電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革策略研究

穆文靜

（合肥職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 合肥230000）

0 引言

電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)這門(mén)課程中研究對(duì)象十分廣泛，涉及很多有關(guān)電磁場(chǎng)的內(nèi)容，導(dǎo)致不少學(xué)生反映學(xué)習(xí)該課程時(shí)有無(wú)從下手的感覺(jué)，怎樣讓學(xué)生通過(guò)較短時(shí)間掌握有關(guān)電機(jī)的理論知識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)能動(dòng)性是該課程教學(xué)亟待解決的重要問(wèn)題。高職院校需要從教學(xué)手段、安排、內(nèi)容等方面強(qiáng)化教學(xué)改革，強(qiáng)化學(xué)生群體的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力。

1 對(duì)授課內(nèi)容和計(jì)劃進(jìn)行合理安排

教學(xué)改革的深入推進(jìn)，使得高職院校也需要在教學(xué)內(nèi)容方面展開(kāi)調(diào)整。目前工業(yè)應(yīng)用主要是交流電機(jī)，應(yīng)用直流電機(jī)的比例有所降低，因此，在交流電機(jī)、變壓器的內(nèi)容上，專業(yè)教師可以適當(dāng)增加教學(xué)內(nèi)容，適當(dāng)減少直流電機(jī)在教學(xué)中所占的比例。就教學(xué)反饋結(jié)果而言，先講解直流電機(jī)部分的知識(shí)，再進(jìn)行變壓器方面知識(shí)的講解，最后安排交流電機(jī)的教學(xué)內(nèi)容可能更為合理。因?yàn)楹芏鄬W(xué)生已經(jīng)在高中階段的物理課程中大致了解了直流電動(dòng)機(jī)、直流發(fā)電機(jī)的工作原理，因此，學(xué)生接受起這部分內(nèi)容時(shí)并不難。和變壓器有關(guān)的工作原理曾在互感電路相關(guān)章節(jié)當(dāng)中有一定涉及，這部分知識(shí)可以作為該課程內(nèi)容的鋪墊，其中交流電機(jī)與變壓器也存在聯(lián)系，如果將其看作是靜止不動(dòng)的一臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)。對(duì)比變壓器當(dāng)中交流電動(dòng)機(jī)涉及的定子電壓表達(dá)式和一次測(cè)電壓表達(dá)式兩者十分相像，前者多了基波繞組系數(shù)kw1=1，講解交流電動(dòng)機(jī)繞組的電勢(shì)、磁勢(shì)會(huì)發(fā)現(xiàn)，變壓器用到的是集中整距繞組，這時(shí)kw1=1；交流電機(jī)為了可以抑制諧波的電勢(shì)、磁勢(shì)，會(huì)選擇短距分布繞組，此時(shí)kw1≠1，因此，變壓器能夠看作是靜止不動(dòng)的一臺(tái)交流電動(dòng)機(jī)。此外，若從T型等效電路這方面來(lái)看，也十分相像，所以在專業(yè)教師講解過(guò)程中需要注重兩者存在的區(qū)別[1]。

