三相異步電動機正反轉控制實驗分層教學設計

摘要：三相異步電動機正反轉控制實驗是一個動手操作難度較大的實驗，如果按傳統教學方法實施教學，教師指導工作量大，而且效果不理想。采用分層教學法進行實驗分層設計，將現場理論教學與實踐操作結合起來，可在減少教師工作量的同時，促使每個層次的學生都能夠順利完成實驗操作，都能有所收獲。

關鍵詞：分層教學設計；分層教學法；教學建議

分層教學法也稱為分層目標教學法，是針對學生現有的知識基礎、智力水平、非智力因素和學習成績存在差異的特點，在教學中，實行學生分層、教學目標分層、提問分層、實驗分層、作業分層以及學習評價分層等手段，促使學習優異的學生或學習后進的學生都能有所收獲，都有成就感，從而促進每個學生的潛能都得到充分發揮的一種教學方法。

三相異步電動機正反轉控制實驗是《電工技術基礎》隨堂實驗中動手操作難度較大的一個實驗。高職院校的學生接受能力參差不齊、綜合素質相對不高，特別是機電類、電氣類專業的學生，因為文理兼招，文科生占較大比例，學生總體實驗操作能力不強。如果像傳統教學那樣實行“一刀切”，對全班學生實驗要求相同，則能夠成功完成該實驗操作的學生不足三分之一。因此，本實驗采用分層教學設計就顯得相當重要。

復習分層提問

本實驗授課時間為2課時，采用現場理論教學與實踐操作相結合的辦法，讓學生分層次實驗操作，力爭每個學生都能夠掌握基本理論知識以及完成實驗。首先進行5分鐘左右的復習分層提問，復習“三相異步電動機點動控制”及“三相異步電動機單相長動控制”的內容，展示其電氣原理圖，如圖1和圖2所示，按照事先劃分好的三個學生層次（A層：后進生；B層：中等生；C層：優秀生）進行如下提問設計：（1）對A層學生提問這兩個電氣原理圖中各個電器名稱、主電路和控制電路構成以及電動機點動控制電路的工作原理。（2）對B層學生提問電動機單向長動控制的工作原理以及“自鎖”的含義。（3）對C層學生提問這兩個電氣原理圖中各個電器元件在電路中所起的作用。

教師對學生回答問題的情況加以點評，然后進入下一個環節。

實驗分層

在此階段，不采取分層提問方式。

教師先提問學生：要想使電動機能夠正向點動又能夠反向點動，在圖1的基礎上如何設計電路？教師引導學生思考、回答，并展示電氣原理圖（如圖3）。然后，教師指出：要想使電動機既能正轉又能反轉，需要兩個交流接觸器，一個（KM1）控制電動機正轉，另一個（KM2）控制反轉。而要想反轉，必須將與電源連接的三根相線當中對調任意兩根以改變電源的相序，其主觸點連接如圖4所示。此時，教師小結電路的工作原理：閘刀開關QS閉合后，如按下SB1，則接觸器KM1線圈得電，其主觸點閉合，電動機正轉；如按下SB2，則接觸器KM2線圈得電，其主觸點閉合，電動機反轉。注意：常開按鈕SB1和SB2不能同時按下，否則會造成短路。

教師再提問學生：要想使電動機能夠正向長動又能夠反向長動，在圖2的基礎上往往會想到設計如圖5的電路，這個電路是如何控制正轉和反轉的呢？電路有沒有缺陷？教師對學生的回答加以點評并作小結：圖中SB2為正轉起動控制按鈕，SB3為反轉起動控制按鈕。閘刀開關QS閉合后，如按下SB2，則接觸器KM1線圈得電，其常開輔助觸點閉合自鎖，其主觸點閉合使電動機正轉；如按下SB3，則接觸器KM2線圈得電，其常開輔助觸點閉合自鎖，主觸點閉合使電動機反轉。但是本電路在按下SB2后不能立即按下SB3，按下SB3后不能立即按下SB2，否則，接觸器KM1和KM2的線圈都得電，兩者主觸點都閉合，會造成主電路短路。教師提出問題：如何對圖5電路加以改進？

