張海

為提高《電機(jī)拖動(dòng)與控制》的課程教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出適合社會(huì)需求的技術(shù)應(yīng)用型人才。闡述了電機(jī)拖動(dòng)與控制理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)內(nèi)容和方法。針對(duì)課程中的一些典型問題、重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，列舉了具體的、實(shí)用的、獨(dú)特的教學(xué)方法，使學(xué)生從實(shí)踐中去獲得知識(shí)與技能，并將所學(xué)知識(shí)積極地應(yīng)用于實(shí)踐過程中，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和綜合實(shí)踐操作技能。

電機(jī)拖動(dòng)與控制工程實(shí)踐能力理論結(jié)合實(shí)踐一、引言

電機(jī)拖動(dòng)與控制是機(jī)電類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，其內(nèi)容與工程實(shí)際結(jié)合緊密，實(shí)踐性較強(qiáng)，包括了電機(jī)理論及應(yīng)用，拖動(dòng)系統(tǒng)的原理以及控制方法，其理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用在社會(huì)生產(chǎn)各行各業(yè)中的地位都非常突出。譬如，機(jī)械加工的各種類型機(jī)床、起重機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械以及各種控制裝置等都有典型應(yīng)用。對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)及制造、機(jī)電一體化、電氣控制等專業(yè)的同學(xué)來講，能夠正確選擇、使用電機(jī)，構(gòu)建電機(jī)拖動(dòng)與控制系統(tǒng)，分析和設(shè)計(jì)各種專業(yè)技術(shù)資料和圖紙，是該專業(yè)工程應(yīng)用型人才應(yīng)具備的基本能力。為適應(yīng)現(xiàn)代高等教育的改革和發(fā)展，根據(jù)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標(biāo)的教育教學(xué)要求，下文就對(duì)于理論結(jié)合實(shí)踐的教學(xué)改革模式深入進(jìn)行了分析和探究，以期更好地提高應(yīng)用型本科院校的人才培養(yǎng)成效。

二、理論結(jié)合實(shí)踐提升學(xué)生專業(yè)技能

應(yīng)用型本科教育強(qiáng)調(diào)應(yīng)用，因此除了“學(xué)”之外也要注重“做”這一方面，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐和理論的統(tǒng)一。山西工程技術(shù)學(xué)院是一所公辦全日制本科高校，前身是太原理工大學(xué)陽泉學(xué)院，2016年學(xué)校被山西省教育廳確定為山西省高校轉(zhuǎn)型發(fā)展試點(diǎn)高校，成為教育部數(shù)據(jù)中國(guó)“百校工程”產(chǎn)教融合創(chuàng)新項(xiàng)目培育院校。我校發(fā)揮自身的煤炭資源優(yōu)勢(shì)，將實(shí)踐能力培養(yǎng)融入到教學(xué)工作中，對(duì)于我校的發(fā)展和學(xué)生的發(fā)展具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1.理論與實(shí)踐結(jié)合的重要性

電機(jī)拖動(dòng)與控制理論和實(shí)踐要深度結(jié)合，學(xué)生才能全面把握課程的精髓，學(xué)院系部教學(xué)計(jì)劃安排理論和實(shí)驗(yàn)分列開展教學(xué)，理論部分40學(xué)時(shí)在主教學(xué)樓講授，實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)在實(shí)驗(yàn)樓內(nèi)開展，理論和實(shí)驗(yàn)分別進(jìn)行考核，在這么短的學(xué)時(shí)內(nèi)，不利于理論和實(shí)踐的深入結(jié)合。學(xué)生知識(shí)的掌握和實(shí)踐能力的提高是一個(gè)具有反復(fù)性與無限性的過程，需要經(jīng)過實(shí)踐、認(rèn)識(shí)、再實(shí)踐、再認(rèn)識(shí)、循環(huán)往復(fù)以至無窮才能達(dá)到較為滿意的效果?；诖?，依托學(xué)校現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施，將實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)樓電機(jī)拖動(dòng)與控制實(shí)驗(yàn)室更立為學(xué)生理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐動(dòng)手能力提高場(chǎng)所，同學(xué)和老師共同參與教學(xué)，增強(qiáng)互動(dòng)，將抽象的理論和實(shí)踐結(jié)合起來，既加深理論知識(shí)的理解，同時(shí)也激發(fā)同學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而將理論知識(shí)和實(shí)踐環(huán)節(jié)深度結(jié)合在一起，一方面便于教師進(jìn)行專業(yè)教學(xué)，另外對(duì)于學(xué)生對(duì)該課程理論知識(shí)的掌握和實(shí)踐能力的提高有了一個(gè)良好的開端。