2 理論結(jié)合實(shí)際，凸顯重點(diǎn)，以體現(xiàn)出該課程教學(xué)過(guò)程當(dāng)中的主線

該課程涉及很多概念，所以專業(yè)教師在進(jìn)行講解時(shí)，需要將“電路”涉及的定律、概念引導(dǎo)學(xué)生先進(jìn)行復(fù)習(xí)。教師講解過(guò)程中如果能更結(jié)合實(shí)際，學(xué)生會(huì)更容易理解這部分知識(shí)，比如，轉(zhuǎn)子上為何要安裝風(fēng)扇？轉(zhuǎn)子沖片上為何開(kāi)了小圓孔？其目的是強(qiáng)化散熱、空氣對(duì)流，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中風(fēng)扇會(huì)吸氣，這時(shí)，空氣會(huì)從軸向通風(fēng)孔中流過(guò)，有助于散熱。上述將講授方式與實(shí)際生活聯(lián)系較為緊密，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)就不會(huì)感覺(jué)乏味、枯燥了。在講解完變壓器、直流電機(jī)、交流電機(jī)這部分知識(shí)時(shí)，都應(yīng)當(dāng)及時(shí)總結(jié)該部分的知識(shí)內(nèi)容，并為學(xué)生歸納出其中的重點(diǎn)內(nèi)容，使學(xué)生能夠更容易理解、掌握，并在課后進(jìn)行復(fù)習(xí)。比如，課程當(dāng)中直流電機(jī)這部分知識(shí)內(nèi)容當(dāng)中主要是1個(gè)定律、6個(gè)方程式。根據(jù)電壓平衡和感應(yīng)電勢(shì)這兩個(gè)方程式能夠推出與電樞電流有關(guān)的表達(dá)式，按照慣性定律，可以對(duì)直流電動(dòng)機(jī)相關(guān)的啟動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行分析，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速n不可以突變，所以在啟動(dòng)的同時(shí)轉(zhuǎn)速n=0，所以電樞電流就可以表示成U/Ra，通常來(lái)講，電壓U是額定電壓UN。其中電樞中只有內(nèi)阻Ra，不串入附加電阻，所以電樞當(dāng)中如果電流過(guò)大，容易使電機(jī)被燒毀。在工業(yè)生產(chǎn)中使用直流電動(dòng)機(jī)，應(yīng)禁止直接啟動(dòng)，需要將啟動(dòng)電流限制在合理范圍內(nèi)，實(shí)踐中可采用降壓?jiǎn)?dòng)或電樞串電阻這兩種方式[2]。

3 通過(guò)對(duì)比法進(jìn)行教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生群體的知識(shí)掌握程度

該課程涉及較多的公式、概念，內(nèi)容較為繁雜。因此，不少同學(xué)感覺(jué)學(xué)習(xí)起來(lái)缺乏頭緒，在考前階段更是無(wú)從進(jìn)行復(fù)習(xí)。其實(shí)該課程的內(nèi)容有一定的規(guī)律性，其主要教學(xué)內(nèi)容分為交流和直流兩個(gè)部分，這兩個(gè)部分的內(nèi)容有一定相似性，不管是交流電機(jī)，或是直流電機(jī)，其理論基礎(chǔ)是相同的，均是電磁力定律、電磁感應(yīng)定律和安培環(huán)路定律，這些內(nèi)容中存在相通之處，所以通過(guò)對(duì)比法展開(kāi)教學(xué)，對(duì)比、分析直流和交流的知識(shí)內(nèi)容，可以在較短時(shí)間內(nèi)幫助學(xué)生掌握它們各自的特征，以此實(shí)現(xiàn)事半功倍的效果，比如，三相異步電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)其運(yùn)行原理就可以通過(guò)對(duì)比法進(jìn)行教學(xué)，上述兩種電動(dòng)機(jī)采用的理論均是電磁力定律，換句話說(shuō)，轉(zhuǎn)子在受到來(lái)自單方向的電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)使可以使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，能實(shí)現(xiàn)電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，只需要對(duì)兩種電機(jī)各自電流、磁場(chǎng)性質(zhì)進(jìn)行探究，就可以對(duì)各自運(yùn)行的原理有全面的掌握，其中直流電機(jī)所涉及的磁場(chǎng)方向是不變的，其電子電流通過(guò)傳導(dǎo)方式以換向器、電刷為路徑，引入到電樞導(dǎo)體的交變電流。電樞導(dǎo)體電流交變，磁場(chǎng)方向不變，兩者相互作用導(dǎo)致電磁轉(zhuǎn)矩的單方向。和直流電動(dòng)機(jī)相比，三相異步電動(dòng)機(jī)的定子磁場(chǎng)屬于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其轉(zhuǎn)子電流屬于感應(yīng)電流，通過(guò)定子、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)感應(yīng)產(chǎn)生，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與感應(yīng)電流之間的相互作用使電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生，這也是三相異步電動(dòng)機(jī)的主要運(yùn)行原理。以上兩種電機(jī)最主要的共同點(diǎn)就是將電磁場(chǎng)作為媒介的能量轉(zhuǎn)換裝置，不同點(diǎn)在于轉(zhuǎn)子、磁場(chǎng)電流的性質(zhì)有所不同，使用對(duì)比法能夠讓學(xué)生更好地理順知識(shí)內(nèi)容之間的邏輯關(guān)系，強(qiáng)化對(duì)知識(shí)內(nèi)容的掌握、理解[3]。

