沈鳳龍　吳英男

【摘要】機電傳動控制是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，尤其對于機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)創(chuàng)新實驗班，為提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)及能力，在機電傳動控制課程實驗中，將教師的科研項目引入到實驗中，由符合實驗要求的科研成果構(gòu)建綜合性實驗和創(chuàng)新性實驗。不僅能豐富創(chuàng)新實驗班學(xué)生的實驗內(nèi)容，同時能極大激發(fā)學(xué)生的實驗熱情和興趣，有助于提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和應(yīng)用能力。

【關(guān)鍵詞】機電傳動控制? 科研? 教學(xué)? 交流調(diào)速系統(tǒng)

一、引言

機電傳動控制是是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，常規(guī)的實驗都是以驗證性實驗為主，創(chuàng)新性實驗和綜合性實驗占的比例很小，這對于該專業(yè)的創(chuàng)新實驗班學(xué)生而言，完全不能符合培養(yǎng)目標(biāo)，嚴(yán)重束縛了實驗班學(xué)生動手能力、創(chuàng)新能力和綜合分析問題能力的培養(yǎng)和提高。為改變這一情況，將與該課程部分內(nèi)容相關(guān)的教師的科研項目引入到實驗設(shè)計中來，將實驗?zāi)康暮蛯嶒瀮?nèi)容布置給學(xué)生，由學(xué)生利用參與教師科研積累的科研能力和經(jīng)驗，自主的組成團(tuán)隊設(shè)計實驗，教師科研反哺教學(xué)，不僅能激發(fā)學(xué)生的求知欲，有效的提高教學(xué)質(zhì)量，同時也能促進(jìn)教師的科研的順利進(jìn)行。

二、實驗教學(xué)改革

（一）改革內(nèi)容

在常規(guī)的機電傳動控制實驗中，包括三相異步電動機的啟動、停止控制，正反轉(zhuǎn)控制等驗證性實驗，主要是學(xué)生通過對現(xiàn)成的實驗裝置進(jìn)行接線，構(gòu)成繼電器-接觸器控制系統(tǒng)，只能使學(xué)生對控制系統(tǒng)的組成和基本接線有所了解，而交流自動調(diào)速控制系統(tǒng)部分只是會簡單的介紹，也沒有實驗。但是對于實驗班而言，無法完成創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力提高的培養(yǎng)目標(biāo)，與常規(guī)不同班級也就沒有區(qū)別了。為此，針對創(chuàng)新實驗班學(xué)生的實際情況，對課程內(nèi)容和實驗內(nèi)容進(jìn)行刪減和重新調(diào)整，對于基礎(chǔ)性知識有學(xué)生利用慕課和泛雅平臺上教師開發(fā)的課程進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，教師進(jìn)行輔助，實驗基礎(chǔ)性驗證性實驗有學(xué)生在教師引導(dǎo)下自行完成。教學(xué)實驗的重點在綜合性、創(chuàng)新性實驗上。結(jié)合教師的遼寧省教育廳項目“用于礦井提升的雙三電平PWM變頻器關(guān)鍵問題的研究”，將項目的硬件電路設(shè)計部分分解成“三電平PWM整流器主電路設(shè)計”和“三電平PWM逆變器主電路設(shè)計”兩大部分，將實驗班的學(xué)生和創(chuàng)新實驗室的學(xué)生按照任務(wù)分成兩個大組，然后在按照進(jìn)行混合分組，每個大組中包括四個小組，按照每部分的具體任務(wù)，結(jié)合學(xué)生的能力和特長進(jìn)行混合分組。提出綜合性實驗的設(shè)計任務(wù)和設(shè)計要求，要求學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料進(jìn)行自行設(shè)計。

