朱曉翠　張新戈　王繼利

【摘 要】《機(jī)電傳動(dòng)控制》是機(jī)械電子工程專業(yè)的一門必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，是電知識(shí)結(jié)構(gòu)的軀體。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生不但能夠掌握電機(jī)、電器等的工作原理、特性及應(yīng)用，而且能夠了解最新控制技術(shù)在機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用，為日后的學(xué)習(xí)和工作做了充足的準(zhǔn)備。其中開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課是該課程主要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，針對(duì)以往只注重理論知識(shí)的傳授，輕視實(shí)驗(yàn)教學(xué)這一問題，探索在實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面進(jìn)行改革的嘗試，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中取得了良好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】機(jī)電傳動(dòng)控制；實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革；實(shí)踐探索

0 前言

《機(jī)電傳動(dòng)控制》是一門理論性及實(shí)踐性都非常強(qiáng)，且具有重要工程應(yīng)用價(jià)值的課程。該課程主要以電機(jī)、電器等的基本理論和基本知識(shí)為支撐，本著原理與應(yīng)用兩者并重，元件與系統(tǒng)二者緊密結(jié)合的理念[1]。課程的講授過程須要有相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)與之配合，即實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。通過該環(huán)節(jié)，不但能消化、理解學(xué)生課堂上學(xué)到的理論知識(shí)，提高其動(dòng)手能力，而且能培養(yǎng)學(xué)生分析問題與解決問題的能力，為日后進(jìn)一步學(xué)習(xí)深造及畢業(yè)后從事專業(yè)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在講授《機(jī)電傳動(dòng)控制》課程開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課“直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性實(shí)驗(yàn)”時(shí)，我發(fā)現(xiàn)存在以下幾方面問題：第一，電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工作原理抽象，學(xué)生難于理解；第二，授課內(nèi)容單一、枯燥無味，調(diào)動(dòng)不起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；第三，實(shí)驗(yàn)裝置老套，沒有過載保護(hù)；第四，學(xué)生們的學(xué)習(xí)態(tài)度不積極，忽視實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，部分學(xué)生只是為了應(yīng)付，取得學(xué)分。因此，對(duì)《機(jī)電傳動(dòng)控制》中開設(shè)的“直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性實(shí)驗(yàn)”課進(jìn)行教學(xué)改革勢(shì)在必行。

1 教學(xué)內(nèi)容的改革

機(jī)械工程類專業(yè)是實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)，其動(dòng)手能力的培養(yǎng)尤為重要。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是其實(shí)踐性的主要環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)既能提供理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際的機(jī)會(huì)，又能充分發(fā)揮和提高學(xué)生們的動(dòng)手能力[2-3]。由于該實(shí)驗(yàn)課涉及電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、工作原理較抽象，實(shí)驗(yàn)課時(shí)又有限，如何在有限的時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生熟練地掌握電機(jī)的相關(guān)知識(shí)，電機(jī)性能的測(cè)量方法，培養(yǎng)學(xué)生的解決問題、分析問題的能力，成為該實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的關(guān)鍵。因此，依據(jù)本實(shí)驗(yàn)的授課特點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)前學(xué)生的就業(yè)需求，對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了篩選，既保證學(xué)生對(duì)電機(jī)及其特性測(cè)試原理有全面的了解，又著重講解學(xué)生日后在實(shí)際工作中將要用到的知識(shí)。

實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的整個(gè)過程中，首先是要規(guī)劃一條課程主線，將各知識(shí)點(diǎn)用這條主線串聯(lián)起來，這樣使實(shí)驗(yàn)課的授課內(nèi)容變得條理清晰，具有很強(qiáng)的邏輯性[4-5]。將該實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容劃分為三大部分：（1）直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)介紹；（2）直流電機(jī)結(jié)構(gòu)虛擬拆裝及工作原理動(dòng)畫；（3）電機(jī)特性測(cè)量及實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)。

1.1 直流電機(jī)結(jié)構(gòu)虛擬拆裝及工作原理虛擬動(dòng)畫

直流電機(jī)具體結(jié)構(gòu)包括兩部分，分別是定子和轉(zhuǎn)子。定子的主要作用是產(chǎn)生主磁場(chǎng)，而轉(zhuǎn)子的主要作用是產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并產(chǎn)生機(jī)械轉(zhuǎn)矩，以此實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。其中，定子由主磁極、換向極、機(jī)座和軸承等組成；轉(zhuǎn)子主要由電樞鐵芯、電樞繞組、換向器等元件組成。由于電機(jī)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，講起來很空洞，故將其結(jié)構(gòu)的虛擬拆裝內(nèi)容增添到實(shí)驗(yàn)課上，這樣將空洞的問題實(shí)體化。其工作原理較抽象，這部分單憑老師依照課本去講，學(xué)生理解起來較苦難，故課程內(nèi)容添加工作原理的虛擬動(dòng)畫，不但讓學(xué)生對(duì)該部分內(nèi)容有了感性認(rèn)識(shí)，還加深了學(xué)生對(duì)該理論的理解，達(dá)到事倍功半的效果！而且為實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容的創(chuàng)新開辟了先河！

