基于MATLAB仿真的電機(jī)與電力拖動(dòng)交互式課堂教學(xué)模式探究

夏華鳳許等

摘要：《電機(jī)與電力拖動(dòng)》作為電氣、機(jī)電及自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)課程，涉及的知識(shí)面寬、概念抽象、實(shí)踐性和工程性較強(qiáng)。為提高課堂教學(xué)質(zhì)量，進(jìn)行了基于MATLAB仿真的《電機(jī)與電力拖動(dòng)》交互式課堂教學(xué)模式研究，在課堂教學(xué)中實(shí)時(shí)穿插虛擬實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的操作，并根據(jù)所講內(nèi)容的需要自行修改一些數(shù)據(jù)觀察結(jié)果，實(shí)現(xiàn)理論聯(lián)系實(shí)踐，加深學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)與理解，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：電機(jī)與電力拖動(dòng)；交互式課堂教學(xué)模式；MATLAB仿真；虛擬實(shí)驗(yàn)；

中圖分類號(hào)：G64文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：10054634（2015）05007004

《電機(jī)與電力拖動(dòng)》作為電氣、機(jī)電及自動(dòng)化類專業(yè)的一門專業(yè)課程，涉及電學(xué)、磁學(xué)、電磁學(xué)、動(dòng)力學(xué)、熱學(xué)及機(jī)械等學(xué)科知識(shí)，公式推導(dǎo)繁瑣，與工程實(shí)踐聯(lián)系緊密，教師的講解和學(xué)生的學(xué)習(xí)都存在一定的困難。實(shí)驗(yàn)教學(xué)在于化抽象為具體，將課堂上靠語言、公式描述的抽象概念轉(zhuǎn)化為實(shí)物及其各種運(yùn)行狀態(tài)。傳統(tǒng)灌輸式實(shí)驗(yàn)教學(xué)雖然完成了教學(xué)任務(wù)，培養(yǎng)了學(xué)生最基本的實(shí)驗(yàn)技能，但無法達(dá)到實(shí)驗(yàn)課的要求，沒有發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，不能開拓學(xué)生的創(chuàng)造性思維，起不到提高動(dòng)手能力和運(yùn)用理論知識(shí)去分析、解決問題的能力。虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，即利用計(jì)算機(jī)技術(shù)及其圖形功能，用虛擬模型來仿真實(shí)際的物理實(shí)驗(yàn)過程以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡膽?yīng)用系統(tǒng)。作為一種全新的教學(xué)手段，虛擬實(shí)驗(yàn)的仿真系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)者的操作給出和真實(shí)環(huán)境中完全一樣的實(shí)驗(yàn)響應(yīng)，給實(shí)驗(yàn)者身臨其境的逼真感，突破了時(shí)空限制，具有開放性和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性等特點(diǎn)，而且可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)存在的空白，比如電機(jī)的過載和堵轉(zhuǎn)。本課程的虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。

文章進(jìn)行基于MATLAB仿真的《電機(jī)與電力拖動(dòng)》交互式課堂教學(xué)模式的研究，在課堂教學(xué)中實(shí)時(shí)穿插虛擬實(shí)驗(yàn)，將理論與實(shí)踐相聯(lián)系；采用教師講授與學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)驗(yàn)操作的交互式課堂教學(xué)模式，從而加深學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)與理解，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性、創(chuàng)造性及動(dòng)手能力。

1交互式課堂教學(xué)模式設(shè)計(jì)

基于MATLAB仿真的《電機(jī)與電力拖動(dòng)》課程交互式課堂教學(xué)模式的研究，依據(jù)課程教學(xué)大綱要求，結(jié)合電機(jī)拖動(dòng)基礎(chǔ)的課程特點(diǎn)，通過MATLAB/Simulink仿真軟件建立典型對(duì)象（變壓器、交直流電機(jī)及其拖動(dòng)系統(tǒng)等）的M文件及仿真模型庫，每個(gè)實(shí)驗(yàn)配有詳細(xì)的說明，實(shí)驗(yàn)結(jié)果包括關(guān)鍵參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和曲線顯示及動(dòng)態(tài)變化過程的觀察，形象而直觀；然后，將建立的M文件和仿真模型合理超鏈接到理論教學(xué)的PPT中，教師在進(jìn)行理論講解的過程中，實(shí)時(shí)調(diào)入虛擬實(shí)驗(yàn)或者演示或者讓學(xué)生上臺(tái)操作，理論緊密聯(lián)系實(shí)踐，使理論得以及時(shí)消化，同時(shí)調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，達(dá)到事半功倍的效果；最后，將構(gòu)建的習(xí)題仿真模型庫和教學(xué)PPT一起共享給學(xué)生，讓大家自行學(xué)習(xí)實(shí)踐，從而更好地理解和掌握所學(xué)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)中做和做中學(xué)，提高動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法設(shè)計(jì)每次課的PPT，將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)合理地嵌入到理論教學(xué)中，保證課堂教學(xué)效果。交互式課堂教學(xué)模式如圖1所示。