李中望　萬鸞飛　徐琬婷

【摘 要】伴隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，高等學(xué)校的課程建設(shè)和教學(xué)改革擁有了更加豐富的資源和手段。在此背景下，大力開展仿真教學(xué)研究具有十分積極的意義。

【關(guān)鍵詞】信息化；核心課程；仿真教學(xué)

中圖分類號(hào)： G642.4；R47-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）31-0111-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.31.053

1 研究背景

近年以來，信息化技術(shù)得到飛速的發(fā)展，高等學(xué)校相關(guān)課程的建設(shè)和教學(xué)改革也因此擁有了更加豐富的資源和手段?？梢钥吹剑虒W(xué)方法相較以往都發(fā)生了很大的變化。作為工科的典型代表，電氣類專業(yè)教學(xué)因?yàn)槭艿嚼碚撝R(shí)難度大，實(shí)踐知識(shí)要求高等因素的影響，難以獲得非常滿意的效果，因此，不斷改進(jìn)專業(yè)教學(xué)模式成為了大家的研究熱點(diǎn)，如何推進(jìn)該專業(yè)核心課程改革與建設(shè)成為人才培養(yǎng)模式改革和專業(yè)特色發(fā)展的重要關(guān)注點(diǎn)。

從電氣類專業(yè)核心課程普遍采用的教學(xué)手段來看，截止目前，已相繼出現(xiàn)了任務(wù)引領(lǐng)、項(xiàng)目模塊化課程、情景案例教學(xué)、教學(xué)做一體化等理念。微課、慕課等教學(xué)方法也已經(jīng)逐漸地運(yùn)用到課程教學(xué)中，這些教學(xué)方法的廣泛運(yùn)用，需要大量的課程資源作為支撐，輔助多種教學(xué)模式的改革與實(shí)踐。依據(jù)專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)和規(guī)格，以職業(yè)能力和崗位需求為核心，對電氣類專業(yè)課程體系進(jìn)行了系統(tǒng)化的設(shè)計(jì)。構(gòu)建以職業(yè)能力和崗位需求為核心的，融國家職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)可持續(xù)發(fā)展的專業(yè)課程體系。對各職業(yè)崗位活動(dòng)進(jìn)行分析，將職業(yè)崗位活動(dòng)分解為若干個(gè)相對獨(dú)立的工作項(xiàng)目，再對工作項(xiàng)目進(jìn)行分析，獲得各個(gè)項(xiàng)目的具體工作任務(wù)，確定學(xué)生應(yīng)具有的職業(yè)能力。專業(yè)職業(yè)崗位工作項(xiàng)目與任務(wù)分析見圖1所示。

2 仿真教學(xué)設(shè)計(jì)

仿真技術(shù)為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)與分析提供了一種全面的解決方案，分析數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，效率高，實(shí)用性強(qiáng)。國內(nèi)外許多高校對于仿真教學(xué)非常重視，在專業(yè)課教學(xué)過程中已經(jīng)逐步加大仿真教學(xué)環(huán)節(jié)的力度，這有效解決了實(shí)驗(yàn)儀器、器件和場地條件的不足，大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。仿真教學(xué)不僅有效輔助了專業(yè)課的理論教學(xué)，也為學(xué)生今后走上相關(guān)的工作崗位奠定了堅(jiān)實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)，其已成為當(dāng)前教學(xué)和學(xué)習(xí)的重要手段和工具。對于電類專業(yè)來說，目前應(yīng)用最普遍的是MATLAB軟件，它的電氣系統(tǒng)模型庫模塊功能強(qiáng)大，可以完成電氣控制系統(tǒng)的建模與仿真分析，我們可以在SIMULINK環(huán)境下，應(yīng)用其電力系統(tǒng)模型庫中的模塊方便快捷地進(jìn)行例如RLC電路、電機(jī)控制系統(tǒng)、電力系統(tǒng)的仿真。我們通過對控制系統(tǒng)（包括連續(xù)系統(tǒng)和采樣離散系統(tǒng)）仿真方法技巧的研究，有利于更加深入地掌握電路及系統(tǒng)的原理和性能。仿真教學(xué)的設(shè)計(jì)依據(jù)本專業(yè)核心課程的總體目標(biāo)開展，如圖2所示。

對于電氣類專業(yè)的典型核心課程，例如《自動(dòng)控制原理與系統(tǒng)》、《電力電子技術(shù)》、《交流調(diào)速控制系統(tǒng)》等，理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，在教學(xué)改革過程中，理論與實(shí)踐課時(shí)均占了較大的比重，在許多的教學(xué)單元中，由于實(shí)驗(yàn)條件等因素的影響，部分實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目無條件在實(shí)驗(yàn)室開展，此時(shí)，仿真技術(shù)的引入就可以大大地加強(qiáng)實(shí)踐單元的教學(xué)效果，也有效縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，大部分專業(yè)問題都可以直接或間接地運(yùn)用仿真工具進(jìn)行輔助分析。學(xué)生通過仿真也加深了對相關(guān)理論知識(shí)的理解和掌握，提升了對于專業(yè)課學(xué)習(xí)的興趣，拓展了眼界。經(jīng)過仿真學(xué)習(xí)后，許多抽象地、在實(shí)驗(yàn)室里無法做出的項(xiàng)目，學(xué)生無論在課內(nèi)還是課外，隨時(shí)可通過計(jì)算機(jī)方便地進(jìn)行仿真分析，省時(shí)省力，而且還可以獲得豐富、準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。經(jīng)過檢測，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果得到明顯改善。