4 充分發(fā)揮出多媒體在教學(xué)實(shí)踐當(dāng)中的優(yōu)勢(shì)

通過(guò)多媒體這種手段來(lái)輔助教學(xué)，根據(jù)理論知識(shí)展開(kāi)講解分析，能夠使專業(yè)教師把原本枯燥、復(fù)雜的知識(shí)內(nèi)容變得更容易理解和直觀化，為學(xué)生群體留下十分深刻的印象，讓學(xué)習(xí)過(guò)程逐漸變得愉快、輕松。比如，在為學(xué)生講解三相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)這部分的知識(shí)內(nèi)容時(shí)，教師可以通過(guò)Flash動(dòng)畫(huà)、PPT圖片的形式，給學(xué)生進(jìn)行三相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生過(guò)程的演示，也可以通過(guò)電機(jī)實(shí)物為學(xué)生進(jìn)行課堂展示。教師可以在一臺(tái)去除了轉(zhuǎn)子的交流電動(dòng)機(jī)定子內(nèi)部放置一個(gè)小磁針，隨后在三相對(duì)稱繞組上增加三項(xiàng)對(duì)稱電源，可以觀察到小磁針的轉(zhuǎn)動(dòng)現(xiàn)象，把三相交流電源當(dāng)中任意的兩項(xiàng)電源線進(jìn)行對(duì)調(diào)，可以觀察到小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)方向發(fā)生了改變。學(xué)生通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)交流電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)出現(xiàn)的正反轉(zhuǎn)，可以對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)現(xiàn)象更為理解，教師可以據(jù)此提出如下問(wèn)題，即“為何小磁針可以轉(zhuǎn)動(dòng)”，通過(guò)這種方式有利于在多媒體教學(xué)的同時(shí)解決問(wèn)題，鍛煉學(xué)生群體獨(dú)立解決、思考問(wèn)題的能力。

5 為學(xué)生提供實(shí)踐機(jī)會(huì)

高職院校應(yīng)積極組織學(xué)生參與校外實(shí)踐活動(dòng)，組織學(xué)生來(lái)到工廠進(jìn)行實(shí)習(xí)參觀，了解各種變壓器、電機(jī)的工作過(guò)程和接線，詳細(xì)了解各種類型電器設(shè)備的使用、具體功能。也可以同廠方進(jìn)行協(xié)調(diào)，讓學(xué)生在現(xiàn)場(chǎng)觀看工人師傅示范各種類型電器設(shè)備的實(shí)際操作，使學(xué)生可以親自體驗(yàn)到生產(chǎn)機(jī)械的操作情況、主要結(jié)構(gòu)，這種校外實(shí)習(xí)有利于增強(qiáng)學(xué)生群體的實(shí)踐能力和工程意識(shí)，給以后的就業(yè)提供砝碼。此外，為了強(qiáng)化學(xué)生群體對(duì)電機(jī)結(jié)構(gòu)方面知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)，可以在教學(xué)計(jì)劃內(nèi)安排為期一周的拆裝交流電機(jī)實(shí)踐活動(dòng)。通過(guò)這種實(shí)踐活動(dòng)，有利于幫助學(xué)生群體更好地掌握電機(jī)工作原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)，掌握電機(jī)裝配、繞組拆卸過(guò)程，了解電機(jī)檢修、測(cè)試方法。如果學(xué)生學(xué)有余力，也可以申請(qǐng)做實(shí)驗(yàn)，在課下查資料，進(jìn)行選題，對(duì)接線步驟、實(shí)驗(yàn)線路進(jìn)行設(shè)計(jì)，深入分析實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)，這樣做有利于增強(qiáng)學(xué)生群體獨(dú)立工作的能力。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，教學(xué)改革可以說(shuō)是一項(xiàng)艱巨的長(zhǎng)期任務(wù)，專業(yè)教師需要根據(jù)電機(jī)的實(shí)際結(jié)構(gòu)，通過(guò)工程分析電機(jī)及拖動(dòng)的問(wèn)題，重視實(shí)踐教學(xué)的可行性，有機(jī)結(jié)合實(shí)踐操作和教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行不斷完善和探索，以強(qiáng)化該課程的教學(xué)水準(zhǔn)。