时间:2023-09-27 09:24:36
绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇电力电子技术实训,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!
虽然中职电子技术理论与实训一体化的教学模式还是新兴教学方式,但是并没有被教师采用,相反采用“实践—理论—实践”教学的中职教师有很多,但是这些教师因不了解其所在意义,所以导致理论与实训一体化实训模式存在很大问题,如:(1)中职院校的电子技术教师对理论与实训一体化的知识网运用不娴熟,导致学生感觉自己被限制,中职教师很难掌控学生的“心”,使得整个课堂气氛压抑、沉闷、透不过气;(2)中职教师没有制订一个适合学生的教学方案,导致学生不明白何处是重点,自己需要了解哪些基础知识理论;(3)中职电子技术应用理论与实训一体化的基本内容过于单一、封闭,不利于学生动手操作能力以及创新思维的培养。因此,中职教师需要打破传统的教学模式,运用新的教学手段,深入中职电子技术应用理论与实训一体化理论研究,从而强化学生的动手操作能力,提升中职院校的就业率,尽可能缩短其教学时间。
二、电子技术应用理论与实训的有效教学
中职院校是以学生的能力为主的教学院校,而且其主要以就业为主导。所以中职电子技术应用需要把理论与实训相结合,把两者逐渐一体化,强化学生的动手操作能力,以便于学生能够胜任实习岗位。因此,理论与实训一体化的中职电子应用也势在必行。那么中职教师如何做到有效教学呢?
1.采用“实践—理论—实践”的教学
中职电子技术应用实训是针对性较强,能够提升学生专业化水平针。所以,为了加强理论与实训一体化,教师应尽量采用“实践—理论—实践”的教学方式引导学生学习中职电子技术应用。中职教师如果只是为学生讲解课本上的理论知识而不加以实训,容易导致学生动手操作能力弱,所掌握的知识点较低。所以,中职教师需要认识到理论与实训相结合的重要意义,适时采取理论与实训一体化的教学方式。例如,某中职院校的电子技术应用教师为了强化学生的动手操作能力以及对基础理论的理解,经常准备实训课程,让学生自己体验教学内容,如:烙铁的使用。之后让学生提出自己在实训课程中所遇到的问题,并解释自己是如何解决所遇到的问题的。所以,中职教师需要把理论与实训一体化落到实处,强化学生的动手操作能力,从而提升学生的就业率。
2.鼓励学生检修日常生活中的小电器
学生在日常生活中充满了电子产品,如:笔记本电脑、手机、MP5、学生风扇这些数不尽的小型电器。而随着使用年限的增多,这些电子产品经常会出现一些小故障,而排除故障对于学生来说是一个很好的实训内容。所以,教师可以鼓励学生对这些产品进行故障排除,指导学生对其进行检修,从而培养对现代社会有用的创造性思维极强的电子技术应用人才,弥补课本中专业理论的空缺。例如,某中职院校为了增强学生的能力,经常鼓励学生拆分日常生活中已用坏的物品,了解其内部结构,并找出导致电器损坏的主要位置,然后适当找出坏零件更换,并熟练掌握课本中的基础理论知识。所以,教师需要尽快落实理论与实训一体化,提升学生的就业率。
三、激励学生适时动手,体验制作中的愉悦
关键词:电子白板;师范生;教育技术能力;培训
中图分类号:G451.2 文献标识码:A 文章编号:1673-8454(2012)06-0086-03
引言
2004年,我国《中小学教师教育技术能力标准》的正式颁布,明确提出了教师教育技术能力的构成要素。高师院校对师范生教育技术能力的培养,主要通过《现代教育技术》公共课程来完成。但是随着近年来教育技术的快速发展以及学生信息技术水平和自学能力的提高,《现代教育技术》课程教学工作面临着一系列的问题。我国目前仍存在着师范生到工作岗位之后不能很快适应教学工作、新教师成长进程相对较缓慢的现状。因此,对师范生教育技术能力培训的模式和方法有待进一步研究。
电子白板的出现加快了我国教育信息化发展的脚步,正在逐渐步入我国教育领域特别是中小学校的课堂。师范生作为未来的教师,应尽早掌握并利用电子白板的功能提高课堂教学效果,以便尽快适应教学工作。
本文尝试将电子白板运用到师范生教育技术能力培训过程中,把电子白板的课堂教学应用和对师范生的教育技术能力培训结合起来。首先,通过相关理论基础提出了基于学习情境创设的“五要素”培训模式:然后,笔者选取了广西师范学院的师范生作为培训对象,以电子白板为培训工具,通过行动研究不断实践和完善培训模式。最后检验培训效果。
一、理论依据
1.SCLEs――以学生为中心的学习环境理论
关于“学习环境”的研究是从上个世纪80年代西方学习理论由行为主义范式向建构主义范式转向开始的,主张弥补正规学校教育与真实情境生活之间差距的情境学习是其中一支重要的学习理论。在此基础上,兰德(Land)和汉纳芬(Hannafin)将与“真实的”、“以学习者为中心”、“以学习为中心”、“情境化的”或“建构主义”等词语相联系的模式统称为“以学生为中心的学习环境(student centered learning environments――SCLEs)。SCLEs设计的理论基础是建构主义、情境认知和活动理论,且更加强调支持实践应用的境脉学习,使学习者可以将对问题的思考迁移到新任务的解决中,灵活地加以推理和应用。
美国著名教学设计师戴维,H・乔纳森(David.H.Jonassen)在《学习环境的理论基础》著作中概括出SCLEs设计模型的几个基本要素:问题/项目空间、相关案例、信息资源、认知(知识建构)工具、对话和协作工具。设计SCLEs要注意的原则包括:学习者的中心地位,情境化的、真实化的境脉的重要性,个人看法和多种观点的协商和解释,在意义建构中学习者的先前经验的重要性,运用技术来支撑高级的心智过程。
