唐贤伦， 刘想德， 罗 萍

(重庆邮电大学 自动化学院，重庆 400065)

0 引 言

电力电子与电力传动是电气工程下的二级学科，主要研究新型电力电子器件、电能的变换与控制、功率源、电气传动及其自动化等理论技术和应用[1]。电气工程及其自动化专业本科教学中该方向的系列课程包括电力电子技术、电力拖动与控制、电机学、运动控制系统、自动控制原理、可编程控制技术及应用、电气测控与仪表等，是专业课程体系中的重要环节[2]，也是电力系统及自动化、电机节能控制、电机变频调速、运动控制系统等研究方向的重要理论基础，在现实生活和工业生产中占有重要的地位，因此学好该系列课程对学生的就业和未来的发展起着至关重要的作用。

电力电子与电力传动系列课程是重庆邮电大学电气工程及其自动化专业的主干课程，我们经过认真分析和仔细梳理发现，目前电力电子与电力传动系列课程存在各门课程之间联系较弱，各科教师之间交流较少，缺乏统一的连续性的问题，这就造成了学生无法从总体上掌握各门课程之间的关系，从而无法具备完整的实践和研究能力，这在每年的毕业设计中均有所体现。所以有必要对电力电子与电力传动系列课程进行立体化建设，从多方面加深学生对课程间联系和主要知识点的理解，并使学生具备一定的工程实践和研究能力。探索与实践表明，电力电子与电力传动系列课程立体化建设为培养电气工程及其自动化专业学生在电力电子与电力传动方向创新意识及工程能力方面具有重要作用。

1 系列课程现存问题及立体化建设的意义

电力电子与电力传动系统课程有着密切的依赖关系，这些课程具有基础知识丰富、知识面广、信息量大、综合性强的特点，同时又具有理论和实践联系密切，工程实用性强的特点[3]。由此也导致了这些课程理论抽象、概念多、内容杂、计算繁、系统分析复杂等问题，且还具有强、弱电结合，计算机软、硬件结合等特点。目前理论教学主要以教师讲授为主体，教师按照教学大纲和教学计划中规定的教学内容和学时在教室上课，期末进行理论考试这种模式完成教学任务，尽管教师采用多种教学形式进行教学，但是讲授的一些电力电子与电力传动原理和电路图对学生来说仍觉得抽象，导致学生在以后的工作中对实际的电气设备感到很陌生，并不能很好地跟课本上的知识联系在一起。

目前电力电子与电力传动系列课程的实践教学为分立的认识验证型和简单设计型实验，在开设时间上受限于理论课，且实验各课程间关联度不大，系统性不强，极易形成理论和实验实训脱节。对电气工程类专业的学生来讲，除了开设课程实验外，由于缺乏必要的工程训练体系支撑，平时的课程设计、综合设计、生产实习和毕业设计等，往往是独立开设且前后联系不紧密[4-5]。这样，学生通过这些实践环节只能得到平行的、零散的实践技能锻炼，而很难形成逐步深化提高的工程训练实践技能，无法实现电气工程类专业实践实训能力的系统化，更无法保障综合技能和创新意识的培养[6-7]。

我校近年来对电力电子与电力传动系列课程立体化建设进行了探索与实践，已取得一定的成效，对于提高电气工程及其自动化专业学生的工程实践能力，完善电气工程及其自动化专业的教学模式，拓展我校电气工程的学科点具有重要的意义，同时也为整个电气工程及其自动化专业的课程体系建设和改革打下良好的基础。

2 系列课程立体化建设的教学组织

课程组对电力电子与电力传动系列课程的教学内容组织安排体现理论与实践相结合、实用先进技术与传统经典技术相结合，理论服务于实践，实践服务于应用的目的，以“够用为度、注重应用”的课程内容安排体现了应用性人才的培养目标；实践教学环节体现了理论加实践技能培养为重点的本科教育。在教学内容组织中，始终与工程应用实践相结合，使得学生能够学会理论联系实践，极大提高学生学习兴趣。

