基于OBE理念的电力拖动和控制技术课程教学改革研究与实践

樊建强，韩海豹，李凯丽，赵晓艳，刘 攀

（晋中信息学院，山西 太谷 030800）

电力拖动和控制技术课程是电气工程及其自动化专业的必修课，是一门多学科融合交叉、综合性较强的专业课程，该课程涉及电机学、自动控制原理、电力电子技术、模拟电子技术、数字电子技术、传感器与检测技术、信号分析与处理和计算机控制技术等多个学科，具有知识面广、综合性强、实践强的特点。随着控制系统学科的发展，原有的教学内容、教学手段和方法亟需改进，以适应当前社会。

1 课程的介绍及基本目标

电力拖动和控制技术课程与其他课程的关系如图1所示。其中的电机及负载特性知识需要用到电机学课程中对应的内容，在整流、逆变器以及PWM控制中需要回顾电力电子技术课程的内容，在系统模型的稳态和动态性能分析中需要应用自动控制原理课程的知识，调节器电路结构分析中需要应用电子技术和计算机控制等课程的知识。由此可见，电力拖动和控制技术课程的综合性远远超过其他电气工程专业课。电力拖动和控制技术课程讲授的主要内容包括直流电动机、异步电动机、绕线式电动机、同步电动机调速系统的稳态、动态性能分析与控制以及各种先进的控制技术如电压和磁场的矢量控制技术等[1]。

图1 本课程与其他课程的关系Fig.1 The relationship with other courses

通过学习电力拖动和控制技术课程，学生应了解电力拖动和控制技术，掌握电力拖动和控制技术中各种系统的结构、基本性能指标，能够将所学原理和方法应用到实际工程中，解决企业生产中面临的实际问题，为成为电气工程及其自动化专业的工程技术人员打下坚实的基础。

2 基于OBE理念的电力拖动和控制技术的课程教学方式改革

2.1 OBE理念

OBE理念以学生能力为导向，采用OBE教学理念设计教学内容、方法和手段，注重学生能力的培养，为每位学生提供展示能力的平台，摒弃传统的老师讲授，学生死记硬背，或传统的板书+PPT课件的模式以及采用标准化的考核方式，而是注重过程考核和能力为导向。在该理念下的课程建设以实际具体的企业需求为目标，使学生和老师明确能力培养的目的，激发学生的内在动力，解决就业压力和社会需求不对等的矛盾[2]。

2.2 教学方法

山西农业大学信息学院为应用型本科院校，培养的电气工程及其自动化专业学生为工程应用人才，主要从事电力拖动系统的设计、安装、调试和维修工作。

2.2.1 理论课内容

在讲授的课程内容上，应该强化学生的知识广度，弱化深度，理解即可。如在讲第六章“异步电动机调速系统”时，弱化各种公式的推导过程，经过多年教学发现，遇到推导公式学生就容易犯困走神；应加强调速系统的应用，公式的使用，在系统设计时公式中的参数如何应用，改变参数会对整个系统有什么影响等内容。

在讲授的内容上，以实际企业的项目为主线，由小到大、由简答到复杂、由单一到综合的方式，不能直接选用太难的项目。注重知识的实用性，而不是片面地、机械地为学而学。

2.2.2 实验课内容

实验课采用课前使用MATLAB仿真、实验室实物操作、加校外实习基地实践相结合的方式，通过在学习通平台上，教师建立电力拖动和控制技术的所有理论课和实验课的教学视频，课前让学生提前观看教学视频陈述遇到的困难和心得，以此来检验实验预习的效果。以转速和电流双闭环直流调速系统为例的仿真，如图2所示，学生不仅要自己搭建模型还要设置参数，从而观察运行效果以此来加深双闭环中内环电流和外环转速调节的作用。

图2 双闭环直流调速Simulink仿真图Fig.2 The Simulink simulation diagram of double closed loop DC speed regulation

实验室实物操作，使学生能够正确连线各模块和电机，搭建完整的拖动系统。并让学生讲述实验原理和操作过程，老师再进行检查、补充和总结。

2.3 课程思政

在课程中加入课程思政元素，以国家大科技项目和智能制造成果培养学生的爱国热情和自豪感。通过学习教学名师的课程和实际的教学体会，发现只有通过与所学课程知识相切合，以课程思政元素导入该部分知识，而不是生搬硬套，这样才能激发学生的学习热情和爱国情怀。

2.4 学生管理

班级容量每届不超过40人，采用小班教学，便于教学管理。除了传统的照片点名方式外，还可与采用学习通中的各种点名方式。通过考勤和学生的作业相结合，重点让学生理解为什么学习，学和不学在今后的工作中存在的区别，而不是强制性地为了管而管。除了授课教师外还配有学业导师和辅导员老师，三位一体共同完成学生的管理工作。

2.5 现代教学模式与方法

以实用性、工程性和综合性为导向，充实和更新教学内容，充分注意到学生学习特点和习惯，是做好教学工作的基本前提。采用制作微课课程放到学习通平台便于学生时时刻刻随时学习，并解答疑问。

2.6 教师自身能力的提升

电力拖动和控制技术课程的理论和技术不断更新，老师也应该不断补充知识提高自己，不但要翻阅国内外文献和互联网学习先进理念，而且要在假期去相应实习基地参观学习，并进行实践，帮助企业进行技术改造和项目申报。

3 结语

电力拖动和控制技术课程是电气工程及其自动化专业的一门实用性、工程性和综合性较强的专业课，其教学改革是一项复杂而系统性的工程，技术性涉及面也较广，它的核心在于“实用”。因此，在教学中必须在提高学生学习兴趣的基础上，强调实际的应用，需要老师精心的调研和准备，以及学生的共同努力才能实现。本文作者通过多年教学实践和德国ASIIN工程教育认证的要求进行了一系列教学改革尝试并取得了一定的效果。