2.ASSURE模式
ASSURE模式是罗伯特・海涅克的经典著作《教学技术与媒体》中的核心内容,是一个系统整合教学媒体与技术,计划和实施教学的过程指南。具体内容包含:分析学习者(Analyze Learners)、陈述教学目标(State Obiectives)、选择教学方法、媒体和材料(Select Methods、Media and Materials)、使用媒体和材料(Utilize Media and Materials)、要求学习者参与(Require LearnerParticipation)、评价与修正(Evaluate and Revise)。ASSURE模式并不是一个完整的系统化教学设计过程,它只是一套围绕在教学环境下,怎样使用媒体而设计的一套模式。该模式包含了许多教学计划中的重要内容,教师在设计课程或演讲的时候都可以使用这个模式。
基于以上理论,本培训立足于以学生为中心、以任务(或)为驱动,将电子白板整合到系统化培训的过程中。设计过程注重学生的自主探索、知识建构、问题解决等能力的提升。
二、培训模式设计
基于以上理论基础和本次研究的具体内容构建出以下培训模式,该模式的设计以学习者为主,围绕学习者“解决问题/项目”为中心设计模式要素(见图1)。培训者的任务主要是为学习者提供一个丰富的情境,在相应的学习环境下帮助学习者建构知识、解决问题。
1.模式要素及关系分析
(1)解决问题/项目
问题解决是整个培训模式的中心,促进有意义学习的发生。需要解决的问题必须是真实世界的问题或任务,解决问题/项目的结果必然是能直接运用到实际工作或学习中去的知识或技能。所需解决的问题一般是一些复杂子任务的集合,将子任务放在整个任务的进展中去学习,会促进学习效果,这与传统学习环境中将“问题”作为为巩固教过的概念而设计的例子有本质的区别。
(2)知识获取
知识获取是指能够提升培训效果的相应理论、媒体操作等能力的学习。解决具体问题必须要有相应知识技能的支持。培训者引导学习者从过去经验中回忆、联系、应用理解培训所需的先前知识,使学习者获取问题解决所必备的知识。
(3)信息参照
信息参照是具体的案例、动画、图解等可提供学习者解决问题/项目时支持性信息的参考。参照信息的选择必须与所需解决的问题相一致,培训者应引导学习者清晰地描述参照信息中各阶段的关键事件及其因果联系,指导学习者将其应用到解决复杂问题的情境中。
(4)合作建构
合作建构是指学习者在解决问题的实践过程中,组成学习小组共同完成知识的建构。培训者应该引导学习者相互交流合作,完成初步设计方案的反馈、修改、提升。并选择相应的多媒体软件呈现。
(5)评价反馈
评价反馈有助于提高培训的整体效果。在培训模式的最后,学习者以作品展示的形式呈现已建构的知识,在互评和自我评价中进一步提升作品质量,进而达到解决问题/项目的培训目的。
该培训模式要素在具体运作过程中相互影响、相互促进。培训模式的各个要素围绕“问题/项目的解决”为中心,其它几个要素按照图1中所示的顺序依次进行。总体来讲,解决问题/项目是培训模式的核心内容,知识获取和信息参照是问题解决和培训模式其它环节运行的基础,合作建构是培训模式中解决问题/项目的关键,评价反馈是促进培训效果提升的保障,
2.培训模式主要特点
基于电子白板的师范生教育技术能力培训模式的主要特点体
现如下:
(1)学习目标设计真实、明确
该模式以学生为中心,学习目标设计真实、明确、可操作性强。强调为解决“问题”而学习相关领域中的知识,学习目标被赋予“情境化”的学习环境中。
(2)学习环境基于认知工具,资源丰富
培训模式的学习环境基于相应认知工具。学习者不仅要掌握认知工具的操作,更要把它运用到解决具体问题的过程中。学习环境提供基于Web的信息资源,以满足学习者提出问题解决方案所需的详细背景、预备知识等内容。
(3)学习过程强调对话与合作
培训中学习者对问题的解决并不是孤立进行的,而是依靠共同合作。培训者应尽量指导学习者相互交流、讨论、协商、共同建构知识,学习者可以通过与别人交流过程中的体验和收获调整对已有知识的建构。
(4)学习效果注重学生创造性作品的呈现
学习者在培训过程中的学习效果最终以小组作品汇报的形式呈现。不仅要求学习者运用认知工具、以多媒体课件的形式展示问题的解决方案,更要求学习者在汇报过程中参与评价反馈,学习效果的呈现体现出学习者的创造性。
三、培训实践
1.培训目标
本试验在“五要素”模式支持下,通过四轮行动研究过程,对结合电子白板的师范生教育技术能力培训进行探索,开展“电子白板功能”、“基于电子白板的教学设计与应用”、“基于电子白板的课件制作与应用”、“教学评价与反思”四个模块的培训,具体试验目标为:①通过培训,使师范生掌握电子白板的基本功能,能够结合电子白板设计并实施教学。②通过培训,有效提升师范生在教学资源与教学过程的设计、开发、应用、评价等方面的教育技术能力。③构建“五要素”培训模式。
2.培训内容和对象
选取符合电子白板的功能使用手册以及《中小学教师教育技术能力标准》中要求的教学设计、多媒体课件设计与制作、教学评价和反思、合作学习等作为本次培训的主要内容。培训对象为广西师范学院地理科学、化学、教育技术学等三个专业的师范生。
3.培训环境
本试验在广西师范学院“未来教师空间站一学习共同体”实验室中进行,该实验室包含交互式电子白板、笔记本电脑、投影仪、录播系统等设备。
4.培训过程
依据上述培训模式和试验内容,本试验通过四轮行动研究,在不断的计划、行动、观察、反思中归纳出图2所示的基于电子白板的师范生教育技术能力培训模式流程图。
四、效果分析
