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        提升“MATLAB 與系統(tǒng)仿真”課程教學(xué)效果的探索

        2020-01-10 17:08:02梁皓瀾葉春曉袁書萍
        科教導(dǎo)刊 2020年22期
        關(guān)鍵詞:教學(xué)效果教學(xué)方法同學(xué)

        梁皓瀾 葉春曉 劉 波 袁書萍 張 偉

        ([1]湖南工程學(xué)院電氣與信息學(xué)院 湖南·湘潭 411104;[2]衡南縣明德小學(xué) 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(yīng)用面非常廣,可以應(yīng)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(shí)際問題的仿真,現(xiàn)已作為一門專業(yè)必修課在理工科專業(yè)被廣泛開設(shè)?!癕ATLAB 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(xué)習(xí)“MATLAB 與系統(tǒng)仿真”課程,可加深學(xué)生對專業(yè)課的理解,同時(shí)提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和處理工程問題的實(shí)踐能力。[1]

        本人進(jìn)入學(xué)校擔(dān)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(jìn)和發(fā)展,本人對照國際工程教育專業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)思考和發(fā)現(xiàn)了在教學(xué)過程中教師的教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)存在的一些問題。如:

        (1)教師教學(xué)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?qū)W生傳授,整個(gè)教學(xué)過程是枯燥乏味以及無趣的,同時(shí)學(xué)生不能很好地消化和理解老師講解的內(nèi)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(xué)生沒有提前明白線路故障和保護(hù)的原理,大部分學(xué)生對于模型建立后的仿真結(jié)果分析就不明白,從而導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)根本達(dá)不到鍛煉學(xué)生的實(shí)踐操作能力和解決工程實(shí)踐問題能力,實(shí)驗(yàn)大多是通過老師上課已把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行示范式地教學(xué)講解,很多同學(xué)只需照著老師一步一步做好就行了,達(dá)不到自己解決問題和思考問題的能力,當(dāng)碰到新的問題,大部分同學(xué)會出現(xiàn)各式各樣的問題,而且不能獨(dú)立完成,從而導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)踐能力薄弱。[2-4]

        (2)學(xué)生自主思考編程和建模能力弱,創(chuàng)新改進(jìn)意識薄弱。

        (3)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀性和興趣不強(qiáng)。由于本課是專業(yè)選修課,大多數(shù)學(xué)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(xué)習(xí)興趣不高,認(rèn)為該課只需要拿到學(xué)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(xué)習(xí)有什么樣的優(yōu)勢。因此基本上學(xué)生的目的就是為了通過考試獲取學(xué)分。

        (4)很多學(xué)生存在學(xué)習(xí)效率低,學(xué)習(xí)方法不當(dāng),動手能力差的問題。上述這些問題不僅對“卓越計(jì)劃”培養(yǎng)具有實(shí)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(shí)嚴(yán)重影響該課程的教學(xué)效果和學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程。因此如何改進(jìn)該課程的教學(xué)方法提高教師教學(xué)效果和學(xué)生的主動學(xué)習(xí)積極性,促使學(xué)生對這門語言真正感興趣并且學(xué)有所用有著重要的意義。

        1 教學(xué)方法改進(jìn)

        本文針對“MATLAB與系統(tǒng)仿真”課程教學(xué)現(xiàn)狀存在的問題,探索改進(jìn)該課程理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)方法,提高教師的教學(xué)效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)興趣。

        1.1 理論教學(xué)方法改進(jìn)

