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摘要：针对“电气传动与控制”课程知识面比较宽、系统集成化程度高、实践性较强、授课学时较少的特点，在有效梳理课程教学内容、建立知识体系的基础上，综合运用多种教学方法和教学手段，激发学生的学习兴趣，提高课堂的教学效果。
关键词：教学内容；教学方法；教学手段
作者简介：陈永利（1970-），男，河北深州人，军械工程学院车辆与电气工程系，副教授；赵霞（1972-），女，河北威县人，军械工程学院车辆与电气工程系，讲师。（河北 石家庄 050003）
中图分类号：G643.2 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）03-0073-02
“电气传动与控制”课程是军械工程学院（以下简称“我院”）硕士研究生电气工程专业的一门专业必修课程，该课程涉及数学、电子学、电机学、自动控制理论等多方面的知识，既有强电方面的知识，也有弱电方面的知识，具有知识面宽、系统集成化程度高和实践性强等特点，在教学过程中不仅要求学生通过本课程的学习掌握相应的基础理论知识和工程设计方法，而且还应培养学生发现、分析和解决工程实际问题的能力，从而为后续的装备教学和未来的第一任职打下坚实的基础。因此有必要对教学模式进行研究和探讨，以便提高本课程的教学效果。
一、梳理课程教学内容，建立知识体系
“电气传动与控制”的教学内容主要包括电力传动基础、直流调速系统、交流调速系统、伺服控制系统四大模块。[1]这种模块化结构对于整合内容是有益的，有助于知识的完整性，便于学生掌握。但同时也容易割裂内容之间的联系，必须深入研究各部分内容之间的联系，通过这种联系将教学内容连接成一个有机的整体。
在讲授内容上，应该避免与前期课程的简单重复，对与前期课程的交叉点仅按照需要做必要的论述，引导学生综合利用前期课程的基础知识分析与解决新的问题，同时也要兼顾后续装备课程的内容，在讲授课程中可以适当穿插现役装备的具体应用实例进行讲解，一方面理论与实际结合起来，另一方面可以激发学生的学习兴趣，为学生学习后续装备课程打下坚实的基础。
在课程设计思路上，以各种调速系统的结构、原理、设计、实现为主线，首先讲授各种调速系统的结构，使学生对系统的组成有一个总体的认知；其次讲授系统的工作原理，理解系统是如何工作的，为系统的实现做准备；然后在提出调速系统性能指标的基础上，指导学生进行系统设计；最后在设计的基础上，利用各种元器件（部件）实现系统并进行调试。通过上述课程设计思路，学生可将所学知识贯穿为一个整体，通过知识的层层嵌套，环环相扣，便于学生对所学理论的理解与掌握。
在教学内容安排上，对于电力传动基础部分，首先讲授运动学基础，然后以“电机与拖动”课程为基础介绍直流电动机和交流电动机的特性。此部分内容可以对比讲解，同时要讲清楚调速系统的性能指标要求，为后面调速系统的分析和设计打下基础。对于直流调速系统部分，应重点讲解单闭环和双闭环直流调速系统的结构和工作原理，特别是双闭环调速系统的工程设计方法。为进一步突出教学重点，应重点讲授目前常用的直流PWM可逆调速系统，特别是使用过程中容易出现的问题和解决措施应讲透彻，删减V-M可逆直流调速系统的部分内容，增加了工程中常用的计算机控制的直流调速系统的内容（该部分主要介绍系统的硬件结构组成、各种数字测速方法、计算机控制策略、数字滤波方法及各自特点和应用场合）。[2]建立了扎实的控制系统分析与设计的概念和能力后，再进入交流调速系统的学习，对于交流拖动控制系统，基于稳态模型和动态模型的异步电动机调速系统的结构、工作原理的分析是需要重点讲解的内容。最后，考虑到近年来的电力拖动自动控制系统的研究成果和发展趋势，还简要介绍同步电动机调速系统。教学内容经过整合后，在理解和掌握基础理论的基础上，突出了重点内容，同时又增加了最新研究成果和具体应用实例，知识结构更加合理，使学生能够循序渐进地掌握相关知识，满足了学生对相关知识的需求。
