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摘要：“运动控制技术”是高校电气工程及自动化和自动化本科专业的一门专业课。针对该课程采用传统教学存在的问题从多个方面对课程改革进行了探索。将Matlab/Simulink现代数字仿真技术和传统教学以及实验教学紧密结合，充分利用多媒体教学方法，穿插对本课程学习所需已修课程内容的简要复习，激发学生的学习兴趣，以达到提高教学质量的目的。
关键词：运动控制技术；教学改革；教学方法
作者简介：徐培凤（1980-），女，江苏海安人，江苏大学电气信息工程学院，讲师；施凯（1980-），男，江苏张家港人，江苏大学电气信息工程学院，讲师。（江苏 镇江 212013）
基金项目：本文系江苏大学高级人才专项项目（项目编号：07JDG052）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）08-0071-02
“运动控制技术”是高校电气工程及自动化和自动化专业的一门专业课。这门课程反映了专业本身的特色，也是电力传动方向的专业基础课程。该课程包含直流调速系统和交流调速系统两门课程，其中直流调速系统课程是基础，只有在直流调速系统课程学完之后才能深入学习交流调速系统。“运动控制技术”课程是以数字电子和模拟电子技术、电力电子技术、电机及拖动、自动控制原理、计算机控制技术等主要专业先修课程为基础，将强电与弱电相结合、电力与电子相结合、软件和硬件相结合实现统一的一门专业课程。由于该门课程应用性强，在课程设置中占有重要的位置，其教学质量的好坏会直接影响到学生后续课程的学习、就业和深造。因此，针对目前该课程教学中存在的问题，从多个角度、多种办法以及多方面进行改革和探索，全面提高该门课程的教学质量和效果，对提高学生的专业学习和应用能力也起着很大的推动作用。
一、“运动控制技术”课程教学中存在的问题
该门课程涉及的专业和已修课程知识较多，学习基础扎实、成绩优异的学生学习起来非常轻松，但是对于有少部分课程或者多数课程学得不好的学生则会显得非常吃力，并且会随着课程学习的不断深入越来越难以理解和掌握学习的内容，需要经常回头复习已修课程的很多知识点，使学生逐渐失去了对本门课程学习的兴趣和动力。
该门课程的应用性很强，需要理论知识和实验相结合，如何针对选择的教材和授课内容选择合适的实验内容，帮助学生更好地掌握课程的知识点显得尤为关键。目前，很多高校的实验课内容都是一脉相承，年复一年，课程的知识点在变化，专业方向也在不断进步和发展，可实验教学还是在重复以前的内容。其次，实验平台的自动化让学生对系统的构成及工作原理失去了理解和学习的机会，通常都是对着实验手册连线，照搬硬套。一堂实验课下来，除了线路连续和参数测试，课程的知识点很多根本没有巩固和深入理解，因此实验授课也就失去意义，未对课程的学习起到帮助和促进作用。
本课程是电力传动方向的专业基础课程，对学生以后的工作及研究生阶段的学习有着极重要的影响，所以应考虑到课程的内容如何深入和扩展，对专业课程和后续的学习、科研打下坚实的基础。
二、“运动控制技术”课程教学的改革途径
1.精心设计PPT课件，将涉及的已修课程内容与本课程交叉融合
PPT课件是当前课程教学的主要工具，高质量的课件不仅可以省去大量板书的时间，还能更深入、形象及具体地表述教师想传达的信息和課程重点，使整个课程教学变得更饱满，同时，学生也更容易接受，因此精心设计PPT课件将有助于改善课堂教学质量。
在制作“运动控制技术”授课PPT课件时，需注意和解决以下问题：
（1）风格简单，文字简练，重点突出。风格复杂的PPT课件不仅会使得课程重点突出不明显，而且会增加学生的认知负担，分散学生的注意力。需要重点介绍的部分可通过适当的动画插入注释和说明，也可通过少量的板书辅助PPT课件完成课程的教学。
（2）将已修的课程知识点穿插在PPT课件中。为了获得良好的教学效果，必须把那些一知半解的学生或者完全听不懂的学生拉回到课程学习中来，引起他们的学习兴趣，前提就是让他们了解需要讲授的课程重点。通过动画或者插入一些已修课程的知识点，待通俗简单讲解之后再引入本课程的相关内容，不仅可以给学生一个理解的缓冲时间，还可让他们加深印象，由浅到难，逐步掌握教学的重点，激发他们继续学习的兴趣。因此在保持原有PPT课件简单风格的基础上，通过插入已修课程中少量知识的形式丰富课件的内容，可帮助基础较差的学生积极参与到课程学习中，提高课程的教学效果，避免学习成绩的两级分化。
