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緒論:在尋找寫作靈感嗎?愛發表網為您精選了8篇電力電子技術實訓,愿這些內容能夠啟迪您的思維,激發您的創作熱情,歡迎您的閱讀與分享!
雖然中職電子技術理論與實訓一體化的教學模式還是新興教學方式,但是并沒有被教師采用,相反采用“實踐—理論—實踐”教學的中職教師有很多,但是這些教師因不了解其所在意義,所以導致理論與實訓一體化實訓模式存在很大問題,如:(1)中職院校的電子技術教師對理論與實訓一體化的知識網運用不嫻熟,導致學生感覺自己被限制,中職教師很難掌控學生的“心”,使得整個課堂氣氛壓抑、沉悶、透不過氣;(2)中職教師沒有制訂一個適合學生的教學方案,導致學生不明白何處是重點,自己需要了解哪些基礎知識理論;(3)中職電子技術應用理論與實訓一體化的基本內容過于單一、封閉,不利于學生動手操作能力以及創新思維的培養。因此,中職教師需要打破傳統的教學模式,運用新的教學手段,深入中職電子技術應用理論與實訓一體化理論研究,從而強化學生的動手操作能力,提升中職院校的就業率,盡可能縮短其教學時間。
二、電子技術應用理論與實訓的有效教學
中職院校是以學生的能力為主的教學院校,而且其主要以就業為主導。所以中職電子技術應用需要把理論與實訓相結合,把兩者逐漸一體化,強化學生的動手操作能力,以便于學生能夠勝任實習崗位。因此,理論與實訓一體化的中職電子應用也勢在必行。那么中職教師如何做到有效教學呢?
1.采用“實踐—理論—實踐”的教學
中職電子技術應用實訓是針對性較強,能夠提升學生專業化水平針。所以,為了加強理論與實訓一體化,教師應盡量采用“實踐—理論—實踐”的教學方式引導學生學習中職電子技術應用。中職教師如果只是為學生講解課本上的理論知識而不加以實訓,容易導致學生動手操作能力弱,所掌握的知識點較低。所以,中職教師需要認識到理論與實訓相結合的重要意義,適時采取理論與實訓一體化的教學方式。例如,某中職院校的電子技術應用教師為了強化學生的動手操作能力以及對基礎理論的理解,經常準備實訓課程,讓學生自己體驗教學內容,如:烙鐵的使用。之后讓學生提出自己在實訓課程中所遇到的問題,并解釋自己是如何解決所遇到的問題的。所以,中職教師需要把理論與實訓一體化落到實處,強化學生的動手操作能力,從而提升學生的就業率。
2.鼓勵學生檢修日常生活中的小電器
學生在日常生活中充滿了電子產品,如:筆記本電腦、手機、MP5、學生風扇這些數不盡的小型電器。而隨著使用年限的增多,這些電子產品經常會出現一些小故障,而排除故障對于學生來說是一個很好的實訓內容。所以,教師可以鼓勵學生對這些產品進行故障排除,指導學生對其進行檢修,從而培養對現代社會有用的創造性思維極強的電子技術應用人才,彌補課本中專業理論的空缺。例如,某中職院校為了增強學生的能力,經常鼓勵學生拆分日常生活中已用壞的物品,了解其內部結構,并找出導致電器損壞的主要位置,然后適當找出壞零件更換,并熟練掌握課本中的基礎理論知識。所以,教師需要盡快落實理論與實訓一體化,提升學生的就業率。
三、激勵學生適時動手,體驗制作中的愉悅
關鍵詞:電子白板;師范生;教育技術能力;培訓
中圖分類號:G451.2 文獻標識碼:A 文章編號:1673-8454(2012)06-0086-03
引言
2004年,我國《中小學教師教育技術能力標準》的正式頒布,明確提出了教師教育技術能力的構成要素。高師院校對師范生教育技術能力的培養,主要通過《現代教育技術》公共課程來完成。但是隨著近年來教育技術的快速發展以及學生信息技術水平和自學能力的提高,《現代教育技術》課程教學工作面臨著一系列的問題。我國目前仍存在著師范生到工作崗位之后不能很快適應教學工作、新教師成長進程相對較緩慢的現狀。因此,對師范生教育技術能力培訓的模式和方法有待進一步研究。
電子白板的出現加快了我國教育信息化發展的腳步,正在逐漸步入我國教育領域特別是中小學校的課堂。師范生作為未來的教師,應盡早掌握并利用電子白板的功能提高課堂教學效果,以便盡快適應教學工作。
本文嘗試將電子白板運用到師范生教育技術能力培訓過程中,把電子白板的課堂教學應用和對師范生的教育技術能力培訓結合起來。首先,通過相關理論基礎提出了基于學習情境創設的“五要素”培訓模式:然后,筆者選取了廣西師范學院的師范生作為培訓對象,以電子白板為培訓工具,通過行動研究不斷實踐和完善培訓模式。最后檢驗培訓效果。
一、理論依據
1.SCLEs――以學生為中心的學習環境理論
關于“學習環境”的研究是從上個世紀80年代西方學習理論由行為主義范式向建構主義范式轉向開始的,主張彌補正規學校教育與真實情境生活之間差距的情境學習是其中一支重要的學習理論。在此基礎上,蘭德(Land)和漢納芬(Hannafin)將與“真實的”、“以學習者為中心”、“以學習為中心”、“情境化的”或“建構主義”等詞語相聯系的模式統稱為“以學生為中心的學習環境(student centered learning environments――SCLEs)。SCLEs設計的理論基礎是建構主義、情境認知和活動理論,且更加強調支持實踐應用的境脈學習,使學習者可以將對問題的思考遷移到新任務的解決中,靈活地加以推理和應用。
美國著名教學設計師戴維,H?喬納森(David.H.Jonassen)在《學習環境的理論基礎》著作中概括出SCLEs設計模型的幾個基本要素:問題/項目空間、相關案例、信息資源、認知(知識建構)工具、對話和協作工具。設計SCLEs要注意的原則包括:學習者的中心地位,情境化的、真實化的境脈的重要性,個人看法和多種觀點的協商和解釋,在意義建構中學習者的先前經驗的重要性,運用技術來支撐高級的心智過程。