二、采用多种教学方法，打牢理论基础
“电气传动与控制”课程涉及的内容多，知识面宽，相关内容与后续的装备教学联系紧密，而我院设置的教学时数又较少，如何在较短的时间内使学生掌握应该掌握的知识，提高课堂的授课效果，是值得思考的问题。
1.互动式教学提高学生的学习兴趣
互动式教学法是以学生为主体，以老师为主导，通过学生的积极参与，创造师生平等交流的教学气氛，使师生在相互影响和相互活动中产生教学共鸣，实现教学相长。[3]如在讲授双闭环调速系统时，教学安排可以按照如下顺序进行：从刚讲过的单闭环调速系统入手介绍其启动过程，此时可以利用Matlab仿真出启动过程中转速和电流的波形，得出启动时间较长的结论→提出问题“如何缩短启动过程时间”，引发学生讨论→引导学生利用运动方程式思考缩短启动过程时间的方法以解决问题：要想使启动过程时间最短，只能使转速变化率最大，即电动机输出转矩最大，根据电动机电磁转矩公式可知，要使输出转矩最大，只能使电枢电流最大→再次提出问题“如何保证启动过程中电枢电流最大，且启动后立即使电枢电流与负载电流相等”→再次引导学生利用“自动控制原理”的知识进行思考→需要在系统中引入电流负反馈，并增加电流调节器→引出双闭环调速系统的结构，并分析其工作原理→利用Matlab仿真出双闭环调速系统启动过程中转速和电流的波形→与单闭环调速系统仿真波形进行比较，得出启动过程时间大大缩短的结论。这样通过层层设疑，激发学生的学习兴趣，使学生开拓思维，并利用前面学过的知识来解决新问题，达到教与学的互动，引发共鸣，达到良好的教学效果。
2.研讨式教学培养学生的探索精神
研讨式教学法是指教学过程中在教师的启发指导下，以学生独立自主学习和合作讨论为前提，以教学中的重点难点内容、疑难问题作为研讨内容，通过学生查阅资料、独立钻研和认真思考，展开课堂讨论和交流，使不同的学术观点相互碰撞、切磋、交流和补充，以达到教学目的的教学方法。[4]在应用研讨式教学方法进行课程教学时，一般要经历如下几个步骤：布置题目→提出要求→引导学生查阅文献→指导学生消化、归纳整理及研究→辅导学生撰写研究报告或学术论文→准备研讨资料（讲解提纲或课件）→组织报告、讨论、交流→讲评、总结及考核等。由于该方法着眼于学生全过程的参与，能促使他们在重视学习结果的同时也一样重视学习及研究的过程，有助于他们理解研究方法的本质，从而培养和提高学生的研究能力与探索精神。[5] 3.案例式教学培养学生工程实践能力
案例式教学是在教师的指导下，根据教学目的的要求，组织学生通过对案例的阅读、思考、分析、讨论和交流等活动，引导学生把案例与理论相结合，运用所学知识对案例进行分析和探讨，从中得出经验和教训，从而使学生更深切地理解理论的真谛，训练学生分析、解决问题的实际能力，从而加深他们对基本原理和概念理解。[6]例如在讲授伺服控制系统时，在讲完其结构、原理与特点之后，可以以某型火炮随动控制系统作为典型案例，首先给出系统的性能指标要求和原始数据，让学生自己利用前面所学的知识来设计该型随动控制系统。在设计过程中，教师要注意引导学生的思路，纠正偏差，实时跟踪指导。设计完成之后，要让学生讲述其思路和方法，引导学生讨论、交流，之后再和学生一起对实际随动控制系统进行分析，使学生找出自己在设计过程中的不足，并分析造成不足的原因以及改进措施。通过生动形象的案例讲解和讨论，可使学生感到理论不再是抽象枯燥的，而是要具体地应用到实际工作当中。这样，不仅提高了学生学习的兴趣，也加深了学生对所学知识的理解，锻炼了学生运用所学知识分析、解决实际问题的能力和创新意识、工程实践能力。
