《电力电子技术》课程诊改报告

《电力电子技术》课程诊改报告一、课程设置的必要性本课程是职业院校电气运行控制专业的一门专业课程，其目标是培养学生具备从事电气自动化运行中变流设备及其控制设备的安装、调试与维修的基本职业能力，本专业学生应达到国家维修电工职业资格证书中中级工和高级工相关技术考证的基本要求。二、课程建设规划本课程标准以电气自动化专业学生的就业为导向，根据行业专家对电气自动化专业所涵盖的岗位群进行的任务和职业能力分析，遵循学生认知规律，紧密结合国家维修电工职业资格证书中的考核要求，确定本课程的工作模块和课程内容。为了充分体现应用技术引领、实践导向课程思想，要将本课程的教学活动分解设计成若干单元技术，以模块为单位组织教学，以典型设备为载体，引出相关专业理论知识，使学生在实践中加深对专业知识、技能的理解和应用，培养学生的综合职业能力，满足学生职业生涯发展的需要。本课程建议课时为60学时。课时数以课程内容的重要性和容量来确定。通过理实一体化的教学活动，掌握电气自动化运行中整流器、斩波器、变频器等变流设备及其控制设备应用的技能和相关理论知识，能完成本专业相关岗位的工作任务。1.知识目标（1）掌握不可控器件电力二极管的识别、选择、运用的知识；（2）掌握半控型器件晶闸管、IGBT、GTR、MOEFET等全控型器件的识别、选择、运用的知识；（3）掌握触发电路与主电路的同步；（4）掌握晶闸管及其整流电路的保护方式的选择和设置知识。2.能力目标（1）会晶闸管典型的触发电路的安装、调试与常见故障的排除维护；（2）会单相电力电子控制电路的安装、调试与维护；（3）会三相变流电路系统的安装、调试与维护；（4）会识读通用变频器系统的说明书、系统图；（5）能设置变频器系统参数；（6）会调试典型变频器系统；（7）能排除典型变频器系统的常见故障三、课程内容序号课程模块课程内容课程要求参考课时1电力电子技术的发展和应用1.电力电子技术内涵2.电力电子技术发展史3.电力电子技术应用状况1.熟悉电力电子技术内涵；2.熟悉电力电子技术发展史；3.了解电力电子技术应用现状知识。42晶闸管整流技术1.单相可控整流器技术2.三相可控整流器技术3.有源逆变应用1.熟悉可控整流电路的组成；2.会分析可控整流器电路工作过程；3.会设计可控整流器电路，会元器件的选择应用。4.掌握逆变的概念和有源逆变形成的条件；5.掌握三相半波可控变流器有源逆变颠覆的原因和βmin的限制要求；6.会应用两组反并联三相晶闸管有源逆变器实现直流电动机的可逆运行。203直流斩波技术1.BUCK降压电路2.BOOST升压电路3.CUK升降压电路1.熟悉直流斩波器及其技术的意义；2.熟悉GTR、MOSFET、IGBT三者结构组成的关系、主要优点和不足；3.会分析降压直流斩波器（BuckChopper）的电路组成、工作原理和基本数量关系；4.会分析升压直流斩波器（BoostChopper）的电路组成、工作原理和基本数量关系。64交流电力控制技术1.单相交流调压器技术2.三相交流调压器技术3.晶闸管调压调光电路的安装和调试1.熟悉双向晶闸管（TRAIC）结构组成、工作原理和4种触发方式；2.会分析单相交流调压器电阻性负载时电路组成、工作原理和基本数量关系；3.会分析单相交流调压器电感性负载时电路组成、工作原理和α～φ～θ三者关系；4.会阅读晶闸管调光电路图并能理解单相桥式半控整流电路的工作原理。65变频器技术1.交交变频技术2.无源逆变换流技术3.电压型变频器技术4.电流型变频器技术1.会阅读典型的变频器的产品使用手册；2.理解典型的变频器常用全控型电力电子元件的知识及使用方法；3.理解典型的变频器的相关功能及功能参数的含义，知道变频器本身的保护功能；4.掌握典型的变频器的选择方法，知道典型的变频器使用时的注意事项，能进行典型的变频器的日常维护及检查；5.会阅读典型的变频器系统原理图、安装接线图。206PWM脉宽调制技术1.PWM脉宽调制基本技术2.