高 林  陈锋军
北京林业大学工学院  北京  100083

摘  要：针对电力电子技术和运动控制系统课程的特点及▲教学中的问题，提出对两门课程教学内容进行优化整合，注重交叉与衔接。在课程教学中采用多种教学方法及先进教学手段，重视两门课程实践教学体系建设，注意优化创新，促进学生对课程内容的掌握与巩固。实践表明这是提高课程教学质量和学生综合素质的有效方式。
关键词：电力电子技术；运动控制系统；优化整合

    1   电力电子技术与运动控制系统课程特点及教学中的问题

    在电气工程与自动化类本科学生的教学中，电力电子技术与运动控制系︼统是两门重要的主干课程。

    电力电子技术是20世纪后半叶诞生和发展的一门崭新技术，是使用电力电子器件对电能进行控制和变换的技术。现代运动控制技术是以各类电动机为控制对象，以计算机和其他电子装置为控制手段，以电力电子装置为弱电∮控制强电的纽带，以自动控制原理和信息处理为理论基础的技术。有人预言，电力电子技术和运动控制一起将和计算机技术共同成为未来科学技术的两大支√柱。通常把计算机的作用比做人的大脑，电力电子技术和运动控制一起可比做人的肌肉和四肢，使人能够运动和从※事劳动。只有聪明的大脑，没有灵巧的四肢是难以从事工作的。

    因此，电力电子技术与运动控制系统课程在本科教学中占有重要的地位，又有着密◢切的依赖关系。这两门课程具有基础课程丰富、知识面广、信息量大、综合性强的特点，同时又具有理论和实践联系密切，工程实用性强的特点。由此也导致了该课程理论抽象、概念多、内容杂、计算繁、系统分析复杂等问题，还要涉及强、弱电结合，计算机软、硬件结合等问题。我院自2002年即开设了此∏课程，但╱两门课程内容一直孤立设置，课程内容之间存在重叠、交叉，课程之间缺乏有机联系，存在着实验教学薄弱,对学生创新实∞践能力与综合素质培养不够等问题。

    随着科学技术的迅猛发展以及社会对人才培养提出的更高要求,如何对两门Ψ 课程内容进行优化整合、寻找课程之间的有机联系，获得更好的教学效果；如何有效应用先进教学手段寻找出适合此两门课程的教学方法，提高教学质量；如何开出涵盖两门课程内容的综合、创新型实验，提高学生综合素质；是我们在多年教学中一直思考的问题。

    2  两课程教学体系的建设，注重交叉与衔接

    由于电力电子技术和运动控制技术日新月异的发展，课程的教↓学内容越来越丰富，但教学学时却∏在减少，教学要求不断提高。因此对电力电子技术和运动控制系统课程教学体系的建设也要不断优化。

    2.1 电力电子技术与运动控制系统基Ψ本课程体①系设置

    我院自开设此课程以来，已经历过几次对课程的学时、内容、实验安排等修改和完〓善。经优化整合后目前两门课程均为必修课，分别为40学时。电力电子技术课程先于运动控制系统课程一学期开课，开课时间安排在本科教学第六和第七学期。课程体系设置见表1、表2。

    表1           电力电子技术基本↘课程体系

章号	章名	理论学时	理论讲授内容	实验学时	实验内容
1	绪论	2	电力电子技术的基本概念、地位、内容和发展史、应用范围、发展前景以及本课程的内容、任务与要求。
2	电力电子器件	6	电力二极管，SCR，GTO，BJT，IGBT等电力电子器件【工作原理、特性、主要参数；器件〓的保护、驱动和串并联。
3	整流电路	12	整流电路的概述；单相半波可控整流电路；单相桥式全控「整流电路；单相桥式半控整流电路 ；三相半波可控整流电路；三相桥式全控整流电路。	2	三相桥式全控整流电路
4	直流◣斩波电路	3	直流斩波电路的分类，降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路。	2	直流斩波电路
5	交流电力控制电路和交交变频电路	3	交流调压电路、交流调功电路、交流开︽关电路的概念和区别；交交变频电路和交直交电路的区别；交流调压电路分析。	2	单相交流调压电路
6	逆变电路	4	逆变电〖路原理和特点；单相电压型逆变电↑路；电流型逆变电路的主要特点。
7	PWM控制技术和软开关技术	4	PWM控制的基本原理和软开关的基本概念。 讨论电力电子技术的应用热点及发展趋势。

