基于Matlab的《电力拖动自动控制系统》课程教学改革

陈小玲　范娟　李海华　张亚兰

摘 要：《电力拖动自动控制系统》是电气工程及相关专业的专业核心课程。为提高学生的学习能力和实践能力，向应用型人才靠拢，针对民办院校电气类专业学生学习《电力拖动自动控制系统》课程出现的一些基本问题和独立院校的特殊性，提出了以Matlab为基础的《电力拖动自动控制系统》课程教学改革。

关键词：电气工程；教学改革；教学方法；教学实践

中图分类号：G642 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.21.112

1 教学改革的必要性

《电力拖动自动控制系统》（以下简称“《电拖》”）是电气工程及相关专业的专业核心课程，学习过程中会涉及到很多先修课程，例如《电机学》《电路》《自动控制原理》和《数学》等，还有许多基本公式的推导过程，因此在学习这门课程时，学生不仅需要非常扎实的基础知识作后盾，同时还需要对抽象的系统模型有较好的想象能力。基于这些原因，学生们普遍觉得《电拖》这门课程非常难学。另外，《电拖》又是一门在实际中应用非常广泛的课程，它涉及到各种电机的启停和调速控制，是一切自动化系统的基本组成部分。电气专业设置这门课程的目的是希望学生能够通过在校的学习和实践，毕业以后可以胜任与电气自动化相关的工作。但是目前大部分电气毕业生都未能充分了解电力拖动控制系统的应用，往往课程结束后，学生不能真正掌握电力拖动系统的实际知识，不能活学活用，个别学生甚至连基本电路结构都不清楚。

根据笔者的教学经验，电气专业的学生在《电拖》等专业课的学习中有以下特点：①学生学习的知识理论性太强，缺乏趣味性，无法调动学生学习的积极性，学习比较被动；②教师教学方法陈旧，教学内容滞后，未能反映当今电力工程的先进技术和应用水平，与当今电力科技发展不适应；③专业实验室投资大，利用效率低，学生的动手实践能力不强等。因此，如何改革《电拖》课程的教学方法，有效培养电力拖动方面的应用型人才，成为我们需要深入探讨的问题。

2 教学改革的措施

针对独立院校在《电拖》教学中存在的问题和社会对应用型人才的需求，必须在教学方法和课程设置方面大胆创新。通过笔者这几年的教学实践经验和与一些相关课程教师的探讨，认为可以从以下几个方面开展《电拖》的教学改革。

2.1 教学大纲的调整

教学大纲是一门课程教学的标杆。要改革课程，适应人才培养和社会进步的需要，就要调整教学大纲。早期的教学大纲注重理论知识的学习，培养学生对电力拖动控制系统的理论设计与分析能力。近年来，电力拖动系统的应用越来越广泛，各种控制系统的功能和要求越来越复杂，目前的理论知识要求已经不能满足社会的需求了。

《电拖》主要研究的是以电机为基础的各种调速与驱动系统，是所有自动化设备的基础。在分析模型的过程中往往比较复杂，只单纯进行理论分析，难以理解，学生们无法较好地掌握理论知识。因此，调整教学大纲的思路为：在强调理论讲解的基础上，添加新的教学手段，即Matlab仿真演示，加大实践环节的课时比例，突出理论与实际相结合、理论与仿真相结合的思想，利用先进的教学方法和教学形式，全面提高教学质量。

目前，《电拖》的总学时为56个学时，其中实验课8个学时，理论讲解48个学时。针对现状，可以在总课时不变的基础上，从理论讲解课程中分出8个学时让学生进行上机仿真，落实实践环节。

2.2 教学内容的调整

目前的《电拖》教学课程主要是以教师讲授为主，忽略了学生在课堂上的主动地位，而且学习内容比较滞后，还是几年前，甚至几十年前的东西。对此，可以根据学生的学习现状调整教学内容，使学生学习的内容更切合社会应用实际，与时俱进，学到的东西不至于太滞后；同时，调整理论课和实践课的时间比值，使理论学习和实际应用的时间分配更加合理。

在学习《电拖》的过程中，可以引进先修课程Matlab用来实践演练，学习中的重点不再只是理论知识的讲述，而更要偏重实践。以计算机为辅助工具，将Matlab/Simulink的仿真演示融入到课堂教学中，并选择适当的元件搭建系统模型，然后现场仿真，总结一些现象，比较直观地讲述控制理论，让学生们更加容易接受和掌握。

改变传统以固定教材为中心的教学资源和教学组织形式，建立以课堂实例为目标的教学资源平台；采取灵活多样的教学形式，教师在组织教学内容时，也应以实际应用实例为目标，灵活地组织教学材料和资源，适当地增加一些密切联系实际的内容。

2.3 设计教学实践环节

为了巩固学生的知识，培养他们的实际动手能力，在课堂上进行仿真演示以后，可以适当地给学生布置以Matlab为基础的电拖仿真训练作业。这样就将课堂学习延伸到了课后，让学生们自主搭建仿真模型，观察仿真现象，既让学生们对电机的系统模型和现象有了更深入的理解，同时对Matlab这种应用十分广泛的仿真软件也有了进一步的学习，能够做到学以致用，提高了学生的动手能力。另外，如果条件允许，还可以添加一门基于Matlab的《电拖》课程设计。通过课程设计，给学生自主思考的时间，引导学生积极思考问题，让学生设计和仿真整体电力拖动系统模型，记录仿真数据，运用所学的理论知识分析仿真结果和现象，从而深入了解电力拖动系统的各种变化，发挥学生的主观能动性。

2.4 教学评估体系的改革

为了进一步落实Matlab仿真这项实践环节，督促学生更好地完成实践任务，应该对传统的评估体系也作出相应的调整。以往的侧重点往往是学生的期末考试成绩，占到期末总成绩的70%，而平时成绩占30%.在《电拖》的学习过程中，可以适当减少考试所占的比例，增加平时成绩的比例，改为平时成绩占50%，并将Matlab实践仿真环节的验收结果也纳入平时成绩中。这样可以提高学生的学习积极性，防止高校中出现所谓的“只会考试、不会实践”的高分低能现象。

3 结束语

将Matlab/Simulink仿真演示融入到课堂教学中，构建系统模型，比较直观地讲述控制理论，能够使学生更加容易理解，印象也更加深刻。同时，再结合平时课后的仿真练习，提高了学生的动手能力。当然，这些改革方法仍然存在一些缺陷，但是我们相信，经过不断的尝试、改革和创新，我们一定能找到本门课程的最佳教学方法。

参考文献

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〔编辑：王霞〕