電機與拖動課程教學方法研究

孫國琴

摘要本文對“電機與拖動”課程教學中的一些體會進行了總結，就如何提高教學效果、培養(yǎng)學生的應用能力，提出了一些切實可行的教學方法。

關鍵詞電機與拖動教學方法工程應用

中圖分類號：G642文獻標識碼：A

能形成的關鍵性課程，也是學生在今后的工作中從事各種自動化工程的必備基礎。該課程既有一定的理論性，又有很強的實踐性，且課程涉及電學、電磁學、力學、機械等內容，具有內容多、教學課時少、學習難度大等特點，長期以來在教與學兩方面都存在著較大的困難。如何使學生較好地掌握這門課程的內容，并具有較強的實際應用能力，一直是該課程要解決的問題。本文結合自己多年的教學實踐，對這門課的教學方法做了深入探討。

1 從緒論出發(fā)，引導學生學習興趣

良好的開端是成功的一半。為了使學生從一開始就對“電機與拖動”課程的學習有足夠的認識，在心里上形成強烈的求知欲和濃厚的學習興趣，第一堂課緒論部分，采用多媒體教學，以調動學生的學習熱情。首先播放視頻及圖片，讓學生從外觀上認識電機及變壓器，并從日常生活中去尋找它們，如教室里的電風扇、家里的洗衣機、商場里的電梯、生活小區(qū)的供電變壓器、手機充電器等。通過這些例子，學生對電機及變壓器有了感性的認識，拉近了學生與課程的距離。在此基礎上，通過動畫展現(xiàn)電機在工業(yè)流水線上的應用，如：軋鋼生產(chǎn)線、鋼板剪切、港口裝卸、飲料灌裝等系統(tǒng)。在學生有了直觀的印象后，再介紹電機、變壓器、電機拖動的定義、能量轉換關系、基本功能及特點。通過這種感性引入方式，讓學生感受到學好“電機與拖動”課程的必要性，進而產(chǎn)生對本課程的學習興趣，為今后授課的順利進行，打下了很好的基礎。

2 以工程應用為依據(jù)，精選教學內容

“電機與拖動”課程不僅具有較強的理論性，而且具有廣闊的工程背景，加之電機的種類繁多，各種新型電機層出不窮。課程內容多，且涉及電、磁、力等物理概念，學生在有限的課時內，較難掌握這些內容。如何根據(jù)工程實際需要進行取舍，并將這些內容有機地融為一體，使學生在有限的學時里了解、學好、應用好電機，這是教學中碰到的首要問題。在教學內容的組織上主要從打好基礎理論基礎、突出工程應用等方面考慮。

2.1 打好理論基礎，強化對電機結構的理解

電機和變壓器本質上是一種借助于電磁場實現(xiàn)機電能量轉換及電能傳遞的裝置，故對其的分析自然涉及電、磁、力、熱以及結構、材料等方面的知識。在課程的基礎部分，重點討論了鐵磁材料的磁化飽和現(xiàn)象、鐵芯損耗等，說明硅鋼片作為電氣設備鐵芯的原因。強調電磁學的三個基本定律：電生磁的安培環(huán)路定律、磁生電的電磁感應定律以及電磁作用產(chǎn)生力的電磁力定律。有了這些基礎知識后，學生對電機和變壓器的結構組成、工作原理的理解就比較容易了。

2.2 根據(jù)工程應用需要，更新教學內容

近年來電力電子、材料、數(shù)控等新技術的發(fā)展，帶動了電機及電機拖動的發(fā)展。一些新型的電機相繼出現(xiàn)，如：永磁同步電機、開關磁阻電機等以其獨特的優(yōu)勢受到青睞，故在教學中，抽出一些時間來介紹這些新型電機，為學生的實踐環(huán)節(jié)、學科競賽及就業(yè)提供一定的知識儲備。

另外，可調直流電源及變頻電源的發(fā)展，使傳統(tǒng)交直流電動機的起動、制動及調速方法有了較大的改變。例如：直流電動機的起動，教材主要介紹電樞回路串電阻的方法，而對降低電樞電壓起動的方法敘述較少。在教學中，加強了這方面內容的講授。又如交流電機的調速，著重講授目前在工程上應用較多的變頻調速方法。根據(jù)電機技術的發(fā)展、工程實際應用的需要，適時加強、更新教學內容，對學生是有益的。

3 以學生為主體，不斷改進教學方法

在當今教育技術迅猛發(fā)展的時代背景下，傳統(tǒng)的“一支粉筆、一塊黑板、一言堂”顯得太古板，對學生缺乏吸引力，尤其是電機拖動課程，內容抽象、知識點多、綜合性強，用傳統(tǒng)的教學方法，學生不易理解。在教學實踐中，應采取多種教學方法，充分調動學生的學習積極性、主動性、參與性，讓學生從被動的學習狀態(tài)下解放出來。

3.1 情景式教學，直觀感性

電機及變壓器結構的講解是比較枯燥乏味的，鐵芯、繞組、附件……往往是教師講得辛苦，學生聽得云里霧里。為了使講課生動、學生容易入門，教師將實物帶到教室，如不同形狀的硅鋼片、銅線，還有拆開的舊電機，定子、轉子、滑環(huán)、電刷及換向片等等。教師對照實物講解電機的結構，學生能親手摸一摸、親眼看一看，現(xiàn)場裝一裝。當講解完電機工作原理后，將教學電機通電，電機開始運轉……采用這種情景式的教學方法，學生不光學得快、記得牢，而且對學習也有了濃厚的興趣，收到了事半功倍的效果。