三、运用多种教学手段，提高教学效果
针对本课程实践性强的特点，运用多种教学手段，培养学生的工程实践与创新能力，以提高教学效果。采用验证性实验、综合性实验和设计性实验相结合的方法，全面提高学生的实践和动手能力。
1.利用实验平台进行实验验证，加深对理论知识的理解和掌握
验证性实验主要目的是使学生验证所学课本知识的正确性，加深对所学知识的理解和掌握，同时增强学生的实际操作能力。根据教研室现有的电力电子与电机拖动实验平台硬件环境，开出6个验证性实验，采用一人一组的方式，理论讲授与实验同步进行。例如在讲授单闭环调速系统这部分内容时，先讲授系统的结构、工作原理、特性、适用场合等，然后让学生在实验台上对照所学的知识搭出相应的实验电路，利用万用表、示波器、转速表等各种实验设备测定关键点信息，探究信息形成的原因，以加深对理论知识的理解和掌握。
2.利用Matlab仿真软件进行综合实验，提高综合应用知识能力
综合性实验主要目的是使学生综合运用所学知识来解决实际问题。充分利用计算机人机交互灵活性的特点，将Matlab/Simulink仿真软件引入教学，开出4个综合性实验。学生通过在Matlab/Simulink环境下搭建系统的仿真模型，设计出界面生动、形象直观的电力传动与控制系统，[7]这样不仅可以验证所设计的调节器能否使系统满足指标要求，直观地观察关键点波形的变化情况，进一步加深对所学知识的理解；也可以改变性能指标，让学生进行调节器的重新设计，并进行设计结果的现场验证；同时还可以通过仿真软件对部分关键器件的数据进行设置，观察参数改变时对系统性能的影响，以达到进一步拓展所学知识，强化学生敛散思维的目的。
3.利用DSP数字控制实验系统进行设计，提高学生创新能力
设计性实验主要目的是使学生自行设计内容并完成相关实验，锻炼学生独立思考能力。依托DSP数字控制实验系统，开出2个设计性实验。从提出设计性能指标入手，利用工程设计法对系统进行设计，选择调节器的类型和参数，再到主电路、控制电路中器件的选择、电路的搭建，最后到DSP编程实现，以达到性能指标要求。通过学生进行设计性实验，完全参与了电力传动与控制系统的整个设计过程，达到了自主分析问题、解决实际问题的目的，提高了学生的创新水平。
四、结束语
通过在授课过程中梳理教学内容，削枝强干，突出重点难点内容，用教学主线将知识融合为一个有机整体，便于学生建立知识体系的基础上，采用多种教学方法和教学手段增强学生对理论的感性认识，增强课堂教学的感染力，提高学生理论分析和解决实际问题的能力，激发学习的兴趣，培养学生工程实践能力，实现教学效果的显著提高。
参考文献：
[1]阮毅，陈伯时.电力拖动自动控制系统——运动控制系统（第4版）[M].北京：机械工业出版社，2011.
[2]孙新柱，陈跃东.电力拖动控制系统课程教学改革探索[J].科技信息，2009，（5）：399.
[3]张丽，王振翀.“电机与拖动”课程互动式教学的探讨[J].中国电力教育，2010，（3）：88-89.
[4]徐清，喻萍，刘天宁.将研讨式教学方法带进研究生课堂教学[J].昆明大学学报，2006，17（4）：67-68.
[5]单甘霖，齐晓慧.研究生课程教学的研讨式教学方法初探[J].中国电力教育，2009，（2）：103-104.
[6]经柏龙，罗岩.论案例教学及其运用[J].沈阳师范大学学报（社会科学版），2006，（1）：38-41.
