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摘要：基于电力电子技术课程理论性和实践性都很强的特性，传统教学方法已经不适合“新工科”人才培养的要求，本文探讨将项目式教学应用于电力电子技术课程教学，并以直流稳压电源的设计和制作作为一个教学实例。文章从“设计项目，创设情境”、“选择主题，分工明确”、“分析问题，探究协作”、“自评互评，总结反思”四个方面说明了项目式教学的具体实施方法，使学生在“做中学、学中做”，真正提高学生的实践能力，增强学生职业能力。
关键词：新工科；电力电子技术；项目式教学
本文引用格式：王翠,等.新工科背景下“电力电子技术”项目式教学实例分析[J].教育现代化,2019,6(25):195-196.
电力电子技术就是使用电力电子器件对电能进行控制和变换的技术[1]，作为电气工程及其自动化、自动化专业的专业基础课程，它是由电力学、电子学和控制理论这3个学科交叉而形成的，是弱电和强电之间的接口，理论性和实践性都很强。传统的《电力电子技术》课程教学过程中，往往偏重理论的讲解，而轻视实践和工程应用的教学，导致不少毕业生动手能力和实际应用能力不能满足用人单位的要求，与“新工科”人才建设的内涵[2]差距很大。同时，由于高校教学改革的深入，“电力电子技术”教学学时逐渐减少，且理论教学基本还是停留在课堂上教师满堂讲解，学生被动接受，实验教学大部分也还是停留在验证性实验上，这种教学模式根本不适合具有求新、求变特质的“00后”大学生。
项目式教学法是在老师的指导下，将一个相对独立的项目交由学生自己处理，信息的收集、方案的设计、项目实施及最终评价，都由学生自己负责，学生在实施项目的过程中把握教学环节的基本要求和重点、难点[3]。项目式教学可以调动学生学习的主动性、创造性、积极性等，学生唱“主角”，而老师转为“配角”，实现了教师角色的换位，有利于加强对学生自学能力、创新能力和协作精神的培养[4,5]。
基于项目式教学的优点[6]，本课题组将项目式教学应用于“电力电子技术”课程的教学，以三相桥式整流电路为主电路拓扑的直流稳压电源为例，讲解晶闸管器件、三相桥式整流电路的工作原理、晶闸管器件的驱动电路、信号隔离及检测等问题。
一 设计项目，创设情境
项目式教学法的关键是设计合适的工作任务，即具体的工程案例，项目设计的好坏将直接影响最终的教学效果，因此，案例设计必须做到：（1）生动有趣，能有效激发学生的学习兴趣和求知欲望；（2）难易适中，便于操作，确保所设计的项目对于学生的信心和毅力具有一定的挑战，又不挫伤学生的学习积极性；（3）由简到繁，循序渐进，注意理论知识的系统性，防止各个教学模块之间衔接不当；（4）目标清晰，重点突出，既保证所设计案例覆盖的知识点和技能要求比较广泛，又必须按照教学大纲的要求重点突出某一个或某几个能力要求，使得所设计的案例中体现出教学目标。
电力电子技术主要内容包括电力电子器件以及AC-DC、DC-AC、DC-DC、AC-AC四类典型的变换电路拓扑、PWM控制技术，基于此，本课题组选择直流稳压电源作为一个工程案例，这是由于该工程案例涉及到晶闸管器件的应用、整流电路拓扑的选择、驱动电路的设计等。对于已经掌握了电路、模拟电子技术、数字电子技术、自动控制原理等前期课程的学生而言，该项目具有一定的挑战，但也是学生学习电力电子技术的入门课题，图1所示为直流稳压电源的结构图。
二 选择主题，分工明确
根据图1所示直流稳压电源的结构图，将直流稳压电源分解成四个模块，分别为：主电路设计和器件选型、驱动与隔离电路设计、检测电路设计、控制电路设计。模块一主电路设计和器件选型：首先让学生熟悉传统可控整流电路所使用的半控型器件晶闸管的特性及其在使用过程中如何选型，然后让学生学习并掌握整流电路的几种典型电路拓扑，如半桥整流、H桥整流、三相桥式整流等，最后还可以给学生分析有关晶闸管器件在工作过程中出现的du/dt和di/dt，补充讲解缓冲回路。模块二驱动与隔离电路设计：主要讲解弱电电路与强电电路的连接要求以及晶闸管器件的导通和关断条件。模块三检测电路设计：首先必须强调同步信号的检测问题以及三相整流电路中同步信号的移相问题，在做稳压控制及保护控制的时候可以给学生补充讲解电压传感器和电流传感器的选择与使用。模块四控制电路设计：讲解电力电子电路通常采用的控制电路，如数字控制电路、模拟控制电路以及自控原理里面讲过的闭环控制与开环控制等。