2.ASSURE模式
ASSURE模式是羅伯特?海涅克的經典著作《教學技術與媒體》中的核心內容,是一個系統整合教學媒體與技術,計劃和實施教學的過程指南。具體內容包含:分析學習者(Analyze Learners)、陳述教學目標(State Obiectives)、選擇教學方法、媒體和材料(Select Methods、Media and Materials)、使用媒體和材料(Utilize Media and Materials)、要求學習者參與(Require LearnerParticipation)、評價與修正(Evaluate and Revise)。ASSURE模式并不是一個完整的系統化教學設計過程,它只是一套圍繞在教學環境下,怎樣使用媒體而設計的一套模式。該模式包含了許多教學計劃中的重要內容,教師在設計課程或演講的時候都可以使用這個模式。
基于以上理論,本培訓立足于以學生為中心、以任務(或)為驅動,將電子白板整合到系統化培訓的過程中。設計過程注重學生的自主探索、知識建構、問題解決等能力的提升。
二、培訓模式設計
基于以上理論基礎和本次研究的具體內容構建出以下培訓模式,該模式的設計以學習者為主,圍繞學習者“解決問題/項目”為中心設計模式要素(見圖1)。培訓者的任務主要是為學習者提供一個豐富的情境,在相應的學習環境下幫助學習者建構知識、解決問題。
1.模式要素及關系分析
(1)解決問題/項目
問題解決是整個培訓模式的中心,促進有意義學習的發生。需要解決的問題必須是真實世界的問題或任務,解決問題/項目的結果必然是能直接運用到實際工作或學習中去的知識或技能。所需解決的問題一般是一些復雜子任務的集合,將子任務放在整個任務的進展中去學習,會促進學習效果,這與傳統學習環境中將“問題”作為為鞏固教過的概念而設計的例子有本質的區別。
(2)知識獲取
知識獲取是指能夠提升培訓效果的相應理論、媒體操作等能力的學習。解決具體問題必須要有相應知識技能的支持。培訓者引導學習者從過去經驗中回憶、聯系、應用理解培訓所需的先前知識,使學習者獲取問題解決所必備的知識。
(3)信息參照
信息參照是具體的案例、動畫、圖解等可提供學習者解決問題/項目時支持性信息的參考。參照信息的選擇必須與所需解決的問題相一致,培訓者應引導學習者清晰地描述參照信息中各階段的關鍵事件及其因果聯系,指導學習者將其應用到解決復雜問題的情境中。
(4)合作建構
合作建構是指學習者在解決問題的實踐過程中,組成學習小組共同完成知識的建構。培訓者應該引導學習者相互交流合作,完成初步設計方案的反饋、修改、提升。并選擇相應的多媒體軟件呈現。
(5)評價反饋
評價反饋有助于提高培訓的整體效果。在培訓模式的最后,學習者以作品展示的形式呈現已建構的知識,在互評和自我評價中進一步提升作品質量,進而達到解決問題/項目的培訓目的。
該培訓模式要素在具體運作過程中相互影響、相互促進。培訓模式的各個要素圍繞“問題/項目的解決”為中心,其它幾個要素按照圖1中所示的順序依次進行??傮w來講,解決問題/項目是培訓模式的核心內容,知識獲取和信息參照是問題解決和培訓模式其它環節運行的基礎,合作建構是培訓模式中解決問題/項目的關鍵,評價反饋是促進培訓效果提升的保障,
2.培訓模式主要特點
基于電子白板的師范生教育技術能力培訓模式的主要特點體
現如下:
(1)學習目標設計真實、明確
該模式以學生為中心,學習目標設計真實、明確、可操作性強。強調為解決“問題”而學習相關領域中的知識,學習目標被賦予“情境化”的學習環境中。
(2)學習環境基于認知工具,資源豐富
培訓模式的學習環境基于相應認知工具。學習者不僅要掌握認知工具的操作,更要把它運用到解決具體問題的過程中。學習環境提供基于Web的信息資源,以滿足學習者提出問題解決方案所需的詳細背景、預備知識等內容。
(3)學習過程強調對話與合作
培訓中學習者對問題的解決并不是孤立進行的,而是依靠共同合作。培訓者應盡量指導學習者相互交流、討論、協商、共同建構知識,學習者可以通過與別人交流過程中的體驗和收獲調整對已有知識的建構。
(4)學習效果注重學生創造性作品的呈現
學習者在培訓過程中的學習效果最終以小組作品匯報的形式呈現。不僅要求學習者運用認知工具、以多媒體課件的形式展示問題的解決方案,更要求學習者在匯報過程中參與評價反饋,學習效果的呈現體現出學習者的創造性。
三、培訓實踐
1.培訓目標
本試驗在“五要素”模式支持下,通過四輪行動研究過程,對結合電子白板的師范生教育技術能力培訓進行探索,開展“電子白板功能”、“基于電子白板的教學設計與應用”、“基于電子白板的課件制作與應用”、“教學評價與反思”四個模塊的培訓,具體試驗目標為:①通過培訓,使師范生掌握電子白板的基本功能,能夠結合電子白板設計并實施教學。②通過培訓,有效提升師范生在教學資源與教學過程的設計、開發、應用、評價等方面的教育技術能力。③構建“五要素”培訓模式。
2.培訓內容和對象
選取符合電子白板的功能使用手冊以及《中小學教師教育技術能力標準》中要求的教學設計、多媒體課件設計與制作、教學評價和反思、合作學習等作為本次培訓的主要內容。培訓對象為廣西師范學院地理科學、化學、教育技術學等三個專業的師范生。
3.培訓環境
本試驗在廣西師范學院“未來教師空間站一學習共同體”實驗室中進行,該實驗室包含交互式電子白板、筆記本電腦、投影儀、錄播系統等設備。
4.培訓過程
依據上述培訓模式和試驗內容,本試驗通過四輪行動研究,在不斷的計劃、行動、觀察、反思中歸納出圖2所示的基于電子白板的師范生教育技術能力培訓模式流程圖。
四、效果分析