3.2 對比式教學，印象深刻

學生在學習過程中獲得的大量知識是離散的、非結構化保存的，這些知識沒有形成相互間有機的聯(lián)系，不利于鞏固和綜合應用。為解決這個問題，教師應引導學生適時對所學知識點進行歸納總結、分類，使其系統(tǒng)化，掌握各知識要素之間多重化的鏈接方式。在講電機拖動時，采用對比法教學，防止學生越學越亂。如在異步電機等值電路推導時，可與變壓器等值電路的推導過程進行比較，對旋轉的轉子作處理后，其分析方式就與變壓器類似了。通過比較教學法，理清思路，使學生感覺這門課程不是那么難學了。

3.3 啟發(fā)式教學，條理清晰

以點帶面、進行啟發(fā)式教學，培養(yǎng)學生獨立分析問題、解決問題的能力。在電機拖動教學中按照提出問題-解決方法-性能比較的思路進行教學，如講解電機的起動，首先強調電網(wǎng)及負載對電動機起動的要求，然后分析電機直接起動存在的問題，進而考慮如何解決問題，即應采取什么樣的措施？最后總結采取這種措施達到的效果，即性能分析。這種講課思路與學生學習知識的過程相一致，可以更好地培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。

交流電機原理講完后，讓學生思考一下二相（或單相）繞組通入二相（或單相）電源產(chǎn)生的磁場是什么樣的磁場？單相異步電機是如何工作的？三相異步電機工作時缺相與停車時缺相產(chǎn)生的后果一樣嗎？等等，講清這些工程中經(jīng)常遇到的實際問題，引起學生很大興趣，對學生今后解決工程現(xiàn)場的突發(fā)事故很有幫助。

4 加強實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)動手能力

對于“電機與拖動”課程，采用理論與實踐操作相結合的教學方法是不可或缺的。通過實驗，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維與動手能力，提高學生工程實踐操作技能；通過實驗，提出問題和解決問題，鍛煉學生的探索進取精神；通過實驗，培養(yǎng)學生相互協(xié)作能力和團隊精神。

實驗教學與理論教學不同，十分強調動手能力，由于“電機與拖動”實驗涉及到強電，在實驗過程中，特別要注意用電安全，嚴格操作規(guī)程，正確選用測量儀表，排除簡單故障，以達到正確使用電氣設備的目的。在實驗設備上，既有幾十千瓦的大電機，也有幾十瓦的小電機。根據(jù)實驗室條件，在設計實驗內容時，從認識實驗、基本實驗、綜合實驗到拓展實驗層層遞進，給學生創(chuàng)造了良好的工程環(huán)境，提高了學生的工程意識。

在認識實驗環(huán)節(jié)，主要讓學生認識各種實驗設備及配電柜，并現(xiàn)場感受大電機的起動、運行過程，當55KW的交流電動機（采用降壓起動器）帶著48KW直流發(fā)電機起動時，電機發(fā)出的隆隆轟鳴聲，給學生留下了很深的印象。基本實驗環(huán)節(jié)主要是論證性實驗，幫助學生理解課程內容，如變壓器短路、開路參數(shù)測定，直流電動機及交流電動機固有特性、人為特性、工作特性的測定等。電機機組由三臺（交流繞線異步機、他勵直流電動機及發(fā)電機）3~4KW的電機同軸組成，其中的直流發(fā)電機+電阻箱作為模擬負載。在實驗中，學生不僅要測試特性，還要閱讀理解電機的主電路及控制電路，掌握繼電接觸線路中自鎖/互鎖的作用，學會接線及查線方法，科學實驗報告的撰寫等等基本技能。綜合實驗內容為直流電機的四象限運行分析，幫助學生綜合理解電機的各種運行狀態(tài)。通過電機機組+電阻箱，實現(xiàn)直流電機的基速以下串電阻、基速以上弱磁調速，電動機的能耗制動、倒拉反轉及回饋制動。該實驗難度較大、時間較長，對學生和教師都是考驗，但對學生來說收獲很大。拓展實驗主要是控制電機方面，如：步進電機的運行特性及細分步工作分析等。

采用工程上使用的電氣裝置與設備，設計工程上常用的電機運行狀態(tài)，為學生提供盡可能多的動手機會。在實驗過程中，讓學生自由組合建立小組，合理分工，認真熟悉實驗內容和實驗電路，認清主電路和控制電路。不斷強化工程化教育，注重培養(yǎng)學生解決實際問題的綜合能力。

5 結束語

教學是一門藝術，教師只有全身心地投入，精心設計每一節(jié)課、每一個實驗，才能將深奧的理論淺顯化、抽象的感念具體化、書本的知識工程化，使學生更好地理解、掌握知識。在“電機與拖動”教學中，教與學同樣重要，改善教學方法，培養(yǎng)學生學習興趣，引導學生動手、動腦，以達到使學生主動學習的目的。實踐證明，這些教學方法能調動學生的積極性，提高學習效率，取得較好的教學效果。

參考文獻

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