本研究采用小组作品评价、调查问卷、访谈的方法对培训效果进行综合分析。学习者对电子白板功能、教学设计、课件制作、教学评价等实践能力的掌握情况通过对小组作品评价的量化来测量,即设计相应的评价指标体系(即基于电子白板的师范生教育技术能力评价指标体系),以百分制得分的形式反映学习者实践技能的掌握情况。通过对小组作品的分析结果来看,小组作品得分的平均水平在80分以上,说明此次培训效果良好。
采用调查问卷的方式对每个学习者相应能力的掌握情况进行统计分析,问卷以相应技能的描述为问题,参照李克特量表,制定“非常符合”、“符合”、“不符合”、“非常不符合”等答案作为选项。统计数据显示,选择“非常符合”或“符合”的学生比例在71%至100%之间。即大多数人都掌握了本次培训所要求的电子白板功能、教学设计、课件设计与制作、教学评价与反思、团队合作学习、教学技能等师范生教育技术能力。
此外,通过访谈我们了解到学习者对本次培训的目标、内容、时间、方式等的态度,绝大多数人对本次培训的整体安排和取得的效果还是比较满意的,说明本次培训的整体设计有助于提高师范生的教育技术能力。
关键词:电子技术应用专业 实训基地 建设 管理
实训基地建设是中等学校专业建设的重要内容之一,是影响学校核心竞争力的因素之一,是教学成效之源。实训基地建设包括校内实训基地建设和校外实训基地建设,笔者将重点从以下几方面阐述电子技术应用专业校内实训基地的建设与管理。
一、电子技术应用专业实训基地功能定位
1.教学功能
中等职业教育电子技术应用专业的培养目标是为电子及相关企事业单位,培养从事一般电子产品的生产、装配、调试、检测、维修,以及电子产品、电子元器件的采购、销售和服务等的技能型人才。针对这一目标,在规划实训基地的投资及建设规模上,应以培养学生具备电子技术应用能力为核心,设计教学内容、配置教学设备、构建实训场所。
2.职业培训功能
实训基地可根据电子行业对职业岗位群的要求,与政府劳动和社会保障部门、企业合作,规划设置各类不同层次的培训项目,进行岗位培训或者再就业培训。
3.职业鉴定功能
学校在完成职业培训功能的基础上,为了适应国家职业鉴定与职业准入制度的实施,要与人力资源和社会保障部门合作,利用实训基地积极开展电子产品维修工、电子设备装接工、电子元件检测工、无线电调试工等工种的职业技能考核鉴定工作。
4.生产经营与服务功能
利用基地的设备设施、技术力量面向市场从事电子产品生产经营等服务,体现实训基地的生产服务。通过简单电子产品的设计、加工,完成电子产品的生产,为学生提供真实的岗位训练环境,同时,为学校补充一定的实习经费,从而实现实训基地的可持续发展,更好地提高本专业的教学质量。
二、电子技术应用专业实训基地建设内容
对应学生的技能训练的三个层次,即基本技能训练、岗位技能训练、创新能力训练,将实训基地建设也分为三个区域来建设。
1.基本技能训练区域
主要完成电子仪器仪表使用、常用电子元件识别与检测、电工工具的使用等内容的训练,同时完成典型电子模拟电路、数字电路、单片机电路的认识实验,可设三个实训室:电子技术实验室、单片机应用实验室、电子工艺实训室。
2.岗位技能训练区域
模拟电子企业岗位,完成对学生岗位适应性训练,通过家电产品检测、小型电子产品加工等训练,培养学生维修家用电器、加工电子产品的能力。主要设置两个实训室:家用电器调试与维修实训室、电子产品加工实训室。
3.电子创新能力训练区域
以培养学生创新能力为目标,完成小型电子产品从设计到制作与调试的全过程,配置设备主要包括:电脑、激光打印机、手动裁板机、线路板雕刻机、微型钻床、制板系统、线路板丝网印刷机、油墨固化机、自动覆膜机等。
三、实训基地布局
电子技术应用实训基地的三个区域,每个区域都建有不同的实训室,每个实训室依据理实一体化教学模式进行布局,可分为学习区、实训备料区、技能训练区、资料查询区。学生在学习区内完成对任务的理解与认知,然后在备料区和技能训练区完成相应的工作任务,对于训练过程中遇到的问题,还可以在资料查询区通过网络解决学习、训练中的疑惑。
四、电子技术应用专业实训基地运行管理
1.构建分工明确的组织机构
按照分层管理、责任到人的原则,应设实训中心主任1名,负责实训基地的整体建设、管理等,下设教学干事、库房管理员、安全管理员,负责协助主任做好实践教学管理、设备管理、安全保障等工作,每个实训室由1名指导教师负责,承担实践教学任务、本实训室设备的维护等职责,从而构建一个自上而下的系统组织管理机构。
2.制定操作性强的管理制度
为了保证实训基地的良好运行和功能的更好发挥,需要制定一系列的管理规章制度,以保证实训室的规范化使用,主要包括《校内实践教学基地建设与管理规定》《实训中心安全管理制度》《实训室管理人员岗位职责》《实训指导教师岗位职责》《学生实训守则》等。
3.开展科学有序的实践教学
关键词:高职 电力电子技术 教学改革探讨
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)11(c)-0169-02
电力电子技术是一门对电能进行变换和控制的技术,目前广泛应用于电子工程、电气工程、自动化工程等诸多领域。《电力电子技术》课程涵盖电力电子器件、电力电子电路及相关控制技术,是一门专业基础较强,并且与生产生活有着紧密联系的课程,在高职院校的电气专业课程中,《电力电子技术》课程像一个中枢,有着及其重要的作用。因其原理抽象,图形复杂、内容繁杂,同时又涉及电力、电子、控制理论等学科内容,是学生普遍认为比较难学、难懂的一门课程。如何提高学生的学习兴趣,让学生更好地掌握课程内容,获得更好的教学效果,是一项急待解决的问题。
1 目前教学中存在的问题
1.1 理论难度大
