本文作者：姜風(fēng)國 單位：煙臺(tái)大學(xué)機(jī)電汽車工程學(xué)院，講師

利用仿真軟件增加虛擬實(shí)驗(yàn)

計(jì)算機(jī)仿真具有生動(dòng)直觀、經(jīng)濟(jì)、靈活的特點(diǎn)，[5]不但可以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量不足的缺陷，而且不用擔(dān)心實(shí)驗(yàn)設(shè)備損壞和學(xué)生的人身安全問題。在電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中引入計(jì)算機(jī)仿真，可以使枯燥的理論知識(shí)變得生動(dòng)有趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，有利于學(xué)生開展探索性、研究性實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合，在提高教學(xué)質(zhì)量和改善實(shí)驗(yàn)效果方面起到了很好的作用，而且仿真實(shí)驗(yàn)不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制，學(xué)生也可以在課外用計(jì)算機(jī)仿真，克服了實(shí)驗(yàn)課時(shí)有限的限制。例如，圖1是運(yùn)用Multisim10軟件對(duì)三相半波可控整流電路帶電阻性負(fù)載時(shí)的仿真電路。電源為220V、50Hz的三相對(duì)稱正弦電源，晶閘管選用2N3898，采用脈沖發(fā)生器作為晶閘管的觸發(fā)信號(hào)。控制角α=0°時(shí)的仿真結(jié)果如圖2所示。示波器XSC1顯示的是輸出整流電壓的波形和晶閘管兩端的電壓波形，仿真結(jié)果與教材一致。學(xué)生可以很方便地仿真不同控制角α和不同負(fù)載情況下輸出電壓的波形，甚至可以模擬電路出現(xiàn)的故障，如開路、短路或脈沖丟失時(shí)的情況，在很大程度上滿足了學(xué)生的探索性要求。仿真實(shí)驗(yàn)克服了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)調(diào)試過程中控制角α調(diào)節(jié)不準(zhǔn)而導(dǎo)致的理論值與實(shí)測(cè)值不符的問題以及由于晶閘管兩端電壓較高（峰值為539V），考慮到學(xué)生和設(shè)備的安全而一般不允許學(xué)生操作的缺陷。

增加課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

課程設(shè)計(jì)是學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中的一項(xiàng)綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)重要組成部分。過去的教學(xué)內(nèi)容中沒有課程設(shè)計(jì)這個(gè)環(huán)節(jié)，部分學(xué)生學(xué)完該課程后，只了解了課本上的一些原理知識(shí)，對(duì)電力電子技術(shù)的具體應(yīng)用并不清楚。通過增加課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，選取日常生活中比較熟悉、比較有代表性的一些產(chǎn)品，如可調(diào)光臺(tái)燈、可調(diào)直流穩(wěn)壓電源、手機(jī)充電器等作為設(shè)計(jì)題目，把抽象的理論知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榛钌膶?shí)物，以拉近理論與實(shí)際生活的距離，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生對(duì)該課程的重視程度。通常2～3名學(xué)生做一個(gè)題目，學(xué)生們既有分工又相互協(xié)作，以共同完成設(shè)計(jì)題目。由于時(shí)間有限，不一定所有的學(xué)生都能做出實(shí)物，但要求每個(gè)題目都要用仿真軟件仿真出結(jié)果。通過課程設(shè)計(jì)，可以使學(xué)生全面、綜合地運(yùn)用在“電力電子技術(shù)”和其他課程中學(xué)到的理論知識(shí)，讓學(xué)生意識(shí)到各個(gè)課程之間不再是相互孤立的，而是一個(gè)緊密聯(lián)系的整體，從而培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問題、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。

開放實(shí)驗(yàn)室，開設(shè)綜合與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

煙臺(tái)大學(xué)自2011年開始實(shí)施教學(xué)實(shí)驗(yàn)室開放工作，設(shè)立了實(shí)驗(yàn)室開放專項(xiàng)基金，在教學(xué)計(jì)劃外安排時(shí)間向?qū)W生開放實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)有余力、有興趣做探索性實(shí)驗(yàn)的學(xué)生提供了良好的條件。同時(shí)，教師可利用此機(jī)會(huì)，積極申報(bào)與電力電子技術(shù)相關(guān)的課題，鼓勵(lì)學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室參與綜合、設(shè)計(jì)、創(chuàng)新性開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。學(xué)生可以自主設(shè)計(jì)產(chǎn)品，也可以選作教師提供的課題，設(shè)計(jì)過程中教師要給予一定的指導(dǎo)，學(xué)生可自行查閱資料，購買元器件，設(shè)計(jì)、焊接和調(diào)試電路。學(xué)生在采購過程中了解了元件的參數(shù)和特性，在調(diào)試過程中學(xué)會(huì)了使用示波器，培養(yǎng)了分析問題、解決問題的能力，這樣做不僅有利于因材施教，為學(xué)生的自由發(fā)展創(chuàng)造良好條件，而且可以提高實(shí)驗(yàn)室的利用率，同時(shí)還開發(fā)了學(xué)生的潛力，為學(xué)校組織山東省機(jī)電產(chǎn)品創(chuàng)新大賽、全國電子設(shè)計(jì)大賽等培養(yǎng)了人才。如學(xué)生制作的數(shù)字晶閘管觸發(fā)器、三相橋式全控整流電路實(shí)驗(yàn)裝置等產(chǎn)品實(shí)際使用效果很好，完全可以取代TKDD-1型實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的相應(yīng)掛件，還可以供下一屆學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)使用。通過開放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的興趣和積極性，達(dá)到了培養(yǎng)其創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力的目的。

結(jié)束語

通過多種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的綜合運(yùn)用，改變了傳統(tǒng)的照葫蘆畫瓢式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使實(shí)驗(yàn)變得生動(dòng)有趣，富有創(chuàng)造力，對(duì)激發(fā)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣，更好地理解課堂上所學(xué)的理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、探索精神和動(dòng)手能力，培養(yǎng)符合社會(huì)需求的專業(yè)應(yīng)用型人才具有積極的促進(jìn)作用。