2.教學(xué)內(nèi)容重新修訂

根據(jù)企業(yè)需求調(diào)整培養(yǎng)人才方案，因此課程目標(biāo)要及時(shí)反映社會(huì)需求，積極主動(dòng)的與社會(huì)進(jìn)行溝通，結(jié)合我校地緣特點(diǎn)，及時(shí)將這些改進(jìn)措施落實(shí)在人才培養(yǎng)課程的編制中，推動(dòng)產(chǎn)學(xué)合作的發(fā)展。傳統(tǒng)的交直流電機(jī)拖動(dòng)和控制還是重點(diǎn)學(xué)習(xí)內(nèi)容，學(xué)生通過該重點(diǎn)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，對(duì)電機(jī)運(yùn)行的維護(hù)和故障的分析判斷能力得到提高，加強(qiáng)了理論的實(shí)際應(yīng)用，山西是重要的煤炭資源生產(chǎn)基地，教師可以酌情介紹煤炭生產(chǎn)中應(yīng)用的防爆電機(jī)、軟啟動(dòng)器、強(qiáng)迫油循環(huán)高壓配電變壓器等的結(jié)構(gòu)、原理、特點(diǎn)和系統(tǒng)應(yīng)用維護(hù)，增加一些學(xué)生自主研究學(xué)習(xí)項(xiàng)目，比如變壓器空載合閘沖擊電流的分析研究、三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)定子斷相故障分析、開關(guān)磁阻電機(jī)的學(xué)習(xí)和研究等，這樣既拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，培養(yǎng)了自學(xué)和應(yīng)用知識(shí)的能力，也培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、工程意識(shí)、創(chuàng)新能力和獨(dú)立分析和解決問題的能力。

3.教學(xué)方法手段推陳出新

對(duì)于電機(jī)拖動(dòng)教學(xué)章節(jié)，首先，在理論結(jié)合實(shí)踐的每一節(jié)課堂中，為提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和主觀能動(dòng)性，利用多媒體視頻播放一些生產(chǎn)技術(shù)片段，不僅活躍課堂氣氛，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，同時(shí)加深學(xué)生對(duì)電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的理解。我們將實(shí)驗(yàn)室的各種電機(jī)、儀表、控制元件、開關(guān)元件等都展示在教學(xué)中，如教師講解電機(jī)理論時(shí)，可以先將直流電機(jī)和交流電機(jī)一并展示在同學(xué)面前，讓同學(xué)仔細(xì)觀察外形、結(jié)構(gòu)。通過對(duì)比，教師將各個(gè)部件的名稱、技術(shù)術(shù)語等潛移默化地植入到學(xué)生腦海中，進(jìn)而學(xué)生分組在老師的指導(dǎo)下，學(xué)生動(dòng)手組裝電機(jī)，連接線路，啟動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)，學(xué)生邊動(dòng)手邊思考，提出問題，小組討論、答辯，最終由學(xué)生歸納總結(jié)結(jié)論。在整個(gè)教學(xué)過程中，始終學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦，教師啟發(fā)學(xué)生總結(jié)理論知識(shí)，從實(shí)踐演練中去獲取真知。

