电子设计竞赛下的电力电子技术课程改革

“电力电子技术”在电气信息类专业人才培养中承担着重要角色。具有内容多、理论抽象、不易理解和掌握等特点。将大学生电子设计竞赛实例融入课堂教学，不仅可以丰富教学内容，增加教学实例，还能提高学生的学习兴趣。在引导学生学习理论的同时加强对其实践技能的培养。“电力电子技术”是南华大学电子信息工程和测控技术与仪器等专业2017版和2019版本科生培养方案中的必修课程。目的是使学生获得电力电子器件的必要知识，掌握由这些器件组成的各种可控整流、斩波和逆变电路的硬件设计和相应的软件设计，以及将其用于开关电源、变频等电源产品技术的开发上。本课程为其他后续专业课程、考研、就业以及国家大学生创新性实验计划项目、全国大学生电子设计竞赛（NationalUndergraduateElectronicsDesignContest）等提供必要的技术支撑。一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用电气公司研制出的第一个晶闸管为标志的。其学科基础为电子学、电工原理和自动控制。由于电力电子技术涉及功率较大，多为强电工业服务，因此一般常将它归属于电工类。内容主要包括电力电子电路、各种器件、装置和其系统。

1课程教学中存在的主要问题

1.1教学方法滞后

“电力电子技术”课程是电子信息工程和测控技术与仪器等专业的一门专业必修课。现在，高校课堂教学基本还是以教材为核心，教师通过多媒体课件系统的进行教学，而学生中有兴趣和能力参加科研比赛积累专业技术的学生仍是少数，仍有很多学生被动学习，以成绩为奋斗目标，这导致很多学生专业基础不牢，在进行“电力电子技术”学习时难以清晰分析各种电源变换电路的具体关系，实现定量计算。然而，万用表、示波器等电子测试仪器光是靠课堂上用多媒体课件讲授其使用方法是远远不够的。往往学生学习理论知识后仍然不会使用，因为这些测试仪器在使用的过程中有些细节在课件中是讲不清楚的，必须要在实际操作中不断地演示比对才能做到心中有数。

1.2教学内容不完善

当前的“电力电子技术”课程以电力电子器件、整流电路、逆变电路、直流-直流变流电路、交流-交流变流电路、PWM控制技术、软开关技术、电力电子器件应用的共性问题、电力电子技术的应用为主线。教材的内容一般都是从整流、DC-DC、DC-AC的拓扑结构基本原理叙述，就算理解了拓扑结构的原理，学生还是一样不会做电源产品，因为一个电源产品的制作不仅仅只是知道拓扑结构就行的，要考虑很多因素，比如器件如何选型，驱动芯片如何选择，保护电路如何设计，变压器如何设计制作，电压电流纹波如何计算测试等，然而这些知识在教科书里是没有的。1.3实验环节薄弱受教学学时和实验条件限制，现在的“电力电子技术”课程的实践教学中存在着实验学时短，实验内容少等问题。由于电力电子技术普遍涉及大功率场合，远远超过人体安全电压。因此考虑到学生的人身安全，现行教学大纲安排的电力电子实验多以验证性和演示性实验为主。学生缺少自主设计实际应用电路的机会，造成学生学习积极性不高。

2课程改革的主要措施

2.1改革教学模式和方法

积极响应教育部号召，推动课程革命，推进以学生为中心的教与学方式方法变革。采用线上线下混合式教学模式和研讨式、PBL、CBL等教学方法，在“电力电子技术”课程理论和实践教学过程中结合大量全国大学生电子设计竞赛实例（硬件设计与软件设计），以提高学生兴趣，引导学生独立思考，从而引导学生进行自主性、研究性学习。