（二）教學(xué)改革的實施

由于學(xué)生分成了八個小組，導(dǎo)致實驗教師人員不足，為解決這一情況，利用課題組成員均為實驗班教師的有利條件，由課題組成員分別負(fù)責(zé)一個小組。在教師的引導(dǎo)下，從查閱資料和文獻(xiàn)評述，再到方案的設(shè)計及實現(xiàn)，充分發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊協(xié)作精神，每兩周召開課題研究會議，由學(xué)生代表對兩周的進(jìn)展和完成的任務(wù)進(jìn)行匯報，并提出存在的問題。然后由學(xué)生和教師共同探討給出解決方案。最后，在各組完成設(shè)計方案之后，將項目中采用的實際方案進(jìn)行公布，然后由學(xué)生進(jìn)行討論，確定各種方案的優(yōu)缺點，最后由課題組教師給出評價，同時指出學(xué)生在設(shè)計中容易出現(xiàn)的問題及解決辦法。

利用項目組開發(fā)的設(shè)備進(jìn)行實驗，例如在三相異步電動機的啟動中，有學(xué)生提出啟動時會產(chǎn)生較大的啟動沖擊電流，針對這一問題，由每組提出具體的解決方案，在保證安全的前提下，對各種方案進(jìn)行試驗，最后綜合考慮確定采用定子繞組串電阻的方法進(jìn)行啟動，啟動時，將電阻串接在定子繞組上，減小啟動電流，帶轉(zhuǎn)速上升到一定值再切除電阻，電機全壓運行。通過變頻器實現(xiàn)三相異步電動機的調(diào)速，將課本中傳統(tǒng)的利用西門子通用變頻器進(jìn)行參數(shù)設(shè)計，實現(xiàn)變頻調(diào)速的實驗進(jìn)行創(chuàng)新和延伸。利用設(shè)計的基于IGBT的二極管鉗位式三電平雙PWM結(jié)構(gòu)的變頻器進(jìn)行三相異步電動機的調(diào)速實驗，這樣學(xué)生不僅對電力電子器件IGBT的性能有了深入的了解，同時對變頻器的整流部分和逆變部分有了更深層次的理解，而且通過參與具體的項目中，掌握了交直交變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計中可能出現(xiàn)的問題，并積累了一定的設(shè)計經(jīng)驗。

三、教學(xué)改革的作用及成果

由于創(chuàng)新實驗班和創(chuàng)新實驗室的學(xué)生是同屆的機械設(shè)計制造及自動化專業(yè)中學(xué)習(xí)能力和動手能力較強的學(xué)生，因此在授課中，如果完全按照教材進(jìn)行授課，學(xué)生覺得枯燥無味，通過改革，將教師的科研項目引入學(xué)生的課程學(xué)習(xí)中，極大的激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生面對實驗中出現(xiàn)的各種問題，查閱相關(guān)資料，并在教師的引導(dǎo)下進(jìn)行解決，增強了學(xué)生的實踐能力和設(shè)計經(jīng)驗。這樣，既促進(jìn)了項目的進(jìn)行，同時也實現(xiàn)了科研反哺教學(xué)，學(xué)生和教師都受益匪淺。

在項目完成過程中，鼓勵學(xué)生不斷發(fā)現(xiàn)問題，提出問題，并通過團(tuán)隊協(xié)作解決問題。使學(xué)生的創(chuàng)造性思維和研究性思維得到了提高，分析問題和解決問題的能力大大增強，對于團(tuán)隊協(xié)作有了更深的理解，溝通交流能力不斷增強。同時，學(xué)生取得了豐碩的成果，共申請國家級大創(chuàng)項目6項，省級大創(chuàng)項目10項，獲得學(xué)科競賽獎省級一等獎5項，二等獎三等獎數(shù)量更多。

四、總結(jié)

通過在機電傳動控制課程的授課中，不斷對授課內(nèi)容和實驗內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，將教師的科研項目和成果引入到實踐教學(xué)中，使教學(xué)與科研相輔相成，相互促進(jìn)。在教學(xué)改革中，針對實驗班學(xué)生和創(chuàng)新實驗室學(xué)生的具體情況，強調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，給學(xué)生創(chuàng)造學(xué)習(xí)和實踐的機會，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和科研能力，有效的提高了教學(xué)效果。

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作者簡介：沈鳳龍，遼東學(xué)院，副教授，博士;吳英男，遼東學(xué)院，講師，碩士。