《直流調(diào)速系統(tǒng)》課教學(xué)改革與實(shí)踐

彭忠利 盧秀和

（長春工業(yè)大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，吉林 長春 130012）

《直流調(diào)速系統(tǒng)》課程主要講授直流電機(jī)的調(diào)速原理、系統(tǒng)分析方法及其控制等內(nèi)容。它不僅具有完整的理論體系，又有很強(qiáng)的實(shí)踐性，是一門把理論與工程實(shí)踐相結(jié)合的典范課程。課程內(nèi)容不但培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)概念，還能培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用基本理論與方法建立實(shí)際工程系統(tǒng)的觀念，為學(xué)生今后的工作提供了技術(shù)背景支持。

一、《直流調(diào)速系統(tǒng)》的地位

《直流調(diào)速系統(tǒng)》是自動(dòng)化專業(yè)的一門比較重要的必修專業(yè)課，是在學(xué)校中培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際工作能力，使學(xué)生走出校門后能盡快適應(yīng)工作環(huán)境的重要實(shí)踐課程。其前續(xù)基礎(chǔ)課程為《模擬電子技術(shù)》、《電力電子變流技術(shù)》、《自動(dòng)控制原理》等，在第七學(xué)期開設(shè)。

《直流調(diào)速系統(tǒng)》課程教學(xué)目前主要問題有：實(shí)驗(yàn)仍為理論驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，綜合性、設(shè)計(jì)性、研究性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所占的比例低，不能滿足學(xué)生工程綜合素質(zhì)、科研開發(fā)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；二是課程設(shè)計(jì)選題脫離實(shí)際，使畢業(yè)生缺乏解決實(shí)際工程問題的能力，滿足不了我國新型工業(yè)化進(jìn)程的要求;三是直流調(diào)速系統(tǒng)課程接近實(shí)際，而學(xué)生又沒有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生本身理解能力有限。由于以上原因，該門課的教學(xué)質(zhì)量受到很大的影響。作為一名教師，有責(zé)任通過自己的努力，來最大限度地改變這種狀況，提高教學(xué)質(zhì)量，為社會(huì)培養(yǎng)合格的人才。

二、從激發(fā)學(xué)習(xí)興趣出發(fā)，全面提高教學(xué)質(zhì)量

1、講好第一堂課

第一堂課就要向?qū)W生講清必修課的意義。必修課是為了達(dá)到國家規(guī)定的培養(yǎng)目標(biāo)所開設(shè)的課程。在四年的大學(xué)學(xué)習(xí)中，每個(gè)學(xué)生必須完成所規(guī)定的必修課，不能偏科?？佳芯可膶W(xué)生，有能力報(bào)考研究生，就應(yīng)該有能力學(xué)好這門課，如果不好好學(xué)這門課，即使考上了研究生，在專業(yè)實(shí)踐能力上也是個(gè)欠缺?；凇吨绷髡{(diào)速系統(tǒng)》課是實(shí)踐與理論結(jié)合得很緊的重要實(shí)踐課程，因此學(xué)與不學(xué)，對(duì)今后自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)生的工作質(zhì)量將起到相當(dāng)大的作用。學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，可以提高分析解決實(shí)際問題的能力，畢業(yè)后能在較短的時(shí)間內(nèi)勝任本職工作。把課程的重要性向?qū)W生講明了，懂道理的學(xué)生就會(huì)重視起來。

2、講透基本內(nèi)容

《直流調(diào)速系統(tǒng)》課的特點(diǎn)是內(nèi)容多，知識(shí)面寬，所涉及的課專業(yè)知識(shí)多，但學(xué)時(shí)相對(duì)少一些，共44學(xué)時(shí)。該課程要求學(xué)生具備電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電路、電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)、自動(dòng)控制原理、電力電子變流技術(shù)等電方面的基礎(chǔ)和專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)。前面課程學(xué)的好壞在很大程度上會(huì)影響這門課的學(xué)習(xí)，因此在涉及到時(shí)教師不能回避，但學(xué)時(shí)有限又不能花太多的時(shí)間講解。針對(duì)該門課的自身特點(diǎn)，我們的體會(huì)是抓住基本內(nèi)容，即對(duì)最普遍的、最具有典型意義的內(nèi)容進(jìn)行講解，且講深講透，而不是面面俱到。比如對(duì)第一篇的單閉環(huán)系統(tǒng)、雙閉環(huán)系統(tǒng)、可逆系統(tǒng)、PWM調(diào)速系統(tǒng)、位置隨動(dòng)系統(tǒng)這些基本內(nèi)容，進(jìn)行重點(diǎn)講解、詳細(xì)分析，要求學(xué)生熟練掌握這些系統(tǒng)的工作原理、性能、特點(diǎn)和設(shè)計(jì)方法，使學(xué)生通過基本內(nèi)容的學(xué)習(xí)，獲得自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生最必備的專業(yè)理論知識(shí)，初步學(xué)會(huì)分析和解決實(shí)際問題的能力，為今后的專業(yè)工作打下良好的基礎(chǔ)。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，我們根據(jù)自己的工作經(jīng)歷、國內(nèi)外最新自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)展，向?qū)W生有目的的介紹，使學(xué)生接觸到了自動(dòng)化技術(shù)的前沿，感到所學(xué)的東西將來能派上用場，因而收到了較好的教學(xué)效果。

