基于MATLAB仿真的電機與電力拖動交互式課堂教學模式探究

夏華鳳許等

摘要：《電機與電力拖動》作為電氣、機電及自動化專業(yè)的一門專業(yè)課程，涉及的知識面寬、概念抽象、實踐性和工程性較強。為提高課堂教學質(zhì)量，進行了基于MATLAB仿真的《電機與電力拖動》交互式課堂教學模式研究，在課堂教學中實時穿插虛擬實驗，讓學生參與實驗的操作，并根據(jù)所講內(nèi)容的需要自行修改一些數(shù)據(jù)觀察結果，實現(xiàn)理論聯(lián)系實踐，加深學生對學習內(nèi)容的認識與理解，充分調(diào)動學生學習的主動性和積極性，培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新能力。

關鍵詞：電機與電力拖動；交互式課堂教學模式；MATLAB仿真；虛擬實驗；

中圖分類號：G64文獻標識碼：A文章編號：10054634（2015）05007004

《電機與電力拖動》作為電氣、機電及自動化類專業(yè)的一門專業(yè)課程，涉及電學、磁學、電磁學、動力學、熱學及機械等學科知識，公式推導繁瑣，與工程實踐聯(lián)系緊密，教師的講解和學生的學習都存在一定的困難。實驗教學在于化抽象為具體，將課堂上靠語言、公式描述的抽象概念轉(zhuǎn)化為實物及其各種運行狀態(tài)。傳統(tǒng)灌輸式實驗教學雖然完成了教學任務，培養(yǎng)了學生最基本的實驗技能，但無法達到實驗課的要求，沒有發(fā)揮學生的主觀能動性，不能開拓學生的創(chuàng)造性思維，起不到提高動手能力和運用理論知識去分析、解決問題的能力。虛擬實驗技術應運而生，即利用計算機技術及其圖形功能，用虛擬模型來仿真實際的物理實驗過程以達到實驗目的的應用系統(tǒng)。作為一種全新的教學手段，虛擬實驗的仿真系統(tǒng)可以根據(jù)實驗者的操作給出和真實環(huán)境中完全一樣的實驗響應，給實驗者身臨其境的逼真感，突破了時空限制，具有開放性和經(jīng)濟實用性等特點，而且可以彌補傳統(tǒng)實驗存在的空白，比如電機的過載和堵轉(zhuǎn)。本課程的虛擬實驗室建設已成為國內(nèi)外研究的熱點。

文章進行基于MATLAB仿真的《電機與電力拖動》交互式課堂教學模式的研究，在課堂教學中實時穿插虛擬實驗，將理論與實踐相聯(lián)系；采用教師講授與學生主動參與實驗操作的交互式課堂教學模式，從而加深學生對所學內(nèi)容的認識與理解，提高學生學習的主觀能動性、創(chuàng)造性及動手能力。

1交互式課堂教學模式設計

基于MATLAB仿真的《電機與電力拖動》課程交互式課堂教學模式的研究，依據(jù)課程教學大綱要求，結合電機拖動基礎的課程特點，通過MATLAB/Simulink仿真軟件建立典型對象（變壓器、交直流電機及其拖動系統(tǒng)等）的M文件及仿真模型庫，每個實驗配有詳細的說明，實驗結果包括關鍵參數(shù)的實時監(jiān)測、實驗數(shù)據(jù)和曲線顯示及動態(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的PPT中，教師在進行理論講解的過程中，實時調(diào)入虛擬實驗或者演示或者讓學生上臺操作，理論緊密聯(lián)系實踐，使理論得以及時消化，同時調(diào)動了學生學習的興趣，達到事半功倍的效果；最后，將構建的習題仿真模型庫和教學PPT一起共享給學生，讓大家自行學習實踐，從而更好地理解和掌握所學知識，實現(xiàn)學中做和做中學，提高動手能力和創(chuàng)新能力。

以項目驅(qū)動法設計每次課的PPT，將虛擬仿真實驗合理地嵌入到理論教學中，保證課堂教學效果。交互式課堂教學模式如圖1所示。