逆变电路脉宽调制控制技术1.熟悉PWM脉宽调制基本技术的内涵以及PWM脉宽调制基本电路的种类、组成；2.会分析PWM脉宽调制基本电路工作过程。4四、课程教学方法与教学手段改革（一）教学方法1.在教学过程中，应立足于加强学生实际操作能力的培养，采用项目教学，以工作任务引领提高学生学习兴趣，激发学生的成就动机。2.本课程教学的关键是现场教学，应选用典型的电路与系统为载体，在教学过程中，教师示范和学生分组操作训练互动，学生提问与教师解答、指导有机结合，让学生在“教”与“学”过程中，会进行典型的整流及其触发控制系统、变频器的安装、调试及维护。3.在教学过程中，要应用多媒体、投影等教学资源辅助教学，帮助学生理解典型的整流及其触发系统、变频及其驱动系统的工作原理。4.在教学过程中，要重视本专业领域新技术、新工艺、新设备发展趋势，贴近生产现场。为学生提供职业生涯发展的空间，努力培养学生参与社会实践的创新精神和职业能力。（二）教学改革1.注重各课程间的交叉学习当今各个行业之间都不是孤立存在的，因此学生需要掌握多门学科，才能更好地适应社会。电力电子技术的教学也是一样的，电力电子技术包含的范围较广，它和很多其他的学科是紧密关联的，在电力电子的教学过程中，把其他的课程和电力电子技术这门课程结合起来一起学习，这样更能起到事半功倍的效果。比如：可以将信息电力技术中的器件和电力电子技术中的器件进行对比学习，可以将电力电子中涉及的控制理论和方法和自动控制原理中学习的控制思路和方法进行对比学习，还可以将传统电力设备和电力电子设备进行对比学习，等等。2.制订符合需求的教学方案要根据不同的专业要求制订不同的教学方案，还要参考企业对人才的需求合理修正教学方案。不一定书本上所有的内容都要讲，很多内容更不需要深讲，要偏重于学生以后的工程应用。例如：笔者所在高校自动化专业、电气工程及其自动化专业以及汽车工程专业都开设了电力电子技术这门课程。自动化专业更强调弱电对强电的控制，电气工程及其自动化专业更偏向电力电子在电力系统中的应用，而汽车工程专业主要是为新能源动力汽车的研发打下基础。而这些专业中还单独分出更加偏重实践应用的产业班、卓越班，这些班级就会在普通班级的教学方案上适当压缩理论学时，而增加实践学时。只有摸清需求的教学方案，才能培养出学有所长、学有所用的人才。3.改变传统的教学方式由于电力电子技术课程涉及的理论知识枯燥而又繁杂，这让很多学生对其心有余悸而兴趣缺乏。事实上，电力电子技术同时也是一门实用性很强的课程，并不完全适合依照先讲解概念，再剖析原理，然后结合实际应用的传统教学模式进行，反而更适合采用先引入实际案例，再对其工作原理进行剖析，最后总结基本概念的逆向教学模式。这样，便能够从一开始就让学生感受到电力电子技术的实用性，从而最大程度地激发他们的学习兴趣。逆向教学法和传统的教学法不同，它不是由因到果的推导，而是由果到因的回溯。在这样的教学活动中，教师起到的更多的是引导作用，学生能够变被动地接受为主动地学习。逆向教学法在教给学生新知识的同时还培养了学生分析解决问题的能力，理论结合实践的能力，尤其是创新的能力，而这些能力的培养能更好地帮助他们就业后快速适应工作岗位，将知识转化为生产力。五、课程考核方式改革1.改革传统的学生评价手段和方法，采用阶段评价，目标评价，项目评价，理论与实践一体化的评价模式。2.关注评价的多元性，结合课堂提问、学生作业、平时测验、实验实训、技能竞赛及考试情况，综合评价学生成绩。3.应注重学生动手能力和实践中分析问题、解决问题能力的考核，对在学习和应用上有创新的学生应予特别鼓励，全面综合评价学生能力。4.注重学生的职业素质考核。项目占比备注职业素质20迟到早退一次扣3分；缺课一次扣5分，累计超过3次取消本课考试资格，违反课堂纪律一次扣3分，没有按时打扫卫生和工具归位一次扣5分实验成绩30根据实验课表现打分作业练习10根据作业练习表现打分期末考试40闭卷考试，检测知识目标中的知识掌握情况六、课程存在的主要问题（一）课程内容设计滞后。