《电力电子技术》课程属于高职院校电气专业中难度较大的课程之一,尤其是理论部分,涉及到各种变流电路参数的设计与计算,需要部分高数内容,学生们很难理解和掌握。理论、原理部分的不易理解,容易引起学生的畏难情绪,直接影响了学生的学习兴趣。
1.2 学生基础薄弱
受学校实验条件的限制,实践教学主要利用电力电子实验台。高职院校学生的基础知识和学习能力普遍比较薄弱,在电力电子实践教学过程中,大部分学生只是根据实训指导书,机械性地按实验步骤操作,实验中发现问题无法自行排除和解决,出现故障只能找教师解决,对教师的依赖性强。因为学生缺乏分析和解决问题的能力,导致在有限的课时内很难取得满意的教学效果。
1.3 实验结果不明显
电力电子技术实践是在实训台操作,目前的实践内容主要是在相应理论课程后,学生根据实训指导书连接电力电子线路,通过加载不同性质的负载,输出相应的电压电流,使用电子示波器观察波形,根据每个电路的实验结果,来验证之前学习的理论知识。每个实践项目都是一种变流电路,需要学生在弄懂原理的基础上进行操作,并观察输出结果。实验内容缺乏吸引力,难以调动学生学习的积极性。
2 《电力电子技术》课程的改革
2.1 及时调整教学内容
(1)强调应用认知、提高学习兴趣。
高职院校学生具有对理论学习不感兴趣,喜爱实践、动手能力较强的特点。因此在授课之初,就通过一些图片和视频,向学生展示了电力电子技术在生活和生产中的应用,例如在家用电器、交通运输和工业生产等领域,都有电力电子应用的实例。通过这些具体应用的实例,让学生们明白,电力电子技术这门课并不是空洞的理论知识,而是与生产生活都紧密结合的技术,它就存在于人们的周围,直接关系到生产和生活。以此提高学生的学习兴趣,促使他们主动去弄懂电力电子技术。
(2)确立教学重点,优化教学内容。
由于《电力电子技术》课程涵盖大量的理论知识,包括工作原理、公式推导、数量关系、波形分析等,且各个变流电路带不同负载时,对应不同的电压电流输出和波形。理论知识部分显得较为零散,不易抓住重点。以整流电路为例,整流电路分为单向和三相整流,单向和三相整流电路又各分为半波相控整流,全控桥式整流和半控桥式整流电路,并且不同的整流电路带纯电阻负载、 阻感负载或反电动势负载时,有着不同的输出波形。为整合教学内容,根据电力电子技术的特点,将课程重点放在电路原理分析、公式推导和波形理解方面。将整个课程整合为电力电子器件、电力电子功率变换电路、电力电子技术具体应用三部分。
(3)强调实践课程,选择实训项目。
《电力电子技术》课程不能局限于电路理论分析与设计,实践课程是理论教学的重要补充,电力电子技术强调实践,着重培养学生的思维方式和动手能力,通过实际操作,将理论知识穿插在实践中讲解,利用实践结果揭示各种器件和变流电路的工作原理,帮助学生加深对各种输出波形的理解,更好地掌握电力电子知识。为使学生在有限的课时里能较为深入的了解电力电子技术,根据以往教学经验,选择以下6个实训项目作为实践课程的授课内容,包括:(1)单相交流调压调光灯电路。(2)单相桥式全控整流调光灯电路。(3)三相桥式全控整流电路。(4)脉宽调制(SPWM)型逆变电路。(5)直流斩波器。(6)中频感应加热电源电路。学生可通过这些实验,掌握该课程的知识要点。
2.2 改革教学方法和教学手段
(1)利用仿真软件,丰富教学资源。
电力电子技术课程是一门对实践性要求很强的课程,实践教学中主要采用电力电子实验台,使用220 V和380 V的电压源,存在一定安全隐患,需要教师花费大量精力关注于学生的操作。在实际教学中,引入MATLAB软件仿真技术,通过系统的电气模块进行仿真,MATLAB的SIMULINK仿真环境可以模拟绝大部分电力电子变流电路,学生可以灵活的搭建各种电路、变换负载和修改仿真参数,不必担心实践操作中的安全隐患,并可随时观看仿真波形的动态变化及相应数据显示,有利于提高学生的学习兴趣。实际教学中可以采用虚实结合的方法,部分实验实际动手操作,部分实验通过计算机仿真技术模拟,还有部分实验采用两者相结合的方法实现。
(2)注重实践环节,倡导项目化教学。
《电力电子技术》课程需要学生在掌握电工和电子技术的基础上学习,理论性较强,在教学中将理论课和实训课相结合,注重电力电子电路的设计,培养学生自行设计电路的意识。在实训课程中,安排3~4名同学为一组,将理论知识丰富动手能力薄弱和动手能力较强的同学搭配组合,让学生合理分工,在完成任务的过程中达成合作、互相学习,为顺利完成实训课题奠定基础。在《电力电子技术》项目化的教学中,遵循理论够用,注重能力的原则,选择难易适中的,具有典型性、实用性的实训课题,明确每个课题训练的目的所在。同时为了更好的教学效果,教师在下达项目任务书之前,可以先试做一下题目,这样对课题的重点和难点有更深刻的理解,增加实践经验,以便更好地投入教学。
(3)调动学生积极性,发挥学生主体作用。
为了提高学生的学习兴趣和自主学习能力,将课程中的部分知识调整为自学内容,例如整流电路的有源功率因数校正等内容,要求学生在自行收集查找资料的前提下,完成该部分内容的学习,由学生负责组织整理,在课堂或兴趣小组上向其他同学进行介绍。同时更好地培养学生的实践能力,在原有实验基础上,还开设了选做实验,供学有余力和有兴趣的同学选作,充分调动学生的自主学习能力。
3 结语
《电力电子技术》课程的特点决定了其教学改革涉及面较广,要求积极探索合适的教学内容、教学方法和教学手段。该文结合高职院校电类专业学生的特点以及教学实践情况,提出了课程教学改革方案,希望能够起到抛砖引玉的作用,能有更多老师提出更好的教学方法,共同促进电力电子技术教学的发展。
参考文献
[1] 王兆安,黄俊.电力电子技术[M].4版.机械工业出版社,2010.
