谈谈浅谈 多媒体在电力电子技术课程教学中运用

论文导读：
摘要:电力电子技术是一门结合了电力学、电子学、控制学的边缘学科,有别于电子学、控制学等单纯讲原理的课程,它涉及到具体电路的分析和应用,结构图、波形图多,器件换流过程复杂,电磁概念抽象。采用传统教学方法,绘制图形费时费力,而且不规范不工整,使学生在学习电力电子技术的过程中产生一定的困难,采用多媒体技术教学后,可以避免这些问题,同时还能增加授课信息量,增强教学效果,使学生在一些应用上有直观的印象从而产生学习的兴趣。
关键词:多媒体;电力电子技术
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文章编号:1009-0118(2012)09-0041-02
电力电子技术是电气工程及其自动化专业重要的专业基础课程,是学生后续课程学习的基础。它自诞生以来,已产生了很多的器件系列、控制技术、变流技术,并且还将有更多的器件和技术问世。

一、实际教学中存在的问题

在大多数高校中,“电力电子技术”课程是面向低年级学生讲授的,而学生对于这门课程有什么用途还不够了解,对已学课程和后续课程之间的关系还不够清晰。同时,由于电力电子系统结构多样,电路类型多,负载工作波形多,电路的换流过程复杂,学生在学习过程存在一定的困难。
存在的突出问题如下:
(一)电力电子技术中的电力电子器件与学生以前在电子技术基础中学习的小功率晶体管、场效应管的结构、原理、特性及应用有很大的不同。电力电子器件主要工作在开关状态,是电力电子技术的基础核心,与工作在放大状态的小功率电子不同,能以小信号控制很大的输出,从而使电力电子器件成为强弱电之间接口的基础。由于电力电子器件大多应用在强电场合,学生大多没有见过实物,没有直观的印象;因而在讲授电力电子器件组成的电路中,学生对一些外部特征、极限参数、使用注意事项等掌握起来有一些吃力。
(二)电力电子的电路类型很多,控制电路结构复杂。例如由晶闸管构成的整流电路就有单相半波、单相桥式、三相半波(共阴极和共阳极)、三相桥式几种分类,所带的负载又有电阻性、阻感性、阻感性带续流二极管之分,每一种电路结构的输出波形都不一样,晶源于：毕业论文理工www.7ctime.com
闸管的触发电路要求也不尽一样;同时如果电路带的负载是阻感性负载即直流电动机系统,则电路除了可以工作在整流状态,还可以工作在有源逆变状态,输出电流又有连续与断续之分,学生在学习之前只要稍微翻一下书,便会觉得这门课枯燥难懂,从在心理上产生学习畏难情绪,提不起学习的兴趣。
(三)现在大多数高校在电力电子技术教学中还是以传统教学结合实验教学为主。波形分析法是电力电子技术解释工作原理的传统常用方法,是根据晶闸管或其它电力电子器件的特性,分析电路中电力电子器件的导通关断区间,从而得出电路各点的电流电压波形,通过波形使学生掌握电路的工作原理。传统教学虽然在分析波形变化过程中讲解的比较详细,但是由于电路类型多,波形变化多,图形复杂,因而在绘制电路结构图及波形图时将花费较多的时间和精力,使课程进度受到影响。同时在手工绘制波形图时很容易存在图形不规范不工整等情况,吃力而不讨好。传统教学没有办法给学生在课堂上演示实际的电路结构和工作过程,使学生在学习的过程中不够直观,再加上实验时间少又是强电实验,学生在实际的实验过程中对实验台不熟悉,彼此缺乏协作,担心触电等,实际操作起来耗时较多,有些学生很容易产生放弃心理。这些原因直接导致很多学生产生学好电力电子技术的实践上的困难。
由于以上几种原因,从而导致了电力电子技术这一类的课程在传统的教学方法下没有办法达到预期的教学效果。

