《電機拖動》教學手段與方法改革研究

王蕓 楊蓉

摘要：《電機拖動》是電氣工程及自動化領(lǐng)域一門重要的專業(yè)基礎課程，針對傳統(tǒng)課程理論性強、原理抽象、重計算輕應用等常規(guī)授課不足，通過引入多媒體、仿真軟件、新興行業(yè)應用案例分析等各類手段，改進課堂教學效果，提高學生對理論知識的掌握和實際應用能力。

關(guān)鍵詞：電機拖動? ?教學手段? ?方法

電機拖動是高等學校本科電氣、電子信息類和部分非電專業(yè)本科生在工業(yè)自動化應用領(lǐng)域的重要專業(yè)核心課程。目前，電機拖動技術(shù)應用十分廣泛，發(fā)展非常迅速，日益滲透到新能源利用、2025先進工業(yè)制造、機器人及人工智能等新興相關(guān)學科領(lǐng)域，并發(fā)揮重要作用，對我國進一步推進社會主義現(xiàn)代化建設有重要的意義。

《電機拖動》課程具有很強的理論性、工程性、實踐性。這種“超強理論課”使大部分學生望而生畏，學習起來嚴重缺乏自信，導致教學效果偏差[1]。多年來，《電機拖動》課程基本沿用了前蘇聯(lián)教材的課程體系，在課程教學中過于強調(diào)理論的系統(tǒng)性和完整性，而對電機特別是其各種工作特性和機械特性在工程實際案例中的應用卻較少涉及[2]。單一的“理論教學+驗證實驗”的教學模式已不能適應社會對工程技術(shù)人員的要求。為了使學生提高興趣，更好的掌握這門課程，具備較強的實踐操作能力，教學改革勢在必行。

一、授課現(xiàn)狀局限性

傳統(tǒng)《電機拖動》課程主要通過教師采用常規(guī)授課方式。學生首先進行知識學習，然后根據(jù)學習的內(nèi)容進行重復性練習（包括記憶公式、做大量習題、實驗等），同時通過若干關(guān)于電機接線、調(diào)節(jié)的簡單認知實驗環(huán)節(jié)建立對實際電機拖動系統(tǒng)的直觀認識，最后通過考試，如果成績合格就認為學生掌握了電機拖動技術(shù)方面的基本理論、基本知識和基本技能。這是一個大家普遍接受的、但是錯誤的理念，體現(xiàn)在學生對電機拖動技術(shù)的認識僅僅停留在理論層面，雖然經(jīng)過了大量的知識強化訓練，但最后仍無法思考所學知識應該用到何處。

常規(guī)《電機拖動》課程授課方式的局限性突出表現(xiàn)在由于缺乏有效訓練手段和方法，使得學生無法具備將電機拖動基本理論、計算與實際電機控制系統(tǒng)設計、分析相結(jié)合的能力，如圖1所示。

二、教學手段與方法改革

（一）充分利用多媒體等工具開展教學。例如，緒論環(huán)節(jié)增加包含短視頻、Flash動畫等多媒體的課程內(nèi)容，同時帶領(lǐng)學生參觀新型直線或平面電機研究中心，激發(fā)學生對電機拖動技術(shù)學習的興趣，使學生充分認識到電機拖動這門課的重要性。

（二）大量使用MATLAB、ANSYS等電機仿真軟件。通過仿真可以直觀地為學生分析特性曲線，還可以為學生展示建模的方法，例如他勵直流電動機電樞串電阻起動分析，可以搭建仿真模型講解起動過程機械特性、速度和電流變化過程，這樣既深入地探討研究又很好地引導學生利用MATLAB 工具解決問題，如搭建他勵直流電動機電樞串電阻起動模型，可以觀測電機起動的機械特性曲線。

（三）提高關(guān)于新型電機拖動系統(tǒng)的課程內(nèi)容。近年來隨著電機拖動技術(shù)在包括新能源利用、先進精密儀器制造、機器人設計等朝陽行業(yè)中得到創(chuàng)新性發(fā)展，涌現(xiàn)了一批新興的電機類型及控制調(diào)速技術(shù)，例如步進電機、直流無刷電動機、開關(guān)磁阻電動機等。圍繞新型電機拖動系統(tǒng)，設計若干具有代表性、創(chuàng)新性的電機控制系統(tǒng)案例，通過參觀、調(diào)研等方式了解在機器人領(lǐng)域、航空航天領(lǐng)域、納米發(fā)電領(lǐng)域等所采用的新型電機類型、結(jié)構(gòu)、工作原理。

（四）設計一系列實際工程中電機拖動系統(tǒng)的應用案例。例如理論聯(lián)系實際，采用案例教學與實際接軌，分析大功率交流異步發(fā)電系統(tǒng)（2500KW）應用于海上風力發(fā)電系統(tǒng)，分別對電樞串電阻起動和調(diào)壓啟動進行仿真案例設計。例如三相異步電動機環(huán)節(jié)開發(fā)一套關(guān)于風力發(fā)電系統(tǒng)的實際工程案例，引導學生通過仿真軟件設計一套采用三相異步電動機將風能轉(zhuǎn)化為電能的模擬系統(tǒng)，并實現(xiàn)不同風速、風況下的風力發(fā)電的穩(wěn)定輸出。從而使得學生深入掌握三相異步電動機的基本原理、功率和電磁轉(zhuǎn)矩關(guān)系、機械特性等。

三、結(jié)語

當前創(chuàng)新教育中，越來越重視對學生自主學習能力的培養(yǎng)?！峨姍C拖動》課程改革不僅需要通過傳統(tǒng)理論教學，更需要進一步引入包括媒體、仿真軟件、新興行業(yè)應用案例分析等各類手段對現(xiàn)有的教學方法進行改革，以適應新時代學生培養(yǎng)和發(fā)展需求。

參考文獻：

[1]厲虹，張巧杰，祁鯤.以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標的“電機與拖動”教學改革研究[J].中國電力教育，2010，（04）：57-59.

[2]李瑞霞.新時代下電機與拖動課程教學改革探析[J].文化創(chuàng)新比較研究，2018，（25）：129-131.

（作者單位：機電與控制工程學院，深圳大學）