关键词:虚拟仿真;Matlab;电力电子技术;实验实训
中图分类号:G642.0文献标志码:A文章编号:1674-9324(2016)02-0134-02
作者简介:王波(1982-),男,浙江义乌人,博士研究生,副教授,研究方向:电工、电子和自动化
一、引言
电力电子技术是目前最活跃、发展最快的一门新兴学科,且广泛应用于工业、交通、IT、通信、国防以及民用电器、新能源发电等领域,它的应用领域几乎涉及国民经济的各个工业部门。
二、电力电子技术课程教学现状
当前高职院校基本都采取理论教学加实践操作的模式进行电力电子技术课程的教学。首先,讲解电力电子器件的工作原理、特性以及使用方法;然后对各种变流电路(包括整流、逆变、斩波和交流变换等)的电路构成、工作原理和波形等进行分析;最后在实验实训台上进行实操、搭建电路、观察波形等进行验证。电力电子技术课程本身属于电类各专业课程中较难的课程之一,教学对象又为高职学生,他们理论基础差,计算能力弱,因此教学重心一定偏向实操。然后,在对电力电子电路进行实验实训分析的过程中,由于电力电子器件具有非线性等特点以及电力电子电路的复杂性,造成实验实训结果不明显,单从示波器显示波形不能很好地检测电路的正确性。而且电力电子技术的实验实训都涉及到220V或者380V的高电压,具有一定的危险性。往往造成学生实验实训项目做得迷迷糊糊,不知道结果是否正确,即使知道错误了也很难进行排故,导致学生学习兴趣减低,形成恶性循环。
三、虚拟仿真技术在电力电子技术教学中的应用
虚拟仿真技术是近年来随着计算机技术迅猛发展而逐步形成的一类实验研究的新技术,它在各类专业各种类型的课程当中被广泛应用。虚拟仿真技术的优点主要有:(1)实验硬件门槛低,基本不需要专业的实验设备,只需要普通计算机即可;(2)实验过程安全可靠,不涉及高电压、高电流;(3)实验过程迅速、结果清晰明显,能快速地在计算机屏幕上显示所需要的所有结果,一目了然;(4)纠错排故简单,基本的仿真实验修改只需要在仿真环境下进行器件或者连接的修改。鉴于以上优点,虚拟仿真技术在电力电子技术课程实验当中进行应用十分合适,并能有效地提高电力电子技术课程的教学效果。目前,可对电力电子电路及系统进行虚拟仿真的软件较多,如Matlab、Pspise、Saber以及Multisim等。这些模拟仿真软件的出现,为电力电子电路及系统的分析提供了方便、有效的手段,大大简化了电力电子电路及系统的设计和分析过程。其中Matlab软件由于其Simulink环境下提供的SimPow-erSystems工具箱在电力系统分析、电力电子电路分析中令人满意的表现、友好的界面和模块化的形式受到广大用户的青睐。根据电力电子技术课程教学的要求,结合课程实验操作内容,我们设计、建立并实现了涵盖高职教学要求的十五个电力电子技术Matlab仿真项目。下面以直流升压斩波电路为例,详细介绍使用Matlab软件进行模拟仿真的方法和步骤。
四、仿真实例
本节以直流升压斩波电路为例,详细介绍使用Matlab软件进行电力电子电路仿真的方法和步骤。直流升压斩波电路是典型的直流斩波电路之一,它通过电容、电感元件的储能以及电力电子器件(此处使用IGBT)的通断控制,使负载上得到比电源电压高的电压。根据电路原理图,在Matlab的Simulink中建立直流升压斩波电路仿真模型,步骤如下:
1.仿真平台建立。启动MATLAB,进入MATLAB环境,点击工具栏中的Simulink选项,进入所需的仿真环境,点击File/New/Model新建一个仿真平台。
2.模块提取。在Simulink环境中拉取所需要的模块到仿真平台中,具体做法是点击左边的器件分类,电力电子仿真实验一般只用到Simulink和SimPowerSys-tems两个,分别在它们的下拉选项中找到我们所需的模块,用鼠标左键点击所需的模块不放,然后直接拉到仿真平台中。
3.仿真模型建立。将提取的各模块,按照原理图布局好位置并进行连线。具体做法是移动鼠标到一个模块的连接点上,会出现一个“+”字型光标,按住鼠标左键不放,一直拉到所要连接的另一个模块的连接点上,放开左键,连线就完成了。
4.参数设置。参数设置分为模块参数设置和仿真参数设置。模块参数设置如下:直流电压源的幅值设置为100V。电阻负载设置为1Ω。控制脉冲电压由脉冲发生器产生,电压幅值设置为3V,周期设置为0.001S,脉冲宽度比的大小设置可改变输出负载电压的大小。IGBT、功率二极管、信号分解器、电感和电容可保持默认设置。示波器根据需要输出的波形个数设置输入端口数。仿真参数设置如下:将开始时间设置为0,终止时间设置为0.01,算法设置为ode23tb。
5.仿真。完成以上步骤后便可以开始仿真,仿真结束后双击示波器观察波形。直流升压斩波电路在控制脉冲电压宽度比为80%和40%时的仿真波形如图3所示,与理论分析值一致。五、小结虚拟仿真技术随着计算机技术的发展在近些年得到了长足的发展,越来越多的课程在教学中引入了虚拟仿真技术,它对课程教学效果的提供具有较大的作用。文章在分析教学现状的基础上,引入了使用Matlab软件的虚拟仿真技术,并以直流升压斩波电路为例,详细介绍使用Matlab软件进行电力电子电路仿真的方法和步骤。
参考文献:
[1]王波.虚实结合、理实一体的电力电子技术课程改革的探索与实践[J].时代教育,2015,(7).
