苏娜 陈跃 梅盼 吴志刚

摘 要 “电力电子技术”是一门基础性、应用性相结合的电气专业基础课。探索应用项目式教学法，结合仿真项目、实物制作项目以及电力电子实验教学，利用有限的课堂教学时间，使学生系统性地掌握理论知识的同时，提高了电路分析与实践动手能力。教学实践表明，本文提出的教学改革有效地提高了课堂教学效果，符合地方院校的应用性人才培养要求。

关键词 电力电子技术 项目式教学 课堂教学改革

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2019.03.052

Abstract Power Electronics Technology is a basic and applied course for electrical specialty. Explore the application of project-based teaching method， combined with simulation projects， physical production projects and power electronics experiment teaching， make use of limited classroom teaching time， so that students can systematically grasp theoretical knowledge， while improving the ability of circuit analysis and practical operation. Teaching practice shows that the teaching reform proposed in this paper effectively improves the classroom teaching effect and meets the requirements of applied talents training in local colleges and universities.

Keywords Power Electronics Technology； project teaching； classroom teaching reform

0 引言

“電力电子技术”是电气工程及其自动化专业的一门专业基础课，主要讲述如何利用电力电子器件对电能进行控制和变换， 达到用户需求的目的，是一门理论与实践结合、应用性和工程性很强的课程。[1]

项目教学法是指将传统学科体系中的知识内容转化为若干个教学项目，围绕着项目组织和展开教学，使学生直接参与项目全过程的一种教学方法。[2]它突破传统的教学模式，以“任务驱动”的形式使学生主动参与教学活动，改变学生单纯、被动地接受教师知识传输的学习方式，往往能激发学生的学习兴趣，在完成项目的过程中快速掌握知识，培养动手能力、独立获取信息能力和自主建构知识能力，锻炼学生的工程应用能力，很符合“电力电子技术”课程的需要。[3]

项目教学法应用的项目包括仿真项目和实物制作项目，两者各有优缺点，仿真项目无法锻炼学生的动手能力，不能全面提高学生的应用型能力；实物制作项目一般耗时较长，又与应用型学校理论教学学时减少的趋势相违背。如何利用课堂教学的有限时间，尽可能地提高学生的应用型能力呢？本文探索将仿真项目、实物制作项目与实验课程有机结合的项目式教学法，应用于“电力电子技术”的课堂教学，既可以有效掌控课堂教学进度，又能增强学生的实验动手能力， 提高学生的技能水平。

1 项目式教学的应用

1.1 项目的选择与设计

如何在相同学时内用项目法更好地实现教学目标，关键问题在于项目的选取。首先，项目的选取要紧紧围绕教学目标又兼具实用性，将项目与教学内容编排、实验编排结合起来，根据课程自身特点、学生特征、企业需求取舍教学内容，在完成项目的过程中学习理论知识；其次，项目的选取要有代表性，电力电子课程拓扑丰富，有限的课堂教学时间无法涵盖所有知识点，选取的项目应能代表该部分教学内容，通过项目的实践学生可将方法延续到后续教学内容中；[2]再次，项目的选取要难度适中，在规定的教学时间内学生在教师指导下能独立完成，太难会挫伤学习积极性，太易会降低兴趣，缺乏借鉴性，课堂纪律也难把控。

项目的设计需考虑学时、经费和实验条件。[4]“电力电子技术”的周学时为三课时，前两节课效果尚可，第三节课学生注意力往往容易分散，运用传统的讲授式教学效果不佳。应用项目式教学，前两节课开展理论教学，介绍相关项目知识点，第三节课引入项目，学生在完成项目任务的过程中，巩固理论教学成果，提高学习兴趣和学习效率。开展的项目可以考虑实物制作项目和仿真项目两类，如果开展实物制作项目，课时远远不够；仿真项目需时短，成本低，操作安全、可重复，便于学生在有限的学时内完成项目实践以及课后的学习。因此项目大部分设计为仿真项目，利用虚拟仿真实验平台matlab/simulink实现电路方案，模拟各种参数条件以及故障情况下的波形，完成项目任务。“电力电子技术”是一门注重实践操作的课程，如果单靠仿真，学生不能接触实际元器件和调试电路，无法提高实际问题的解决能力。所以项目设计上将仿真结合实验课程内容，实验前，学生在课堂上就搭建了实验相关仿真模型，完成项目的同时，又对实验进行了预习，明确了实验的预期目标，更深入地理解电路工作原理，提前消化思考了各种实验现象的成因。例如“直流斩波电路”模块，我们将项目设计为“降压＼升压电路仿真”，仿真内容与相应的实验“直流斩波电路的性能研究”一致，学生通过仿真熟悉了各类直流变换拓扑，方便地观察各点实验波形，通过改变电感值和负载电阻，观测连续、断续情况下的不同实验结果，相较于单一的讲授课本知识，更为形象生动。通过课堂理论讲授、仿真项目练习、课后模型巩固，再进行实验操作验证想法的四重学习，学生在解决实际问题的过程中完成了知识点的学习与巩固。

在项目设计上，我们将部分验证性实验内容更改为设计性的实物制作项目。例如“逆变电路”部分增加了“基于stm32的单相SPWM逆变电路”这一实物制作项目。理论课堂上讲授逆变电路、正弦脉宽调制、单极性以及双极性调制、驱动电路相关原理，第三节课运用simulink软件搭建单极性和双极性的单相逆变器仿真模型，观察各点波形；课后分发项目相关器件、电路板，学生在实验课前完成电路板的焊接；实验课堂上提供电源、示波器等装置，指导学生开展电路调试，完成实验设计报告。实物制作项目比一般验证性实验操作需要更多的经费、课时以及实验装置，因此项目设计上只开展1～2项该类项目。

