原创《整流电路教学方法》：此文是一篇教学方法论文范文,为你的毕业论文写作提供有价值的参考。
摘 要：介绍了整流电路的三种教学方法,分析了它们各自的优劣.以单相桥式整流电路为例重点介绍了基于Matlab/Simulink的开放式互动教学法的设计.实践证明在教学中恰当的组合使用三种教学法能够能激发学生学习兴趣,很好的提升教学效果.
关键词：电力电子；Simulink；整流电路
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）25-0146-02
1 概述
电力电子技术是电气工程及其自动化专业的重要专业基础课,它的内容涉及电力电子器件及整流、逆变、斩波、交流调压四大变流电路和软开关、PWM等电力电子技术.“整流电路”（rectifying circuit）是把交流电能转换为直流电能的电路[1],它是变流电路中最早出现也是最为活跃、应用最为广泛的分支,因此它在电力电子技术中有着相当重要的地位[2].一般教材都把整流电路放在四大变流电路之首来编排章节,而且其教学内容的份量也为其余三种变流电路的两倍以上.因此探讨实用有效的整流电路教学方法引导学生学好整流电路把他们顺利引入电力电子技术大门有着重要的意义.
2 三种教学法之优劣比较
波形分析法是整流电路的核心分析方法[3],通过波形分析来研究负载、移相控制角对整流电路电压电流波形产生的影响并由此推导输入与输出的定量关系是整流电路教学的主要且核心内容.但由于整流电路的工作波形受负载、移相控制角等因素的影响复杂多变,初学者往往觉得抽象、枯燥、不得要领以致对学习失去兴趣和信心.
2.1 传统教学法
传统教学主要手段是板书.这种教学法的优点是教师口到板书到,学生可以步步跟进教师的讲解轨迹做到眼到心到,教学效果良好.但它的缺陷是由于整流電路的波形受相位角、负载的变化的影响复杂多变,因此绘制起来相当耗费时间,特别是三相整流电路的工作波形要涉及三相相电压、线电压,绘制工作量巨大.教师将大量的时间花费在绘制电路波形,这不仅占用了宝贵的45分钟课堂时间而且往往影响了教学进度.
2.2 多媒体教学法
随着多媒体进入课堂,课件成了课堂的新宠.为了提高课堂教学效率,教师们把时间花在了课外制作课件上.初期的课件制作一般直接在PPT中插入已经绘制好的工作波形,这样虽然节约课堂教师手绘波形的时间,但是由于没有办法跟踪整流电路工作波形的动态演变过程,波形的静态呈现让学生感觉没有记忆点、抽象、乏味甚至莫名其妙,教学效果较差.于是后期大家又在课件中加入FlaSh动画[4]来动态演示说明电路工作过程,但其存在三方面的缺陷：其一难度大,因为制作课件需要一定的动画制作基础,这需要专门学习培训；其二制作周期长,不能方便地修改负载参数,相位角、参数稍有改变即需重新制作动画；其三互动性差,教学的主体仍然是老师,不符合以学生为主体的现代教育理念,从而影响学生的学习效果和学习兴趣,教学效果仍然有待提高.
2.3 基于Matlab/Simulink的开放式互动教学法
2.3.1 Matlab/Simulink简介
随着EDA的发展,Matlab软件由于其Simulink环境下提供的“SimPowerSystems”电力系统工具箱[5]在电力电子电路分析中有着令人惊喜的表现而大受青睐.Matlab/Simulink提供两种系统模拟方法[6],编程法和图形化的模块.前者不直观,学习费时费力,后者有着直观友好的图形操作界面,它提供了丰富的元器件模块库和种类繁多的虚拟仪器,用户只需用鼠标点击拖动便可方便快捷的建立系统模型,而且它具有齐全的分析功能,是学习分析电力电子电路的有力工具.