    表2          运动控制系统基本课程体ζ系

章号	章名	理论 学时	理论讲授内容	实验学时	实验内容
1	绪论	1	运动控制系统基本概念、分析方法、在国民经济中的作用。
2	闭环控※制的直流调速系统	8	直流调速方案；可控电源；闭环调速系统的分析和设计；有静差直流调速系统；无静差调速系统；PID控制规律。	3   2	晶闸管直流调速系统参数和环∞节特性测定 单闭环晶闸管直流调速系统
3	转速、电流双闭环直流调速系统	10	转速、电流双闭环直流调速系统的静态特性、动态特性；调节器的工程设计▅方法。	3	双闭环晶闸管直流调速系统Matlab仿真
4	直流调速系统的数字控制	3	微型机数字控制的主要 特点及实现；数字测速 方法。
5	可逆直流调速系统	3	直流调速系统的可逆运行及回馈制动；有环流可逆调速系统。
6	交流调速系统	7	交流调速系统的概述；变压调速及变压变频』调速系统原理。

  

    2.2 电力电子技术与运动控制系统课程优化整合思路

    根据电力电子技术与运动控制系统基本课程♀体系设置，我们在以下几方面进行了优化整合：

    (1)强调电力电子技术是运动控制系统先修课程的作用。在运动控制系统课程中用到的电力电子器件、基本整↙流电路、触发电路、逆变电路、斩波电路等在电力电子技术课程中要讲深、讲透,在运动控制系统课程中直接引用,不作讲授。

    (2)强调电力电子技术与运动控制系统两门课程中重→点内容的交叉性。在电力电子技术中对教学大纲要求的必讲内容，在运动控制系统中认为重要的概念可重复讲解，但不是内容♀的完全重复，而是⌒重点内容的概略讲解。如：PWM的概念、交流调压器的概念等。

    (3)由于学时有限，有些虽然属于电力电子技术课程内容，可简」述概念后一带而过，而在后续运动控制系统课程中进行详细讲授，避免重复。如：晶闸管的整流、逆变电路与电动机四象限运行的关系等。

    3  融合※教学方法及手段，提高教学效果

    虽然电力电子技术和运动控制系统是两门内容不同的课程,但在教学方法及手段上却有共通性。

    3.1 多种教学方法并㊣　重

    无论是电力电子技术还是运动控制系统课程，作为一门课程的开始，绪论课在全部教学中占有相当重要的位置。在绪论课上我们首先要举一个与该课程相关的系统应用实例，并通过多媒体动画、实物录像等展现给学生，让学生直观形象地了解本门课程内容在生产实际中的重要地位，使学生具有初步的感★性认识。然后再引出本课程所要讲授的内容、与先修课程的关系、要解决的生产实际的问题等。使学生留下深刻的第一印象，增加学习兴趣。

    在教学中不仅要对两门课程之间的内容进行优化整合，对每一门课的¤内容、讲授顺序也要仔细斟酌，克服重复、合理整合。在课程的讲授上要做到连环相扣，要使学生感到教学内容连贯、前后呼应、由浅入深、循序渐进，有利于学生的理解和掌握。

    教师在课堂上应注重学生▽的参与，改变单纯“教”与“学”的教学〓方式。教师要多提启发性问题引导学生主动思考。对部分内容可以展开课堂讨论，增加师生互动，提高学生◤的学习积极性。