對(duì)于一些比較深?yuàn)W的理論，教師可將一些抽象的，看不到摸不著的物質(zhì)利用動(dòng)畫軟件展示出來，比如三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生，將教材中不動(dòng)的圖片，通過動(dòng)畫將其模擬演示，在播放過程中，讓學(xué)生回顧電工學(xué)電磁學(xué)理論，讓學(xué)生深入理解三相對(duì)稱電流通入三相對(duì)稱繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的過程，調(diào)節(jié)電流的頻率，改變電機(jī)的極對(duì)數(shù)，觀察模擬動(dòng)畫的旋轉(zhuǎn)速度，學(xué)生從這一實(shí)踐認(rèn)知中獲得三者的關(guān)系。再比如，直流電動(dòng)機(jī)換向過程的分析研究，電機(jī)換向頻率很高，可以采用計(jì)算機(jī)模擬，將其慢動(dòng)作分解，直接通過直流電動(dòng)機(jī)的實(shí)際電樞繞組、換向片、磁極來分析講解換向規(guī)律，這樣提高了教學(xué)效率，而對(duì)于電機(jī)模型，有興趣的學(xué)生可以動(dòng)手搭建，加深理論知識(shí)的掌握，提高技術(shù)應(yīng)用能力。

為提高學(xué)生處理生產(chǎn)實(shí)際問題的能力，對(duì)于電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中一些常見的運(yùn)行現(xiàn)象和故障狀態(tài)，老師不直接講授該內(nèi)容，而是由實(shí)踐引理論，如學(xué)生做直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)，運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速異常升高，啟發(fā)學(xué)生利用公式E=CeΦn進(jìn)行思考，由于電源電壓正常，那么感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也正常，當(dāng)轉(zhuǎn)速異常升高時(shí)，必然是由于磁通量被削弱造成的，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生考慮有哪些因素會(huì)導(dǎo)致磁通量降低，是否勵(lì)磁繞組被短路、斷線或者磁極極性裝反等等因素，這樣一環(huán)扣一環(huán)的問題情境，既鍛煉了學(xué)生思考問題的能力，又培養(yǎng)了他們勤于動(dòng)腦、肯于動(dòng)手的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

在拖動(dòng)系統(tǒng)控制教學(xué)過程中，由于電機(jī)拖動(dòng)控制系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)無觸頭、連續(xù)控制、弱電化、微機(jī)控制，但繼電器-接觸器控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，仍能滿足各種生產(chǎn)機(jī)械不同工藝的過程控制，目前仍然廣泛應(yīng)用于工程之中。因此，在本課程的學(xué)習(xí)中，繼電器-接觸器控制仍然是基礎(chǔ)內(nèi)容、重點(diǎn)內(nèi)容，為提高學(xué)生的動(dòng)手能力、工程思維意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)，緊緊圍繞教學(xué)目標(biāo)，本著“應(yīng)用、實(shí)用”的原則，引導(dǎo)學(xué)生首先了解并掌握各種控制元件的結(jié)構(gòu)原理和使用方法，將國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的電器圖形元件符號(hào)動(dòng)手標(biāo)注在元件的醒目位置，鍛煉了學(xué)生的思維和記憶能力，在老師的指導(dǎo)下，遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，如展示給學(xué)生兩臺(tái)時(shí)間繼電器，它們動(dòng)作原理有差異，交流電源一條支路調(diào)整好額定電壓值并通過開關(guān)連接線圈，另外一條支路通過繼電器觸點(diǎn)去控制一臺(tái)指示燈，設(shè)定動(dòng)作時(shí)間值，啟動(dòng)電路，學(xué)生觀察比較并給出結(jié)論，這樣在很短的時(shí)間內(nèi)，教師并沒有繁瑣的說教，學(xué)生已經(jīng)找到了繼電器的動(dòng)作規(guī)律，對(duì)其后面復(fù)雜系統(tǒng)的分析和創(chuàng)建有了必要的技術(shù)保障。再比如，學(xué)習(xí)掌握電氣控制的一些基本元件和環(huán)節(jié)時(shí)，筆者應(yīng)用了Flash動(dòng)畫模擬三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)、模擬星形三角啟動(dòng)，增強(qiáng)了學(xué)生和認(rèn)知對(duì)象的互動(dòng)，同時(shí)訓(xùn)練了學(xué)生的邏輯思維能力和分析判斷技能。在此基礎(chǔ)上學(xué)生嘗試設(shè)計(jì)各種電機(jī)拖動(dòng)控制方案，比如直流電動(dòng)機(jī)三級(jí)切除電阻的啟動(dòng)系統(tǒng)、三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)、煤礦風(fēng)瓦斯閉鎖控制系統(tǒng)等，根據(jù)自己設(shè)計(jì)的電路，在拖動(dòng)系統(tǒng)控制柜平臺(tái)連接線路，教師檢查并提示學(xué)生安裝必要的電路保護(hù)措施，最后通電試運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)問題現(xiàn)場(chǎng)處理，直至系統(tǒng)成功穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)于學(xué)習(xí)優(yōu)秀的學(xué)生，老師推薦一些較為復(fù)雜的課題，比如復(fù)雜曲軸、曲面的機(jī)械加工控制、機(jī)器人、航天器等復(fù)雜軌跡的控制、拖動(dòng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、信息化應(yīng)用等，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)一步思考電機(jī)拖動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展方向，為日后步入工作崗位，迅速提升自己的專業(yè)技能打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)，通過這樣一系列的動(dòng)手動(dòng)腦實(shí)踐，學(xué)生掌握了拖動(dòng)系統(tǒng)的原理，初步具有了系統(tǒng)的安裝、調(diào)試和排除故障的能力，提高了動(dòng)手操作技能，為畢業(yè)后從事本專業(yè)實(shí)際工作奠定必要的基礎(chǔ)，并具有了適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的能力。