[2]牛天林,樊波,张强,等.Matlab/Simulink仿真在电力电子技术教学中应用[J].实验室研究与探索,2015,34(2).
关键词:虚拟仿真;Matlab;电力电子技术;实验实训
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)02-0134-02
一、引言
电力电子技术是目前最活跃、发展最快的一门新兴学科,且广泛应用于工业、交通、IT、通信、国防以及民用电器、新能源发电等领域,它的应用领域几乎涉及国民经济的各个工业部门。
二、电力电子技术课程教学现状
当前高职院校基本都采取理论教学加实践操作的模式进行电力电子技术课程的教学。首先,讲解电力电子器件的工作原理、特性以及使用方法;然后对各种变流电路(包括整流、逆变、斩波和交流变换等)的电路构成、工作原理和波形等进行分析;最后在实验实训台上进行实操、搭建电路、观察波形等进行验证。
电力电子技术课程本身属于电类各专业课程中较难的课程之一,教学对象又为高职学生,他们理论基础差,计算能力弱,因此教学重心一定偏向实操。然后,在对电力电子电路进行实验实训分析的过程中,由于电力电子器件具有非线性等特点以及电力电子电路的复杂性,造成实验实训结果不明显,单从示波器显示波形不能很好地检测电路的正确性。而且电力电子技术的实验实训都涉及到220V或者380V的高电压,具有一定的危险性。往往造成学生实验实训项目做得迷迷糊糊,不知道结果是否正确,即使知道错误了也很难进行排故,导致学生学习兴趣减低,形成恶性循环。
三、虚拟仿真技术在电力电子技术教学中的应用
虚拟仿真技术是近年来随着计算机技术迅猛发展而逐步形成的一类实验研究的新技术,它在各类专业各种类型的课程当中被广泛应用。虚拟仿真技术的优点主要有:(1)实验硬件门槛低,基本不需要专业的实验设备,只需要普通计算机即可;(2)实验过程安全可靠,不涉及高电压、高电流;(3)实验过程迅速、结果清晰明显,能快速地在计算机屏幕上显示所需要的所有结果,一目了然;(4)纠错排故简单,基本的仿真实验修改只需要在仿真环境下进行器件或者连接的修改。
鉴于以上优点,虚拟仿真技术在电力电子技术课程实验当中进行应用十分合适,并能有效地提高电力电子技术课程的教学效果。目前,可对电力电子电路及系统进行虚拟仿真的软件较多,如Matlab、Pspise、Saber以及Multisim等。这些模拟仿真软件的出现,为电力电子电路及系统的分析提供了方便、有效的手段,大大简化了电力电子电路及系统的设计和分析过程。其中Matlab软件由于其Simulink环境下提供的SimPowerSystems工具箱在电力系统分析、电力电子电路分析中令人满意的表现、友好的界面和模块化的形式受到广大用户的青睐。
根据电力电子技术课程教学的要求,结合课程实验操作内容,我们设计、建立并实现了涵盖高职教学要求的十五个电力电子技术Matlab仿真项目。下面以直流升压斩波电路为例,详细介绍使用Matlab软件进行模拟仿真的方法和步骤。
四、仿真实例
本节以直流升压斩波电路为例,详细介绍使用Matlab软件进行电力电子电路仿真的方法和步骤。直流升压斩波电路是典型的直流斩波电路之一,它通过电容、电感元件的储能以及电力电子器件(此处使用IGBT)的通断控制,使负载上得到比电源电压高的电压,其电路原理图如下所示。
根据电路原理图,在Matlab的Simulink中建立直流升压斩波电路仿真模型,步骤如下:
1.仿真平台建立。启动MATLAB,进入MATLAB环境,点击工具栏中的Simulink选项,进入所需的仿真环境,点击File/New/Model新建一个仿真平台。
2.模块提取。在Simulink环境中拉取所需要的模块到仿真平台中,具体做法是点击左边的器件分类,电力电子仿真实验一般只用到Simulink和SimPowerSystems两个,分别在它们的下拉选项中找到我们所需的模块,用鼠标左键点击所需的模块不放,然后直接拉到仿真平台中。本电路图所需要的模块及提取路径如下表所示。
3.仿真模型建立。将提取的各模块,按照原理图布局好位置并进行连线。具体做法是移动鼠标到一个模块的连接点上,会出现一个“+”字型光标,按住鼠标左键不放,一直拉到所要连接的另一个模块的连接点上,放开左键,连线就完成了。本电路图的仿真模型如下图所示。
4.参数设置。参数设置分为模块参数设置和仿真参数设置。模块参数设置如下:直流电压源的幅值设置为100V。电阻负载设置为1Ω。控制脉冲电压由脉冲发生器产生,电压幅值设置为3V,周期设置为0.001S,脉冲宽度比的大小设置可改变输出负载电压的大小。IGBT、功率二极管、信号分解器、电感和电容可保持默认设置。示波器根据需要输出的波形个数设置输入端口数。仿真参数设置如下:将开始时间设置为0,终止时间设置为0.01,算法设置为ode23tb。
5.仿真。完成以上步骤后便可以开始仿真,仿真结束后双击示波器观察波形。直流升压斩波电路在控制脉冲电压宽度比为80%和40%时的仿真波形如图3所示,与理论分析值一致。
五、小结
虚拟仿真技术随着计算机技术的发展在近些年得到了长足的发展,越来越多的课程在教学中引入了虚拟仿真技术,它对课程教学效果的提供具有较大的作用。文章在分析教学现状的基础上,引入了使用Matlab软件的虚拟仿真技术,并以直流升压斩波电路为例,详细介绍使用Matlab软件进行电力电子电路仿真的方法和步骤。
参考文献:
[1]王波.虚实结合、理实一体的电力电子技术课程改革的探索与实践[J].时代教育,2015,(7).
