中自网

热门搜索:PID  plc  传感器  电机  变频器  工业以太网  无线通讯  低压 

当前位置:首页>>应用案例首页>>专业论文>>正文

面向工程创新设计能力培养的电力电子技术课程教学改革与实践

发布日期:2021-10-19   来源:《变频器世界》21-09期   作者:张文霞, 王翠,王建平   浏览次数:2494
分享到:
【摘   要】:面向我校《电力电子技术》专业课程教学改革的需要,采用课程项目教学法来优化整合教学和工程实践内容,打造课堂教学为主,超星网络课程平台为辅全新线上线下教学模式。通过翻转课程视频作业和翻转课堂讲题模式使学生成为课堂和网络课程平台的主人,提升了学生的自主学习意识、自律意识;通过三个模拟实际工作项目的课程设计激发学生的自主学习兴趣,锻炼了学生的工程创新设计能力,实现了增强学生实践能力的教学目的。同时,思政案例的引入和双语课堂的打造,培养了学生严谨的专业态度和国际双语视野。

 

关键词:项目教学法;超星网络平台;翻转课堂;思政案例;双语课堂

Abstract: In order to meet the needs of the teaching reform of power electronic technology in our university, the project teaching method is adopted to optimize and integrate the teaching and engineering practice contents, and the online and offline teaching new mode is created with the classroom teaching as the main part and superstar network course platform as the auxiliary part. Through the flipped course video homework and flipped classroom lecture mode, students become the masters of the classroom and network course platform, and it can enhance their awareness of self-learning and self-discipline; Through the course design of three simulated practical projects, students' interest in autonomous learning is stimulated, students' engineering innovative design ability is exercised, and the teaching purpose of enhancing students' practical ability is realized. At the same time, the introduction of ideological and political cases and the creation of bilingual classroom cultivate students' rigorous professional attitude and international bilingual vision.

Key words: Project teaching method; Superstar network platform; Flipped classroom; Ideological and political cases; Bilingual classroom


1  引言

《电力电子技术》课程既是电气工程及其自动化专业重要的理论必修课,同时也是强弱电方向的专业基础课。目前《电力电子技术》课程主要采用传统的理论教学,传统教学方式偏重理论分析,分析方法比较平面,造成学生缺乏工程创新设计能力。青岛城市学院机电工程系《电力电子技术》优质课程建设小组根据《2020级电气工程及其自动化本科专业人才培养方案》,“本专业培养适应国家和区域经济社会发展需要,具备本专业所需的基础理论知识、外语运用能力及实践动手和团队合作能力,能够从事电气自动化领域工程创新设计和技术研发等工作,培养学生具有高度社会责任感、较强工程创新设计能力和国际双语视野”。

在明确了专业培养目标基础上,以工程创新设计能力培养为核心,分别从不断优化整合教学内容、强化实践教学效果和进一步深化教学效果三个层面进行电力电子技术课程教学改革与实践.

 

2  优化整合教学内容

2.1  项目教学法

按照原理讲解-实例分析-项目实践逐步深入的课程模式,课程组引入了三个实际工作教学项目,分别是:项目一是单相半波调光灯电路设计,其中任务一主要讲器件的结构及原理,任务二主要完成单相半波整流调光灯电路设计。图1是课程学习过程中,需要学生设计并搭建的整流调光电路原理图,图2是学生搭建的整流调光电路实物图;项目二是单相桥式可控整流电力机车电路,是本课程的核心,包括了三个任务,分别是:任务一分析单相桥式整流电路、任务二分析有源逆变电路和任务三调试单相桥式整流电力机车电路。图3是学生需要学习并掌握的电力机车主电路原理图,图4是SS6B电力机车实物讲解图;项目三是开关稳压电源电路设计,是对本课程的深化应用,将所学的理论知识充分融入到实际的电力电子装置中去,将理性知识变得实用化和工程化。图5是开关电源实物图,图6开关电源电路原理图。

 

考虑到本课程学生实际操作的安全性,项目一首先把220V的交流电变成12V的交流电,然后给调光电路供电,所以学生在操作过程是安全的。

                                                

                                                                       图1 整流调光电路原理图

 

 

2 整流调光电路实物图

 