[7]岳云涛，李英姿.Simulink在电力拖动控制系统教学过程中的应用[J].中国电力教育，2008，（S3）：242-244.
（责任编辑：王意琴）
关键词：教学内容；教学方法；教学手段
作者简介：陈永利（1970-），男，河北深州人，军械工程学院车辆与电气工程系，副教授；赵霞（1972-），女，河北威县人，军械工程学院车辆与电气工程系，讲师。（河北 石家庄 050003）
中图分类号：G643.2 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）03-0073-02
“电气传动与控制”课程是军械工程学院（以下简称“我院”）硕士研究生电气工程专业的一门专业必修课程，该课程涉及数学、电子学、电机学、自动控制理论等多方面的知识，既有强电方面的知识，也有弱电方面的知识，具有知识面宽、系统集成化程度高和实践性强等特点，在教学过程中不仅要求学生通过本课程的学习掌握相应的基础理论知识和工程设计方法，而且还应培养学生发现、分析和解决工程实际问题的能力，从而为后续的装备教学和未来的第一任职打下坚实的基础。因此有必要对教学模式进行研究和探讨，以便提高本课程的教学效果。
一、梳理课程教学内容，建立知识体系
“电气传动与控制”的教学内容主要包括电力传动基础、直流调速系统、交流调速系统、伺服控制系统四大模块。[1]这种模块化结构对于整合内容是有益的，有助于知识的完整性，便于学生掌握。但同时也容易割裂内容之间的联系，必须深入研究各部分内容之间的联系，通过这种联系将教学内容连接成一个有机的整体。
在讲授内容上，应该避免与前期课程的简单重复，对与前期课程的交叉点仅按照需要做必要的论述，引导学生综合利用前期课程的基础知识分析与解决新的问题，同时也要兼顾后续装备课程的内容，在讲授课程中可以适当穿插现役装备的具体应用实例进行讲解，一方面理论与实际结合起来，另一方面可以激发学生的学习兴趣，为学生学习后续装备课程打下坚实的基础。
在课程设计思路上，以各种调速系统的结构、原理、设计、实现为主线，首先讲授各种调速系统的结构，使学生对系统的组成有一个总体的认知；其次讲授系统的工作原理，理解系统是如何工作的，为系统的实现做准备；然后在提出调速系统性能指标的基础上，指导学生进行系统设计；最后在设计的基础上，利用各种元器件（部件）实现系统并进行调试。通过上述课程设计思路，学生可将所学知识贯穿为一个整体，通过知识的层层嵌套，环环相扣，便于学生对所学理论的理解与掌握。
在教学内容安排上，对于电力传动基础部分，首先讲授运动学基础，然后以“电机与拖动”课程为基础介绍直流电动机和交流电动机的特性。此部分内容可以对比讲解，同时要讲清楚调速系统的性能指标要求，为后面调速系统的分析和设计打下基础。对于直流调速系统部分，应重点讲解单闭环和双闭环直流调速系统的结构和工作原理，特别是双闭环调速系统的工程设计方法。为进一步突出教学重点，应重点讲授目前常用的直流PWM可逆调速系统，特别是使用过程中容易出现的问题和解决措施应讲透彻，删减V-M可逆直流调速系统的部分内容，增加了工程中常用的计算机控制的直流调速系统的内容（该部分主要介绍系统的硬件结构组成、各种数字测速方法、计算机控制策略、数字滤波方法及各自特点和应用场合）。[2]建立了扎实的控制系统分析与设计的概念和能力后，再进入交流调速系统的学习，对于交流拖动控制系统，基于稳态模型和动态模型的异步电动机调速系统的结构、工作原理的分析是需要重点讲解的内容。最后，考虑到近年来的电力拖动自动控制系统的研究成果和发展趋势，还简要介绍同步电动机调速系统。教学内容经过整合后，在理解和掌握基础理论的基础上，突出了重点内容，同时又增加了最新研究成果和具体应用实例，知识结构更加合理，使学生能够循序渐进地掌握相关知识，满足了学生对相关知识的需求。