课程组在对每门课程的理论教学和实践教学进行分析的基础上，从总体上把握，加强课程间联系，电力电子与电力传动系列课程的教学组织基本按图1所示框架进行。

图1 系列课程教学组织框图

3 系列课程理论教学内容体系立体化建设

课程组加强对电力电子与电力传动系列课程中每门课程教材选择、教学大纲、教学方法、教学内容等方面的研究，进而对系列课程综合考虑，旨在全面提高学生在电力电子与电力传动领域的综合应用能力。

3.1 教学大纲和教学内容

在教学大纲制定中，课程组老师通盘考虑，在考虑本课程教学内容完成的基础上，增加能够增强课程群联系的相关知识点间的讲解学时。根据教学大纲进行课程内容体系结构的优化，使课程内容既能充分展示本课程的核心领域知识，又能反映该领域的最新技术发展和研究成果，体现学科发展方向，并与其他相关课程进行有效衔接。

安排课程教学内容时，保留原教学内容中不可或缺的基础部分，删除陈旧过时的内容，主动吸收反映本学科和相邻学科的新成果、新进展。例如：电力电子技术课程中，中小功率变换应用场合，MOSFET和IGBT已基本取代了GTR，所以对GTR及其驱动电路部分的内容做了删减，晶闸管触发电路的集成化已基本普及，所以加强了集成触发芯片应用的介绍。

教材建设方面，课程组老师查阅了大量相关文献和专业书籍，结合多年的科研成果与教学经验，根据专业结构设置和课程体系建设的要求，跟踪国内外电力电子与电力传动技术与应用的最新成果，选择与本专业特色有机结合起来的教材，有条件的老师根据自己的积累自编教材，以适应教学、研究及人才培养的需要。

3.2 教学方法与教学手段

改革理论课堂内容教学以灌输知识为主、实验教学内容以验证/简单设计为主的弊端，注重将课堂讨论与教师讲授相结合，学科前沿知识与教材基本内容相结合，理论与工程实践相结合，科研成果与教学内容相结合，课堂教学与实践教学相结合。使教师的知识与经验转化为教学效果和学生综合素质的提高，实现内容与形式、手段与结果的统一[8]。从以往单一的传授知识为主过渡到教学内容上知识、能力与思维培养的并重，立足于调动学生观能动性，变学生“要我学”为“我要学”，把学生从应试学习中解放出来，全面激发学生的潜能。

老师们利用承担的各级各类科研课题，把在电力电子技术、电机控制等方面积累的科研资源及成果，转化为教学和科技活动教学素材加以利用，或转化成不同层次的设计、综合、创新性的实验测试平台，并通过课堂讲授、学术报告、教材编著、课外科技活动、毕业设计等方式充实教学内容，提升学生能力[9]。

在理论教学中将大量工程实例融入课堂中，这些实例既反映基本的电力电子与电力传动的工作原理和分析方法，又考虑到学生的知识面和理解能力，与生产、生活紧密结合，便于学生理解和掌握基本的原理和方法。如在讲授逆变电路内容的时候，将UPS和变频器等以逆变电路为核心的实际产品融入到教学中，加深学生对该部分内容的理解。

4 系列课程实践教学体系立体化建设

4.1 实验实训

实验实训是电力电子与电力传动系列课程的重要环节，是学好这些课程不可缺少的组成部分[10]。根据教学实践，课程组编写了系列课程的实验指导书，为让学生系统的、全面的掌握电力电子与电力传动学科的知识，并具备实践应用的能力，分阶段分层次地重点对电力电子、运动控制系统进行系统的实验实训，老师向学生提供完整的系统配置、控制器参数与系统接线图，使得学生可以通过查看图纸，完成系统的连接与配置，实现在系统运行时查看系统中各设备的运行数据和运行曲线， 加深各门课程内在联系的理解与融会贯通。通过这些实验，学生可掌握课程几个最关键的要点，而且实验每一过程对学生能力的培养都起很大的作用，取得了较好的效果[11]。