本研究采用小組作品評價、調查問卷、訪談的方法對培訓效果進行綜合分析。學習者對電子白板功能、教學設計、課件制作、教學評價等實踐能力的掌握情況通過對小組作品評價的量化來測量,即設計相應的評價指標體系(即基于電子白板的師范生教育技術能力評價指標體系),以百分制得分的形式反映學習者實踐技能的掌握情況。通過對小組作品的分析結果來看,小組作品得分的平均水平在80分以上,說明此次培訓效果良好。
采用調查問卷的方式對每個學習者相應能力的掌握情況進行統計分析,問卷以相應技能的描述為問題,參照李克特量表,制定“非常符合”、“符合”、“不符合”、“非常不符合”等答案作為選項。統計數據顯示,選擇“非常符合”或“符合”的學生比例在71%至100%之間。即大多數人都掌握了本次培訓所要求的電子白板功能、教學設計、課件設計與制作、教學評價與反思、團隊合作學習、教學技能等師范生教育技術能力。
此外,通過訪談我們了解到學習者對本次培訓的目標、內容、時間、方式等的態度,絕大多數人對本次培訓的整體安排和取得的效果還是比較滿意的,說明本次培訓的整體設計有助于提高師范生的教育技術能力。
關鍵詞:電子技術應用專業 實訓基地 建設 管理
實訓基地建設是中等學校專業建設的重要內容之一,是影響學校核心競爭力的因素之一,是教學成效之源。實訓基地建設包括校內實訓基地建設和校外實訓基地建設,筆者將重點從以下幾方面闡述電子技術應用專業校內實訓基地的建設與管理。
一、電子技術應用專業實訓基地功能定位
1.教學功能
中等職業教育電子技術應用專業的培養目標是為電子及相關企事業單位,培養從事一般電子產品的生產、裝配、調試、檢測、維修,以及電子產品、電子元器件的采購、銷售和服務等的技能型人才。針對這一目標,在規劃實訓基地的投資及建設規模上,應以培養學生具備電子技術應用能力為核心,設計教學內容、配置教學設備、構建實訓場所。
2.職業培訓功能
實訓基地可根據電子行業對職業崗位群的要求,與政府勞動和社會保障部門、企業合作,規劃設置各類不同層次的培訓項目,進行崗位培訓或者再就業培訓。
3.職業鑒定功能
學校在完成職業培訓功能的基礎上,為了適應國家職業鑒定與職業準入制度的實施,要與人力資源和社會保障部門合作,利用實訓基地積極開展電子產品維修工、電子設備裝接工、電子元件檢測工、無線電調試工等工種的職業技能考核鑒定工作。
4.生產經營與服務功能
利用基地的設備設施、技術力量面向市場從事電子產品生產經營等服務,體現實訓基地的生產服務。通過簡單電子產品的設計、加工,完成電子產品的生產,為學生提供真實的崗位訓練環境,同時,為學校補充一定的實習經費,從而實現實訓基地的可持續發展,更好地提高本專業的教學質量。
二、電子技術應用專業實訓基地建設內容
對應學生的技能訓練的三個層次,即基本技能訓練、崗位技能訓練、創新能力訓練,將實訓基地建設也分為三個區域來建設。
1.基本技能訓練區域
主要完成電子儀器儀表使用、常用電子元件識別與檢測、電工工具的使用等內容的訓練,同時完成典型電子模擬電路、數字電路、單片機電路的認識實驗,可設三個實訓室:電子技術實驗室、單片機應用實驗室、電子工藝實訓室。
2.崗位技能訓練區域
模擬電子企業崗位,完成對學生崗位適應性訓練,通過家電產品檢測、小型電子產品加工等訓練,培養學生維修家用電器、加工電子產品的能力。主要設置兩個實訓室:家用電器調試與維修實訓室、電子產品加工實訓室。
3.電子創新能力訓練區域
以培養學生創新能力為目標,完成小型電子產品從設計到制作與調試的全過程,配置設備主要包括:電腦、激光打印機、手動裁板機、線路板雕刻機、微型鉆床、制板系統、線路板絲網印刷機、油墨固化機、自動覆膜機等。
三、實訓基地布局
電子技術應用實訓基地的三個區域,每個區域都建有不同的實訓室,每個實訓室依據理實一體化教學模式進行布局,可分為學習區、實訓備料區、技能訓練區、資料查詢區。學生在學習區內完成對任務的理解與認知,然后在備料區和技能訓練區完成相應的工作任務,對于訓練過程中遇到的問題,還可以在資料查詢區通過網絡解決學習、訓練中的疑惑。
四、電子技術應用專業實訓基地運行管理
1.構建分工明確的組織機構
按照分層管理、責任到人的原則,應設實訓中心主任1名,負責實訓基地的整體建設、管理等,下設教學干事、庫房管理員、安全管理員,負責協助主任做好實踐教學管理、設備管理、安全保障等工作,每個實訓室由1名指導教師負責,承擔實踐教學任務、本實訓室設備的維護等職責,從而構建一個自上而下的系統組織管理機構。
2.制定操作性強的管理制度
為了保證實訓基地的良好運行和功能的更好發揮,需要制定一系列的管理規章制度,以保證實訓室的規范化使用,主要包括《校內實踐教學基地建設與管理規定》《實訓中心安全管理制度》《實訓室管理人員崗位職責》《實訓指導教師崗位職責》《學生實訓守則》等。
3.開展科學有序的實踐教學
關鍵詞:高職 電力電子技術 教學改革探討
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)11(c)-0169-02
電力電子技術是一門對電能進行變換和控制的技術,目前廣泛應用于電子工程、電氣工程、自動化工程等諸多領域?!峨娏﹄娮蛹夹g》課程涵蓋電力電子器件、電力電子電路及相關控制技術,是一門專業基礎較強,并且與生產生活有著緊密聯系的課程,在高職院校的電氣專業課程中,《電力電子技術》課程像一個中樞,有著及其重要的作用。因其原理抽象,圖形復雜、內容繁雜,同時又涉及電力、電子、控制理論等學科內容,是學生普遍認為比較難學、難懂的一門課程。如何提高學生的學習興趣,讓學生更好地掌握課程內容,獲得更好的教學效果,是一項急待解決的問題。
1 目前教學中存在的問題
1.1 理論難度大