4.采用理論與實(shí)踐相結(jié)合的考核方法

考試是檢驗(yàn)學(xué)生掌握知識(shí)和知識(shí)應(yīng)用能力的手段，同時(shí)，學(xué)生考試結(jié)果將反饋課程教學(xué)質(zhì)量，督促教師及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，采取更優(yōu)、更有效的思路改進(jìn)教學(xué)。目前，學(xué)院系部專業(yè)課程均采用理論和實(shí)驗(yàn)分開考核，有的學(xué)生理論知識(shí)掌握較好，但動(dòng)手能力較差，也有同學(xué)相反，不管怎樣，筆者認(rèn)為這樣一種考核方案不能充分反映學(xué)生的學(xué)習(xí)水平，只有將理論實(shí)踐結(jié)合在一起綜合評(píng)定成績(jī)，才能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。從學(xué)生的知識(shí)掌握，技能、態(tài)度，最終達(dá)成的培養(yǎng)目標(biāo)分層分段進(jìn)行評(píng)定，可以采取各種豐富多樣的考察手段，如筆試、口試、教師在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)立電機(jī)故障，由學(xué)生利用儀表判斷分析，并正確排除，實(shí)踐方面可以考查學(xué)生小組設(shè)計(jì)和構(gòu)建系統(tǒng)的能力，通過這樣一種理論結(jié)合實(shí)踐演練綜合考察學(xué)生對(duì)基本概念、原理，重點(diǎn)是實(shí)踐動(dòng)手操作的掌握程度，學(xué)生也通過模擬考試不斷地鞏固所學(xué)內(nèi)容，重復(fù)演練直至達(dá)到熟練，這對(duì)學(xué)生也是一種能力的培養(yǎng)，也是我們?nèi)瞬排囵B(yǎng)寄希望達(dá)到的目標(biāo)。

三、結(jié)束語

在向技術(shù)應(yīng)用型大學(xué)轉(zhuǎn)型的過程中，為了凸顯應(yīng)用型人才培養(yǎng)，突出學(xué)生的實(shí)踐能力，專業(yè)課程的教學(xué)改革至關(guān)重要。在應(yīng)用型人才培養(yǎng)改革的新形勢(shì)下，將我校大學(xué)生培養(yǎng)成未來的工程師，培養(yǎng)成能應(yīng)對(duì)技術(shù)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等發(fā)展變化需求的專業(yè)技能人才，使學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)都有大幅提升，以《電機(jī)拖動(dòng)與控制》這門課程為例，緊緊抓住理論與實(shí)踐結(jié)合的教學(xué)方法，從學(xué)科內(nèi)容、知識(shí)結(jié)構(gòu)、考核辦法等方面都進(jìn)行了有益的探索，并積極付諸于教育教學(xué)中。

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