新時期電力技術教學改進研討

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本文作者：姜風國工作單位：煙臺大學機電汽車工程學院

利用仿真軟件增加虛擬實驗

計算機仿真具有生動直觀、經濟、靈活的特點，[5]不但可以彌補實驗設備數量不足的缺陷，而且不用擔心實驗設備損壞和學生的人身安全問題。在電力電子技術實驗教學過程中引入計算機仿真，可以使枯燥的理論知識變得生動有趣，激發學生的學習興趣和積極性，加深學生對理論知識的理解，有利于學生開展探索性、研究性實驗，實現理論與實踐的緊密結合，在提高教學質量和改善實驗效果方面起到了很好的作用，而且仿真實驗不受時間和地點的限制，學生也可以在課外用計算機仿真，克服了實驗課時有限的限制。例如，圖1是運用Multisim10軟件對三相半波可控整流電路帶電阻性負載時的仿真電路。電源為220V、50Hz的三相對稱正弦電源，晶閘管選用2N3898，采用脈沖發生器作為晶閘管的觸發信號。控制角α=0°時的仿真結果如圖2所示。示波器XSC1顯示的是輸出整流電壓的波形和晶閘管兩端的電壓波形，仿真結果與教材一致。學生可以很方便地仿真不同控制角α和不同負載情況下輸出電壓的波形，甚至可以模擬電路出現的故障，如開路、短路或脈沖丟失時的情況，在很大程度上滿足了學生的探索性要求。仿真實驗克服了傳統實驗調試過程中控制角α調節不準而導致的理論值與實測值不符的問題以及由于晶閘管兩端電壓較高（峰值為539V），考慮到學生和設備的安全而一般不允許學生操作的缺陷。

增加課程設計環節

課程設計是學生在整個學習過程中的一項綜合性實踐環節，是實驗教學的一個重要組成部分。過去的教學內容中沒有課程設計這個環節，部分學生學完該課程后，只了解了課本上的一些原理知識，對電力電子技術的具體應用并不清楚。通過增加課程設計環節，選取日常生活中比較熟悉、比較有代表性的一些產品，如可調光臺燈、可調直流穩壓電源、手機充電器等作為設計題目，把抽象的理論知識轉變為活生生的實物，以拉近理論與實際生活的距離，從而激發學生的學習興趣，提高學生對該課程的重視程度。通常2～3名學生做一個題目，學生們既有分工又相互協作，以共同完成設計題目。由于時間有限，不一定所有的學生都能做出實物，但要求每個題目都要用仿真軟件仿真出結果。通過課程設計，可以使學生全面、綜合地運用在“電力電子技術”和其他課程中學到的理論知識，讓學生意識到各個課程之間不再是相互孤立的，而是一個緊密聯系的整體，從而培養學生綜合分析問題、發現問題和解決問題的能力。

開放實驗室，開設綜合與設計性實驗

煙臺大學自2011年開始實施教學實驗室開放工作，設立了實驗室開放專項基金，在教學計劃外安排時間向學生開放實驗室，為學有余力、有興趣做探索性實驗的學生提供了良好的條件。同時，教師可利用此機會，積極申報與電力電子技術相關的課題，鼓勵學生走進實驗室參與綜合、設計、創新性開放實驗項目。學生可以自主設計產品，也可以選作教師提供的課題，設計過程中教師要給予一定的指導，學生可自行查閱資料，購買元器件，設計、焊接和調試電路。學生在采購過程中了解了元件的參數和特性，在調試過程中學會了使用示波器，培養了分析問題、解決問題的能力，這樣做不僅有利于因材施教，為學生的自由發展創造良好條件，而且可以提高實驗室的利用率，同時還開發了學生的潛力，為學校組織山東省機電產品創新大賽、全國電子設計大賽等培養了人才。如學生制作的數字晶閘管觸發器、三相橋式全控整流電路實驗裝置等產品實際使用效果很好，完全可以取代TKDD-1型實驗臺上的相應掛件，還可以供下一屆學生做實驗時使用。通過開放實驗室項目的實施，實現了理論與實踐相結合的實驗教學理念，充分調動了學生的興趣和積極性，達到了培養其創新能力和動手能力的目的。

通過多種實驗教學方法的綜合運用，改變了傳統的照葫蘆畫瓢式的實驗教學，使實驗變得生動有趣，富有創造力，對激發學生做實驗的興趣，更好地理解課堂上所學的理論知識，培養學生的創新思維、探索精神和動手能力，培養符合社會需求的專業應用型人才具有積極的促進作用。