提升“MATLAB 與系統(tǒng)仿真”課程教學效果的探索

梁皓瀾 葉春曉 劉 波 袁書萍 張 偉

（[1]湖南工程學院電氣與信息學院 湖南·湘潭 411104；[2]衡南縣明德小學 湖南·衡陽 421100）

0 引言

MATLAB是重要的電氣仿真軟件，其功能豐富，應用面非常廣，可以應用于電力電子、電力拖動控制系統(tǒng)、電力系統(tǒng)等課程中實際問題的仿真，現已作為一門專業(yè)必修課在理工科專業(yè)被廣泛開設。“MATLAB 與系統(tǒng)仿真”課程是我校電氣工程、自動化、電子信息工程和通信工程等電類專業(yè)的院級限選課。通過學習“MATLAB 與系統(tǒng)仿真”課程，可加深學生對專業(yè)課的理解，同時提高學生的創(chuàng)新能力和處理工程問題的實踐能力。[1]

本人進入學校擔任主講教師就一直主講電類專業(yè)的“MATLAB 與系統(tǒng)仿真”課程，隨著國際工程教育的推進和發(fā)展，本人對照國際工程教育專業(yè)認證的標準思考和發(fā)現了在教學過程中教師的教學和學生學習存在的一些問題。如：

（1）教師教學方法過于陳舊和死板，理論知識講授通過多媒體+板書的方式單向地向學生傳授，整個教學過程是枯燥乏味以及無趣的，同時學生不能很好地消化和理解老師講解的內容，特別是涉及到專業(yè)性的建模仿真，如：電力線路故障仿真。如果學生沒有提前明白線路故障和保護的原理，大部分學生對于模型建立后的仿真結果分析就不明白，從而導致學生的學習積極性不高。實驗環(huán)節(jié)根本達不到鍛煉學生的實踐操作能力和解決工程實踐問題能力，實驗大多是通過老師上課已把實驗內容進行示范式地教學講解，很多同學只需照著老師一步一步做好就行了，達不到自己解決問題和思考問題的能力，當碰到新的問題，大部分同學會出現各式各樣的問題，而且不能獨立完成，從而導致學生的實踐能力薄弱。[2-4]

（2）學生自主思考編程和建模能力弱，創(chuàng)新改進意識薄弱。

（3）學生學習的主觀性和興趣不強。由于本課是專業(yè)選修課，大多數學生都意識不到該課程的重要性。主觀上他們對于該門課的學習興趣不高，認為該課只需要拿到學分，成績合格就好，沒有意識到該課程對他們以后的工作和學習有什么樣的優(yōu)勢。因此基本上學生的目的就是為了通過考試獲取學分。

（4）很多學生存在學習效率低，學習方法不當，動手能力差的問題。上述這些問題不僅對“卓越計劃”培養(yǎng)具有實踐工程能力和創(chuàng)新能力的電氣工程師有很大的影響，同時嚴重影響該課程的教學效果和學生學習后續(xù)課程。因此如何改進該課程的教學方法提高教師教學效果和學生的主動學習積極性，促使學生對這門語言真正感興趣并且學有所用有著重要的意義。

1 教學方法改進

本文針對“MATLAB與系統(tǒng)仿真”課程教學現狀存在的問題，探索改進該課程理論教學、實驗教學的教學方法，提高教師的教學效率和學生的學習效率和學習興趣。

1.1 理論教學方法改進

（1）由于該課程內容多，課時少，很多老師一味追求如何全面講解該課程而忽視學生的學習效果，為了提升教師教學效果，可借助網絡教學平臺，把教學資料放在網絡教學平臺上，為學生提供上課的電子課件PPT、課前任務、課后任務及相關測試等資源，如課前任務可給同學們一個案例，讓同學們分組去查找資料、調查和分析思考案例，讓學生形成對課程理論知識以及案例的認知。當案例涉及到教師上課要講授的理論知識時，可將本案例作為該課堂的重點分析和討論的點，可讓學生分組進行討論、交流，因此學生可以不斷加深自己對本課程理論知識的認識、理解并掌握。同時提高了學生的主動學習積極性。老師只需對學生討論過程中出現不懂的理論知識和語法進行深入講解外，其他的讓學生們學會自主學習，可利用MATLAB 的help 和網絡教學平臺的資源去自主學習，這樣不僅可以解決教學學時少的問題，同時可以提高學生分析問題、解決問題和自主思考問題的能力。

（2）為了提升學生學習該課程的興趣和積極性，在課程中多深入分析該軟件在本專業(yè)的工作和以后的研究中的作用和應用現狀。多在課堂的案例中講解利用該軟件解決實際工程能力的應用價值和優(yōu)勢，分析該軟件可解決學生一些專業(yè)課不能理解的知識和現象，可通過舉例和演示一些經典仿真案例，如書本上的晶閘管三相橋式整流器的仿真，通過分析該例的仿真結果，讓同學們明白晶閘管三相橋式整流器的通斷原理，因此讓學生們知道該課程的學習可輔助他們學習專業(yè)課。多在課堂里引入實例不僅可激發(fā)學生的學習興趣，同時又能培養(yǎng)學生分析和思考問題的能力。

（3）為了培養(yǎng)學生的邏輯思維和邏輯推理能力，理論教學采用多媒體+板書的教學模式，對于一些編程思路和數學公式，在黑板上畫出程序流程圖，帶領學生一步一步地編寫代碼，最后，對程序代碼進行詳細講解，演示程序運行結果，進行總結歸納。并板書推導一些簡單的數學公式，引導學生如何進行數學模型搭建。

（4）為了提高學生的學習效果，可以在機房進行理論教學，特別是關于simulink 建模相關內容，如模塊庫的使用，學生可以在教師講解模塊的位置和使用方式時，在自己電腦上調用和查看，更容易、更直觀地學習和掌握simulink 模塊庫的使用技巧，提高學習效果。

1.2 實驗教學方法改進

目前實驗課基本上是讓學生鞏固上課的理論知識，大致掌握MATLAB 軟件如何操作，并不能鍛煉和培養(yǎng)學生主動創(chuàng)新能力。我院“MATLAB 與系統(tǒng)仿真”實驗課主要為MATLAB基本知識（語法掌握）、simulink 基本操作、電力電子器件及其應用仿真、交直流調速系統(tǒng)仿真、電力系統(tǒng)仿真，每個學生的實驗題目和內容都是一致的，這些實驗不足以使每個同學能夠掌握理論語法知識，更達不到強化學生創(chuàng)新性思維能力和實踐動手能力的培養(yǎng)。

為了引導每位同學能夠獨立思考和靈活運用MTALB，培養(yǎng)學生的自主性、創(chuàng)新能力、協作能力以及解決實際問題的能力。給每位同學不同的實驗內容，在實驗課之前，將全班同學進行分組，每組設計以項目為核心的綜合式實驗，多位同學圍繞一個實際工程問題，協作和分工完成該實驗，并每個人有想法和帶著問題進入實驗室進行討論、設計和建模仿真，這樣不僅可以讓同學們能夠掌握老師授課時無法掌握的專業(yè)理論知識，而且能夠靈活掌握關于專業(yè)性知識的MATLAB 建模仿真相關問題的方法、步驟和過程。

2 結論

“MATLAB與系統(tǒng)仿真”現已作為一門專業(yè)必修課在理工科專業(yè)被廣泛開設，為提升教師教學效果和學生學習效果，本文分析該課程教學現狀，以該課程存在的問題為出發(fā)點，探索改進理論教學和實驗教學的方法。