李瑾

摘 要 “電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)”課程是自動(dòng)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(duì)本課程難教難學(xué)的狀況，本文根據(jù)自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和課程特點(diǎn)從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段、課程考核等方面對(duì)該課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞 電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ) 教學(xué)方法 改革

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)”課程是自動(dòng)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(shí)，[1]知識(shí)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(duì)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(kāi)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(jí)自動(dòng)化專業(yè)開(kāi)始改用適合于應(yīng)用型本科層次的許曉峰主編的國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材《電機(jī)與拖動(dòng)》，并根據(jù)理論與實(shí)踐相結(jié)合的原則對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了改革。具體來(lái)講：

（1）根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況合理分配學(xué)時(shí)。由于本課程內(nèi)容多但只有48個(gè)學(xué)時(shí)（理論42+實(shí)驗(yàn)6），因此教學(xué)時(shí)需對(duì)課程內(nèi)容作適當(dāng)刪減以高效地利用相對(duì)較少的學(xué)時(shí)。比如直流電機(jī)只進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，變壓器和交流電機(jī)作為重點(diǎn)進(jìn)行講解，符合現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用情況。對(duì)于交流電機(jī)的內(nèi)容，則側(cè)重于拖動(dòng)部分即異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速與制動(dòng)。

（2）增加直線電機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)和無(wú)刷直流電機(jī)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(jī)控制相關(guān)的PLC、自動(dòng)控制原理、電力傳動(dòng)控制等的課程設(shè)計(jì)、實(shí)訓(xùn)等實(shí)踐環(huán)節(jié)引入本課程教學(xué)中，以增強(qiáng)課程間的融合，更好地實(shí)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(gè)知識(shí)模塊，課程總學(xué)時(shí)為48，其中理論學(xué)時(shí)42，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)6。課程重點(diǎn)：直流電動(dòng)機(jī)、變壓器和三相異步電機(jī)的原理和運(yùn)行特性及機(jī)械特性。課程難點(diǎn)：變壓器的并聯(lián)運(yùn)行、交流電機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)概念和電機(jī)內(nèi)部的電磁關(guān)系、三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電壓方程和等效電路。課程具體學(xué)時(shí)安排如表1所示。

實(shí)踐教學(xué)的設(shè)計(jì)思想：對(duì)課程重點(diǎn)內(nèi)容的基本原理進(jìn)行驗(yàn)證，幫助學(xué)生理解課程重點(diǎn)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工程問(wèn)題的觀察和分析能力。根據(jù)本課程重點(diǎn)和學(xué)生具體情況，實(shí)踐教學(xué)分成兩塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。第一塊是在本課程的理論教學(xué)中設(shè)計(jì)一定數(shù)量的仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K，加深學(xué)生對(duì)課程核心內(nèi)容的理解，通過(guò)課堂仿真實(shí)驗(yàn)增強(qiáng)學(xué)生對(duì)電機(jī)特性、電機(jī)內(nèi)部物理過(guò)程的感性認(rèn)識(shí)；第二塊是實(shí)物實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親自動(dòng)手操作，通過(guò)增加綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目加強(qiáng)學(xué)生對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的掌握，使學(xué)生對(duì)電機(jī)及拖動(dòng)系統(tǒng)有全局認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)工程觀念，提高他們分析和解決具體問(wèn)題的能力。本課程的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為6學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱中提供共12個(gè)學(xué)時(shí)的6個(gè)實(shí)驗(yàn)以供選擇，具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：兩個(gè)必做實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)一、三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)（綜合性實(shí)驗(yàn)）；實(shí)驗(yàn)二、三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制（驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)）。四個(gè)選做實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)三、直流并勵(lì)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性及調(diào)速性能的測(cè)定（綜合性實(shí)驗(yàn)）；實(shí)驗(yàn)四、單相變壓器實(shí)驗(yàn)（設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)）；實(shí)驗(yàn)五、三相異步電動(dòng)機(jī)的順序控制（驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)）；實(shí)驗(yàn)六、三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制（驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)）。