1.2 直流電機(jī)機(jī)械特性測(cè)量

該實(shí)驗(yàn)裝置是以電機(jī)作為被測(cè)對(duì)象，通過測(cè)功機(jī)的動(dòng)力加載，完成直流電機(jī)機(jī)械特性的測(cè)量。實(shí)驗(yàn)中的被測(cè)電機(jī)額定電壓是220V、額定電流是1.2A、額定轉(zhuǎn)速是1600r/min、額定功率是185W。整個(gè)實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量電機(jī)的固有機(jī)械特性及人為機(jī)械特性。

1.2.1 固有機(jī)械特性

固有機(jī)械特性是電機(jī)的自然特性，指在額定條件下電機(jī)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。理論上通過兩點(diǎn)法就能繪制電機(jī)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速關(guān)系曲線。這兩點(diǎn)分別是額定轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速點(diǎn)和空載點(diǎn)。

1.2.2 人為機(jī)械特性

人為的機(jī)械是非額定狀態(tài)下，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。有三種改變方式：電樞回路串接附加電阻；改變電樞電壓；改變磁通。

1.3 實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)

本套實(shí)驗(yàn)裝置是10年前為開設(shè)該部分內(nèi)容購置的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，經(jīng)過幾年實(shí)驗(yàn)下來，發(fā)現(xiàn)如果操作有誤，系統(tǒng)中的電阻就會(huì)燒毀，整個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)就不能繼續(xù)工作，并且檢測(cè)燒毀電阻的具體部位很麻煩，這樣就很費(fèi)時(shí)，嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)。故在原實(shí)驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上，加上過載保護(hù)，當(dāng)出現(xiàn)誤操作時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警，使本科實(shí)驗(yàn)?zāi)苷＿M(jìn)行。

2 教學(xué)方法的改進(jìn)

2.1 多媒體技術(shù)的應(yīng)用

鑒于該實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)：直流電機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理抽象，而這些抽象的問題單憑老師的講解，學(xué)生不容易理解。將多媒體技術(shù)融入到實(shí)驗(yàn)課上，上述問題迎刃而解。將直流電機(jī)的拆裝動(dòng)畫、工作原理的視頻等多媒體結(jié)合在一起，使直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)、及工作中的勵(lì)磁過程活靈活現(xiàn)的展現(xiàn)在學(xué)生面前，不但加深了學(xué)生對(duì)直流電機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理的理解，又激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣，使枯燥的課堂變得生動(dòng)有趣。

2.2 教與學(xué)的互動(dòng)

以往該實(shí)驗(yàn)的授課多是老師將實(shí)驗(yàn)裝置的連線直接連接完，然后由老師按照實(shí)驗(yàn)步驟一步一步的完成，整個(gè)實(shí)驗(yàn)都以教師為主，學(xué)生為輔。最終學(xué)生只能是得出個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，至于實(shí)驗(yàn)如何做的，為什么要這樣做，學(xué)生們不是很清楚。這種授課方式導(dǎo)致學(xué)生的動(dòng)手機(jī)會(huì)很有限?；诖?，提出了教與學(xué)互動(dòng)的教學(xué)模式：首先做實(shí)驗(yàn)之前布置學(xué)生課后復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，上課時(shí)在回顧關(guān)于該實(shí)驗(yàn)課的理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，介紹儀器設(shè)備結(jié)構(gòu)、工作原理及使用方法。實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作完成后，以每組8人將學(xué)生分兩組，然后由學(xué)生自己連接實(shí)驗(yàn)臺(tái)，親自動(dòng)手測(cè)量電機(jī)的機(jī)械特性。實(shí)驗(yàn)過程中，通過調(diào)節(jié)負(fù)載電阻及電壓，觀察電機(jī)轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的變化，最終繪制出其機(jī)械特性曲線圖。實(shí)驗(yàn)完成后要求每位做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)談?wù)勛约旱捏w會(huì)及實(shí)驗(yàn)課有待改進(jìn)的地方，最后由老師對(duì)課堂情況進(jìn)行總結(jié)。幾輪課下來，該授課方法取得了極好的授課效果！

3 結(jié)論

經(jīng)過幾屆的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不斷研究《機(jī)電傳動(dòng)控制》課中“直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性實(shí)驗(yàn)”課的授課特點(diǎn)，綜合運(yùn)用各種教學(xué)理念及方法，大力激發(fā)了學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣、充分調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)的積極性，不斷拓寬其視野、發(fā)揮其創(chuàng)造性，提高其動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生們的創(chuàng)新意識(shí)。在教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果上得到了很大的提高。

【參考文獻(xiàn)】

[1]馮清秀，鄧星鐘，等.機(jī)電傳動(dòng)控制[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2011，6.

[2]吳濤，尹志宏.“機(jī)電傳動(dòng)控制”課程的研究型教學(xué)模式[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，32（1）.

[3]熊新，馬如宏.《機(jī)電傳動(dòng)控制》教學(xué)方法探討[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2009（7）.

[4]李雪，等.機(jī)電控制工程基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革實(shí)踐研究[J].科技信息，2010（29）.

[5]白巖，等.《機(jī)電傳動(dòng)控制》課程教學(xué)的研究與改進(jìn)[J].教育教學(xué)論壇，2014（37）.

[責(zé)任編輯：湯靜]