一方面，电力电子技术发展日新月异，但是高职院校的教学内容相对滞后，无法适应社会以及企业的工程需要。另一方面，在实用性能方面，电力电子技术的要求很高。如何让学生成为一个高素质的应用人才，是当前高职院校需要解决的一个重大问题。在课程设计上，过多的理论公式推导、大量的电路图及波形分析使学生一定程度上感觉乏味。在教学内容组织上，高职院校教师没有按照科学的方法进行分类，只是将各种电力电子电路单纯地罗列出来，有关电力电子应用装置的具体介绍也只是一笔带过，内容组织在一定程度上不合理。另一方面，课程内容没有职业教育特色。由于历史原因，电力电子技术课程内容过于偏向本科，课程内容对电子电力器械的内部结构以及运行原理介绍较多，而高职学生更多的是需要对元器件的运用能力，课程内容没有真正体现高职教育特色、反映教改新成果。（二）课程教学方式单一。目前高职院校的教学方式大都采用讲授法，以教师的讲述、学生听课记笔记为主，再结合板书和多媒体视频、PPT等教学方式为辅。对于晶闸管整流电路、交流调压电路以及逆变电路，其电流和电压波形的分析较复杂，即使采用讲授以及展示PPT的方法，也很难引起学生的学习热情。此外，课程学习相对于学生来说难度系数大，学生较难理解理论知识，单一的讲授方式和PPT的展示不能很好地让学生将所学的课程内容有效运用到实际的电力电子产品中，对电力电子装置不理解、难理解，使得学生出现一定程度的厌学。（三）实训环节薄弱。实训对学习电力电子技术来说是掌握知识的一个重要方法；高职院校的实训是培养学生成才必经的环节。但是目前大多高职电力电子技术课程还是用基本的演示性和验证性项目进行实训教学。在这种实训里，学生的自主学习能力没有充分体现，学生的实践兴趣几乎为零，同时学校的实验设备功能利用率非常低。另外，电子产品更新换代的周期短，校内实验室的实验实训设备不能跟上日益更新的电力电子技术。七、课程改进措施（一）优化教学内容。随着现代社会科学技术的飞速发展，电力电子技术不断更新换代，它的应用范围不断扩大。因此，要对课程内容进行优化和合理安排，并在课程中适当添加电力电子技术飞速发展出现的新动态、新技术和新概念，尽量使课程内容贴近时代的变化。如在介绍电力电子元器件时要选用能够代表当前实际应用水平的电路进行讲述，这样才能贴近现今的需求，不至于让学生在毕业后感觉学校教学内容与社会断层。在优化的过程中查漏补缺，要以培养学生能力为本位，将提高学生技术应用能力作为重要目标，突出教学培养的核心内容，使教学内容详略得当，并且难易度适中，而对于比较复杂繁琐的数学公式推导过程，对高职学生没有什么现实的意义，对他们以后的工作没有什么作用。对电子电器元件的参数特性和使用方法要详细叙述，要让学生掌握电子电气元件的理论知识，明白如何使用这些元件，在头脑里生成一个印象。课程设计还要注意循序渐进，引导学生系统全面地掌握课程的核心内容和技术，并转化成为熟悉运用的能力，从而满足今后工作岗位所需的技术能力要求。（二）促进教学方式多元化。在传授知识给学生时，应注重对学生的启发互动，让学生在教学活动过程中得到启发。启发互动式的教学，是在教师讲授理论知识的前提下，在教师的指导下运用理论与实践交融渐进式的教学方式。在这钟教学方式下产生的学习环境，可以使学生有自由发挥、勇于创新的空间。一方面，学生立足教材，自我阅读、自我探索、自我感悟并按照已有的知识动手操作、归纳总结、探索规律，从而掌握本专业的职业能力；另一方面，教师立足于任务的引导，由简单到复杂、逐步深入、环环紧扣、教授技巧方法、示范技能，培养学生良好的职业能力。当然，除了启发互动式的教学方法之外，电力电子电路仿真――MATLAB软件是一种对高职院校很有帮助的教学辅助，能形象生动地演示电路的搭建和输出电压、电流变化的整个过程，这大大提高学生的学习积极性和学习兴趣。拥有成熟完善的电力电子工具包的MATLAB软件，在教学中使用简易，可模拟搭建课程中的各种复杂电路，电路的运行过程尽显在学生眼前。（三）以学生为主体