2.3.2 基于Matlab/Simulink的开放式互动教学法设计
基于Matlab/Simulink的开放式互动教学法的教学环境是机房,并拓展至学生宿舍等场合,教学工具为装载了Matlab软件的电脑和一部投影仪.教师在授课过程中利用投影仪演示讲解电路的建模、仿真及分析过程,学生同步在电脑上进行相关操作,从最初单纯的学习模仿到后来的自主的修改电路参数的主动研究,教与学角色反转,学生成为教学活动的主体,教学不再是从教师到学生的单向灌输,而是循环互动,极大提高了学生的学习兴趣和主动性.更重要的是由于现在的大学生几乎人手一台电脑,只要教师把软件拷贝给学生,那么学生宿舍、图书馆甚至咖啡厅都成为学生主动学习的地点,星星点点的零碎时间也成为学生自由探究的时间.教学的时间地点都由传统的封闭局限走向了开放,教学效果得到了极大的提升.下面以单相桥式整流电路为例来具体介绍开放式互动教学法的课堂设计.
1） 教师示范.示范分三步走：第一步：示范搭建电路模型.教师演示启动Matlab/Simulink,进入仿真平台,搭建图1所示的单相桥式带电阻负载整流电路模型[7].教师边操作边讲解模块的提取和模块参数的设置.第二步：示范添加触发脉冲模块、测量仪表模块如图2所示.教师重点讲解如何将触发角设置为30度,为学生能够自主的改变这一重要参数打下伏笔.第三步：示范设置仿真参数并进行仿真,双击示波器观测电流电压波形.图3为相位角为30度时电阻负载的工作波形.
2） 学生模仿学习.学生在自己面前的电脑上学习搭建电路模型并仿真观测电路工作波形.
3） 师生互动.教师随时解答学生学习操作过程中产生的问题.
4） 营造教学情境,设计教学问题引导学生主动探究、讨论和验证问题.这里设计了两个问题.问题一：如果触发角变化工作波形将如何改变.问题二：负载数值改变或是负载性质的改变（比如阻感负载或反电势负载）工作波形将有什么变化.
5） 学生自主改变电路参数设计,通过仿真来探究、验证问题的答案.这是开放式互动教学法的关键所在,教学活动进行至此出现了角色反转,学生成为课堂的主体,课堂气氛达到了沸点,学生跃跃欲试,学习的主观能动性得到了极大的发挥.图4为相位角为60度阻感负载的工作波形.
6） 总结.教师带领学生一起根据仿真波形,讨论总结整流电路工作原理和工作特点,推导负载电压与电流的计算公式.
7） 拓展教学时空,将课堂变为开放式.把软件拷贝给学生,鼓励他们课余课外研究问题.教学的时间空间不再受限,无限拓展外延,这一步对整个教学活动有画龙点睛的效果.
3 结束语
整流电路电路形式多变、工作波形复杂,容易使初学者畏难退缩.文中讨论了三种教学方法,它们并不是相互排斥的关系,而是各有特色,相互补充,大大丰富了教学手段.尤其是基于Matlab/Simulink的开放式互动教学法,让学生成为教学的积极参与者而不是被灌输者.在此教学情境里,整流电路的电压电流波形不再是禁止不动的抽象图片,而是随着负载、相位角变化的有着动态的生动的呈现,充分激发了学生的学习,教学的时空也得到了拓展.实践证明教学效果提升显著.
参考文献：
[1] 王兆安.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社,2009.5：43-44.
[2] 王雪男.基于Multisim三相整流电路建模与仿真[J].天津：数码世界, 2016（12）：151-152.
[3] 邓娜,曹红英.MATLAB仿真技术在电力电子技术教学中的应用[J].广西：装备制造技术, 2008（1）：130-131.
[4] 王晓刚,王佳庆.Matlab/Simulink在电力电子交互式教学中的应用[J].南京：电气电子教学学报, 2004,26（5）：104-106.
[5] 田伟, 于海生.MATLAB在电力电子仿真中的应用[J].武汉：船电技术, 2006,26（5）：31-33.
[6] 邹莉.关于电力电子技术教学中Matlab/Simulink的应用研究[J].重庆：重庆科技学院学报：自然科学版.2013,15（6）：146-148.
[7] 朱桂萍,陈建业.电力电子电路的计算机仿真[M].北京：清华大学出版社.2008.5：25-30.
教学方法论文参考资料：
结论：整流电路教学方法为关于对不知道怎么写教学方法论文范文课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文教学方法论文开题报告范文和文献综述及职称论文的作为参考文献资料下载。
