電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)課程教學(xué)改革與實(shí)踐s

張翠萍

摘 要：電力拖動(dòng)自控系統(tǒng)是電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的主要課程，具有很強(qiáng)的理論性及實(shí)踐性。因此，針對(duì)該課程特點(diǎn)，改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高教學(xué)質(zhì)量、滿(mǎn)足社會(huì)未來(lái)建設(shè)需要?jiǎng)菰诒匦??；诖耍疚暮?jiǎn)要敘述了電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)課程的特點(diǎn)，從理論和實(shí)際兩個(gè)方面列舉了部分電力控制系統(tǒng)課程教學(xué)改革的路徑，并提出了工程化年輕教師的培養(yǎng)改革方案，最后闡述了教學(xué)改革的成效及評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：電力拖動(dòng)控制系統(tǒng) 課程特點(diǎn) 教學(xué)改革 實(shí)踐教學(xué)

電氣工程及其自動(dòng)化是一門(mén)結(jié)合了電機(jī)學(xué)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、信號(hào)檢測(cè)與處理技術(shù)、電力電子技術(shù)等課程相關(guān)知識(shí)的一門(mén)綜合性學(xué)科。電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)是電氣工程專(zhuān)業(yè)的重要學(xué)科之一，其難度較大，對(duì)學(xué)生掌握要求也較高。為滿(mǎn)足未來(lái)社會(huì)發(fā)展的需要，提高學(xué)生動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神，針對(duì)課程特點(diǎn)，開(kāi)展實(shí)踐性教學(xué)十分必要。當(dāng)前，隨著社會(huì)的進(jìn)步和時(shí)代的發(fā)展，傳統(tǒng)課程教學(xué)模式已不能滿(mǎn)足今后社會(huì)發(fā)展的需要，改變課程教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)興趣，從理論和實(shí)踐兩個(gè)方面進(jìn)行深度改革工作已刻不容緩。

一、電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)課程特點(diǎn)分析

1.課程特點(diǎn)

電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)是電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的主干課程，主要包括理論和實(shí)踐教學(xué)兩個(gè)環(huán)節(jié)，其主要目的在于使學(xué)生學(xué)會(huì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)電氣設(shè)備應(yīng)用引起重視。因此，教學(xué)培養(yǎng)計(jì)劃也是期望學(xué)生今后有獨(dú)立解決電氣工程領(lǐng)域基本問(wèn)題的能力。這也就使得電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)成為學(xué)生必須掌握的重要課程?，F(xiàn)階段，筆者學(xué)校在電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)課程上需要學(xué)生掌握以下幾項(xiàng)技能：

（1）熟悉常見(jiàn)電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具有元器件選擇設(shè)計(jì)能力。

（2）能夠快速判別和處理常見(jiàn)問(wèn)題并對(duì)調(diào)節(jié)器參數(shù)的變化影響作出分析。

（3）具有實(shí)現(xiàn)電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)模擬控制以及實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制能力。

2.課程難點(diǎn)

電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)是一門(mén)系統(tǒng)性的研究課程，其包含多個(gè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域相關(guān)知識(shí)，且專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)要求高、適用性及綜合性都較強(qiáng)，因此，從整體來(lái)說(shuō)是一門(mén)難度很大的學(xué)科。實(shí)踐證明，單純的課堂理論講解或項(xiàng)目教學(xué)是存在一定問(wèn)題與弊端的，因此，我們?cè)诮窈蠼虒W(xué)中要注意以下幾個(gè)方面：

（1）控制基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)。作為多專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課應(yīng)用，要防止教授過(guò)多基礎(chǔ)知識(shí)，而應(yīng)當(dāng)以提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為主。

（2）理論結(jié)合實(shí)踐。理論環(huán)節(jié)要避免單純的理論講解，實(shí)踐環(huán)節(jié)的進(jìn)行應(yīng)當(dāng)建立在學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)充分了解的基礎(chǔ)上?？傊?，務(wù)必注意理論和實(shí)踐的結(jié)合。

（3）培養(yǎng)學(xué)生的分析能力。使學(xué)生掌握相應(yīng)分析方法，培養(yǎng)學(xué)生的分析能力，其不僅包括常規(guī)系統(tǒng)問(wèn)題，也包括由于各種因素變化對(duì)電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)的影響等。

