提升“MATLAB 与系统仿真”课程教学效果的探索

2020-01-10梁皓澜叶春晓袁书萍

科教导刊 2020年22期

梁皓澜叶春晓刘波袁书萍张伟

（[1]湖南工程学院电气与信息学院湖南·湘潭 411104；[2]衡南县明德小学湖南·衡阳 421100）

0 引言

MATLAB是重要的电气仿真软件，其功能丰富，应用面非常广，可以应用于电力电子、电力拖动控制系统、电力系统等课程中实际问题的仿真，现已作为一门专业必修课在理工科专业被广泛开设。“MATLAB 与系统仿真”课程是我校电气工程、自动化、电子信息工程和通信工程等电类专业的院级限选课。通过学习“MATLAB 与系统仿真”课程，可加深学生对专业课的理解，同时提高学生的创新能力和处理工程问题的实践能力。[1]

本人进入学校担任主讲教师就一直主讲电类专业的“MATLAB 与系统仿真”课程，随着国际工程教育的推进和发展，本人对照国际工程教育专业认证的标准思考和发现了在教学过程中教师的教学和学生学习存在的一些问题。如：

（1）教师教学方法过于陈旧和死板，理论知识讲授通过多媒体+板书的方式单向地向学生传授，整个教学过程是枯燥乏味以及无趣的，同时学生不能很好地消化和理解老师讲解的内容，特别是涉及到专业性的建模仿真，如：电力线路故障仿真。如果学生没有提前明白线路故障和保护的原理，大部分学生对于模型建立后的仿真结果分析就不明白，从而导致学生的学习积极性不高。实验环节根本达不到锻炼学生的实践操作能力和解决工程实践问题能力，实验大多是通过老师上课已把实验内容进行示范式地教学讲解，很多同学只需照着老师一步一步做好就行了，达不到自己解决问题和思考问题的能力，当碰到新的问题，大部分同学会出现各式各样的问题，而且不能独立完成，从而导致学生的实践能力薄弱。[2-4]

（2）学生自主思考编程和建模能力弱，创新改进意识薄弱。

（3）学生学习的主观性和兴趣不强。由于本课是专业选修课，大多数学生都意识不到该课程的重要性。主观上他们对于该门课的学习兴趣不高，认为该课只需要拿到学分，成绩合格就好，没有意识到该课程对他们以后的工作和学习有什么样的优势。因此基本上学生的目的就是为了通过考试获取学分。

（4）很多学生存在学习效率低，学习方法不当，动手能力差的问题。上述这些问题不仅对“卓越计划”培养具有实践工程能力和创新能力的电气工程师有很大的影响，同时严重影响该课程的教学效果和学生学习后续课程。因此如何改进该课程的教学方法提高教师教学效果和学生的主动学习积极性，促使学生对这门语言真正感兴趣并且学有所用有着重要的意义。

1 教学方法改进

本文针对“MATLAB与系统仿真”课程教学现状存在的问题，探索改进该课程理论教学、实验教学的教学方法，提高教师的教学效率和学生的学习效率和学习兴趣。

1.1 理论教学方法改进

（1）由于该课程内容多，课时少，很多老师一味追求如何全面讲解该课程而忽视学生的学习效果，为了提升教师教学效果，可借助网络教学平台，把教学资料放在网络教学平台上，为学生提供上课的电子课件PPT、课前任务、课后任务及相关测试等资源，如课前任务可给同学们一个案例，让同学们分组去查找资料、调查和分析思考案例，让学生形成对课程理论知识以及案例的认知。当案例涉及到教师上课要讲授的理论知识时，可将本案例作为该课堂的重点分析和讨论的点，可让学生分组进行讨论、交流，因此学生可以不断加深自己对本课程理论知识的认识、理解并掌握。同时提高了学生的主动学习积极性。老师只需对学生讨论过程中出现不懂的理论知识和语法进行深入讲解外，其他的让学生们学会自主学习，可利用MATLAB 的help 和网络教学平台的资源去自主学习，这样不仅可以解决教学学时少的问题，同时可以提高学生分析问题、解决问题和自主思考问题的能力。

（2）为了提升学生学习该课程的兴趣和积极性，在课程中多深入分析该软件在本专业的工作和以后的研究中的作用和应用现状。多在课堂的案例中讲解利用该软件解决实际工程能力的应用价值和优势，分析该软件可解决学生一些专业课不能理解的知识和现象，可通过举例和演示一些经典仿真案例，如书本上的晶闸管三相桥式整流器的仿真，通过分析该例的仿真结果，让同学们明白晶闸管三相桥式整流器的通断原理，因此让学生们知道该课程的学习可辅助他们学习专业课。多在课堂里引入实例不仅可激发学生的学习兴趣，同时又能培养学生分析和思考问题的能力。

（3）为了培养学生的逻辑思维和逻辑推理能力，理论教学采用多媒体+板书的教学模式，对于一些编程思路和数学公式，在黑板上画出程序流程图，带领学生一步一步地编写代码，最后，对程序代码进行详细讲解，演示程序运行结果，进行总结归纳。并板书推导一些简单的数学公式，引导学生如何进行数学模型搭建。

（4）为了提高学生的学习效果，可以在机房进行理论教学，特别是关于simulink 建模相关内容，如模块库的使用，学生可以在教师讲解模块的位置和使用方式时，在自己电脑上调用和查看，更容易、更直观地学习和掌握simulink 模块库的使用技巧，提高学习效果。

1.2 实验教学方法改进

目前实验课基本上是让学生巩固上课的理论知识，大致掌握MATLAB 软件如何操作，并不能锻炼和培养学生主动创新能力。我院“MATLAB 与系统仿真”实验课主要为MATLAB基本知识（语法掌握）、simulink 基本操作、电力电子器件及其应用仿真、交直流调速系统仿真、电力系统仿真，每个学生的实验题目和内容都是一致的，这些实验不足以使每个同学能够掌握理论语法知识，更达不到强化学生创新性思维能力和实践动手能力的培养。

为了引导每位同学能够独立思考和灵活运用MTALB，培养学生的自主性、创新能力、协作能力以及解决实际问题的能力。给每位同学不同的实验内容，在实验课之前，将全班同学进行分组，每组设计以项目为核心的综合式实验，多位同学围绕一个实际工程问题，协作和分工完成该实验，并每个人有想法和带着问题进入实验室进行讨论、设计和建模仿真，这样不仅可以让同学们能够掌握老师授课时无法掌握的专业理论知识，而且能够灵活掌握关于专业性知识的MATLAB 建模仿真相关问题的方法、步骤和过程。