2 教學(xué)方法和教學(xué)手段改革

“電機(jī)與拖動(dòng)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(guò)靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法來(lái)增強(qiáng)教學(xué)效果。

2.1 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

從課程一開(kāi)始就注意激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助他們樹(shù)立信心，消除他們?cè)趯W(xué)習(xí)本課程時(shí)的畏難情緒。在緒論課中和學(xué)生一起回顧電機(jī)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(jī)設(shè)備，如電扇、電吹風(fēng)、電動(dòng)車、洗衣機(jī)、電梯等，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到電機(jī)與生活息息相關(guān)，[3]學(xué)習(xí)本課程非常有用。

2.2 運(yùn)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(shí)跟已學(xué)的舊知識(shí)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(dòng)機(jī)時(shí)，可把它與已學(xué)過(guò)的變壓器進(jìn)行比較：異步電機(jī)定子加電壓、轉(zhuǎn)子開(kāi)路時(shí)相當(dāng)于變壓器空載，轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時(shí)相當(dāng)于變壓器短路，這時(shí)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(jī)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(jī)的主磁路除了鐵磁材料外還包含氣隙，磁阻較大，故勵(lì)磁電流較大；異步電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)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(jī)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(shí)點(diǎn)按一定的標(biāo)準(zhǔn)歸類，然后進(jìn)行比較，防止前后的知識(shí)相互混淆。比如他勵(lì)直流電機(jī)的3種人為機(jī)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(xiě)成n = n0 - Tem形式，則可以結(jié)合機(jī)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(diǎn)，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(duì)性地對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)提問(wèn)，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(guò)思考自主獲取知識(shí)的能力。

例如，在學(xué)習(xí)三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理時(shí)，可先復(fù)習(xí)變壓器的工作原理，即變壓器的原邊通過(guò)交變磁場(chǎng)將能量傳遞到副邊，并說(shuō)明，跟變壓器相似，電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子間也沒(méi)有電氣聯(lián)系，然后提問(wèn)：為什么異步電機(jī)的定子繞組通電后它就能旋轉(zhuǎn)起來(lái)？注意觀察學(xué)生的反應(yīng)，接著提問(wèn)圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生條件，啟發(fā)學(xué)生思考后回答問(wèn)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(wèn)：異步電動(dòng)機(jī)名稱中“異步”二字的含義？從而加深了學(xué)生對(duì)異步電機(jī)原理的理解，有助于培養(yǎng)其創(chuàng)造性思維。

2.4 合理運(yùn)用多種教學(xué)手段

本課程內(nèi)容多且學(xué)時(shí)少，傳統(tǒng)的黑板板書(shū)要占用大量時(shí)間，而且手繪的圖形不規(guī)范也會(huì)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(diǎn)選擇如板書(shū)、實(shí)物投影、動(dòng)畫(huà)、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(shí)，采用多媒體課件并配合板書(shū)理論推導(dǎo)；講解有關(guān)概念時(shí)，采用文本并配以圖片；分析異步電機(jī)等效電路時(shí)，通過(guò)多媒體動(dòng)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(duì)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)問(wèn)題，可以通過(guò)圖片或動(dòng)畫(huà)形式來(lái)展現(xiàn)，還可到實(shí)驗(yàn)室直接對(duì)照實(shí)物講解，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)；學(xué)習(xí)電機(jī)機(jī)械特性時(shí)除了可用靜態(tài)圖片和動(dòng)畫(huà)形式，還可利用MATLAB仿真軟件來(lái)進(jìn)行演示，使學(xué)生直觀地看出當(dāng)某些參數(shù)變化時(shí)機(jī)械特性曲線的變化特點(diǎn)和規(guī)律。

3 改革課程考核方式

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

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)“電機(jī)與拖動(dòng)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(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力及創(chuàng)新意識(shí)，取得了一定的成果，我們將在以后的教學(xué)中不斷探索、實(shí)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(xiàng)目：《電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)》課程于2017年3月獲南昌工程學(xué)院校級(jí)重點(diǎn)建設(shè)課程立項(xiàng)，本論文是該項(xiàng)目的研究成果

參考文獻(xiàn)

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