（3）加入适当的实例。通过合适的例子举例说明课程教学的内容，譬如数字测速或者PI调节器设计。通过实际的例子将课程所学的理论知识应用起来，可使得学生对学习的课程内容有更直观的认识，也为课程设计打下基础。
2.将Matlab/Simulink仿真与传统授课相结合
“运动控制技术”是一门涵盖电力拖动、自动控制、计算机控制技术和电力电子技术等课程内容的复杂课程，而如何将各门课程内容融合在一起实现对电机的控制是个根本的难点。例如学生对单个知识点掌握得很好，但是综合在一起，对一个具体的实际系统如何设计和控制就显得有些很难理解，缺乏系统控制的观念。Matlab/Simulink是一个很好的仿真软件，通过自带的各种库文件完成对调速系统的建模可全局地了解整个系统的构成和工作原理，也能从细节方面深入了解单个知识点。以简单的双闭环直流调速系统而言，通过整个系统的建模，学生可以掌握课程教学的各个部分环节，即独立的知识点，分别用具体的模型构建整个系统，待系统可以正常仿真运行之后又可以具体对PI参数进行调解，观察转速以及电流的响应曲线，了解单个比例参数或者积分参数会对输出响应造成何种影响，还可了解双闭环系统启动时PI调节器有无饱和限定的区别、双闭环系统比单闭环系统的优势等等。借助仿真软件不仅可丰富课程教学内容，还能对所学的理论知识加深巩固，理解透彻。 3.将Matlab/Simulink仿真和实验教学相结合
如果采用传统的实验课模式，学生只会按照实验要求和实验连线图完成系统的连接，然后按照给定的实验参数调试出所需要的实验结果，最后完成实验报告。其实这种实验教学方式很难有理想的效果，同时对课程的学习也没有实际的帮助作用。“运动控制技术”是一门综合性的专业课程，对于整个调速系统的设计和构成、调节器的设计和参数选择以及系统的输出转速是否能够满足生产的需求、如何对系统进行校正等等内容都有涉及，仅通过简单的实验教学很难满足学习的要求。如果在实验教学中加入Matlab/Simulink仿真的部分，则可以达到事半功倍的效果：首先，学生通过课程的理论学习了解系统的构成、设计和运行原理；然后通过Matlab/Simulink仿真对系统完成建模，按照实际的生产需求设计所需的调节器，得到与实际需要基本相当的调节器参数；在此基础上再去实验平台构建自己所设计的系统，按照仿真得到的结果给定调节器参数，测试系统的输出响应，与设计的生产需求相比对，如果与要求有偏差则在此基础上进行调整，最终调试出最佳的调节器参数。如此，整个实验教学过程可让学生完全自主学习，不仅可以加深对课程中理论知识的理解，而且还能对系统的设计、构成以及最终得到所需的实验结果有全面的认识，真正达到本课程的学习目的，学而有用。
三、适度增加新型电机的内容，拓展学生的知识面
直流电机和异步电机这两大类传统电机已不能满足目前实际生产的需要，尤其是越来越多的伺服系统。要得到较好的调速和位置性能，大多场合都采用永磁同步发电机，那么如何对其进行控制呢？是否还有其他的新型电机调速系统存在？实际上，当前各种新型特种电机研究已经广泛展开，相比而言，传统“运动控制技术”课程的授课内容就显得相对陈旧。因此，在掌握本课程理论基础的前提下，适当增加目前研究较为广泛的新型特种电机调速系统的介绍无疑将大大拓展学生的专业知识面。例如在讲完异步电机调速之后，介绍双馈异步电机的基本结构与功能；伺服系统介绍后，介绍典型的采用永磁同步电机实现的简单伺服系统的构成和工作原理。这些新型电机的调速系统和应用介绍将为学生在今后的就业或继续深造阶段打下良好的基础。当然，在介绍这些新型电机调速或伺服系统时必须严格控制学时，以免偏离“运动控制技术”课程让学生掌握交直流调速系统基本运行原理的教学目的。
四、结束语
“运动控制技术”是高校电气工程及自动化和自动化专业的主干课程之一，具有很强的理论性和工程实践性。利用多媒体教学方法，将Matlab/Simulink现代数字仿真技术融入“运动控制技术”教学，并与实验教学相结合，更能全面地激發学生的学习兴趣，帮助学生掌握课程的重点内容，形成对电机控制系统的直观认识，必将有助于提高教学质量。
参考文献：
[1]阮毅，陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京：机械工业出版社，2010.
[2]李萍，厉虹，侯怀昌.电气工程及其自动化专业运动控制系统实验教学改革探讨[J].教育理论与实践，2010，30（5）：61-63.
[3]孟祥林.多媒体教学的新功能与教师在其中的角色定位分析[J].中国电力教育，2010， （5）：87-91.
[4]郑艳文，柴建云，李永东.一种宽转速范围的双馈电机调速系统[J].电机与控制应用，2009，36（9）：8-12.