《電力電子技術》課程屬于高職院校電氣專業中難度較大的課程之一,尤其是理論部分,涉及到各種變流電路參數的設計與計算,需要部分高數內容,學生們很難理解和掌握。理論、原理部分的不易理解,容易引起學生的畏難情緒,直接影響了學生的學習興趣。
1.2 學生基礎薄弱
受學校實驗條件的限制,實踐教學主要利用電力電子實驗臺。高職院校學生的基礎知識和學習能力普遍比較薄弱,在電力電子實踐教學過程中,大部分學生只是根據實訓指導書,機械性地按實驗步驟操作,實驗中發現問題無法自行排除和解決,出現故障只能找教師解決,對教師的依賴性強。因為學生缺乏分析和解決問題的能力,導致在有限的課時內很難取得滿意的教學效果。
1.3 實驗結果不明顯
電力電子技術實踐是在實訓臺操作,目前的實踐內容主要是在相應理論課程后,學生根據實訓指導書連接電力電子線路,通過加載不同性質的負載,輸出相應的電壓電流,使用電子示波器觀察波形,根據每個電路的實驗結果,來驗證之前學習的理論知識。每個實踐項目都是一種變流電路,需要學生在弄懂原理的基礎上進行操作,并觀察輸出結果。實驗內容缺乏吸引力,難以調動學生學習的積極性。
2 《電力電子技術》課程的改革
2.1 及時調整教學內容
(1)強調應用認知、提高學習興趣。
高職院校學生具有對理論學習不感興趣,喜愛實踐、動手能力較強的特點。因此在授課之初,就通過一些圖片和視頻,向學生展示了電力電子技術在生活和生產中的應用,例如在家用電器、交通運輸和工業生產等領域,都有電力電子應用的實例。通過這些具體應用的實例,讓學生們明白,電力電子技術這門課并不是空洞的理論知識,而是與生產生活都緊密結合的技術,它就存在于人們的周圍,直接關系到生產和生活。以此提高學生的學習興趣,促使他們主動去弄懂電力電子技術。
(2)確立教學重點,優化教學內容。
由于《電力電子技術》課程涵蓋大量的理論知識,包括工作原理、公式推導、數量關系、波形分析等,且各個變流電路帶不同負載時,對應不同的電壓電流輸出和波形。理論知識部分顯得較為零散,不易抓住重點。以整流電路為例,整流電路分為單向和三相整流,單向和三相整流電路又各分為半波相控整流,全控橋式整流和半控橋式整流電路,并且不同的整流電路帶純電阻負載、 阻感負載或反電動勢負載時,有著不同的輸出波形。為整合教學內容,根據電力電子技術的特點,將課程重點放在電路原理分析、公式推導和波形理解方面。將整個課程整合為電力電子器件、電力電子功率變換電路、電力電子技術具體應用三部分。
(3)強調實踐課程,選擇實訓項目。
《電力電子技術》課程不能局限于電路理論分析與設計,實踐課程是理論教學的重要補充,電力電子技術強調實踐,著重培養學生的思維方式和動手能力,通過實際操作,將理論知識穿插在實踐中講解,利用實踐結果揭示各種器件和變流電路的工作原理,幫助學生加深對各種輸出波形的理解,更好地掌握電力電子知識。為使學生在有限的課時里能較為深入的了解電力電子技術,根據以往教學經驗,選擇以下6個實訓項目作為實踐課程的授課內容,包括:(1)單相交流調壓調光燈電路。(2)單相橋式全控整流調光燈電路。(3)三相橋式全控整流電路。(4)脈寬調制(SPWM)型逆變電路。(5)直流斬波器。(6)中頻感應加熱電源電路。學生可通過這些實驗,掌握該課程的知識要點。
2.2 改革教學方法和教學手段
(1)利用仿真軟件,豐富教學資源。
電力電子技術課程是一門對實踐性要求很強的課程,實踐教學中主要采用電力電子實驗臺,使用220 V和380 V的電壓源,存在一定安全隱患,需要教師花費大量精力關注于學生的操作。在實際教學中,引入MATLAB軟件仿真技術,通過系統的電氣模塊進行仿真,MATLAB的SIMULINK仿真環境可以模擬絕大部分電力電子變流電路,學生可以靈活的搭建各種電路、變換負載和修改仿真參數,不必擔心實踐操作中的安全隱患,并可隨時觀看仿真波形的動態變化及相應數據顯示,有利于提高學生的學習興趣。實際教學中可以采用虛實結合的方法,部分實驗實際動手操作,部分實驗通過計算機仿真技術模擬,還有部分實驗采用兩者相結合的方法實現。
(2)注重實踐環節,倡導項目化教學。
《電力電子技術》課程需要學生在掌握電工和電子技術的基礎上學習,理論性較強,在教學中將理論課和實訓課相結合,注重電力電子電路的設計,培養學生自行設計電路的意識。在實訓課程中,安排3~4名同學為一組,將理論知識豐富動手能力薄弱和動手能力較強的同學搭配組合,讓學生合理分工,在完成任務的過程中達成合作、互相學習,為順利完成實訓課題奠定基礎。在《電力電子技術》項目化的教學中,遵循理論夠用,注重能力的原則,選擇難易適中的,具有典型性、實用性的實訓課題,明確每個課題訓練的目的所在。同時為了更好的教學效果,教師在下達項目任務書之前,可以先試做一下題目,這樣對課題的重點和難點有更深刻的理解,增加實踐經驗,以便更好地投入教學。
(3)調動學生積極性,發揮學生主體作用。
為了提高學生的學習興趣和自主學習能力,將課程中的部分知識調整為自學內容,例如整流電路的有源功率因數校正等內容,要求學生在自行收集查找資料的前提下,完成該部分內容的學習,由學生負責組織整理,在課堂或興趣小組上向其他同學進行介紹。同時更好地培養學生的實踐能力,在原有實驗基礎上,還開設了選做實驗,供學有余力和有興趣的同學選作,充分調動學生的自主學習能力。
3 結語
《電力電子技術》課程的特點決定了其教學改革涉及面較廣,要求積極探索合適的教學內容、教學方法和教學手段。該文結合高職院校電類專業學生的特點以及教學實踐情況,提出了課程教學改革方案,希望能夠起到拋磚引玉的作用,能有更多老師提出更好的教學方法,共同促進電力電子技術教學的發展。
參考文獻
[1] 王兆安,黃俊.電力電子技術[M].4版.機械工業出版社,2010.