3、教師素質(zhì)的提高

課堂教學(xué)效果的好壞直接影響教學(xué)質(zhì)量的提高，因?yàn)閷?duì)于本科生來講，獲取知識(shí)的途徑還是通過課堂老師的講解的。講課之前教師要認(rèn)真?zhèn)湔n，寫好講稿，每一次上課之前都精心準(zhǔn)備講課內(nèi)容，仔細(xì)考慮內(nèi)容順序，形成一條具有邏輯性、系統(tǒng)性的講課路線。每堂課之間要有承上啟下的聯(lián)系，使學(xué)生聽課時(shí)能夠思路連續(xù)。堅(jiān)持批改作業(yè)，使學(xué)生感到教師關(guān)心他的學(xué)習(xí)成績。這樣做不僅增加了師生之間的感情，也為教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況提供了信息。我們的努力和認(rèn)真感染學(xué)生端正了學(xué)習(xí)態(tài)度，收到了良好的教學(xué)效果。

三、在實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科研活動(dòng)中鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力

一般情況下，學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建的機(jī)會(huì)較少，因此，要在日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)中鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力。隨著《直流調(diào)速系統(tǒng)》教學(xué)體系的不斷完善,實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容在深度和難度上都有了一定的擴(kuò)展，逐漸開展了綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生參與到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對(duì)自身實(shí)踐能力的提高起到相當(dāng)大的作用。

實(shí)踐表明，在現(xiàn)代高水平大學(xué)里，教學(xué)與科研已日益相互結(jié)合、相輔相成。教師從事科研，可以將研究成果引入到教學(xué)內(nèi)容中，使教學(xué)內(nèi)容更具有探索性，同時(shí)使學(xué)生了解學(xué)科的前沿，激發(fā)他們對(duì)自然和科學(xué)的興趣和好奇心。教師有切身的科研體驗(yàn)，又可以將科學(xué)的思維方式和研究方法潛移默化地、生動(dòng)地傳授給學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。教師建立的科研基地，也可以成為學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐的平臺(tái)；教師所在的科研團(tuán)隊(duì)，可以成為學(xué)生科研訓(xùn)練的指導(dǎo)力量，使學(xué)生感受創(chuàng)新的文化。為培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的科研意識(shí)、科學(xué)素質(zhì)、科研能力奠定良好的基礎(chǔ)。

專業(yè)課是基本理論與實(shí)際應(yīng)用的紐帶。就《直流調(diào)速系統(tǒng)》課來講，它既具有自動(dòng)化學(xué)科的基本理論，又有實(shí)際工程應(yīng)用知識(shí)。我們?cè)谥v課中盡量把課程內(nèi)容與實(shí)際的控制系統(tǒng)聯(lián)系起來。比如講到位置隨動(dòng)系統(tǒng)的位置閉環(huán)控制時(shí)，為了說明問題加強(qiáng)學(xué)生的理解，我們舉了一個(gè)實(shí)際跟蹤系統(tǒng)的例子：跟蹤空中飛行的導(dǎo)彈，位置隨動(dòng)系統(tǒng)的閉環(huán)負(fù)反饋控制就是使系統(tǒng)的跟蹤位置與導(dǎo)彈的實(shí)際位置之差最小，如果接成了正反饋，則跟蹤的導(dǎo)彈目標(biāo)就會(huì)丟失，導(dǎo)致跟蹤失敗。這種講課方法使學(xué)生不感到抽象難懂了，學(xué)習(xí)興趣提高了。

四、多媒體輔助教學(xué)

直流調(diào)速系統(tǒng)課程涉及知識(shí)面廣，多媒體教學(xué)豐富了講述的方法，從多角度多側(cè)面分析問題，教學(xué)效果顯著。我們搜集的與直流調(diào)速系統(tǒng)課程緊緊相連的隨動(dòng)控制系統(tǒng)、速度控制系統(tǒng)實(shí)物圖片、動(dòng)畫等多媒體課件內(nèi)容有效的調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，學(xué)生的自學(xué)能力得到提高。同時(shí)有效地解決了課時(shí)少與知識(shí)量大的矛盾。

利用在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建系統(tǒng)的仿真模型，不僅可以驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)器能否使系統(tǒng)滿足指標(biāo)要求，還可以直觀地觀察轉(zhuǎn)速和電流的變化波形，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)工作原理的理解；同時(shí)，還可以改變指標(biāo)的參數(shù)，讓學(xué)生進(jìn)行調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行設(shè)計(jì)結(jié)果的現(xiàn)場驗(yàn)證，改變單純教與學(xué)的教學(xué)方式，真正在課堂上實(shí)現(xiàn)教學(xué)互動(dòng)。教學(xué)實(shí)踐表明：利用新的教學(xué)方法和教學(xué)手段，不但能增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，而且增強(qiáng)課堂教學(xué)的感染力，實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果的顯著提高。

結(jié)束語

要想真正教好這門課，需要多方面的探索和創(chuàng)新，還需諸多教學(xué)環(huán)節(jié)的密切配合。如同工廠創(chuàng)造產(chǎn)品一樣，學(xué)生是學(xué)校創(chuàng)造出來的產(chǎn)品，因此教學(xué)質(zhì)量直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。為了提高產(chǎn)品的質(zhì)量，培養(yǎng)高素質(zhì)的、滿足國家需要的科技人才，教師的教學(xué)素質(zhì)至關(guān)重要的。只有一支進(jìn)取心強(qiáng)、責(zé)任心強(qiáng)、有刻苦鉆研精神的教師隊(duì)伍，課程建設(shè)、教學(xué)質(zhì)量的提高才有保證。

[1]陳伯時(shí).運(yùn)動(dòng)與控制（第三版）[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2012.