[5]王宏，于泳，徐殿国.永磁同步电机位置伺服系统[J].中国电机工程学报，2004，24（7）：151-155.
（责任编辑：王祝萍）
关键词：运动控制技术；教学改革；教学方法
作者简介：徐培凤（1980-），女，江苏海安人，江苏大学电气信息工程学院，讲师；施凯（1980-），男，江苏张家港人，江苏大学电气信息工程学院，讲师。（江苏 镇江 212013）
基金项目：本文系江苏大学高级人才专项项目（项目编号：07JDG052）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）08-0071-02
“运动控制技术”是高校电气工程及自动化和自动化专业的一门专业课。这门课程反映了专业本身的特色，也是电力传动方向的专业基础课程。该课程包含直流调速系统和交流调速系统两门课程，其中直流调速系统课程是基础，只有在直流调速系统课程学完之后才能深入学习交流调速系统。“运动控制技术”课程是以数字电子和模拟电子技术、电力电子技术、电机及拖动、自动控制原理、计算机控制技术等主要专业先修课程为基础，将强电与弱电相结合、电力与电子相结合、软件和硬件相结合实现统一的一门专业课程。由于该门课程应用性强，在课程设置中占有重要的位置，其教学质量的好坏会直接影响到学生后续课程的学习、就业和深造。因此，针对目前该课程教学中存在的问题，从多个角度、多种办法以及多方面进行改革和探索，全面提高该门课程的教学质量和效果，对提高学生的专业学习和应用能力也起着很大的推动作用。
一、“运动控制技术”课程教学中存在的问题
该门课程涉及的专业和已修课程知识较多，学习基础扎实、成绩优异的学生学习起来非常轻松，但是对于有少部分课程或者多数课程学得不好的学生则会显得非常吃力，并且会随着课程学习的不断深入越来越难以理解和掌握学习的内容，需要经常回头复习已修课程的很多知识点，使学生逐渐失去了对本门课程学习的兴趣和动力。
该门课程的应用性很强，需要理论知识和实验相结合，如何针对选择的教材和授课内容选择合适的实验内容，帮助学生更好地掌握课程的知识点显得尤为关键。目前，很多高校的实验课内容都是一脉相承，年复一年，课程的知识点在变化，专业方向也在不断进步和发展，可实验教学还是在重复以前的内容。其次，实验平台的自动化让学生对系统的构成及工作原理失去了理解和学习的机会，通常都是对着实验手册连线，照搬硬套。一堂实验课下来，除了线路连续和参数测试，课程的知识点很多根本没有巩固和深入理解，因此实验授课也就失去意义，未对课程的学习起到帮助和促进作用。
本课程是电力传动方向的专业基础课程，对学生以后的工作及研究生阶段的学习有着极重要的影响，所以应考虑到课程的内容如何深入和扩展，对专业课程和后续的学习、科研打下坚实的基础。
二、“运动控制技术”课程教学的改革途径
1.精心设计PPT课件，将涉及的已修课程内容与本课程交叉融合
PPT课件是当前课程教学的主要工具，高质量的课件不仅可以省去大量板书的时间，还能更深入、形象及具体地表述教师想传达的信息和課程重点，使整个课程教学变得更饱满，同时，学生也更容易接受，因此精心设计PPT课件将有助于改善课堂教学质量。
在制作“运动控制技术”授课PPT课件时，需注意和解决以下问题：
（1）风格简单，文字简练，重点突出。风格复杂的PPT课件不仅会使得课程重点突出不明显，而且会增加学生的认知负担，分散学生的注意力。需要重点介绍的部分可通过适当的动画插入注释和说明，也可通过少量的板书辅助PPT课件完成课程的教学。
（2）将已修的课程知识点穿插在PPT课件中。为了获得良好的教学效果，必须把那些一知半解的学生或者完全听不懂的学生拉回到课程学习中来，引起他们的学习兴趣，前提就是让他们了解需要讲授的课程重点。通过动画或者插入一些已修课程的知识点，待通俗简单讲解之后再引入本课程的相关内容，不仅可以给学生一个理解的缓冲时间，还可让他们加深印象，由浅到难，逐步掌握教学的重点，激发他们继续学习的兴趣。因此在保持原有PPT课件简单风格的基础上，通过插入已修课程中少量知识的形式丰富课件的内容，可帮助基础较差的学生积极参与到课程学习中，提高课程的教学效果，避免学习成绩的两级分化。
（3）加入适当的实例。通过合适的例子举例说明课程教学的内容，譬如数字测速或者PI调节器设计。通过实际的例子将课程所学的理论知识应用起来，可使得学生对学习的课程内容有更直观的认识，也为课程设计打下基础。
2.将Matlab/Simulink仿真与传统授课相结合
