“電機與拖動基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革的探索和實踐

李瑾

摘 要 “電機與拖動基礎(chǔ)”課程是自動化專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，在專業(yè)學(xué)習(xí)中占有很重要的地位。針對本課程難教難學(xué)的狀況，本文根據(jù)自動化專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和課程特點從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段、課程考核等方面對該課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞 電機與拖動基礎(chǔ) 教學(xué)方法 改革

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2017.11.057

Abstract "Electrical Machine & Drive"course is an important basic specialty course in automation specialty， it plays an important role in the area of specialty. It is hard to teach and learn， hence， according to training target of automation specialty and the characteristics of "Electrical Machine & Drive"course， this paper has discussed teaching reform of the course， such as teaching contents，teaching methods and means， and examination mode etc.

Keywords Electrical Machine & Drive； teaching methods； reform

0 引言

“電機與拖動基礎(chǔ)”課程是自動化專業(yè)的專業(yè)核心課程，由于這門課程涉及到電學(xué)、磁學(xué)和力學(xué)等相關(guān)知識，[1]知識面廣、概念多且內(nèi)容抽象，教學(xué)效果不理想，因此我們根據(jù)應(yīng)用型本科人才的培養(yǎng)目標(biāo)對該課程的教學(xué)進(jìn)行了改革和探索。

1 教學(xué)內(nèi)容改革

選用合適的教材是展開教學(xué)的第一步，由于我校以應(yīng)用型人才為培養(yǎng)目標(biāo)，因此自2010年也就是從2008級自動化專業(yè)開始改用適合于應(yīng)用型本科層次的許曉峰主編的國家級規(guī)劃教材《電機與拖動》，并根據(jù)理論與實踐相結(jié)合的原則對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了改革。具體來講：

（1）根據(jù)實際應(yīng)用情況合理分配學(xué)時。由于本課程內(nèi)容多但只有48個學(xué)時（理論42+實驗6），因此教學(xué)時需對課程內(nèi)容作適當(dāng)刪減以高效地利用相對較少的學(xué)時。比如直流電機只進(jìn)行簡單介紹，變壓器和交流電機作為重點進(jìn)行講解，符合現(xiàn)實的應(yīng)用情況。對于交流電機的內(nèi)容，則側(cè)重于拖動部分即異步電動機的起動、調(diào)速與制動。

（2）增加直線電機、開關(guān)磁阻電機和無刷直流電機等應(yīng)用型內(nèi)容，使課程教學(xué)體現(xiàn)現(xiàn)代科技的發(fā)展。

（3）把與電機控制相關(guān)的PLC、自動控制原理、電力傳動控制等的課程設(shè)計、實訓(xùn)等實踐環(huán)節(jié)引入本課程教學(xué)中，以增強課程間的融合，更好地實現(xiàn)本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)。[2]本課程內(nèi)容共劃分為六個知識模塊，課程總學(xué)時為48，其中理論學(xué)時42，實驗學(xué)時6。課程重點：直流電動機、變壓器和三相異步電機的原理和運行特性及機械特性。課程難點：變壓器的并聯(lián)運行、交流電機旋轉(zhuǎn)磁場概念和電機內(nèi)部的電磁關(guān)系、三相感應(yīng)電動機的電壓方程和等效電路。課程具體學(xué)時安排如表1所示。

實踐教學(xué)的設(shè)計思想：對課程重點內(nèi)容的基本原理進(jìn)行驗證，幫助學(xué)生理解課程重點內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生對工程問題的觀察和分析能力。根據(jù)本課程重點和學(xué)生具體情況，實踐教學(xué)分成兩塊進(jìn)行設(shè)計。第一塊是在本課程的理論教學(xué)中設(shè)計一定數(shù)量的仿真實驗?zāi)K，加深學(xué)生對課程核心內(nèi)容的理解，通過課堂仿真實驗增強學(xué)生對電機特性、電機內(nèi)部物理過程的感性認(rèn)識；第二塊是實物實驗，讓學(xué)生親自動手操作，通過增加綜合性和設(shè)計性實驗項目加強學(xué)生對相關(guān)理論知識的掌握，使學(xué)生對電機及拖動系統(tǒng)有全局認(rèn)識，增強工程觀念，提高他們分析和解決具體問題的能力。本課程的實驗學(xué)時為6學(xué)時，實驗教學(xué)大綱中提供共12個學(xué)時的6個實驗以供選擇，具體實驗項目：兩個必做實驗：實驗一、三相異步電動機的起動（綜合性實驗）；實驗二、三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制（驗證性實驗）。四個選做實驗：實驗三、直流并勵電動機機械特性及調(diào)速性能的測定（綜合性實驗）；實驗四、單相變壓器實驗（設(shè)計性實驗）；實驗五、三相異步電動機的順序控制（驗證性實驗）；實驗六、三相異步電動機的制動控制（驗證性實驗）。

2 教學(xué)方法和教學(xué)手段改革

“電機與拖動基礎(chǔ)”課程概念和公式多，內(nèi)容抽象不好理解，所以老師首先注意著手培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，通過靈活運用多種教學(xué)方法來增強教學(xué)效果。

2.1 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

從課程一開始就注意激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助他們樹立信心，消除他們在學(xué)習(xí)本課程時的畏難情緒。在緒論課中和學(xué)生一起回顧電機的誕生、發(fā)展及應(yīng)用，啟發(fā)學(xué)生聯(lián)想生活中用到的電機設(shè)備，如電扇、電吹風(fēng)、電動車、洗衣機、電梯等，讓學(xué)生認(rèn)識到電機與生活息息相關(guān)，[3]學(xué)習(xí)本課程非常有用。