单相桥式可控整流电力机车电路是引入机车牵引变压器将25kV、50Hz的单相交流电压降压,然后以SS6B电力机车为例将交流电转变成可调的直流电压给直流牵引电动机起动、调速和制动。

 


3 电力机车主电路

 

4 SS6B电力机车实物图

 

项目三开关稳压电源设计的任务是将220V交流电转换成12V或者5V直流电。开关电源稳压系统具有保护模块,可以有效的防护短路危害和外部的电压波动

 

5 开关电源实物图

 

6 开关电源电路原理图

 

2.2 翻转课堂教学法

打造理论教学为主的翻转课堂教学,网络课程平台主要以项目教学为主的全新教学模式,并进一步完善超星网络教学平台的建设。通过学生课外自己录制翻转课堂视频作业和线下课堂学生主动要求讲解翻转讲课模式,重新调整课堂内外的时间,使学生成为翻转课堂教学法的主人,提高学生的主动学习和创新设计能力。图7为学生上传的翻转课堂视频作业,图8为斩波电路翻转讲课课堂现场。

 

7 翻转课堂视频作业

 

 

8 斩波电路翻转讲课课堂

3  强化实践教学

3.1  增设课程设计环节

在超星网络课程平台增加了课程设计章节,每个课程设计项目将上传了老师讲课视频,要求学生在每次课程设计指导时间完成老师录制视频的预习工作,在指导时间里面指导老师认真听取学生设计进展和设计疑问,指导老师提出建议帮助指导学生完成自己项目的设计。

3.2  电力电子仿真设计

在教学中研究搭建电力电子电路模型,如图9所示,调试模型中各个器件的参数,同时分析仿真结果并跟课本波形进行对比


9 搭建的整流
仿真模型

4  深化改革效果

4.1  引入思政元素

通过思政案例的学习,比如中国中车大功率IGBT研发、比亚迪新能源电池研发等案例和事迹,培养学生对待专业课严谨认真的学习态度和强烈的爱国主义情怀。例如:中国中车通过并购整合,自主研发创新,逐步建立了自主产权的功率半导体芯片,获得了高压大电流IGBT芯片关键技术。早在2008年,比亚迪便在宁波成立半导体公司,所研发的IGBT芯片广泛应用于各款电动汽车上,打破了国外高端IGBT技术封锁。

4.2 双语课堂探索

课程组积极探索电力电子技术双语课堂,英文教材选用《Power electronics: converter, applications, and Design》Third Edition,中文教材选用王兆安老师的《电力电子技术》第五版,精心制作英文课件和建设好中英文课程平台,录制中英文讲课视频,采取灵活多样的课堂形式,有效调动学生学习专业课和英语的积极性,提升学生的专业实力。

5  结论

学生工程创新能力的培养需要经验丰富的课程组教师作为引导,学生的积极配合,才能增进教学成果,需要长期的实践和摸索;同时为了突出学生主体作用,借助超星网络教学平台,让学生自行录制电力电子技术翻转视频作业和翻转课堂讲课,线下课堂教学除了讲理论教学为主,也要引入仿真教学;线上网络课程平台主要搭建实际工作项目,引导学生在课程设计开发电力电子电路,提高了学生的工程创新设计能力。同时积极引入思政教学案例和创建双语教学课堂,培养学生的严谨认真的专业态度和国际双语眼光。

 

参考文献

[1]许阳. 一种快速动态响应高精度的恒压恒流反激式AC-DC变换器设计[D]. 南京:东南大学,2016

[2]毕查德.拉扎维著, 陈贵灿等译,. 模拟CMOS集成电路设计[M]. 西安交通大学出版社,2003:309-327

[3]徐静平,王虎,钟德刚,. 一种用于PWM变换器的斜坡补偿电路设计[J]. 华中科技大学学报(自然科学版),2007,35(9):66-69

[4]朱剑. LED恒流驱动开关电源的研究与设计[D]. 杭州:浙江理工大学,2015

[5]沙占友,王彦朋,安国臣. 开关电源设计入门与实例解析[M]. 北京:中国电力出版社,2009

[6]姜伟,赵野,黑勇. 极低功耗单片AC-DC电源管理IC的设计[J]. 微电子学与计算机,2012,29(8):37-41

 
 
[ 应用案例搜索 ]  [ ]  [ 告诉好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 关闭窗口 ]  [ 返回顶部 ]

0条 [查看全部]  网友评论