“机电传动控制”课程教学改革与优化

雷金+彭卫平+秦新燕+刘照

【摘 要】通过课程体系重构，实现了“机电传动控制”课程的再定位；基于关联性分析，优化了课程内容。改革后的课程内容，体现了机电传动控制领域的最新技术，增加了应用实例，强调了知识的系统化与运用，避免了与其它课程内容的重叠，有利于学生的学习兴趣和实践创新能力的提高。

【关键词】机电传动控制；课程；教学；改革；优化

中图分类号： G642.0 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2017）23-0043-002

【Abstract】Through reconstructing of curriculum system，"mechanical and electrical drive control" can be realized the relocation.The teaching content are optimized by correlation analysis.Through the reform，the curriculum content can embody the latest technology in the field of mechanical and electrical drive control.Moreover，some application examples were added in the new content， which emphasizes the systematization and application of knowledge.The reform and optimization avoid the overlapping with other courses content，and improve students' interest and innovative ability in learning and practice.

【Key words】Electro-mechanical Transmission Control；Curriculum；Teaching；Reform；Optimization

0 前言

“機电传动控制”课程以各类电机驱动为主线，主要讲述交流电机、直流电机、测量用电机和控制用电机的特性、使用及选型等知识，介绍机电传动控制原理、常用控制电路及控制电路设计方法等[1]。它是一门交叉性、应用性极强的课程，受到国内外高校机械设计制造及其自动化专业的普遍重视。如美国密西根大学等世界一流大学很早就注重本课程的教学研究；国内的华中科技大学，上海交大和东南大学等通过开展精品课程建设，形成了较为成熟的教学体系，为我国高校“机电传动控制”课程的教材、教学手段、教学实践等提供了借鉴和指导[2]。但随着计算机、信息、自动控制等技术的发展和人才培养要求的变化，我国工科院校目前在“机电传动控制”课程内容方面仍存在一些问题，如1）与“计算机控制技术”、“数控技术”等相关课程部分内容重叠；2）多数教材偏重理论知识的介绍；3）实验教学以演示性为主；4）学习考核和评价方式陈旧等[3]。为了提高学生分析解决问题、工程实际应用和开拓实践创新的能力，基于课程内容关联性、教学手段集成化、考核方式多元化和实践教学一体化等理论和方法，进行“机电传动控制”课程教学综合改革与创新实践十分必要。

本文主要开展“机电传动控制”课程内容改革研究。即先通过课程体系重构，实现“机电传动控制”课程定位；再基于关联性分析，优化“机电传动控制”课程内容与结构。

1 课程体系重构与定位

机电传动系统是由电动机驱动、并通过传动机构带动生产机械运转的一个动力学整体，它一般由电动机、生产机械的工作机构、传动机构、控制设备和电源五部分组成[4]。其控制的“直接对象”是“电动机”、“最终目标”是“工作机构”、“动力传递”由“传动机构”。可见，“机”、“电”、“控”、“信”是构成“机电传动控制”相关课程体系的四个主要方面。

然而，原有的课程体系重“电”轻“机”，重“控”轻“信”，缺乏系统性和完整性，是一种由“自动控制原理”、“机电传动控制”、“PLC控制技术”、“计算机控制技术”、“数控技术”等组成的机电控制理论课程体系，容易产生“机电传动控制”课程定位模糊、内容重叠、实践脱节。过去的“机电传动控制”常作为专业基础课程，强调基础性，忽视了实例分析；突出先进性，忽视了内容交叉；重视理论性，忽视了工程应用；势必导致课程内容理解困难，学生的学习兴趣、学习效果和动手能力难以提高，创新能力更难培养。

事实上，“机电传动控制”不仅与电动机特性和控制技术有关，而且与工作机构和传动机构的负载特性和惯性转矩等相关，其目的是要实现各种电动机或者执行器的逻辑及伺服控制，以便为生产实际服务。因此，“机电传动控制”相关课程体系还应包括“机械动力学基础”、“测试技术”和“机电液一体化系统设计”等；考虑到学时的限制和避免内容的重叠，“PLC控制”、“单片机控制”和“现场总线”等内容应合并在“计算机控制技术”课程内，并保留在该体系中。

重构后的课程体系中，“自动控制原理”、“机械动力学基础”、“测试技术”是“机电传动控制”课程的前提和基础，“计算机控制技术”是“机电传动控制”课程的扩展和深化，“机电液一体化系统设计”是“机电传动控制”课程的目的和实践；“机电传动控制”课程强调控制技术在机电传动中的应用，其专业课的特征更加明显。

2 课程内容重组与优化

“机电传动控制”课程的目的是培养学生的机电传动控制系统分析和设计能力，它不仅要包含机电传动系统各组成（如电动机、常用电气元件等）的基本知识（如结构、参数、材料、原理、特性、应用等），而且应从整体的角度介绍机电传动系统的各种运行状态（如过渡过程等）、负载特性（如转矩特性等）、工作要求（如稳定运行条件等）、控制技术（如断续控制、逻辑控制、伺服控制、数字控制等），并且还要涵盖有关计算方法、电动机和常用电气元件的选择、基本控制电路、典型设备电气控制系统分析、电气控制系统设计方法等[5]。其内容多、知识面广，要做到合理的选择，须结合上述相关课程体系进行统筹规划（如图1），既要考虑内容的系统性和完整性，又要避免与其它相关课程内容的重复或重叠[6]。表1给出了重组与优化后课程的章节内容。

为使“机电传动控制”课程结构更清晰，本文运用对象建模方法对其进行了优化（如图2）。

与原有的相关教材相比，该课程内容主要做了以下改进：1）删除了原有《电机、拖动与控制》教材中的电动机的磁路和等效电路分析；2）简化了现有《机电传动控制基础》教材中的与《电工电子技术》重叠部分；3）压缩了“计算机控制技术”部分内容，保留了其中的基本概念；4）增加了应用实例分析和系统设计与电路设计的实践内容；5）理清了内容之间的联系和与其它相关课程的关系；6）优化了课程内容结构和顺序。

3 结论

针对“机电传动控制”课程内容改革，提出了两点改革方向：1）合适选择的教学内容，适当增加一些科技前沿的新设备、新技术和工程实例分析等内容；2）减少理论课学时数，增加实践教学学时数，增设课程设计和动手制作等实践环节。

采取了三个改进步骤：1）先通过相关课程体系重构，实现“机电传动控制”课程定位；2）再基于关联性分析，合理选择课程内容；3）后通过结构分析，优化课程内容。

取得了四方面的成果：1）完成了“机电传动控制”课程大纲和内容改进；2）理清了该课程内容之间的联系和与其它相关课程的关系；3）克服了原有教材重理论、轻应用的弊端；4）解决了课程内容系统性、完整性、先进性与重复性等问题，为进一步深化课程改革打下了良好的基础。

【参考文献】

[1]张忠夫.机电传动与控制[M].北京：机械工业出版社， 2010（6）.

[2]王克义，黄玉瑄.机电传动及控制教学改革的探索与实践研究[J].教学研究，2016.1：88-92.

[3]倪敬，许明，陈国金.“机电传动控制”课程教学改革研究[J].教育教学论坛，2011（21）：147-148.

[4]心海，赵华.机电传动控制[M].北京：高等教育出版社， 2011（12）.

[5]冯清秀，邓星钟.机电传动控制（第五版）[M].武汉：华中科技大学出版社，2011（6）.

[6]陈贵荣，刘少克.“电机与拖动”课程教学改革[J].电气电子教学学报，2008，30（6）：1-2.endprint