2.2 運用“比較教學(xué)法”幫助學(xué)生加深理解

（1）前后比較，就是把新知識跟已學(xué)的舊知識相比較分析，辨析異同，以便于學(xué)生歸納和記憶。比如在學(xué)習(xí)異步電動機時，可把它與已學(xué)過的變壓器進(jìn)行比較：異步電機定子加電壓、轉(zhuǎn)子開路時相當(dāng)于變壓器空載，轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時相當(dāng)于變壓器短路，這時它們的電磁關(guān)系、工作原理、等效電路的結(jié)構(gòu)和基本方程形式都完全相同。主要區(qū)別在于：異步電機基本方程中的變比，除了繞組匝數(shù)比，還要考慮繞組系數(shù)；異步電機的主磁路除了鐵磁材料外還包含氣隙，磁阻較大，故勵磁電流較大；異步電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時為了得出等效電路除了要象變壓器那樣進(jìn)行繞組折算還有頻率的折算。這樣既復(fù)習(xí)了變壓器部分，又使學(xué)生明確了異步電機與變壓器的異同，提高了學(xué)習(xí)效率。endprint

（2）歸類比較，即把相似或性質(zhì)相同的知識點按一定的標(biāo)準(zhǔn)歸類，然后進(jìn)行比較，防止前后的知識相互混淆。比如他勵直流電機的3種人為機械特性，盡管電樞電阻、電壓或磁通不一樣，但3種人為特性方程都可寫成n = n0 - Tem形式，則可以結(jié)合機械特性圖象比較它們的理想空載轉(zhuǎn)速n0和斜率 ，分清各自的特點，避免相互混淆。

2.3 用“啟發(fā)式教學(xué)法”培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

用啟發(fā)式教學(xué)法代替老師一人講到底的填鴨式教學(xué)，課堂上首先明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，老師有針對性地對重要知識點提問，啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生思考而不是直接給出結(jié)論，從而培養(yǎng)學(xué)生通過思考自主獲取知識的能力。

例如，在學(xué)習(xí)三相異步電動機工作原理時，可先復(fù)習(xí)變壓器的工作原理，即變壓器的原邊通過交變磁場將能量傳遞到副邊，并說明，跟變壓器相似，電動機的定子和轉(zhuǎn)子間也沒有電氣聯(lián)系，然后提問：為什么異步電機的定子繞組通電后它就能旋轉(zhuǎn)起來？注意觀察學(xué)生的反應(yīng)，接著提問圓形旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生條件，啟發(fā)學(xué)生思考后回答問題。最后老師總結(jié)：第一步是“電生磁”，然后“磁生電”，最后“電磁力”。之后繼續(xù)提問：異步電動機名稱中“異步”二字的含義？從而加深了學(xué)生對異步電機原理的理解，有助于培養(yǎng)其創(chuàng)造性思維。

2.4 合理運用多種教學(xué)手段

本課程內(nèi)容多且學(xué)時少，傳統(tǒng)的黑板板書要占用大量時間，而且手繪的圖形不規(guī)范也會影響教學(xué)效果。

課程教學(xué)中根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的不同特點選擇如板書、實物投影、動畫、虛擬電路等合適的教學(xué)手段，力求取得最佳的教學(xué)效果：講解工作原理時，采用多媒體課件并配合板書理論推導(dǎo)；講解有關(guān)概念時，采用文本并配以圖片；分析異步電機等效電路時，通過多媒體動態(tài)示意圖使抽象的教學(xué)內(nèi)容能夠被非常形象地展示給學(xué)生；對電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)問題，可以通過圖片或動畫形式來展現(xiàn)，還可到實驗室直接對照實物講解，增強學(xué)生的感性認(rèn)識；學(xué)習(xí)電機機械特性時除了可用靜態(tài)圖片和動畫形式，還可利用MATLAB仿真軟件來進(jìn)行演示，使學(xué)生直觀地看出當(dāng)某些參數(shù)變化時機械特性曲線的變化特點和規(guī)律。

3 改革課程考核方式

為了實現(xiàn)考核內(nèi)容的全面化和考核過程的科學(xué)化，我們改革了《電機與拖動基礎(chǔ)》課程的考試制度，總成績=期末考試（閉卷）€？0%+平時成績€？0%?？己藘?nèi)容以能力考核為重點，減少單純靠死背就能得分的試題，著重考核學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力。為了實現(xiàn)期末考試的教考分離，該課程的試題庫正在建設(shè)中。平時成績除了作業(yè)和課堂考勤外，將實驗、讀書筆記、小論文、課堂發(fā)言和答疑情況也計入其中，這樣力求做到課程考核的客觀公正，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

4 結(jié)語

通過對“電機與拖動基礎(chǔ)”課程教學(xué)的改革，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強了學(xué)生的動手能力及創(chuàng)新意識，取得了一定的成果，我們將在以后的教學(xué)中不斷探索、實踐和完善，為更好地培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才繼續(xù)作出不懈的努力。

基金項目：《電機與拖動基礎(chǔ)》課程于2017年3月獲南昌工程學(xué)院校級重點建設(shè)課程立項，本論文是該項目的研究成果

參考文獻(xiàn)

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[2] 黃松柏.《電機與拖動》課程教學(xué)改革探討[J].輕工科技，2013.4：146.

[3] 熊鳳，楊青，趙學(xué)軍.《電機與拖動基礎(chǔ)》教學(xué)若干方面的實踐與探索[J].科學(xué)咨詢（科技·管理），2013.1：71-72.endprint