四个模块的内容讲解清楚以后，安排学生分组
（每个组8个学生比较合适）并明确各个组成员的具体工作任务，模块一的主电路设计和器件选型要求确定主电路拓扑结构，并根据所选择拓扑确定具体需要的晶闸管的型号。模块二的驱动与隔离电路设计要求确定驱动与隔离电路的具体电路结构，并画出驱动与隔离电路原理图。模块三的检测电路设计要求选择电压传感器和电流传感器、同步变压器，并根据模块一确定的电路拓扑考虑是否需要同步信号移相控制电路，如果需要移相控制电路，则要求设计同步信号移相电路。模块四的控制电路设计要求设计一个控制器，使其产生PWM信号用于控制主电路的晶闸管导通工作，同时根据直流稳压电源的要求设计保护电路。
三 分析问题，探究协作
学生根据工作任务要求在课外时间收集相关资料并制定自己的工作计划，小组讨论确定系统拓扑结构、控制方法。在这个过程中，要充分体现学生的自学能力，组织各组学生之间充分交流讨论，归纳制定自己的实施计划，教师多鼓励学生创新、引导提出自己的意见。最后指导教师和学生共同编订出实施计划。
学生根据实施计划完成自己的具体任务，如画原理图、制作PCB板、购买元器件、元器件安装、系统调试、测试等。在学生完成任务的过程中可能会出现各种各样的问题，指导老师必须随时关注学生的问题，跟学生一起分析问题，探讨解决问题的办法，帮助学生完成任务，学生也可以进行小组讨论寻找解决问题的办法。
在项目实施过程中，学生从信息的收集、方案的制定、到项目的完成，他们相互依赖、共同合作。一方面，这将有利于学生掌握技术实践知识、工作过程知识，培养学生的学习能力、分析和解决问题的能力、培养学生搜集资料、获取处理信息的能力。另一方面，为学生职业能力的获得提供了一种理想的环境，并能拓展学生的能力，为他们走向工作岗位作好准备，进一步激发学生的学习积极性。
四自评互评，总结反思
当各小组完成项目的调试和测试以后，即进入项目的评价阶段。首先小组组织撰写相关技术文档，完成自我评价。然后各个小组展示自己的成果，参加答辩，给出小组的互评。学生的自评与互评的指标主要包括项目设计的合理性（如主电路拓扑选择的合理性、元器件选型的合理性、PCB板布局结构的合理性等）、所制作产品的外观（如电路板的焊接、产品组装的情况）、测试输出结果（如输出电压的变化范围、给定控制电压的范围、输出电压是否能稳压等）。
通过学习小组自评互评，培养学生客观公正的评价他人和自己，取长补短；教师给予确切的评价和鼓励，让学生感受成功的喜悦，进一步激发学生的学习兴趣。
最后，老师和学生均都应该反思，老师反思项目的设计是否合理，为后期的教学改革提供依据，学生反思自己在项目实施过程中的收获和不足，为后续的学习寻找更适合自己的方法。
参考文献
[1]王兆安.电力电子技术[M].第五版.北京:机械工业出版社,2009．
[2]钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究,2017(3):1-6.
[3]胡庆芳．优化课堂教学：方法与实践[M].北京:中国人民大学出版社，2014.
[4]郑金洲．教学方法应用指导[M].上海：华东师范大学出版社，2006.
[5]朱丽．如何运用教学方法[M].上海：华东师范大学出版社，2014.
[6]陈巍，陈国军，郁汉琪.建构主义理论的项目式教学体系构建[J].实验室研究与探索，2018,37(2):183-187,206.
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