在项目设计上，还应考虑层次的设置，可以将项目分解为由浅入深的教学情境，学生根据自己的学习能力自主选择，这样可以调动不同层次学生的学习积极性，都能体验到完成项目后的喜悦和自信。例如“降压＼升压电路仿真”项目，我们将项目任务分成两层，第一层任务与实验内容一致，要求所有学生都必须完成；第二层任务为设计电感，使得电路工作在临界状态，完成第二层任务的学生可以获得相应表现加分。

在项目设计上还可以考虑项目和后续课程的关联性，例如“基于stm32的单相SPWM逆变电路”关联后续“电力电子驱动”实训，项目中要求学生实现电路的开环控制，实训课程中要求学生实现电路的闭环控制。通过层层递进式学习，加深学生对知识点的掌握。

1.2 项目的实施

根據课程的知识体系，电力电子技术课程被整合成“电力电子器件”、“直流斩波电路”、“整流电路（单相和三相）”、“逆变电路”、“交交变换电路”等几个基本模块，每个模块作为一个项目。实施方案由“项目导入”、“项目实施”和“考核评价”三个环节组成。由于每个项目的教学目标不同，就应有不同的处理方式。下面简单介绍具体实施方案。

在“项目导入”环节，任课教师的活动包括四方面内容：

（1）项目分组。项目两人一组，因为实验操作也是两人一组，班级学生自由组合，教师可适当调整。便于相互之间分工合作、交流讨论，调高实验的安全性，如人数太多，存在“抱大腿”现象，不利于充分调动每位学生的学习积极性。

（2）项目预习资料发布。根据项目内容，整理出预习问题资料，上课前3～4天发放相关ppt、预习资料和项目任务。各组学生通过预习ppt了解所需知识点，完成问题解答，查阅项目相关资料，分析任务涉及的专业知识及可行性，进行课前准备工作。便于课堂开展项目时翻阅，提高学生自主学习积极性。

（3）项目相关基础知识介绍。围绕任务的解决而展开教学，内容力求结合课本的编排，涵盖教学内容所有知识点，力求在完成每个项目的过程中解决理论知识点的学习，突出知识的应用性，条理清晰，把握重难点，对难点一一分析解释其原理，重点内容反复讲，并提问预习资料，有助于学生加强记忆。

（4）项目任务及目标导入。讲解该项目的内容与要求，可能出现的普遍问题、展示项目结果，引导学生主动探索项目的相关知识，让学生明确自己应当完成的具体任务和完成任务后可以得到哪些知识以及达到什么样的水平，明确操作过程中的安全注意事项，明确具体完成时间和成果评价方式。

“项目实施”环节，分仿真项目和实物制作项目两种情况：仿真项目在教师的引导下，应用simulink实现电路方案，完成项目任务，通过仿真观察实验结果，再结合实验课程，验证仿真结果；实物制作项目在实验室提供平台上进行实物制作，各组按照项目任务，绘制电路图，设计参数，选取所需器件，制版，按照电路图焊接器件，编写单片机程序，进行检测与调试，排除故障，完成项目任务。实物制作项目调试周期长，一般问题较多，教师的指导注重启发性，引导学生去寻找问题的答案；对现场出现的普遍问题，有针对性的进行讲解；总结各组对知识点的掌握上还有哪些缺陷，根据教学过程中学生的反馈和需求，查找教学中的不足，不断改进教学方法。

1.3 考核评价

本课程的考核评价，以工程应用能力考核为核心，采取多元化考核模式，过程考核与期末考核相结合，包括基本的笔试、课堂表现加分，利用信息技术进行的小测试以及项目完成情况进行综合评价。对项目完成情况的评价，主要由老师进行检查评分，项目的实施和评价限定一课时内完成，对完成时间短、完成情况良好的小组进行加分，及时指出不足之处。对未能在规定时间内完成的小组，可以将项目任务布置为课后作业，根据作业情况评分。平时成绩对全班同学公开，调动学生的积极性，同时也能增加学生的信心。

2 结语

结合仿真与实验的项目教学法，经过“电力电子技术”课程一年的教学应用，并在教学过程中不断改进完善。虽然还存在着一些有待改进的不足之处，例如项目的引入使得课堂知识点讲授、习题讲解时间缩短，正在尝试增加课后线上和线下答疑时间，以及增加课前预习要点和小测试等方法帮助学生梳理学习要点。本文提出的教学方法总体上提高了理论课堂和实验课堂的教学效率，锻炼了学生的实践技能，取得了较良好的教学效果。

参考文献

[1] 张俊敏.《电力电子技术》课程改革探索[J].中国科教创新导刊，2008（20）：172-174.

[2] 张波. 基于项目教学法的电力电子技术教学[J].苏州市职业大学学报，2012（23）：82-84.

[3] 夏志华，彭咏龙.项目驱动式教学法在《电力电子技术》课程中的应用[J].教育教学研究，2013（5）：112-113.

[4] 何林锦，翟云波，李彩亭，路培，杨春平，徐军.项目式实验教学模式及其可行性评价方法[J].实验室研究与探索，2010（29）：94-96.