關鍵詞:虛擬仿真;Matlab;電力電子技術;實驗實訓
中圖分類號:G642.0文獻標志碼:A文章編號:1674-9324(2016)02-0134-02
作者簡介:王波(1982-),男,浙江義烏人,博士研究生,副教授,研究方向:電工、電子和自動化
一、引言
電力電子技術是目前最活躍、發展最快的一門新興學科,且廣泛應用于工業、交通、IT、通信、國防以及民用電器、新能源發電等領域,它的應用領域幾乎涉及國民經濟的各個工業部門。
二、電力電子技術課程教學現狀
當前高職院?;径疾扇±碚摻虒W加實踐操作的模式進行電力電子技術課程的教學。首先,講解電力電子器件的工作原理、特性以及使用方法;然后對各種變流電路(包括整流、逆變、斬波和交流變換等)的電路構成、工作原理和波形等進行分析;最后在實驗實訓臺上進行實操、搭建電路、觀察波形等進行驗證。電力電子技術課程本身屬于電類各專業課程中較難的課程之一,教學對象又為高職學生,他們理論基礎差,計算能力弱,因此教學重心一定偏向實操。然后,在對電力電子電路進行實驗實訓分析的過程中,由于電力電子器件具有非線性等特點以及電力電子電路的復雜性,造成實驗實訓結果不明顯,單從示波器顯示波形不能很好地檢測電路的正確性。而且電力電子技術的實驗實訓都涉及到220V或者380V的高電壓,具有一定的危險性。往往造成學生實驗實訓項目做得迷迷糊糊,不知道結果是否正確,即使知道錯誤了也很難進行排故,導致學生學習興趣減低,形成惡性循環。
三、虛擬仿真技術在電力電子技術教學中的應用
虛擬仿真技術是近年來隨著計算機技術迅猛發展而逐步形成的一類實驗研究的新技術,它在各類專業各種類型的課程當中被廣泛應用。虛擬仿真技術的優點主要有:(1)實驗硬件門檻低,基本不需要專業的實驗設備,只需要普通計算機即可;(2)實驗過程安全可靠,不涉及高電壓、高電流;(3)實驗過程迅速、結果清晰明顯,能快速地在計算機屏幕上顯示所需要的所有結果,一目了然;(4)糾錯排故簡單,基本的仿真實驗修改只需要在仿真環境下進行器件或者連接的修改。鑒于以上優點,虛擬仿真技術在電力電子技術課程實驗當中進行應用十分合適,并能有效地提高電力電子技術課程的教學效果。目前,可對電力電子電路及系統進行虛擬仿真的軟件較多,如Matlab、Pspise、Saber以及Multisim等。這些模擬仿真軟件的出現,為電力電子電路及系統的分析提供了方便、有效的手段,大大簡化了電力電子電路及系統的設計和分析過程。其中Matlab軟件由于其Simulink環境下提供的SimPow-erSystems工具箱在電力系統分析、電力電子電路分析中令人滿意的表現、友好的界面和模塊化的形式受到廣大用戶的青睞。根據電力電子技術課程教學的要求,結合課程實驗操作內容,我們設計、建立并實現了涵蓋高職教學要求的十五個電力電子技術Matlab仿真項目。下面以直流升壓斬波電路為例,詳細介紹使用Matlab軟件進行模擬仿真的方法和步驟。
四、仿真實例
本節以直流升壓斬波電路為例,詳細介紹使用Matlab軟件進行電力電子電路仿真的方法和步驟。直流升壓斬波電路是典型的直流斬波電路之一,它通過電容、電感元件的儲能以及電力電子器件(此處使用IGBT)的通斷控制,使負載上得到比電源電壓高的電壓。根據電路原理圖,在Matlab的Simulink中建立直流升壓斬波電路仿真模型,步驟如下:
1.仿真平臺建立。啟動MATLAB,進入MATLAB環境,點擊工具欄中的Simulink選項,進入所需的仿真環境,點擊File/New/Model新建一個仿真平臺。
2.模塊提取。在Simulink環境中拉取所需要的模塊到仿真平臺中,具體做法是點擊左邊的器件分類,電力電子仿真實驗一般只用到Simulink和SimPowerSys-tems兩個,分別在它們的下拉選項中找到我們所需的模塊,用鼠標左鍵點擊所需的模塊不放,然后直接拉到仿真平臺中。
3.仿真模型建立。將提取的各模塊,按照原理圖布局好位置并進行連線。具體做法是移動鼠標到一個模塊的連接點上,會出現一個“+”字型光標,按住鼠標左鍵不放,一直拉到所要連接的另一個模塊的連接點上,放開左鍵,連線就完成了。
4.參數設置。參數設置分為模塊參數設置和仿真參數設置。模塊參數設置如下:直流電壓源的幅值設置為100V。電阻負載設置為1Ω??刂泼}沖電壓由脈沖發生器產生,電壓幅值設置為3V,周期設置為0.001S,脈沖寬度比的大小設置可改變輸出負載電壓的大小。IGBT、功率二極管、信號分解器、電感和電容可保持默認設置。示波器根據需要輸出的波形個數設置輸入端口數。仿真參數設置如下:將開始時間設置為0,終止時間設置為0.01,算法設置為ode23tb。
5.仿真。完成以上步驟后便可以開始仿真,仿真結束后雙擊示波器觀察波形。直流升壓斬波電路在控制脈沖電壓寬度比為80%和40%時的仿真波形如圖3所示,與理論分析值一致。五、小結虛擬仿真技術隨著計算機技術的發展在近些年得到了長足的發展,越來越多的課程在教學中引入了虛擬仿真技術,它對課程教學效果的提供具有較大的作用。文章在分析教學現狀的基礎上,引入了使用Matlab軟件的虛擬仿真技術,并以直流升壓斬波電路為例,詳細介紹使用Matlab軟件進行電力電子電路仿真的方法和步驟。
參考文獻:
[1]王波.虛實結合、理實一體的電力電子技術課程改革的探索與實踐[J].時代教育,2015,(7).