关键词:新时代;电力电子技术;改革;应用
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.146
0 引言
电力电子技术主要指的是通过使用相应的开关件来实现对电能进行有效变换与控制的技术,其出现于上个世纪的末期,出现后便得到了较快的发展,现阶段已然成为集电力、控制以及电子三个方面新型技术。对于电气专业的学生来讲,该门课程一方面是重要的基础性课程,另一方面也具有很强的应用性与综合性的技术。所以,对于学习电气、自动控制等专业的学生来讲,学习好该门课程对于他们今后的学习与工作有着很好的促进作用。二十一世纪的到来使得科技有了飞速的发展,社会上对于学生也出现了全新的要求。针对新时代科学技术发展的特征,高校应当对学习的课程进行改革,这样才能够更好的帮助学生去适应社会。而就《电子电子技术》课程来讲,需要在教学理念、教学方法、教学手段等方面进行改革,增加该门课程的实验,构建出更加完善的学习体系来。
1 对课程内容进行优化调整
进入到新时代之后,电力电子科技出现了飞速的发展,一些崭新的控制技术与器件相继问世,而在教学过程中所使用的课本则过于陈旧,课本上的知识具有较大的滞后性,与现阶段世界技术间存在着一定的差距,不利于学生更好的了解当今该门课程的前沿技术。所以,就需要对该门课程的内容进行改革。
第一,传统的电力电子技术中主要是以晶闸管为主,通过使用晶闸管来完成整流器、交流高压等工作,不过该器件在处理相关直流的一些变换装置时则很难达到要求。在这之后,便出现了以IGBT为主的新器件,新器件的出现便成为了电力电子技术的核心。所以,在讲授课程的时候不需要再将传统的晶闸管组成的电路进行讲解,而是将全新的器件所构成的电路进行讲解,这样一来,不仅能够降低学习的难度,而且开拓了学生的视野。
第二点,新科技的发展促进了电力电子器件的前进,特别是功率MOSFET与IGBT的出现,已经基本了取代了传统的晶闸管。而这两种器件快速发展的重要原因:首先,新器件在开关频率上有了很大的提升;其次,这两种新器件都属于电压型控制 ,能够十分方便的与数字电路相连接。因此,在教学的过程中,需要对教学的内容进行优化调整,将课程的重点放在全新的器件上来,慢慢的淡化现阶段已经不再使用的器件与控制方法。
2 以全新的方法促进学生学习能力的提升
首先,对于《电力电子技术》课程来讲,需要在讲授课程的基础上加强课程内容与实际工程的结合。所以教师在讲授课程时,需要对传统的方法进行改革,将实际生活中的例子拿到课堂上来,以实际的操作向学生进行展示,通过这一方法的进行能够很好的促进学生进行求知的欲望,让他们在学习的过程中就能够了解该门课程在学习与工作间的联系。
其次,将学生作为学习的主角来对待,促进学生积极性的培养。传统的教学工作主要体现了教师的位置,在课堂上教师的位置占据着主导地位,而学生则仅是被动的接受。在新时代,《电力电子技术》课程的讲授应当近一步的弱化教师在课堂上所占据的位置,将学生作为课堂的主角,根据教学的基本内容对教学方法进行深入的改革,引导学生自主完成电路图与波形图的制作。比如可以拿教室中电扇的调速作为例子,引导学生根据这一实际情况完成调整功能实现的思考,让学生能够自主的完成相关电路与波形图的制作,并抽出课堂的时间让大学进行讨论。通过这种方法的进行能够充分的调动起学生的积极性,让每一位同学都参与到课堂中来。
最后,可以使用丰富的教学工具来完成教学工作。新时代为各个方面都带来了巨大的变化,对于教学工作来讲,已经从传统的使用黑板发展到现阶段可以使用白板、多媒体等来实现。在使用现代化的教学方法后,可以通过PPT、FLASH以及视频向学生展示电力电子器件。当然,也不能一味的只使用多媒体进行教学工作,在使用多媒体进行教学工作的过程中要重点观察学生的学习态度,如果在使用多媒体的时候学生的学习态度不高的话,使用多媒体进行教学常常会出现事倍功半的效果,不利于教学工作的顺利开展。
3 以实践的训练达到促进学生实践能力提升的目的
《电力电子技术》作为重要的专业基础课,实践训练占据着很重要的地位。实践训练的开展能够促进学生动手能力的提升,让每一位学生能够将课堂上学习到的知识与实践相结合。所以,针对新时代的新特点,教师应当对实践训练内容进行改进,加强学生的实践动手能力。
首先,无论是理论学习还是实验,基础性的知识都十分重要。所以在进行实训的时候,首先应当带领学生完成基础性的实验,根据实训指导书的要求带领学生一步步的完成基础实验,在这一过程中,一方面能够促进学生对理论知识的理解,另一方面也能够让学生进一步的了解实验设备与实验方法的使用。其次,应当在基础实验的基础上开设综合性与创新性较强的实验。传统教学过程中在做实验时基本上都是让学生进行验证性实验,学生仅需要按照要求一步步的做下去就可以了。而在新时代背景下,应当培养学生的创新性,提升学生的主动性,在完成基础实验的基础上鼓励学生自己完成实验的设定,这样能够更好的促进学生能力的提升。最后,应当紧跟当前世界先进技术,在课堂上,向学生介绍现阶段世界上电力电子技术的发展情况,让他们能够了解到当今该项技术的发展情况,拉近学生与世界先进技术的距离。
4 总结
新时代的到来对学生也提出了新的要求,为了能够培养新时代的学生,针对《电力电子技术》课程的特点进行改革能够很好的促进该门课程的有效发展。
参考文献:
[1]李月朗.电力电子技术在智能电网中的应用[J].电子技术与软件工程,2016(16),
[2]张红娟,路秀芬,孟海涛.“电力电子技术”课程工程实践的教学改革[J].电气电子教学学报,2016(03).
