工作过程的电力电子教材构建

《电力电子技术》是电气自动化技术专业的一门重要专业课程,横跨电力、电子、控制三大领域,涉及各种电力电子器件以及由电力电子器件所构成的各种变流电路[1]。随着电力电子技术的不断发展和高职院校教学改革的进一步推进,传统的“理论加验证性实验”的教学模式已不适应新的教学要求。因此,本文拟从教学内容、教学模式、考核评价三方面对该课程建设进行探索。

一、基于工作任务重构教学内容

当前,与企业相结合进行基于工作过程的课程开发与设计是高职课程建设的方向。《电力电子技术》课程应针对维修电工所从事的涉及电力电子的典型工作任务,如筛选电力电子元器件、识读电力电子图纸、根据电气线路图安装接线、系统调试、运行维护、故障诊断维修等进行分析,归纳总结出任职所需要的工作能力,然后围绕维修电工所涉及的岗位任职能力要求,按照认知规律和技能养成规律以及高职学生的特点,选择设计教学项目。本课程以电力电子器件在变频器、感应加热电源、交流开关中的应用,主电路安装调试,基本控制电路的信号分析与检测等为主要教学内容。依据岗位要求和职业标准,将课程分为认识电力电子器件、直流调速装置应用与检修、中频感应加热电源安装与调试、开关电源、工业调温电炉、变频器六个教学项目。每一个教学项目均以典型应用实例为载体,根据具体情况设立若干任务,内容涉及工业、民用的多个领域。

(一)认识电力电子器件项目

了解半控型、全控型电力电子器件的结构、工作原理,熟悉导通关断的条件和主要参数,掌握器件的主要特性、特点和使用场合,初步具有根据不同应用正确选择开关器件的能力。

(二)直流调速装置应用与检修项目

掌握可控整流电路的波形分析和参数计算,掌握有源逆变电路的工作原理并了解逆变失败原因,熟悉检测和保护环节,能对调速装置的常见故障进行分析处理。

(三)中频感应加热电源安装与调试项目

熟悉感应加热装置的应用及组成,掌握中频感应加热电源逆变主电路工作原理,了解使用中的注意事项,能够对感应加热设备进行调试、故障分析与排除。

(四)开关电源项目

了解开关电源的过压、过流保护及软开关技术,熟悉开关电源构成及各环节的作用,掌握开关电源核心技术DC/DC变换的工作原理,能够对开关电源的典型故障进行分析检修。

(五)工业调温电炉项目

熟悉工业调温电炉的构成及各环节的作用,了解交流开关的应用,掌握交流调压、交流调功电路的基本原理和波形分析,了解三相交流调压电路,熟悉工业加热系统的安装调试与维修。

(六)变频器项目

熟悉变频器基本结构、工作原理和PWM控制技术,熟悉变频器的参数设定与应用技术,能进行变频器简单主电路的分析与计算。

二、基于工作过程实施教学

课程以典型应用案例为主线,采用“教、学、练”一体的教学模式和“一生,二熟,三出巧”的以多重循环来强化核心技能的教学手段开展教学活动。在教学过程中,严格按照职业岗位工作步骤,即资讯→计划→决策→实施→检查→评价六个环节进行,逐步培养学生作为工作者的工作态度、职业道德、团队协作能力和沟通能力以及其他可迁移能力[2]。在实施过程中,让学生熟悉从事该行业工作应该遵守的职业规范与工艺标准等。下面以中频感应加热电源安装调试项目的教学过程为例进行介绍。

(一)资讯

下发项目任务书、引导文、评价表等,指导学生学习相关知识。项目目标:熟悉中频感应加热电源构成环节及各环节作用,掌握主电路的工作原理和过压、过流保护,了解使用中的注意事项,熟悉中频感应加热设备常见故障表征、常见故障处理和日常维护方法,熟练掌握用示波器和万用表测量关键工作点信号,具有安全意识、团队协作能力、组织管理能力等。针对项目提出的一些技术要求,学生通过各种方式学习相关知识;教师结合案例集中介绍项目实施的目的和内容,解答学生提出的问题,帮助学生掌握完成该项目应该掌握的知识和技能。

(二)计划

根据项目内容和教学条件将学生分组。小组讨论总体设计和制作方案,包括整体设计方案、实现方法等。把工作任务进行分解,明确分工,同时谋划实施的具体细节。考虑安全、可靠性、成本等因素,确定详细设计制作方案,包括感应加热电源系统原理图、维修流程图、维修工具清单、仪器仪表清单、元件明细表、进度等。

(三)决策

小组提交实施计划和方案,教师检查,各组评议确定方案是否可行及提出改进办法,优化方案,直到方案可行,确定后按小组具体实施。

(四)实施

指导教师介绍实施本项目所需设备和仪器、项目实施步骤,强调实施过程中的注意事项,要求学生熟悉所使用设备、仪器的功能与使用方法。学生按照自己拟定的计划,完成加热电源安装调试和故障定位排除,完成项目要求的功能使用。在该过程中,小组成员应分工明确、协调一致,提高动手能力;教师根据学生的实施情况进行相关指导。

(五)检查

检查分为学生自检、小组互检,发现问题及时处理,并记录相关调试和检查步骤以及故障现象和处理方法。

(六)评估

项目实施完成后,指导教师检查数据、记录的波形,安排分组演示和介绍,由教师和其他组同学打分。在六步骤实施过程中,为了激发学生的学习兴趣,可灵活使用项目教学法、案例教学法、讲练结合法、资料检索对比法、现场教学等多种教学方法[3]。同时要有针对性地给予必要的提示、引导,及时收集共性的问题,组织集体讨论,达到总结和强化的目的。

三、基于工作项目实施考核

高职院校的学生除了要考核其对基本理论知识的掌握程度之外,更重要的是考核其动手能力及分析与解决问题的能力。因此,要改革传统的考核手段和方法,使阶段评价、过程性评价与目标评价相结合。《电力电子技术》课程考核分为期末考试、项目考核两大部分,见表1。期末考试采用笔试,主要考核学生对课程基本理论的掌握程度;项目考核属于过程考核,在每个项目教学过程中进行,具体考核项目的实现计划、决策情况、实施情况、学生的实际操作能力、解决问题的能力、团队合作能力等,见表2。四、结语基于实际项目工作过程的《电力电子技术》课程教学,系统地训练了学生的职业岗位工作能力,有利于实现学校教育与就业岗位的零距离对接,提高学生的就业质量。