結(jié)合專業(yè)教學(xué)實(shí)際，設(shè)計(jì)建立詳細(xì)的適用于教與學(xué)的仿真模型，基本的仿真模型如3所示。從《電力電子技術(shù)》開始，通過仿真教學(xué)，了解電力電子器件知識(shí)和各種基本交直流變化知識(shí)；《自動(dòng)控制原理與系統(tǒng)》中，通過研究制定的數(shù)學(xué)模型和仿真教學(xué)方案，熟練掌握模型建立、性能仿真分析方法、直流調(diào)速系統(tǒng)性能仿真三大支柱內(nèi)容，最后延伸到最前沿、目前也應(yīng)用最廣泛的《交流調(diào)速系統(tǒng)》的學(xué)習(xí)及項(xiàng)目的仿真模型，熟悉傳統(tǒng)的交流調(diào)速方法以及目前應(yīng)用比較廣泛地變頻調(diào)速等等。相關(guān)的教學(xué)資源可以充分借助信息化平臺(tái)進(jìn)行發(fā)布，這樣，將大大提升學(xué)生進(jìn)行專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣和效率。

3 結(jié)語

在當(dāng)前的信息化高速發(fā)展的大背景下，電氣類核心課程仿真教學(xué)研究對于提升教學(xué)效果，強(qiáng)化學(xué)生專業(yè)素質(zhì)教育方面意義十分重大。在研究的進(jìn)程中，我們必須努力做到以下幾個(gè)方面：

（1）努力開發(fā)貼近專業(yè)前沿發(fā)展、符合實(shí)際情況、適宜學(xué)生學(xué)習(xí)的資料

目前，符合學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)際的電氣類專業(yè)課程仿真資料較少，不能滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需求和專業(yè)教師的教學(xué)需要，因此，為了幫助學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)、扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)與儲(chǔ)備，為學(xué)生未來長期的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，為了幫助專業(yè)教師能夠更高效更有針對性地進(jìn)行仿真教學(xué)，應(yīng)該積極開發(fā)面向應(yīng)用型人才的培養(yǎng)的學(xué)習(xí)資料（仿真模型資源包、仿真實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書等），側(cè)重基本理論、基本技能的掌握，突出工程應(yīng)用；以培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力、電氣自動(dòng)化應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力為核心，在突出應(yīng)用能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練宗旨指導(dǎo)下，強(qiáng)調(diào)教學(xué)內(nèi)容的實(shí)用性和前瞻性。

（2）提升學(xué)習(xí)興趣和專業(yè)課程學(xué)習(xí)效率

傳統(tǒng)教學(xué)中，特別是電氣類專業(yè)核心課程的學(xué)習(xí)中，由于理論知識(shí)枯燥、課程難度大等因素，很多學(xué)生出現(xiàn)學(xué)習(xí)效率低下，學(xué)習(xí)興趣下降的情況，通過仿真教學(xué)環(huán)節(jié)的合理引入，將專業(yè)課程中一些抽象、難以理解的內(nèi)容通過仿真教學(xué)的手段進(jìn)行直觀地傳授。

（3）有效解決專業(yè)實(shí)驗(yàn)室使用時(shí)間局限、設(shè)備裝置局限以及安全性的問題

高等院校的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室開出率較高，而且受到教學(xué)實(shí)踐時(shí)間、裝置要求、安全性等各方面約束，導(dǎo)致在理論學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生有很多難以理解的知識(shí)點(diǎn)無法在實(shí)驗(yàn)室中得到很好的驗(yàn)證，例如電機(jī)的性能分析、空間矢量控制等。應(yīng)當(dāng)對典型專業(yè)課程中的理論重、難點(diǎn)進(jìn)行針對性地仿真設(shè)計(jì)，幫助學(xué)生更透徹地掌握專業(yè)知識(shí)點(diǎn)，使得學(xué)生利用仿真工具，無論在何時(shí)何地都可以進(jìn)行專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)。

（4）有力激發(fā)學(xué)生的進(jìn)行創(chuàng)新研究的熱情和能力

創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是學(xué)生素質(zhì)教育中的重要目標(biāo)，以往不少學(xué)生在走上工作崗位之后，處理一些復(fù)雜的工程問題時(shí)缺乏足夠的方法和手段，通過專業(yè)知識(shí)的仿真教學(xué)，可以給予他們一種新的思路，幫助他們在今后開展創(chuàng)新研發(fā)工作時(shí)，能夠熟練地運(yùn)用仿真技術(shù)解決問題。

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