《電氣傳動》課程的探索與研究

宗劍 孫國琴 錢平 張伯澤 李冠一 盧建寧

【摘要】以電機控制為主線，以電力電子技術為依托，把電力電子術，運動控制技術課程進行有機地整合，構建了以工程能力培養和理論與實踐相結合電氣傳動課程體系，滿足解決復雜工程問題能力培養的課程體系要求。

【關鍵詞】課程整合?電氣傳動?能力培養?工程應用

一、引言

電氣傳動作為電氣工程及其自動化專業的主干課程，在電氣工程及其自動化專業應用型人才和工程應用能力的培養中始終占重要地位。為滿足電氣工程應用型本科試點專業培養工程實踐能力強的人才培養目標的要求，以工程應用為導向將電力電子課程內容與運動控制課程內容進行重新梳理、整合形成電氣傳動課程，進而達到專業課程解決復雜工程問題的人才培養目的。

二、課程建設的舉措

課程建設從工程應用的角度出發，以培養學生解決復雜工程問題，打破傳統的課本講授順序，把相關的專業課內容進行重新梳理，相互穿插，形成以項目驅動和工程應用為主導的新課程體系。完整、系統地講解電氣工程專業所需要的電氣傳動基本理論和解決問題的工程方法，課程內容同時融合團隊科研項目和中國智能制造“西門子杯”運動控制大賽及全國大學生電子競賽電源部分相關內容于教學中，體現創新理念。

1.課程整合的思路

以直、交流電機控制為目的，以如何獲取可控、可調的直流電源和交流電源為目標，將電力電子技術的相關內容融入到直流電機和交流電機的控制中，將電氣傳動的課程內容分為五個理論模塊和一個實踐模塊進行理論和實踐教學。

（1）電力電子器件部分。主要講授電力電子器件的發展及器件的特性及應用等內容，介紹電力電子器件的發展過程及應用，使學生能夠對電力電子技術有個整體的把握。

（2）以獲取可控、可調的直流電源以滿足直流電機調速需要為目的，分析整流電路分、斬波電路為直流電機調速做準備。

（3）在獲取可控、可調的直流電源基礎上，分析直流電機控制部分，包括閉環系統和弱磁控制等。

（4）在獲取可控可調的交流電源以滿足交流電機調速需要的基礎上，分析逆變電路和PWM技術。

（5）在獲取可控可調的交流電源基礎上，分析交流電機控制，包括矢量控制和直接轉矩控制等。

2.突出工程應用整合教學內容

以電機為控制對象，圍繞電機控制形成電氣傳動課程體系。課程系統地介紹電氣傳動課程相關學科的基本原理和解決實際問題的工程方法，重點突出實際工程應用，并融入中國制造“西門子杯”運動控制大賽及全國大學生電子競賽電源部分相關內容于教學中，體現創新理念。課程建設達到以下要求：

（1）注重工程應用能力。以直流、交流電機調速、軌道交通牽引系統、高鐵牽引及工農業生產中的實際工程應用為主線，以如何獲取可控、可調的直流電源或交流電源為目標，將電力電子的相關內容以如何應用于控制電機轉速和力矩等為目的，融入到電氣傳動課程體系中，緊扣行業和現場工程實際要求，充分體現先進技術的工程應用。

（2）注重系統性和能力培養。以電機控制為主線，將電氣傳動課程中的電機調速的工作原理、控制系統設計結構、控制的性能指標及參數調節等內容構成一個完整的控制系統，培養學生系統的概念。在系統參數設計和調節過程中，如何達到系統控制性能指標，如何調節系統控制參數等引導學生工程設計的思路，以達到學生工程能力的培養。

（3）把握學科前沿，注重先進性。將新能源轉換及電源技術融入課程體系中，開展相關的專題講座和討論，使學生掌握電氣工程學科前沿的發展動向。

3.改進教學手段，提高教學質量

在教學方法上結合課程特點，把MATLAB仿真教學融入課程之中，讓同學通過仿真加深理論知識的學習，并鍛煉學生的計算機應用能力。通過課程建設，我們已經實現：

（1）教學過程中為保證能掌握學科前沿和國際交往能力的培養，嘗試對該課程進行雙語講授，選用英文教材并編制相應的課件。在制作多媒體課件時，把關鍵的詞匯用于重點標注，并付諸中文解釋，以激發學生學習專業英語的積極性。課堂上教師精心設計有關重點、難點相關內容相關的主題，并結合習題課進行師生討論，較強學生主動查閱英文資料的能力。

（2）充分利用網絡教學。電氣傳動課程教學充分利用校園網絡資源豐富，開發課程的教學網絡，并借助學校網絡教學平臺，提供該課程的網絡教學，實現課件及教學資源發布與下載、難題發布、在線討論等師生互動功能，使得對該課程的教學不受時間、地點的限制。

（3）充分實踐教學平臺，提高學生動手能力。實踐教學是促進學生將課堂理論知識與工程實際問題結合的重要途徑，對培養學生獨立思考及分析問題和解決問題的能力有著重要的作用。利用電氣傳動實驗平臺完成相關課內實踐環節外，利用機器人運動控制系統、倒立擺裝置、磁懸浮模擬控制系統等實踐平臺拓展學生的實際操作能力。實踐平臺模擬訓練要求學生編寫簡單的程序，調節控制系統的參數等解決實際問題。

三、課程的考核機制

考核方式及成績評定：電氣傳動理論部分的考核方式采用過程化考核，筆試部分包括課堂小測試和期末考試部分，在整個教學與學習過程中考核學生的自主學習的能力、動手能力等計入平時成績，平時成績可占總評成績的50%，期末考試成績占總評成績的50%，整個教學過程均注重學生能力的培養。

四、結論

在上海市教委電氣傳動課程建設過程中，針對復雜工程問題讓學生能從控制對象出發尋根剖源，進而得到解決工程問題的合理方案，體現了培養學生解決工程問題的能力，通過幾年嘗試，學生普遍反應課程整合條理清晰，容易接受，也達到了良好的教學效果。同時，通過課程整合建設，也提升了教師的教學能力。

本文系上海市教委重點建設課程，項目編號：39110M181003。