二、采用多种教学方法，打牢理论基础
“电气传动与控制”课程涉及的内容多，知识面宽，相关内容与后续的装备教学联系紧密，而我院设置的教学时数又较少，如何在较短的时间内使学生掌握应该掌握的知识，提高课堂的授课效果，是值得思考的问题。
1.互动式教学提高学生的学习兴趣
互动式教学法是以学生为主体，以老师为主导，通过学生的积极参与，创造师生平等交流的教学气氛，使师生在相互影响和相互活动中产生教学共鸣，实现教学相长。[3]如在讲授双闭环调速系统时，教学安排可以按照如下顺序进行：从刚讲过的单闭环调速系统入手介绍其启动过程，此时可以利用Matlab仿真出启动过程中转速和电流的波形，得出启动时间较长的结论→提出问题“如何缩短启动过程时间”，引发学生讨论→引导学生利用运动方程式思考缩短启动过程时间的方法以解决问题：要想使启动过程时间最短，只能使转速变化率最大，即电动机输出转矩最大，根据电动机电磁转矩公式可知，要使输出转矩最大，只能使电枢电流最大→再次提出问题“如何保证启动过程中电枢电流最大，且启动后立即使电枢电流与负载电流相等”→再次引导学生利用“自动控制原理”的知识进行思考→需要在系统中引入电流负反馈，并增加电流调节器→引出双闭环调速系统的结构，并分析其工作原理→利用Matlab仿真出双闭环调速系统启动过程中转速和电流的波形→与单闭环调速系统仿真波形进行比较，得出启动过程时间大大缩短的结论。这样通过层层设疑，激发学生的学习兴趣，使学生开拓思维，并利用前面学过的知识来解决新问题，达到教与学的互动，引发共鸣，达到良好的教学效果。
2.研讨式教学培养学生的探索精神
研讨式教学法是指教学过程中在教师的启发指导下，以学生独立自主学习和合作讨论为前提，以教学中的重点难点内容、疑难问题作为研讨内容，通过学生查阅资料、独立钻研和认真思考，展开课堂讨论和交流，使不同的学术观点相互碰撞、切磋、交流和补充，以达到教学目的的教学方法。[4]在应用研讨式教学方法进行课程教学时，一般要经历如下几个步骤：布置题目→提出要求→引导学生查阅文献→指导学生消化、归纳整理及研究→辅导学生撰写研究报告或学术论文→准备研讨资料（讲解提纲或课件）→组织报告、讨论、交流→讲评、总结及考核等。由于该方法着眼于学生全过程的参与，能促使他们在重视学习结果的同时也一样重视学习及研究的过程，有助于他们理解研究方法的本质，从而培养和提高学生的研究能力与探索精神。[5] 3.案例式教学培养学生工程实践能力
案例式教学是在教师的指导下，根据教学目的的要求，组织学生通过对案例的阅读、思考、分析、讨论和交流等活动，引导学生把案例与理论相结合，运用所学知识对案例进行分析和探讨，从中得出经验和教训，从而使学生更深切地理解理论的真谛，训练学生分析、解决问题的实际能力，从而加深他们对基本原理和概念理解。[6]例如在讲授伺服控制系统时，在讲完其结构、原理与特点之后，可以以某型火炮随动控制系统作为典型案例，首先给出系统的性能指标要求和原始数据，让学生自己利用前面所学的知识来设计该型随动控制系统。在设计过程中，教师要注意引导学生的思路，纠正偏差，实时跟踪指导。设计完成之后，要让学生讲述其思路和方法，引导学生讨论、交流，之后再和学生一起对实际随动控制系统进行分析，使学生找出自己在设计过程中的不足，并分析造成不足的原因以及改进措施。通过生动形象的案例讲解和讨论，可使学生感到理论不再是抽象枯燥的，而是要具体地应用到实际工作当中。这样，不仅提高了学生学习的兴趣，也加深了学生对所学知识的理解，锻炼了学生运用所学知识分析、解决实际问题的能力和创新意识、工程实践能力。