        (1)由于該課程內(nèi)容多,課時(shí)少,很多老師一味追求如何全面講解該課程而忽視學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,為了提升教師教學(xué)效果,可借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺,把教學(xué)資料放在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上,為學(xué)生提供上課的電子課件PPT、課前任務(wù)、課后任務(wù)及相關(guān)測試等資源,如課前任務(wù)可給同學(xué)們一個(gè)案例,讓同學(xué)們分組去查找資料、調(diào)查和分析思考案例,讓學(xué)生形成對課程理論知識以及案例的認(rèn)知。當(dāng)案例涉及到教師上課要講授的理論知識時(shí),可將本案例作為該課堂的重點(diǎn)分析和討論的點(diǎn),可讓學(xué)生分組進(jìn)行討論、交流,因此學(xué)生可以不斷加深自己對本課程理論知識的認(rèn)識、理解并掌握。同時(shí)提高了學(xué)生的主動學(xué)習(xí)積極性。老師只需對學(xué)生討論過程中出現(xiàn)不懂的理論知識和語法進(jìn)行深入講解外,其他的讓學(xué)生們學(xué)會自主學(xué)習(xí),可利用MATLAB 的help 和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的資源去自主學(xué)習(xí),這樣不僅可以解決教學(xué)學(xué)時(shí)少的問題,同時(shí)可以提高學(xué)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(xué)生學(xué)習(xí)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(yīng)用現(xiàn)狀。多在課堂的案例中講解利用該軟件解決實(shí)際工程能力的應(yīng)用價(jià)值和優(yōu)勢,分析該軟件可解決學(xué)生一些專業(yè)課不能理解的知識和現(xiàn)象,可通過舉例和演示一些經(jīng)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(jié)果,讓同學(xué)們明白晶閘管三相橋式整流器的通斷原理,因此讓學(xué)生們知道該課程的學(xué)習(xí)可輔助他們學(xué)習(xí)專業(yè)課。多在課堂里引入實(shí)例不僅可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,同時(shí)又能培養(yǎng)學(xué)生分析和思考問題的能力。

        (3)為了培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維和邏輯推理能力,理論教學(xué)采用多媒體+板書的教學(xué)模式,對于一些編程思路和數(shù)學(xué)公式,在黑板上畫出程序流程圖,帶領(lǐng)學(xué)生一步一步地編寫代碼,最后,對程序代碼進(jìn)行詳細(xì)講解,演示程序運(yùn)行結(jié)果,進(jìn)行總結(jié)歸納。并板書推導(dǎo)一些簡單的數(shù)學(xué)公式,引導(dǎo)學(xué)生如何進(jìn)行數(shù)學(xué)模型搭建。

        (4)為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,可以在機(jī)房進(jìn)行理論教學(xué),特別是關(guān)于simulink 建模相關(guān)內(nèi)容,如模塊庫的使用,學(xué)生可以在教師講解模塊的位置和使用方式時(shí),在自己電腦上調(diào)用和查看,更容易、更直觀地學(xué)習(xí)和掌握simulink 模塊庫的使用技巧,提高學(xué)習(xí)效果。

        1.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改進(jìn)

        目前實(shí)驗(yàn)課基本上是讓學(xué)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(xué)生主動創(chuàng)新能力。我院“MATLAB 與系統(tǒng)仿真”實(shí)驗(yàn)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(yīng)用仿真、交直流調(diào)速系統(tǒng)仿真、電力系統(tǒng)仿真,每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)題目和內(nèi)容都是一致的,這些實(shí)驗(yàn)不足以使每個(gè)同學(xué)能夠掌握理論語法知識,更達(dá)不到強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新性思維能力和實(shí)踐動手能力的培養(yǎng)。

        為了引導(dǎo)每位同學(xué)能夠獨(dú)立思考和靈活運(yùn)用MTALB,培養(yǎng)學(xué)生的自主性、創(chuàng)新能力、協(xié)作能力以及解決實(shí)際問題的能力。給每位同學(xué)不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,在實(shí)驗(yàn)課之前,將全班同學(xué)進(jìn)行分組,每組設(shè)計(jì)以項(xiàng)目為核心的綜合式實(shí)驗(yàn),多位同學(xué)圍繞一個(gè)實(shí)際工程問題,協(xié)作和分工完成該實(shí)驗(yàn),并每個(gè)人有想法和帶著問題進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行討論、設(shè)計(jì)和建模仿真,這樣不僅可以讓同學(xué)們能夠掌握老師授課時(shí)無法掌握的專業(yè)理論知識,而且能夠靈活掌握關(guān)于專業(yè)性知識的MATLAB 建模仿真相關(guān)問題的方法、步驟和過程。

        2 結(jié)論

        “MATLAB與系統(tǒng)仿真”現(xiàn)已作為一門專業(yè)必修課在理工科專業(yè)被廣泛開設(shè),為提升教師教學(xué)效果和學(xué)生學(xué)習(xí)效果,本文分析該課程教學(xué)現(xiàn)狀,以該課程存在的問題為出發(fā)點(diǎn),探索改進(jìn)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法。

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