“运动控制技术”是一门涵盖电力拖动、自动控制、计算机控制技术和电力电子技术等课程内容的复杂课程，而如何将各门课程内容融合在一起实现对电机的控制是个根本的难点。例如学生对单个知识点掌握得很好，但是综合在一起，对一个具体的实际系统如何设计和控制就显得有些很难理解，缺乏系统控制的观念。Matlab/Simulink是一个很好的仿真软件，通过自带的各种库文件完成对调速系统的建模可全局地了解整个系统的构成和工作原理，也能从细节方面深入了解单个知识点。以简单的双闭环直流调速系统而言，通过整个系统的建模，学生可以掌握课程教学的各个部分环节，即独立的知识点，分别用具体的模型构建整个系统，待系统可以正常仿真运行之后又可以具体对PI参数进行调解，观察转速以及电流的响应曲线，了解单个比例参数或者积分参数会对输出响应造成何种影响，还可了解双闭环系统启动时PI调节器有无饱和限定的区别、双闭环系统比单闭环系统的优势等等。借助仿真软件不仅可丰富课程教学内容，还能对所学的理论知识加深巩固，理解透彻。 3.将Matlab/Simulink仿真和实验教学相结合
如果采用传统的实验课模式，学生只会按照实验要求和实验连线图完成系统的连接，然后按照给定的实验参数调试出所需要的实验结果，最后完成实验报告。其实这种实验教学方式很难有理想的效果，同时对课程的学习也没有实际的帮助作用。“运动控制技术”是一门综合性的专业课程，对于整个调速系统的设计和构成、调节器的设计和参数选择以及系统的输出转速是否能够满足生产的需求、如何对系统进行校正等等内容都有涉及，仅通过简单的实验教学很难满足学习的要求。如果在实验教学中加入Matlab/Simulink仿真的部分，则可以达到事半功倍的效果：首先，学生通过课程的理论学习了解系统的构成、设计和运行原理；然后通过Matlab/Simulink仿真对系统完成建模，按照实际的生产需求设计所需的调节器，得到与实际需要基本相当的调节器参数；在此基础上再去实验平台构建自己所设计的系统，按照仿真得到的结果给定调节器参数，测试系统的输出响应，与设计的生产需求相比对，如果与要求有偏差则在此基础上进行调整，最终调试出最佳的调节器参数。如此，整个实验教学过程可让学生完全自主学习，不仅可以加深对课程中理论知识的理解，而且还能对系统的设计、构成以及最终得到所需的实验结果有全面的认识，真正达到本课程的学习目的，学而有用。
三、适度增加新型电机的内容，拓展学生的知识面
直流电机和异步电机这两大类传统电机已不能满足目前实际生产的需要，尤其是越来越多的伺服系统。要得到较好的调速和位置性能，大多场合都采用永磁同步发电机，那么如何对其进行控制呢？是否还有其他的新型电机调速系统存在？实际上，当前各种新型特种电机研究已经广泛展开，相比而言，传统“运动控制技术”课程的授课内容就显得相对陈旧。因此，在掌握本课程理论基础的前提下，适当增加目前研究较为广泛的新型特种电机调速系统的介绍无疑将大大拓展学生的专业知识面。例如在讲完异步电机调速之后，介绍双馈异步电机的基本结构与功能；伺服系统介绍后，介绍典型的采用永磁同步电机实现的简单伺服系统的构成和工作原理。这些新型电机的调速系统和应用介绍将为学生在今后的就业或继续深造阶段打下良好的基础。当然，在介绍这些新型电机调速或伺服系统时必须严格控制学时，以免偏离“运动控制技术”课程让学生掌握交直流调速系统基本运行原理的教学目的。
四、结束语
“运动控制技术”是高校电气工程及自动化和自动化专业的主干课程之一，具有很强的理论性和工程实践性。利用多媒体教学方法，将Matlab/Simulink现代数字仿真技术融入“运动控制技术”教学，并与实验教学相结合，更能全面地激發学生的学习兴趣，帮助学生掌握课程的重点内容，形成对电机控制系统的直观认识，必将有助于提高教学质量。
参考文献：
[1]阮毅，陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京：机械工业出版社，2010.
[2]李萍，厉虹，侯怀昌.电气工程及其自动化专业运动控制系统实验教学改革探讨[J].教育理论与实践，2010，30（5）：61-63.
[3]孟祥林.多媒体教学的新功能与教师在其中的角色定位分析[J].中国电力教育，2010， （5）：87-91.
[4]郑艳文，柴建云，李永东.一种宽转速范围的双馈电机调速系统[J].电机与控制应用，2009，36（9）：8-12.
[5]王宏，于泳，徐殿国.永磁同步电机位置伺服系统[J].中国电机工程学报，2004，24（7）：151-155.
（责任编辑：王祝萍）