三、运用多种教学手段，提高教学效果
针对本课程实践性强的特点，运用多种教学手段，培养学生的工程实践与创新能力，以提高教学效果。采用验证性实验、综合性实验和设计性实验相结合的方法，全面提高学生的实践和动手能力。
1.利用实验平台进行实验验证，加深对理论知识的理解和掌握
验证性实验主要目的是使学生验证所学课本知识的正确性，加深对所学知识的理解和掌握，同时增强学生的实际操作能力。根据教研室现有的电力电子与电机拖动实验平台硬件环境，开出6个验证性实验，采用一人一组的方式，理论讲授与实验同步进行。例如在讲授单闭环调速系统这部分内容时，先讲授系统的结构、工作原理、特性、适用场合等，然后让学生在实验台上对照所学的知识搭出相应的实验电路，利用万用表、示波器、转速表等各种实验设备测定关键点信息，探究信息形成的原因，以加深对理论知识的理解和掌握。
2.利用Matlab仿真软件进行综合实验，提高综合应用知识能力
综合性实验主要目的是使学生综合运用所学知识来解决实际问题。充分利用计算机人机交互灵活性的特点，将Matlab/Simulink仿真软件引入教学，开出4个综合性实验。学生通过在Matlab/Simulink环境下搭建系统的仿真模型，设计出界面生动、形象直观的电力传动与控制系统，[7]这样不仅可以验证所设计的调节器能否使系统满足指标要求，直观地观察关键点波形的变化情况，进一步加深对所学知识的理解；也可以改变性能指标，让学生进行调节器的重新设计，并进行设计结果的现场验证；同时还可以通过仿真软件对部分关键器件的数据进行设置，观察参数改变时对系统性能的影响，以达到进一步拓展所学知识，强化学生敛散思维的目的。
3.利用DSP数字控制实验系统进行设计，提高学生创新能力
设计性实验主要目的是使学生自行设计内容并完成相关实验，锻炼学生独立思考能力。依托DSP数字控制实验系统，开出2个设计性实验。从提出设计性能指标入手，利用工程设计法对系统进行设计，选择调节器的类型和参数，再到主电路、控制电路中器件的选择、电路的搭建，最后到DSP编程实现，以达到性能指标要求。通过学生进行设计性实验，完全参与了电力传动与控制系统的整个设计过程，达到了自主分析问题、解决实际问题的目的，提高了学生的创新水平。
四、结束语
通过在授课过程中梳理教学内容，削枝强干，突出重点难点内容，用教学主线将知识融合为一个有机整体，便于学生建立知识体系的基础上，采用多种教学方法和教学手段增强学生对理论的感性认识，增强课堂教学的感染力，提高学生理论分析和解决实际问题的能力，激发学习的兴趣，培养学生工程实践能力，实现教学效果的显著提高。
参考文献：
[1]阮毅，陈伯时.电力拖动自动控制系统——运动控制系统（第4版）[M].北京：机械工业出版社，2011.
[2]孙新柱，陈跃东.电力拖动控制系统课程教学改革探索[J].科技信息，2009，（5）：399.
[3]张丽，王振翀.“电机与拖动”课程互动式教学的探讨[J].中国电力教育，2010，（3）：88-89.
[4]徐清，喻萍，刘天宁.将研讨式教学方法带进研究生课堂教学[J].昆明大学学报，2006，17（4）：67-68.
[5]单甘霖，齐晓慧.研究生课程教学的研讨式教学方法初探[J].中国电力教育，2009，（2）：103-104.
[6]经柏龙，罗岩.论案例教学及其运用[J].沈阳师范大学学报（社会科学版），2006，（1）：38-41.
[7]岳云涛，李英姿.Simulink在电力拖动控制系统教学过程中的应用[J].中国电力教育，2008，（S3）：242-244.
（责任编辑：王意琴）