电机学实验计算机仿真技术教学改革

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摘要：针对多年来本科教育中电机学实验缺乏理论仿真的问题，本文提出了计算机仿真技术与实验相结合的电机学实验的教学改革。通过引入计算机仿真技术，直观的展示了电机的动静态性能，增强了学生的建模思想，使学生能够在仿真与实验结合中找到学习兴趣，提高应用型本科高校的人才培养质量。

关键词：教学改革；计算机仿真技术；建模思想；人才培养质量

一引言

电机学是电气工程类专业的一门重要的专业课程，该课程具有很强的理论深度及实践性[1,2]。目前多数高校对电机学的理论教学进行了一系列的教学改革，且大多数引入了高端的应用型手机学习软件，诸如学习通和翻转校园等，这在一定程度上激发了学生的学习兴趣，然而针对高校电机学实验的教学改革并不多见，为提高学生对电机学理论知识的深入理解，电机学实验需要一次全方位的改革。基于此，笔者根据平顶山学院本科院校的重新定位，提出了以计算机仿真技术与实验平台相结合的电机学实验的教学改革，以培养工程应用型人才为目标，服务区域经济的发展。

二计算机仿真技术与电机学实验相结合的教学改革探索

（一）电机学实验的特点电机学是大学中重要的一门专业课程，其应用范围覆盖了电力、电子、工业控制等众多领域，在工业生产中占有及其重要的地位[3,4]。该课程的主要任务是研究各类电机的基本原理、基本计算和一般的应用分析。而电机学实验是本课程非常重要的实践环节，使学生能够在实践的过程中掌握电机的基本实验原理和方法，初步培养学生对电机进行一般操作的动手能力和对实验数据的分析能力。由于电机学课程涉及内容较多且专业性极强的特点，为使学生能够通过实验的方式理解专业性强的理论知识，作为实验的一线教师在教学方式上要采用贴合实际应用的教学方式，体现教而用的教学理念[5,6]。培养具有研究能力、实践能力和专业技能全面发展的应用型人才。

（二）计算机仿真技术与电机学实验相结合的作用计算机仿真技术利用现代计算机的优势，以低成本的方式能够很好的完成真实环境中较难完成的电机学实验的教学任务，且可以通过网络的手段实现电机模型和建模思想的共享，可以更加合理化的让学习利用网络教学资源，有利于让学生进行反复的无成本的操作和对理论知识的反复验证及设计，同时打破了时间及空间的限制，可以实现随时随地的进行电机模型的搭建及对理论知识的验证。为项目或任务驱动教学法以及翻转课堂教学模式的实施提供了有利条件[7,8]。

（三）电机学实验存在的问题电机学实验是电机学理论课程的重要教学实践环节，笔者根据自己多年来从事电机学实验教学工作，将从教学方法、教学内容的设置和教学资源开发等方面考虑，认为目前电机学实验主要存在以下几个方面的问题：1.电机学实验教学以传统的教学为主，授课方式单一，不利于调动学生的学习兴趣，这将导致学生掌握到的知识较弱，进而引发了学生对电机学理论知识的不理解。特别的对于电机学部分章节中的理论性极强且内容枯燥无味的情况，采用这种单一的教学方法显然非常不利于学生对理论知识的掌握与理解。2.大多数电机实验室内的实验设备笨重，价格昂贵且运行及维护的成本较高，尤其涉及到工业控制中使用的大功率型的电机还存在着人身危险的因素，若只采用传统实验教学内容已不能满足当前的需要，近些年随着数字控制技术的发展，电机的控制技术也得到了长足的发展，同时不同类型的电机层出不穷。如若紧跟时代的步伐，当前电机实验室不能得到大额的资金支持来满足对各类实验电机的需求，显然限制了学生对各类电机的实际应用，特别是对一些新型电机的使用更是无法保障，同时受到实验空间的限制，学校更无法为每一位学生提供足够的实验空间和实验创新的机会，这更加不利于培养学生的应用创新能力。

（四）改革措施和对策针对以上电机学实验存在的问题，从以下几个方面进行电机学实验的改革。1.完善课程体系由于需要在本科教育中引入计算机仿真技术，需要在课程建设方面进行完善。在学生的大学一年级阶段增设系统的建模与数值分析的相关课程，建模思想早早的植入于学生们的大脑内，为大学二年级所学的电机学做好铺垫。同时在大学的课程体系内需要引入与电机学相关的专业计算机仿真软件，将与电机学相关的计算机仿真软件的学习作为大学一年级的必修内容，且通过严格的考试过关来衡量学生对计算机仿真软件的掌握程度，对于计算机仿真软件的学习可通过项目驱动法的教学方式培养学生运用计算机仿真软件对相关电路的实践设计能力。2.计算机仿真技术应用于电机学实验中的改革针对以上问题2可知单纯的实验平台上的项目实验限制了每位学生的创新性设计思路，在实验平台上只是简单的进行一些项目的验证性实验，缺乏了对实验的理论深度思考。计算机仿真技术的引入能够更加直观的让学生发现电机电气模型中有关的电压、电流、转速、转矩等相关参数的实时动态变化，更加容易的找到电机调速等一般性规律，同时能够及时发现问题，解决问题。在实际应用中，以目前国内权威性较高的MATLAB仿真软件为例，该软件集成了几十种不同类型的电机模型，以此软件为基础而开发的电机学仿真模型，可以改变电机学实验中的单一实验形式，它可以使学生由被动地接受教师的灌输转变为主动地探究实验的真谛。并且在该仿真软件下根据同样的设计要求，可以很容易的在计算机界面上实现不同的解决方案，这就能调动学生的积极性和主动性，培养他们发现问题﹑分析问题和解决问题的能力以及他们的创新能力。另外除了课上的时间以外，学生还可以利用课下的时间使用计算机仿真软件继续进行相关实验。这就打破了实验时间和空间的限制，保证了学生有足够的空间和时间来完成实验，达到了“线上、线下”都可以进行的教学模式，解决了在原有实验条件下受到时间和空间的不足而影响学生质量的培养问题。

三结束语

计算机仿真技术引入电机学实验的教学模式，激发了学生的深入学习电机理论的兴趣，融合了线上、线下两种不同的教学方法，对电机学理论及实践进行了有益的补充。该种教学方式可以充分的使学生体验到不同的学习方式，加深了学生对电机学理论知识的理解。进而完善了电气工程专业的课程体系、革新了不同模式下的教学内容和丰富了学生对电机学认知，探索出一条行之有效的教学改革之路，必将提高平顶山学院电气工程专业学生的人才培养质量。

参考文献

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[2]尚亮.基于计算机仿真技术的光电信息类课程教学改革初探[J].中国现代教育装备,2018(11):39-41.

[3]马国光,杜双.计算机仿真技术在“油气集输”课程教学中的应用[J].教育现代化,2017,4(49):246-248+266.

[4]周晓敏.计算机仿真技术在实验教学中的应用[J].计算机产品与流通,2018(08):204.

[5]李小飞，王建民.浅析计算机仿真技术在《铸造工艺课程设计》教学中的应用[J].教育现代化，2017，4（48）：61-62.

[6]邓佳宾.计算机仿真技术在高校专业设置及培养方案实施环节中的应用与研究[J].高师理科学刊,2018,38(11):78-81.

[7]黎琼.基于计算机仿真技术在汽车理论教学中的应用[J].电子技术与软件工程,2019(03):141.

[8]欧阳鑫玉,等.基于案例递进驱动的计算机仿真教学改革[J].教育现代化,2018,5(49):67-69.

作者：余亚东 单位：平顶山学院