形象直观地进行教学，变抽象为具体，变枯燥为生动，激发学生的学习兴趣，提高教学质量，有必要将MATLAB/SIMULINK及PSIM等计算机仿真技术引入到课堂教学中，作为传统课堂教学手段的补充，对现有课堂教学模式进行改进及完善[3-6]。　　《电力电子技术》课程具有很强的实践性，实验教学在整个课程教学中占有非常重要的地位。实验不仅可以验证课堂教学讲授的理论、加深对课堂理论知识的理解，而且可以锻炼学生的动手能力及解决实际问题的能力，在整个课程教学中具

4、有不可或缺的作用。本课程所开设的实验均是依托“电力电子技术及电机控制实验装置”9完成的。由于该实验装置操作复杂，加之每个实验学时有限，使得学生不易熟练掌握装置的使用，在实验中存在以下几方面的问题：（1）由于操作不当容易造成器件损坏，查找故障及更换损坏器件又会减少学生的实验时间，影响实验效果。（2）由于每台实验装置只配备了一台双踪示波器，同一时刻只能观察分析最多俩路电压、电流或驱动控制信号波形，难于对实验电路的各处波形有一个全面的观察，影响对电路工作情况的整体理解。（3）实验设备及元器件的老化等问题可能使得实验结果与理论分析出现较大差异甚至异常情况，从而影响实验效果。（4）每次的实验结果

5、及观察的波形需先记录在实验数据记录表中，实验结束时由指导教师检查实验数据及波形是否正确并给出成绩。但若实验结果不正确，则学生没有时间去纠正，还需另约时间重新完成实验，不利于提高实验效率。针对实验中存在的问题，需要对传统的实验教学模式加以改进和完善，在实验教学中引入计算机仿真技术，开发对应实验项目的MATLAB仿真虚拟实验，并提供给学生，作为学生实验时的辅助实验手段，达到及时解决实验中出现问题的目的，提高实验教学质量[7-10]。　　二、《电力电子技术》课程课堂教学及实验教学模式改革的思路　　基于传统课堂理论教学及实验教学中存在的问题和不足，引入计算机仿真技术，对《电力电子技术》课程课堂

6、教学模式及实验教学模式进行改革。　　1.课堂教学模式改革思路。在传统的PPT加板书授课的基础上，引入专用电力电子仿真软件MATLAB/SIMULINK和PSIM，针对课程主要教学知识点和重要电路开发若干课堂教学计算机仿真实例。通过在课堂教学中引入MATLAB及PSIM教学仿真实例，对关键的电力电子电路进行交互式动态波形分析，帮助学生理解课堂所讲理论内容。采用PPT动画+课堂板书+计算机仿真等三位一体的教学模式，提高课堂利用率，调动学生学习兴趣。将相关MATLAB及PSIM教学仿真实例提供给学生，以便学生能够在课前熟悉及课后复习课堂讲授内容，达到提高学习兴趣和教学质量的目的，同时让学生熟

7、悉电力电子电路的计算机仿真方法，为以后在实际工作的应用打下基础。9　　2.实验教学模式改革思路。在传统装置实验的基础上，利用MATLAB仿真软件中的SIMULINK工具箱开发每一个实验项目的MATLAB仿真虚拟实验，在实验前提供给学生，使学生对所做实验的电路及需要观察的波形有一个直观、感性的认识。将MATLAB仿真虚拟实验程序预存在实验室计算机上并对学生开放，以使学生随时能够针对实验中出现的问题进行仿真，观察正确的波形，以便于帮助确定问题所在，