基于Matlab的《電力拖動自動控制系統》課程教學改革

陳小玲　范娟　李海華　張亞蘭

摘 要：《電力拖動自動控制系統》是電氣工程及相關專業的專業核心課程。為提高學生的學習能力和實踐能力，向應用型人才靠攏，針對民辦院校電氣類專業學生學習《電力拖動自動控制系統》課程出現的一些基本問題和獨立院校的特殊性，提出了以Matlab為基礎的《電力拖動自動控制系統》課程教學改革。

關鍵詞：電氣工程；教學改革；教學方法；教學實踐

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.21.112

1 教學改革的必要性

《電力拖動自動控制系統》（以下簡稱“《電拖》”）是電氣工程及相關專業的專業核心課程，學習過程中會涉及到很多先修課程，例如《電機學》《電路》《自動控制原理》和《數學》等，還有許多基本公式的推導過程，因此在學習這門課程時，學生不僅需要非常扎實的基礎知識作后盾，同時還需要對抽象的系統模型有較好的想象能力。基于這些原因，學生們普遍覺得《電拖》這門課程非常難學。另外，《電拖》又是一門在實際中應用非常廣泛的課程，它涉及到各種電機的啟停和調速控制，是一切自動化系統的基本組成部分。電氣專業設置這門課程的目的是希望學生能夠通過在校的學習和實踐，畢業以后可以勝任與電氣自動化相關的工作。但是目前大部分電氣畢業生都未能充分了解電力拖動控制系統的應用，往往課程結束后，學生不能真正掌握電力拖動系統的實際知識，不能活學活用，個別學生甚至連基本電路結構都不清楚。

根據筆者的教學經驗，電氣專業的學生在《電拖》等專業課的學習中有以下特點：①學生學習的知識理論性太強，缺乏趣味性，無法調動學生學習的積極性，學習比較被動；②教師教學方法陳舊，教學內容滯后，未能反映當今電力工程的先進技術和應用水平，與當今電力科技發展不適應；③專業實驗室投資大，利用效率低，學生的動手實踐能力不強等。因此，如何改革《電拖》課程的教學方法，有效培養電力拖動方面的應用型人才，成為我們需要深入探討的問題。

2 教學改革的措施

針對獨立院校在《電拖》教學中存在的問題和社會對應用型人才的需求，必須在教學方法和課程設置方面大膽創新。通過筆者這幾年的教學實踐經驗和與一些相關課程教師的探討，認為可以從以下幾個方面開展《電拖》的教學改革。

2.1 教學大綱的調整

教學大綱是一門課程教學的標桿。要改革課程，適應人才培養和社會進步的需要，就要調整教學大綱。早期的教學大綱注重理論知識的學習，培養學生對電力拖動控制系統的理論設計與分析能力。近年來，電力拖動系統的應用越來越廣泛，各種控制系統的功能和要求越來越復雜，目前的理論知識要求已經不能滿足社會的需求了。

《電拖》主要研究的是以電機為基礎的各種調速與驅動系統，是所有自動化設備的基礎。在分析模型的過程中往往比較復雜，只單純進行理論分析，難以理解，學生們無法較好地掌握理論知識。因此，調整教學大綱的思路為：在強調理論講解的基礎上，添加新的教學手段，即Matlab仿真演示，加大實踐環節的課時比例，突出理論與實際相結合、理論與仿真相結合的思想，利用先進的教學方法和教學形式，全面提高教學質量。

目前，《電拖》的總學時為56個學時，其中實驗課8個學時，理論講解48個學時。針對現狀，可以在總課時不變的基礎上，從理論講解課程中分出8個學時讓學生進行上機仿真，落實實踐環節。

2.2 教學內容的調整

目前的《電拖》教學課程主要是以教師講授為主，忽略了學生在課堂上的主動地位，而且學習內容比較滯后，還是幾年前，甚至幾十年前的東西。對此，可以根據學生的學習現狀調整教學內容，使學生學習的內容更切合社會應用實際，與時俱進，學到的東西不至于太滯后；同時，調整理論課和實踐課的時間比值，使理論學習和實際應用的時間分配更加合理。

在學習《電拖》的過程中，可以引進先修課程Matlab用來實踐演練，學習中的重點不再只是理論知識的講述，而更要偏重實踐。以計算機為輔助工具，將Matlab/Simulink的仿真演示融入到課堂教學中，并選擇適當的元件搭建系統模型，然后現場仿真，總結一些現象，比較直觀地講述控制理論，讓學生們更加容易接受和掌握。

改變傳統以固定教材為中心的教學資源和教學組織形式，建立以課堂實例為目標的教學資源平臺；采取靈活多樣的教學形式，教師在組織教學內容時，也應以實際應用實例為目標，靈活地組織教學材料和資源，適當地增加一些密切聯系實際的內容。

2.3 設計教學實踐環節

為了鞏固學生的知識，培養他們的實際動手能力，在課堂上進行仿真演示以后，可以適當地給學生布置以Matlab為基礎的電拖仿真訓練作業。這樣就將課堂學習延伸到了課后，讓學生們自主搭建仿真模型，觀察仿真現象，既讓學生們對電機的系統模型和現象有了更深入的理解，同時對Matlab這種應用十分廣泛的仿真軟件也有了進一步的學習，能夠做到學以致用，提高了學生的動手能力。另外，如果條件允許，還可以添加一門基于Matlab的《電拖》課程設計。通過課程設計，給學生自主思考的時間，引導學生積極思考問題，讓學生設計和仿真整體電力拖動系統模型，記錄仿真數據，運用所學的理論知識分析仿真結果和現象，從而深入了解電力拖動系統的各種變化，發揮學生的主觀能動性。

2.4 教學評估體系的改革

為了進一步落實Matlab仿真這項實踐環節，督促學生更好地完成實踐任務，應該對傳統的評估體系也作出相應的調整。以往的側重點往往是學生的期末考試成績，占到期末總成績的70%，而平時成績占30%.在《電拖》的學習過程中，可以適當減少考試所占的比例，增加平時成績的比例，改為平時成績占50%，并將Matlab實踐仿真環節的驗收結果也納入平時成績中。這樣可以提高學生的學習積極性，防止高校中出現所謂的“只會考試、不會實踐”的高分低能現象。

3 結束語

將Matlab/Simulink仿真演示融入到課堂教學中，構建系統模型，比較直觀地講述控制理論，能夠使學生更加容易理解，印象也更加深刻。同時，再結合平時課后的仿真練習，提高了學生的動手能力。當然，這些改革方法仍然存在一些缺陷，但是我們相信，經過不斷的嘗試、改革和創新，我們一定能找到本門課程的最佳教學方法。

參考文獻

[1]李嵐，張愛玲.《電力拖動與控制》課程的教學研究[J].中國高教論叢，2003（2）：29-32.

[2]孫平，馮平.電機及拖動課程教學改革的探索[J].河南機電高等專科學校學報，2002（10）：83-84.

[3]張宇紅.《電力拖動與控制》課程的教學方法探討[J].科技與創新，2014（1）：102-103.

[4]徐彥.《電力拖動與控制》教學方法初探[J].教學研究，2004（9）：53.

[5]張小珍.《電力拖動與控制技術》課程教學方法改革探討[J].科技信息，2012（25）：251.

〔編輯：王霞〕