新型电源技术实验教学改革研究

2020-07-12刘金华吴佳楠

科技视界 2020年20期

余翼王凡刘金华吴佳楠

0 引言

传统的电源技术以低频技术为主，现代的电源技术是向以高频技术为主的新型电源技术方向转变的，同时这也是传统电力电子向现代电力电子转变的标志。新型电源技术支撑起众多新兴产业，在新能源、绿色交通、智能电网、先进伺服驱动、极端环境探索、节能减排等领域都取得了巨大的经济效益与社会效益，展现出了良好的应用前景。结合中山市的特色十大产业集群：装备制造、健康医药、电子电信、灯饰光源、家用电器、金属制品、纺织服装、家居家具、精细化工、特色食品，培养具备新型电源技术的电气工程及其自动化类学生，更有利于为中山本地特色工业企业服务，有助于产业升级，增强经济竞争力。

“新型电源技术”是我校电气工程及其自动化类的一门新兴专业选修课程。其实验课程部分更是以实践操作为基础，培养学生的综合素质和创新能力。

1 课程教学现状分析

在传统的《新型电源设计》实验课的教学内容主要是通过对8 个验证性的实验项目，使得学生进一步了解开关电源的工作原理以及各种拓扑结构的运行特点，同时通过实验具体操作来锻炼学生的实践动手能力。此前这种教学方案存在如下的问题：

（1）实验项目类型单一：8 个实验项目都是验证性实验，对学生深入了解开关电源的各种拓扑结构及其特点有帮助，但是没有开放性内容，学生只需要按照实验指导书的要求，按部就班地完成相应地实验操作，无法激发学生创新能力。

（2）学生完成实验项目吃力，效率不高：虽然有要求学生在实验课之前按照实验指导书地要求对实验项目进行预习，并且在实验课上，老师还会对实验步骤、实验要求以及实验操作中的重点注意事项进行讲解，但是学生普遍感觉难度还是比较大，在实验操作过程中问题比较多，需要老师频繁指导，同时老师的讲解也占用了实验课不少时间，导致在实际课堂上学生对实验任务完成情况不理想。

（3）实验平台故障频繁：因为开关电源的实验大多都是强电类，实验电路中的电压以及电流都比较大。对实验操作理解不足，电路中的接线有误，或者实验步骤稍有不对的时候都会导致电路中的元器件的损坏，特别是开关管和二极管。而如果这两种元器件在实验过程中发生了损坏，是无法现场进行替换的，就会导致实验无法进行下去。甚至影响了后续要上课的班级的实验教学进程。

（4）实验课考核方式不全面：因为实验项目大多数都是验证性的实验项目，因此只能从考勤，实验操作，实验数据，实验分析结果等方面对学生在实验课的成绩进行评估，无法体现学生的综合素质、创新能力以及具体技能技巧。

2 《新型电源技术》实验教学改革方案

2.1 实验课教学内容改革

通过教学团队对原实验课的8 个验证性的实验项目进行讨论、分析，同时与本课程相关的《电力电子技术》实验课的内容进行对照后，对原有的buck，boost 等验证性的实验项目进行删减，保留“单端正激变换器电路的性能研究”、“单端反激变换器电路的性能研究”，“半桥型开关电源的性能研究”等3 个实验项目，增加了设计类的实验项目，要求学生以3 人组成一个团队，完成对特定要求的开关电源的开发，团队里的成员按照各自的特长，分工完成开关电源开发里的原理图设计、元件选择与计算、电路仿真与调试、PCB 图的绘制，实物焊接与调试等内容。不仅可以锻炼学生的团队合作能力，也能通过具体的分工培养学生相应的实际技能。

2.2 实验课教学形式改革

随着互联网技术的发展对各行各业都有促进作用，在教育行业涌现了很多互联网教学平台，比如中国大学MOOC 网、学堂在线、网易公开课、泛雅平台学习通等。互联网教学平台有它的优势，比如教学资料样式丰富，可以向学生提供各种影视、音频、动画类教学，能够激发学生学习的兴趣，其次它提供的教学时间是没有限制的，学生可以自主选择合适自己的时间段进行学习，根据学习情况自主控制学习时间长短，这种教学方式做到了以学生为中心，使每一个学生都能获得适合自己的学习方案。因此，在本门实验课，也引入了互联网教学平台学习通，创建了相应的课程，此外还录制具体的实验操作教学视频。学生可以在上实验课之前，通过观看相应的教学视频，更直观地提前了解每一个操作步骤的具体操作方法，这种预习方式比学习实验指导书的效果更好。实施了这种教学形式的改革之后，老师不需要在实验课对操作步骤进行讲解，同学们在实验课里可以做更多的内容。此外相同的实验内容，同学们的问题少了，实验任务完成需要的时间更少，实验课教学效率高了。通过这种方式，学生在实验步骤理解更深，操作失误的情况减少，也大大降低了实验设备得故障率，保证了实验教学过程顺利进行。

2.3 《新型电源技术》实验课程考核及评价方法改革方案

《新型电源技术》实验是综合性强的实践类课程，不仅要求学生有扎实的基础理论知识，更要求学生有相应的实践操作能力以及具备熟练的技能技巧。因此，实验课课程考核及评价方法，不仅对学生在实验课中的参与情况进行评估，更注重学生在设计类项目的实施过程中，团队合作的能力，分工的具体任务以及完成情况进行评估。实验课成绩=观看视频预习（10%）+实验课考勤（10%）+团队合作表现及具体任务完成情况（40%）+实验报告的撰写及实验结果（40%）。其中团队合作表现及具体任务完成情况的评估内容有：设计类实验项目选题难度，团队其他成员评价，具体分工完成情况（原理图设计、元件选择与计算、电路仿真与调试、PCB 图绘制、实物焊接与调试）。