    针对两门课程工程实用性强等特点，为增强学生对未来社会的适应能力，在课程的讲授中尽量增加一些自动化方面的前沿■知识，介绍一些当☉前电力电子技术及运动控制的热点新技术、新问题，使教学内容与该领域的先进技术同步，使学生对所学内容及国内外发展的动态有广◣泛的了解，激发学生学习的积极性。

    3.2 利用先进教学手段，促进教学内容的掌握

    电力电子技术和运动控制系统课程信息量大、综合性强、覆盖面宽，采用多媒体课件教学极为有利，不仅能够提高教学效率，还可将大量的新技术、新应用搬进课堂，创造出一个生动逼真的教学环境。如：转速、电流双闭环调速系统的动态启动过程，根据系统启动时各阶段信号的变化，配以启动时的动画时域曲线，使系统的启动过程生动呈现出来，与单环系统比较凸现了该系统启动№速度快、动态性能好的特点，减少了枯燥理论讲授。当然对不同的教学内容采用的多媒体教学手段也会有所不同，如：在讲授晶闸管三相桥式▓整流电路波形时可利用Flash动画形式逐条画出以加深理解；在讲授运动控制系统现场应用时可借助DVD录像辅助讲解。

    4  实践教学环节的优化创新

    电力电子技术和运动控制系统是两门与工程实践结合密切的课程，实践教学环节可增进学生对理论的理解与掌握，减轻或消除学习困难，是培养学生分析能力、动手能力、自主学习能力的重要环节。针对两门课程实践教学体系可分为3个层次。

    4.1 基础型实※验

    主要强化学生对基本理论的理解和消化，在实验室构成电路及系统，使学生有感性认识，把理论描述的内容与各种实际系统联系起来。该类实验与理论课穿插进行，在实验台上完成，基本是结合理论课的“验证型”实验。

    4.2 综合性实验

    主要强化学☆生对所学课程和先修课程理论知识综合分析及应用，培养学生动手能力。该类实验可在两门课程讲授即将结束时开设，在实验台上完成。如：转速、电流双闭环直流调■速系统实验，包含了电力电子技术中三相桥式整流电路的内容，还涉及运动控制系统中转速、电流调♀节器的设计，并在实验室完成系统接线、调试及特性的测试，对学生综合分析能力的培养有很大帮助。

    4.3 设计创新性实践环节—系统课程设计和毕业设计

    系统课程设计安排在两门理论课结束后进行,可单独设课或学生利用课下时间完成。其内容是应用两门课程理论,在Matlab环境∑　下结合Simulink设计出一个较复杂的调速系统,并仿真观察其动态特性,改变各调节器参数,绘制出不同的仿真曲线,与所学︼理论内容比较,分析结果。经仿真后再到实验室完成调速系ω　统接线、调试,并对系统特性进行测试,与仿真结果比较。此部分课程设计可培养学生的综合能力、创新能力及动手能力】,使学生对前面的理论更进一步融会贯通。

    毕业设计是本科教育的最后一个环节，也是独立地探讨或解决所修电力电子技术和□运动控制系统课程系统设计问题的实际工程训练，是培养学生创新能力的重要过程。由于我校这两门课程安排在本科教学第六和第七学期，学时较少、内容多，即使学生感兴趣，在授课期间具体应用、实践的时间也不多。为此抓住毕业设计实践环节，选择某工厂或某生产线直流或交流电动机调速系统设计作为一些学生毕业设计题目，培养学生对实际系统工程设计及应用能力。

    经过对两门课程教学内容进行优化整合，完善了两门课程实践教学体∮系，实践表明这是提高课程教学质量的有效方式。

    参考文献

    [1] 王兆安，刘进军.电力电子技术（第5版）[M].北京：机械工业出版社，2009
    [2] 阮毅，陈伯时.电力拖动自动控制系统——运动控制系统（第4版）[M].北京：机械工业出版社，2009
    [3] 高林,韩宁,刘文定,等.运动控制系统课程多环节教学模式的探讨[J].中国现代教育装备,2008,7:78～79