二、電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)課程教學(xué)改革路徑選擇

1.理論教學(xué)過(guò)程改革

（1）多媒體與仿真技術(shù)輔助課程教學(xué)。多媒體技術(shù)主要依托圖片和視頻等媒體形式，這種方式能夠有效提升學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，如在課堂教學(xué)結(jié)合水池實(shí)驗(yàn)中講述電力拖動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成來(lái)幫助學(xué)生消化相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)。實(shí)踐證明，教學(xué)過(guò)程中依靠各電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)的仿真程序，加深了學(xué)生對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的了解，為后期分析系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程提供了參考。此外虛擬仿真技術(shù)的使用，為學(xué)生提供了系統(tǒng)仿真運(yùn)行案例，加深了學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，最終達(dá)到促使學(xué)生實(shí)現(xiàn)自我學(xué)習(xí)的目的。

（2）項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用于教學(xué)改革。項(xiàng)目教學(xué)法的實(shí)踐需建立在理論學(xué)習(xí)之后，教學(xué)形式是教師為學(xué)生布置部分項(xiàng)目任務(wù)，學(xué)生在教師指導(dǎo)下完成學(xué)習(xí)。在此過(guò)程中，學(xué)生可以學(xué)到課本上不能學(xué)到的東西，有利于增強(qiáng)學(xué)生活學(xué)活用的實(shí)踐能力。其中，初期的調(diào)研和方案研究有利于提升學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握；理論知識(shí)與項(xiàng)目實(shí)踐相結(jié)合有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，養(yǎng)成實(shí)際運(yùn)用能力；隨著項(xiàng)目的實(shí)施，有利于培養(yǎng)學(xué)生面對(duì)困難迎難而上的品質(zhì)。另一方面，由于課程工作量等原因，項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)當(dāng)注意數(shù)量和難度等方面問(wèn)題。例如，由于課程內(nèi)容以及知識(shí)點(diǎn)較多，若項(xiàng)目教學(xué)法耗費(fèi)時(shí)間過(guò)多，便會(huì)增加學(xué)生負(fù)擔(dān)，因此建議采用分組合作的形式完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

（3）課程的結(jié)構(gòu)內(nèi)容整合與優(yōu)化。課程結(jié)構(gòu)內(nèi)容的整合及優(yōu)化也是教學(xué)改革的重要內(nèi)容，主要可考慮以下內(nèi)容：

①電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)靜態(tài)設(shè)計(jì)項(xiàng)目。即依據(jù)靜態(tài)指標(biāo)要求設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)方案。

②異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目。異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)的完成有利于加強(qiáng)學(xué)生對(duì)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的了解，也便于項(xiàng)目的進(jìn)一步推廣。

③調(diào)節(jié)參數(shù)設(shè)計(jì)項(xiàng)目。結(jié)合動(dòng)態(tài)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，便于學(xué)生了解掌握調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)計(jì)流程。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程改革

（1）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué) ， 培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐與創(chuàng)新能力。上述已提到，電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)是一門(mén)實(shí)踐性和實(shí)用性都很強(qiáng)的課程、因此，除了必要的理論知識(shí)講述及項(xiàng)目參與外，還應(yīng)該加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，以提高學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手和創(chuàng)新能力。實(shí)踐證明，這種方式是行之有效的。其中，應(yīng)該至少包括兩個(gè)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，三個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)以及一個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。此外，筆者建議開(kāi)放實(shí)驗(yàn)臺(tái)，促使學(xué)生自發(fā)進(jìn)行試驗(yàn)，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及主動(dòng)性。

（2）結(jié)合虛擬實(shí)驗(yàn)軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革?，F(xiàn)階段，隨著科學(xué)的進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已深入教學(xué)領(lǐng)域，虛擬實(shí)驗(yàn)軟件模擬應(yīng)用為學(xué)生提供了實(shí)驗(yàn)工具，提升了實(shí)驗(yàn)效率，同時(shí)節(jié)約了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，因此其地位日益凸顯。基于仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)輔助教學(xué)工作已被用于電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)之中，且取得了明顯成效，備受教師學(xué)生好評(píng)。圖1所示為基于Simulink仿真軟件下的仿真圖。