[2]牛天林,樊波,張強,等.Matlab/Simulink仿真在電力電子技術教學中應用[J].實驗室研究與探索,2015,34(2).
關鍵詞:虛擬仿真;Matlab;電力電子技術;實驗實訓
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)02-0134-02
一、引言
電力電子技術是目前最活躍、發展最快的一門新興學科,且廣泛應用于工業、交通、IT、通信、國防以及民用電器、新能源發電等領域,它的應用領域幾乎涉及國民經濟的各個工業部門。
二、電力電子技術課程教學現狀
當前高職院?;径疾扇±碚摻虒W加實踐操作的模式進行電力電子技術課程的教學。首先,講解電力電子器件的工作原理、特性以及使用方法;然后對各種變流電路(包括整流、逆變、斬波和交流變換等)的電路構成、工作原理和波形等進行分析;最后在實驗實訓臺上進行實操、搭建電路、觀察波形等進行驗證。
電力電子技術課程本身屬于電類各專業課程中較難的課程之一,教學對象又為高職學生,他們理論基礎差,計算能力弱,因此教學重心一定偏向實操。然后,在對電力電子電路進行實驗實訓分析的過程中,由于電力電子器件具有非線性等特點以及電力電子電路的復雜性,造成實驗實訓結果不明顯,單從示波器顯示波形不能很好地檢測電路的正確性。而且電力電子技術的實驗實訓都涉及到220V或者380V的高電壓,具有一定的危險性。往往造成學生實驗實訓項目做得迷迷糊糊,不知道結果是否正確,即使知道錯誤了也很難進行排故,導致學生學習興趣減低,形成惡性循環。
三、虛擬仿真技術在電力電子技術教學中的應用
虛擬仿真技術是近年來隨著計算機技術迅猛發展而逐步形成的一類實驗研究的新技術,它在各類專業各種類型的課程當中被廣泛應用。虛擬仿真技術的優點主要有:(1)實驗硬件門檻低,基本不需要專業的實驗設備,只需要普通計算機即可;(2)實驗過程安全可靠,不涉及高電壓、高電流;(3)實驗過程迅速、結果清晰明顯,能快速地在計算機屏幕上顯示所需要的所有結果,一目了然;(4)糾錯排故簡單,基本的仿真實驗修改只需要在仿真環境下進行器件或者連接的修改。
鑒于以上優點,虛擬仿真技術在電力電子技術課程實驗當中進行應用十分合適,并能有效地提高電力電子技術課程的教學效果。目前,可對電力電子電路及系統進行虛擬仿真的軟件較多,如Matlab、Pspise、Saber以及Multisim等。這些模擬仿真軟件的出現,為電力電子電路及系統的分析提供了方便、有效的手段,大大簡化了電力電子電路及系統的設計和分析過程。其中Matlab軟件由于其Simulink環境下提供的SimPowerSystems工具箱在電力系統分析、電力電子電路分析中令人滿意的表現、友好的界面和模塊化的形式受到廣大用戶的青睞。
根據電力電子技術課程教學的要求,結合課程實驗操作內容,我們設計、建立并實現了涵蓋高職教學要求的十五個電力電子技術Matlab仿真項目。下面以直流升壓斬波電路為例,詳細介紹使用Matlab軟件進行模擬仿真的方法和步驟。
四、仿真實例
本節以直流升壓斬波電路為例,詳細介紹使用Matlab軟件進行電力電子電路仿真的方法和步驟。直流升壓斬波電路是典型的直流斬波電路之一,它通過電容、電感元件的儲能以及電力電子器件(此處使用IGBT)的通斷控制,使負載上得到比電源電壓高的電壓,其電路原理圖如下所示。
根據電路原理圖,在Matlab的Simulink中建立直流升壓斬波電路仿真模型,步驟如下:
1.仿真平臺建立。啟動MATLAB,進入MATLAB環境,點擊工具欄中的Simulink選項,進入所需的仿真環境,點擊File/New/Model新建一個仿真平臺。
2.模塊提取。在Simulink環境中拉取所需要的模塊到仿真平臺中,具體做法是點擊左邊的器件分類,電力電子仿真實驗一般只用到Simulink和SimPowerSystems兩個,分別在它們的下拉選項中找到我們所需的模塊,用鼠標左鍵點擊所需的模塊不放,然后直接拉到仿真平臺中。本電路圖所需要的模塊及提取路徑如下表所示。
3.仿真模型建立。將提取的各模塊,按照原理圖布局好位置并進行連線。具體做法是移動鼠標到一個模塊的連接點上,會出現一個“+”字型光標,按住鼠標左鍵不放,一直拉到所要連接的另一個模塊的連接點上,放開左鍵,連線就完成了。本電路圖的仿真模型如下圖所示。
4.參數設置。參數設置分為模塊參數設置和仿真參數設置。模塊參數設置如下:直流電壓源的幅值設置為100V。電阻負載設置為1Ω??刂泼}沖電壓由脈沖發生器產生,電壓幅值設置為3V,周期設置為0.001S,脈沖寬度比的大小設置可改變輸出負載電壓的大小。IGBT、功率二極管、信號分解器、電感和電容可保持默認設置。示波器根據需要輸出的波形個數設置輸入端口數。仿真參數設置如下:將開始時間設置為0,終止時間設置為0.01,算法設置為ode23tb。
5.仿真。完成以上步驟后便可以開始仿真,仿真結束后雙擊示波器觀察波形。直流升壓斬波電路在控制脈沖電壓寬度比為80%和40%時的仿真波形如圖3所示,與理論分析值一致。
五、小結
虛擬仿真技術隨著計算機技術的發展在近些年得到了長足的發展,越來越多的課程在教學中引入了虛擬仿真技術,它對課程教學效果的提供具有較大的作用。文章在分析教學現狀的基礎上,引入了使用Matlab軟件的虛擬仿真技術,并以直流升壓斬波電路為例,詳細介紹使用Matlab軟件進行電力電子電路仿真的方法和步驟。
參考文獻:
[1]王波.虛實結合、理實一體的電力電子技術課程改革的探索與實踐[J].時代教育,2015,(7).