[3]王利婷.智能电网中电力电子技术的应用探讨[J].电子制作,2016(14).
关键词:电力电子技术;实验教学;应用型
引言
实验教学作为高职院校工作的重要组成部分,可以培养学生的动手能力、分析能力以及解决问题的能力,以往“电力电子技术”教学主要以理论为主,辅以验证性实验,这样学生无法真正通过实验来掌握工程技能和方法,偏离了实验教学目标,与本学科工程背景强的特性不符。
电力电子技术是本校工程技术学院电气自动化技术专业开设的课程之一,也是培养学生实践、创新能力的基础课程。电力电子技术是弱电对强电实现控制的纽带,它的实验内容是通过驱动电路控制主电路[1]。本实验的实践性较强,必须通过实践环节才能加深学生对课程内容的理解。在工程实践和企业控制电路维护中,此课程始终是基础和常用的,但是由于此课程实验是强弱电结合的综合实验,对学生的实验操作水平提出了更高的要求,因此针对这些情况,对这门课的实践教学进行改革是非常必要的。
就海南经贸职业技术学院电气自动化专业在电力电子技术实践教学中存在的普遍问题是缺少实训设备、实训设备损坏严重、实训内容验证性为主、缺少设计性实验、书本知识与实验脱节、学生动手能力差、查找资料能力欠缺、惧怕强电等现象。安全性好的实验环境对培养应用型人才、培养学生掌握实验的方法、提高学生兴趣与主动参与性、调动学生积极性,将起到重要的作用。
1.实验教学内容的改革
随着本校“电力电子技术”、“电机拖动”以及“电气控制”等课程的改革,以提高实验教学效果,相对应的实验教学环节需相应的加以改善。学校已开设的实验项目多为验证性实验,学生基本按照步骤接线、验证,缺乏主动性,缺乏积极探究精神,对应掌握的理论知识和应掌握的能力并没有落到实处,在理论与实践相结合的过程中出现连接不紧密,浮于表面的现象。
作为本校“优质校项目”支持的项目,结合电力电子技术基础的课堂教学内容以及电力电子技术课程特点,实验教学内容必须包括电力电子器件工作原理、基本电力电子电路原理、典型电力电子系统应用等。在每个实验内容选择、设计以及实验指导等环节上,必须坚持“以培养学生的实践能力”和“理论与实践相结合”的实验教学理念,使学生既动手又动脑、丰富工程实践知识,并且培养学生的创新能力和综合能力。为了提高学生“电力电子技术试验”的兴趣,在原有实验基础上,增加了综合性和设计性等生活案例实验项目,体现该课程的核心内容[2][3]。主要新增实验项目有以下2种:
(1)基础设计性实验
家用调光灯设计。该实验紧贴生活实际案例,在原有实验基础上增强学生的理解性、积极性和主动性。主电路为晶闸管和半波可控整流电路,触发电路为单结晶闸管和单结晶体管触发电路。实验目的为掌握晶体管工作原理,波形分析,晶闸管的触发原理,掌握调光灯的线路布局、焊接、电路调试等方法,并学会文档撰写。通过该实验,使学生对单相整流控制电路、单相调压电路以及驱动模块有较为形象的认识。在教学过程中,提前布置试验任务,从原有按照步骤验证方式改为课后学生必须自主查阅相关设计资料,认真组织实验步骤,以期达到进一步巩固、深化电力电子技术及相关课程的基本知识、基本理论和基本技能,培养学生独立思考、分析和解决实际问题的能力。
(2)综合应用设计性实验
晶闸管整流电路应用设计。该实验为新增实验,实行项目导向教学模式,这种模式将教学过程与项目设计融为一体,将理论教学与实际工程相结合,技能训练和项目实战相结合,从而使得学习过程变为一个实际的创造实践活动,在完成项目的过程中加深专业知识和技能的运用,有助于发掘学生的创造潜能,培养学生的操作能力,锻炼和提升学生的工程意识。
该实验以整流电路为Z4直流电动机供电为例,根据不同型号直流电机技术参数,设计可控整流电路。为了避免学生在主电路结构上的趋一性质,可根据负载电动机的功率大小做出整流主电路结构选择的限定。在该实验中,学生学会根据电路负载不同、输出电压的纹波要求、功率因数、电路的复杂情况和成本等因素,综合判断是否采用整流变压器、主电路采用单相还是三相、半波还是全波以及半控还是全控形式,培养学生综合应用所学知识和实际查阅相关设计资料、工程绘图和编写设计书名数的能力,为今后从事相关工作打下良好基础。
2.实验教學考核的改革
传统考核方式仅在记忆型考核的基础上增加了部分理解能力的内容,缺少设计、分析能力的考核内容,考核内容与实际应用之间缺乏关联性,往往考核成绩优异的学生在面对实际问题时仍然束手无措[4]。为加强电力电子技术与实际应用的关联性,实验考核方式分改为过程性考核。该部分贯穿整个学期,考核方式包含学生的每一个实验阶段成绩。评分标准每次实验为百分制,包括课前查阅资料,方案准备成绩20分,课中动手能力、排查纠错能力成绩50分,课后撰写实验报告是否真实、准确成绩30分。试验考核按该课程考核的60%计入昀终课程考核成绩。
3.结束语
本文就电力电子技术实验教学内容体系的改革进行了探讨和验证,以海南经贸职业技术学院17级、18级和19级电气自动化技术专业为实践对象,经过两个学期的实践验证,在促进学生自主学习方面起到了很大作用,明显提高了学生的主动参与度,课堂小组讨论氛围也取得了较好的进展,实验成绩评定也更加客观真实,其中18级部分学生受到了实习单位的表扬。