（3）利用課程設(shè)計(jì)，提高學(xué)生綜合應(yīng)用能力。課程設(shè)計(jì)是教學(xué)工作的最后環(huán)節(jié)，也是檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握程度的重要途徑。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)生必須通過(guò)獨(dú)立思考，自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題。因此，學(xué)生不再是知識(shí)的被動(dòng)接受者，更是發(fā)現(xiàn)者和設(shè)計(jì)者，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力、知識(shí)綜合運(yùn)用能力具有顯著效果。對(duì)于該門(mén)課程，通?？刹贾玫脑O(shè)計(jì)任務(wù)包括根據(jù)相應(yīng)指標(biāo)，選出最佳方案；或根據(jù)方案要求對(duì)控制系統(tǒng)中電路相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算并撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū)等。

（4）嘗試教學(xué)實(shí)踐與創(chuàng)新實(shí)踐的緊密結(jié)合。加強(qiáng)科研工作，提高科研水平和教學(xué)水平，培養(yǎng)具有創(chuàng)新型人才的教學(xué)模式是我們的目標(biāo)和任務(wù)。因此，教師應(yīng)當(dāng)更深層次、全面了解教學(xué)內(nèi)容，積極發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，提升教師自身科學(xué)研究水平。只注重理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，故步自封是不利于作出學(xué)術(shù)成果的，只有積極探索，深入實(shí)踐，方能促使自身提高專(zhuān)業(yè)能力和教學(xué)水平。

三、工程化年輕教師的培養(yǎng)改革

1.采取以老帶新加強(qiáng)對(duì)青年教師的培養(yǎng)

初出茅廬的青年教師向職業(yè)教師轉(zhuǎn)變的唯一途徑便是實(shí)踐教學(xué)。電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)是一門(mén)難度較大、涉及知識(shí)面較廣的綜合性學(xué)科?？紤]到青年教師剛開(kāi)始的不適應(yīng)情況，采取老教師帶青年教師顯得很有必要。筆者認(rèn)為，可在教學(xué)過(guò)程中組織相應(yīng)競(jìng)賽活動(dòng)，有了良性競(jìng)爭(zhēng)將更能促進(jìn)青年教師的快速成長(zhǎng)，便于其在最短時(shí)間內(nèi)融入教學(xué)全過(guò)程。

2.在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中鍛煉實(shí)踐能力

通常，年輕教師由于繁重的教學(xué)任務(wù)或經(jīng)驗(yàn)不足往往很難外出參與實(shí)踐，參與的科研課題和學(xué)術(shù)會(huì)議等也較少。隨著教學(xué)體系的不斷進(jìn)步和完善，無(wú)論從內(nèi)容的廣度還是深度而言都在擴(kuò)展，因此，加大青年教師外出學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)、促使青年教師與更多優(yōu)秀教師溝通，使其掌握電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)領(lǐng)域?qū)W術(shù)前沿，是學(xué)校在教學(xué)改革課程中需要考慮的。

3.堅(jiān)持教學(xué)與科研相結(jié)合

課程教學(xué)改革中，應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)在校青年教師積極參加項(xiàng)目申報(bào)、科技競(jìng)賽等學(xué)術(shù)活動(dòng)，以提高他們的專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平。調(diào)查表明，現(xiàn)階段，在高水平大學(xué)中，教學(xué)與科研相互融合數(shù)見(jiàn)不鮮，且效果顯著。一方面，教師從事科研工作能夠?qū)φn程的深度和廣度有更直觀(guān)的感受，對(duì)于探索和發(fā)現(xiàn)新知識(shí)有十分重要的意義；另一方面又可將教師的科學(xué)思維傳授給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。

四、課程教學(xué)改革成效

筆者結(jié)合相關(guān)電力控制系統(tǒng)課程教學(xué)實(shí)踐調(diào)查發(fā)現(xiàn)，以上方法對(duì)加強(qiáng)教師教學(xué)能力以及教學(xué)效率等方面都有明顯效果。此外，通過(guò)課程教學(xué)改革一定程度上激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了其創(chuàng)新能力，為其今后步入社會(huì)從事電氣行業(yè)打下了基礎(chǔ)。

五、小結(jié)

隨著時(shí)代的發(fā)展，以電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)為代表的傳統(tǒng)教學(xué)模式已不能滿(mǎn)足未來(lái)社會(huì)發(fā)展的需要，教學(xué)改革勢(shì)在必行。多年來(lái)，教育工作者們已積極探索出許多有效措施，并取得了巨大成果。但與此同時(shí)，我們也應(yīng)該意識(shí)到，要想真正通過(guò)培養(yǎng)出完全滿(mǎn)足未來(lái)發(fā)展的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才，依然任重而道遠(yuǎn)。

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（作者單位：廣東省工商高級(jí)技工學(xué)校）