2.2调整教学内容

高等教育正在向素质教育改革，更加强调学生的主体地位，注重培养学生的综合能力，因此授课的内容也应该随之变革。为深入贯彻《教育部关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》，南华大学在《关于制订2019版本科人才培养方案及教学大纲的指导性意见》中要求专业课程教学应强调专业的前沿信息和专业发展的前瞻性，需要按照拓宽专业口径与灵活设置专业方向相结合的原则突出专业特色。因此，需要进一步整合优化、精选更新专业课程教学内容，使之与最新科技发展相衔接。例如，“电力电子技术”课程任课老师可以将全国大学生电子设计竞赛获奖优秀作品内容利用多媒体教学技术融入理论和实践教学中。运用大量的视频，动画等来播放电力电子技术实践内容，让学生们一目了然地见到电源产品开发的过程，即从电路图设计一直到最终生成电源装置成品的整个过程。借此以提高学生的学习兴趣，从而提高教学质量。

2.3加强实践能力培养

对于工科专业来讲，实践教学环节尤为重要。除了通过增加实践教学比重来加强学生实践能力培养。还可以通过改革实践教学内容，如增加综合性、设计性实验项目等方式来加强创新性实践培养环节，从而培养学生的创新能力。如在“电力电子技术”课程实践环节引入全国大学生电子设计大赛实例，让学生在实战中成长。从而建立科教融合、相互促进的协同培养机制，强化本科生科研能力与创新思维训练。

3课程教学改革作用和意义

全国大学生电子设计竞赛是教育部倡导的大学生学科竞赛之一，是面向大学生的群众性科技活动，特点是与高等学校相关专业的课程体系和课程内容改革密切结合。从1994年第一届全国大学生电子设计竞赛开始到2019年，几乎每届都会有电源类的题目，包括简易数控直流电源、直流稳压电源等。因此，将全国大学生电子设计竞赛实例内容融入到“电力电子技术”课程的课堂理论和实践教学中，既符合教学大纲要求又具有现实意义。

3.1融入新技术、新知识和实践经验

全国电子设计竞赛的命题原则是“竞赛题目应具有实际意义和应用背景，并考虑到目前教学基本内容和新技术应用趋势”。竞赛内容则要求“既有理论设计，又有实际制作”。因此，将全国大学生电子设计竞赛实例引入“电力电子技术”课堂既可以将实践应用与理论教学紧密结合起来，又可以向同学们介绍新技术的应用前景。这样既使得课堂内容更加生动，又使学生能够将所学的理论联系实际，从而加强学生的理论基础、实践动手能力和创新能力。

3.2提高学生科研能力和增加就业机会

更重要的是，借助这些大赛题目可以让学生学习到书本以外的东西，如企业或者研发公司对电源开发产品的一些要求，比如功率因数高、效率高、环保、节能，具备数控显示与控制技术、测量技术、并联分流控制技术、过流保护、输入欠压保护、过热保护、输出过流保护、负载缺相保护等电路保护技术。这样使学生在“电力电子技术”课程学习阶段就了解外面电源产品开发公司或企业的专业知识和产品研发要求，让学生在本科学习阶段就能学习到企业里的东西，为学生毕业后找到工作机会增加砝码。本人讲授“电力电子技术”课程已经有8年，主要对象是电子信息工程专业和电子信息工程卓越班（电卓班）学生。电卓班许多毕业的同学都应聘到电源产品开发公司或者相关的企业。原因在于电卓班的同学都有参加全国大学生电子设计大赛的经历。运用过“电力电子技术”课程的知识解决实际问题。正是由于学生在学校参加大赛得到了实践锻炼，在学校里就具备了企业公司急需的研发能力，因此电卓班毕业生就业形势乐观，供不应求。

结语：

将大学生电子设计竞赛内容融入“电力电子技术”课堂教学中，可以将传统教学方法不易讲清楚、不易讲透彻的内容，通过讲解大学生电子设计竞赛实例，让学生更易于理解、掌握。不仅丰富了教学内容，增加教学实例，还可以提高学生的学习兴趣，培养学生的动手能力和创新能力，从而提高教学质量，使“电力电子技术”课程教学改革沿着正确的方向不断向前推进。

作者：吴荣燕 阳璞琼 王玉林 蒋彦 谢静 单位：南华大学电气工程学院