關鍵詞:新時代;電力電子技術;改革;應用
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.146
0 引言
電力電子技術主要指的是通過使用相應的開關件來實現對電能進行有效變換與控制的技術,其出現于上個世紀的末期,出現后便得到了較快的發展,現階段已然成為集電力、控制以及電子三個方面新型技術。對于電氣專業的學生來講,該門課程一方面是重要的基礎性課程,另一方面也具有很強的應用性與綜合性的技術。所以,對于學習電氣、自動控制等專業的學生來講,學習好該門課程對于他們今后的學習與工作有著很好的促進作用。二十一世紀的到來使得科技有了飛速的發展,社會上對于學生也出現了全新的要求。針對新時代科學技術發展的特征,高校應當對學習的課程進行改革,這樣才能夠更好的幫助學生去適應社會。而就《電子電子技術》課程來講,需要在教學理念、教學方法、教學手段等方面進行改革,增加該門課程的實驗,構建出更加完善的學習體系來。
1 對課程內容進行優化調整
進入到新時代之后,電力電子科技出現了飛速的發展,一些嶄新的控制技術與器件相繼問世,而在教學過程中所使用的課本則過于陳舊,課本上的知識具有較大的滯后性,與現階段世界技術間存在著一定的差距,不利于學生更好的了解當今該門課程的前沿技術。所以,就需要對該門課程的內容進行改革。
第一,傳統的電力電子技術中主要是以晶閘管為主,通過使用晶閘管來完成整流器、交流高壓等工作,不過該器件在處理相關直流的一些變換裝置時則很難達到要求。在這之后,便出現了以IGBT為主的新器件,新器件的出現便成為了電力電子技術的核心。所以,在講授課程的時候不需要再將傳統的晶閘管組成的電路進行講解,而是將全新的器件所構成的電路進行講解,這樣一來,不僅能夠降低學習的難度,而且開拓了學生的視野。
第二點,新科技的發展促進了電力電子器件的前進,特別是功率MOSFET與IGBT的出現,已經基本了取代了傳統的晶閘管。而這兩種器件快速發展的重要原因:首先,新器件在開關頻率上有了很大的提升;其次,這兩種新器件都屬于電壓型控制 ,能夠十分方便的與數字電路相連接。因此,在教學的過程中,需要對教學的內容進行優化調整,將課程的重點放在全新的器件上來,慢慢的淡化現階段已經不再使用的器件與控制方法。
2 以全新的方法促進學生學習能力的提升
首先,對于《電力電子技術》課程來講,需要在講授課程的基礎上加強課程內容與實際工程的結合。所以教師在講授課程時,需要對傳統的方法進行改革,將實際生活中的例子拿到課堂上來,以實際的操作向學生進行展示,通過這一方法的進行能夠很好的促進學生進行求知的欲望,讓他們在學習的過程中就能夠了解該門課程在學習與工作間的聯系。
其次,將學生作為學習的主角來對待,促進學生積極性的培養。傳統的教學工作主要體現了教師的位置,在課堂上教師的位置占據著主導地位,而學生則僅是被動的接受。在新時代,《電力電子技術》課程的講授應當近一步的弱化教師在課堂上所占據的位置,將學生作為課堂的主角,根據教學的基本內容對教學方法進行深入的改革,引導學生自主完成電路圖與波形圖的制作。比如可以拿教室中電扇的調速作為例子,引導學生根據這一實際情況完成調整功能實現的思考,讓學生能夠自主的完成相關電路與波形圖的制作,并抽出課堂的時間讓大學進行討論。通過這種方法的進行能夠充分的調動起學生的積極性,讓每一位同學都參與到課堂中來。
最后,可以使用豐富的教學工具來完成教學工作。新時代為各個方面都帶來了巨大的變化,對于教學工作來講,已經從傳統的使用黑板發展到現階段可以使用白板、多媒體等來實現。在使用現代化的教學方法后,可以通過PPT、FLASH以及視頻向學生展示電力電子器件。當然,也不能一味的只使用多媒體進行教學工作,在使用多媒體進行教學工作的過程中要重點觀察學生的學習態度,如果在使用多媒體的時候學生的學習態度不高的話,使用多媒體進行教學常常會出現事倍功半的效果,不利于教學工作的順利開展。
3 以實踐的訓練達到促進學生實踐能力提升的目的
《電力電子技術》作為重要的專業基礎課,實踐訓練占據著很重要的地位。實踐訓練的開展能夠促進學生動手能力的提升,讓每一位學生能夠將課堂上學習到的知識與實踐相結合。所以,針對新時代的新特點,教師應當對實踐訓練內容進行改進,加強學生的實踐動手能力。
首先,無論是理論學習還是實驗,基礎性的知識都十分重要。所以在進行實訓的時候,首先應當帶領學生完成基礎性的實驗,根據實訓指導書的要求帶領學生一步步的完成基礎實驗,在這一過程中,一方面能夠促進學生對理論知識的理解,另一方面也能夠讓學生進一步的了解實驗設備與實驗方法的使用。其次,應當在基礎實驗的基礎上開設綜合性與創新性較強的實驗。傳統教學過程中在做實驗時基本上都是讓學生進行驗證性實驗,學生僅需要按照要求一步步的做下去就可以了。而在新時代背景下,應當培養學生的創新性,提升學生的主動性,在完成基礎實驗的基礎上鼓勵學生自己完成實驗的設定,這樣能夠更好的促進學生能力的提升。最后,應當緊跟當前世界先進技術,在課堂上,向學生介紹現階段世界上電力電子技術的發展情況,讓他們能夠了解到當今該項技術的發展情況,拉近學生與世界先進技術的距離。
4 總結
新時代的到來對學生也提出了新的要求,為了能夠培養新時代的學生,針對《電力電子技術》課程的特點進行改革能夠很好的促進該門課程的有效發展。
參考文獻:
[1]李月朗.電力電子技術在智能電網中的應用[J].電子技術與軟件工程,2016(16),
[2]張紅娟,路秀芬,孟海濤.“電力電子技術”課程工程實踐的教學改革[J].電氣電子教學學報,2016(03).