二、电力电子技术教学中引入多媒体技术

随着处理技术的不断发展,硬件质量的不断提高和软件产品的不断升级,使多媒体技术得到长足的发展,各种教育教学软件应运而生,使多媒体技术在教学中得到了广泛地应用。基于多媒体信息具有图、文、声并茂及动画效果的特点,利用多媒体辅助教学可以将传统课堂教学中单调、枯燥的内容多样化、生动化,将抽象难懂的概念具体化、形象化,弥补传统教学方式在直观性、立体感及动态效果方面的不足,能有效地激发学生的学习兴趣,同时还能增加授课信息量,增强授课效果。通过多媒体技术在实际教学的应用,解决实际讲课中遇到的问题。
(一)由于电力电子技术课程中电路结构复杂,输出波形图多,开关器件换流过程抽象等,利用多媒体信息具有图文并茂及动画效果的优点,教师可以采用Author ware、PPT和Flash作为软件开发平台,授课时采用课件、动画演示相结合的方法,将电路中电流流过的方向,波形产生的过程,开关器件换流的过程通过屏幕直接展示给学生,这样既可以增加学生的感性认识,同时又大大地节约教师的画图时间,增加了讲授的信息量。学生在图文并茂的屏幕上从课件、动画和视频可以直接看到实际的电路实体以及运行过程,能从一定程度上提高他们对这门课的学习兴趣。
(二)由于电力电子技术中需要讲授的内容很多,包括整流、交流调压、直流斩波、有源逆变和变频,有很多电路在实际生活中应用广泛,而要让学生将每个实验都做一遍,从课时分配的角度来讲很不现实。此时可以选择一些在计算机、通讯设备及家用电器等广泛应用的开关电源作为一个项目,通过视频播放,介绍典型的开关电源的线路,工作过程,再通过动画演示其电流的走向,比较开关电源和线性电源的性能,使学生对开关电源有深刻的印象,并增强学习电力电子技术课程的兴趣。另外由于MATLAB软件具有强大的建模和仿真能力,精度高,重复性好,这时可以考虑让学生通过上机仿真查看电路的工作情况和输出波形,还可以让学生分组讨论电路的注意事项,以保证在实际的实验顺利进行,避免事故发生。对于实际的工程计算,教师还可以给出一个电路设计的课题,划分几个学生为一组让他们自己考虑电路结构的设计,器件型号规格的选择,然后通过MATLAB仿真软件去验证自己的设计,查看有无不合理的地方。过去的实验主要以验证性为主,受实验条件的限制,不大可能做设计性实验;然而通过MATLAB仿真软件,可以让学生自主设计并验证电路的可行性,从很大程度上激发学生的创新意识。
通过课堂或实践环论文导读：我见.硅谷,2009,(03):165.李晓峰.计算机辅助教学之我见.福建电脑,2009,(07):21

1.赵子江.多媒体技术应用教程.机械工业出版社,2007.上一页12

节,教师和学生能够进行良好地交流,而通过多媒体教学平台,教师和学生能够更好地进行课后交流。

三、电力电子技术教学中的几点建议

实验在电力电子技术教学中处于重要地位,尤其对高职高专等面向实践的院校而言,实验更是重中之重。只有通过实验才能更好的掌握理论知识,受课时数和条件的限制,通过多媒体技术可以实现如下几个方面的仿真实验过程。

(一)验证性实验

目前大多数电力电子技术教材中的实验都属验证性实践,通过这些实验可以让学生了解实际电路的工作情况。比如整流电路中晶闸管的触发角移相范围对电路输出波形的影响。

(二)创造性实验

这种实验是在学生掌握电力电子电路中四种电力变换的情况下进行的,也是最复杂的一类实验。这种实践若采用实际的电路设计,则成本和危险系数都很大,若依靠多媒体仿真,则很容易查看所设计电路的可行性,并考察学生对器件的选择、电路的计算、输出波形的分析等的掌握情况。
事实证明,根据教学内容和学生的特点制作电力电子技术多媒体课件,经过设计把各种教学资源有机地整合到课堂教学中来,形成合理的教学过程结构,从而达到的教学授课效果也最好;采用计算机仿真软件能够有利于学生抓住实验电路的本质,加深对所学理论的理解,从而为今后从事工程设计打下良好的基础。
总之,通过对多媒体技术的恰当运用,能使电力电子技术的教学效果更好。
参考文献:
[l]黄俊,王兆安.电力电子变流技术[M].北京:机械工业出版社,2000.
陈春霞.多媒体使用之我见[J].硅谷,2009,(03):165.
[3]李晓峰.计算机辅助教学之我见[J].福建电脑,2009,(07):211.
[4]赵子江.多媒体技术应用教程[M].机械工业出版社,2007.