具体实践中课程组将课程设计、综合设计融合进来形成实验实训体系，学生根据研究兴趣和实验室的条件自行设计实验，或在指导教师的帮助下设计实验，选用相应的设备，组成实验系统并完成实验，在实践中培养工程能力和创新能力[12]。

4.2 课程设计

电力电子技术和自动控制原理均含课程设计环节，课程设计在教学中占据十分重要的地位[13]，课程设计的目的是培养学生综合运用理论知识分析和解决实际问题的方法和能力，实现由知识向技能的初步转化[14]。在课程设计的实施过程中，课程组编写了相关课程设计任务书。课程设计从确定方案到整个系统的设计，必须在检索、阅读及分析研究大量的相关文献的基础上，经过剖析、提炼，设计出所要求的控制系统或电路。要求题目要结合工程实际，必须是某一电力电子装置或电路的设计，如可控整流技术、直流斩波电路的工程应用(含整流的组合电路也可)等。学生也可以选择规定题目方向外的其他电力电子装置设计，如开关电源、镇流器、UPS电源等。可在教师的指导下完成控制系统、控制电路等详细的设计(包括计算和器件选型)。学生对这两门课程的课程设计的兴趣浓厚，反映良好，取得了较好的效果。

4.3 开展仿真和设计训练

目前电力电子与电力传动系列课程均采用课堂教学加实验的教学模式，且存在实验课时较少的问题，很多高校都仅用挂件结构或实验箱来完成实验，几乎所有的电路和系统都是封闭式。这种常规的实验过程，学生几乎是在老师或实验指导书的指导下机械式连线、读取实验数据，记录实验数据和波形，即使不了解电路的工作原理，只要在连线正确、实验仪器完好的情况下也能完成实验。但是，只要设备稍有问题或连线稍有问题，使实验结果与理论分析不符或者出现异常现象，学生就可能会不假思索地询问老师，而不能独立分析解决问题。另外，电力电子与电力传动系列课程实验所涉及的大多是功率器件，需要三相电源及示波器等，既费时又费钱，并且危险性大。

为了弥补实验课时较少以及实验室在硬件建设上的不足，同时使学生形象化、立体化理解电力电子与电力传动系列课程的主要知识点及各课程间的关系，也为了锻炼学生的设计和研究能力，课程组设计和开发了电力电子技术和电力传动系列课程中紧密结合课程知识点的仿真题目和设计题目，加深学生对相关知识点和实际应用课题的印象。且由于电力电子与电力传动系列课程的实验项目较多，课内只能择要选做，不能满足学生的需要，通过开展仿真训练和系统设计，可软硬结合从而提高教学质量，激发了学生的创新意识和能力[15-16]。

5 系列课程教师队伍建设

加强系列课程任课教师间的合作与交流，包括同一课程及前后衔接紧密的课程内容教学方式的交流探讨，可以使教学信息的来源更加广泛，使得每一个教师对整个课程群有透彻的了解。另外，新来教师必须担任一年的辅导老师，通过给有经验的系列课程任课教师做教学辅导工作，既可增加教学经验，也可让自己对系列课程有更深入的理解。

坚持“以科研促教学”，鼓励教师参加电力电子与电力传动学科的相关科研活动，了解该学科的最新前沿动态，有助于教师对教材相关内容的理解，并应用于教学过程中，从而增强课本知识与实践的结合。

6 结 语

对电力电子与电力传动系列课程立体化建设进行了探索和实践，从理论教学内容体系、实践教学体系、教师队伍建设等方面探讨了系列课程的立体化建设，旨在加强系列课程中各门课程间的联系，在理论教学内容和工程能力训练上保持较强的连续性，使各门课程形成一个统一的整体，为电气工程及其自动化专业学生在电力电子与电力传动方向创新意识及工程能力训练做有益的探索与实践。

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