[3]王利婷.智能電網中電力電子技術的應用探討[J].電子制作,2016(14).
關鍵詞:電力電子技術;實驗教學;應用型
引言
實驗教學作為高職院校工作的重要組成部分,可以培養學生的動手能力、分析能力以及解決問題的能力,以往“電力電子技術”教學主要以理論為主,輔以驗證性實驗,這樣學生無法真正通過實驗來掌握工程技能和方法,偏離了實驗教學目標,與本學科工程背景強的特性不符。
電力電子技術是本校工程技術學院電氣自動化技術專業開設的課程之一,也是培養學生實踐、創新能力的基礎課程。電力電子技術是弱電對強電實現控制的紐帶,它的實驗內容是通過驅動電路控制主電路[1]。本實驗的實踐性較強,必須通過實踐環節才能加深學生對課程內容的理解。在工程實踐和企業控制電路維護中,此課程始終是基礎和常用的,但是由于此課程實驗是強弱電結合的綜合實驗,對學生的實驗操作水平提出了更高的要求,因此針對這些情況,對這門課的實踐教學進行改革是非常必要的。
就海南經貿職業技術學院電氣自動化專業在電力電子技術實踐教學中存在的普遍問題是缺少實訓設備、實訓設備損壞嚴重、實訓內容驗證性為主、缺少設計性實驗、書本知識與實驗脫節、學生動手能力差、查找資料能力欠缺、懼怕強電等現象。安全性好的實驗環境對培養應用型人才、培養學生掌握實驗的方法、提高學生興趣與主動參與性、調動學生積極性,將起到重要的作用。
1.實驗教學內容的改革
隨著本校“電力電子技術”、“電機拖動”以及“電氣控制”等課程的改革,以提高實驗教學效果,相對應的實驗教學環節需相應的加以改善。學校已開設的實驗項目多為驗證性實驗,學生基本按照步驟接線、驗證,缺乏主動性,缺乏積極探究精神,對應掌握的理論知識和應掌握的能力并沒有落到實處,在理論與實踐相結合的過程中出現連接不緊密,浮于表面的現象。
作為本?!皟炠|校項目”支持的項目,結合電力電子技術基礎的課堂教學內容以及電力電子技術課程特點,實驗教學內容必須包括電力電子器件工作原理、基本電力電子電路原理、典型電力電子系統應用等。在每個實驗內容選擇、設計以及實驗指導等環節上,必須堅持“以培養學生的實踐能力”和“理論與實踐相結合”的實驗教學理念,使學生既動手又動腦、豐富工程實踐知識,并且培養學生的創新能力和綜合能力。為了提高學生“電力電子技術試驗”的興趣,在原有實驗基礎上,增加了綜合性和設計性等生活案例實驗項目,體現該課程的核心內容[2][3]。主要新增實驗項目有以下2種:
(1)基礎設計性實驗
家用調光燈設計。該實驗緊貼生活實際案例,在原有實驗基礎上增強學生的理解性、積極性和主動性。主電路為晶閘管和半波可控整流電路,觸發電路為單結晶閘管和單結晶體管觸發電路。實驗目的為掌握晶體管工作原理,波形分析,晶閘管的觸發原理,掌握調光燈的線路布局、焊接、電路調試等方法,并學會文檔撰寫。通過該實驗,使學生對單相整流控制電路、單相調壓電路以及驅動模塊有較為形象的認識。在教學過程中,提前布置試驗任務,從原有按照步驟驗證方式改為課后學生必須自主查閱相關設計資料,認真組織實驗步驟,以期達到進一步鞏固、深化電力電子技術及相關課程的基本知識、基本理論和基本技能,培養學生獨立思考、分析和解決實際問題的能力。
(2)綜合應用設計性實驗
晶閘管整流電路應用設計。該實驗為新增實驗,實行項目導向教學模式,這種模式將教學過程與項目設計融為一體,將理論教學與實際工程相結合,技能訓練和項目實戰相結合,從而使得學習過程變為一個實際的創造實踐活動,在完成項目的過程中加深專業知識和技能的運用,有助于發掘學生的創造潛能,培養學生的操作能力,鍛煉和提升學生的工程意識。
該實驗以整流電路為Z4直流電動機供電為例,根據不同型號直流電機技術參數,設計可控整流電路。為了避免學生在主電路結構上的趨一性質,可根據負載電動機的功率大小做出整流主電路結構選擇的限定。在該實驗中,學生學會根據電路負載不同、輸出電壓的紋波要求、功率因數、電路的復雜情況和成本等因素,綜合判斷是否采用整流變壓器、主電路采用單相還是三相、半波還是全波以及半控還是全控形式,培養學生綜合應用所學知識和實際查閱相關設計資料、工程繪圖和編寫設計書名數的能力,為今后從事相關工作打下良好基礎。
2.實驗教學考核的改革
傳統考核方式僅在記憶型考核的基礎上增加了部分理解能力的內容,缺少設計、分析能力的考核內容,考核內容與實際應用之間缺乏關聯性,往往考核成績優異的學生在面對實際問題時仍然束手無措[4]。為加強電力電子技術與實際應用的關聯性,實驗考核方式分改為過程性考核。該部分貫穿整個學期,考核方式包含學生的每一個實驗階段成績。評分標準每次實驗為百分制,包括課前查閱資料,方案準備成績20分,課中動手能力、排查糾錯能力成績50分,課后撰寫實驗報告是否真實、準確成績30分。試驗考核按該課程考核的60%計入昀終課程考核成績。
3.結束語
本文就電力電子技術實驗教學內容體系的改革進行了探討和驗證,以海南經貿職業技術學院17級、18級和19級電氣自動化技術專業為實踐對象,經過兩個學期的實踐驗證,在促進學生自主學習方面起到了很大作用,明顯提高了學生的主動參與度,課堂小組討論氛圍也取得了較好的進展,實驗成績評定也更加客觀真實,其中18級部分學生受到了實習單位的表揚。