教師引導學生思考、回答，并作陳述：為了避免短路事故發生，電路必須引入聯鎖觸點，如圖6所示。接觸器KM1的一個常閉輔助觸點與接觸器KM2的線圈串聯。同樣，接觸器KM2的一個常閉輔助觸點與接觸器KM1的線圈串聯。這兩個常閉輔助觸點被稱為聯鎖觸點。這樣一來，當按下SB2，接觸器KM1的線圈得電，其主觸點閉合，電動機正轉，但其聯鎖觸點斷開，切斷了接觸器KM2線圈所在電路；當按下SB3，接觸器KM2的線圈得電，其主觸點閉合，電動機反轉，但其聯鎖觸點斷開，切斷了接觸器KM1線圈所在電路，這就避免了短路事故的發生。

一般的學生分組實驗，往往一個組有好、中、差學生，我覺得這樣做的效果并不理想，因為后進生往往得不到動手操作的機會。為了做到因材施教，也為了使每個學生都能夠體驗到實驗成功的喜悅，教師應按照學生層次分組：A層的學生2～3人一組，實驗操作電路如圖3；B層的學生2～3人一組，實驗操作電路如圖7；C層的學生2～3人一組，實驗操作電路如圖6。同時，教師應鼓勵A層學生挑戰B層學生所做的實驗；鼓勵B層學生挑戰C層學生所做的實驗。

實驗步驟如下：（1）根據電動機功率正確選擇接觸器、熔斷器、熱繼電器和按鈕。（2）教師示范電器元件布置及控制線路操作，邊示范邊講解。（3）學生開始在電動機正反轉控制線路安裝練習板上安裝電路。要求學生：（1）先接好控制電路，調試好以后，再接主電路。（2）安裝時要注意各連接點要接觸良好。（3）文明操作，保護好各個電器，在試車之前，必須先由教師用萬用表檢查電路是否有短路連接情況，方能通電試車。

實驗操作評價

實驗操作結束，教師對各層次的學生進行實驗操作評價，按元件安裝、布線、通電試車以及操作規范四個方面進行評分，評分標準如下表所示：

各組按評分標準加總分，90分以上為優秀，80～89分為良好，70～79分為中等，60～69分為合格，60以下為不合格。另外，為了鼓勵A層的學生，如A層的學生能完成B層學生的實驗操作，應該評為優秀，并加入B層；如B層的學生能完成C層學生的實驗操作，也應該評為優秀，并加入C層。反之，如果B層的學生實驗操作評價為中等以下，則調整為A層；如果C層的學生實驗操作評價為中等以下，則調整為B層。

實驗分層教學建議

鑒于高職新生動手能力普遍不強，加之本實驗電路線路的連接錯綜復雜，如果教師畫出電路原理圖后，就讓學生按照原理圖連接操作，學生開始往往會一頭霧水，無從動手，教師再去一一指導的話，工作量會很大。為此，教師應要求學生：（1）先連接好控制電路，各層次學生可參照圖8的接觸器平面連接圖連接，并要求C層學生先按照B層的電路連接，最后再并聯上相應的自鎖觸點，如圖8（b）、（c）所示。當控制電路連接完后，要求各組各層次學生先做好調試工作，這是完成本次實驗操作成功不可缺少的一步。具體做法是，閉合閘刀開關QS后，A層學生應依次閉合常開按鈕觸點SB1、SB2，依次觀察接觸器KM1、KM2的線圈是否有吸引銜鐵的聲音；B層學生和C層學生應依次閉合常開按鈕觸點SB2、SB3，依次觀察接觸器KM1、KM2的線圈是否有吸引銜鐵的聲音。如果有此聲音，說明控制電路連接正確；如果沒有，檢查連線，看看是接點松動還是接線不正確，改正后再行調試。（2）熟悉圖4接觸器平面圖及主觸點連接平面圖，參考圖4連接好主電路。（3）在指導教師檢查電路后，閉合閘刀開關，進行通電試車操作。

由于本實驗操作是《電工技術基礎》課程隨堂實驗中操作難度最大的實驗，學生實驗能力又參差不齊，教師要不斷巡視，及時指導。特別是A層次學生，常常記不住交流接觸器和熱繼電器各部分名稱，教師應該再耐心地講解一遍，使各組各層次學生順利完成實驗操作。在本實驗中，會有一些優秀學生完成實驗操作很快，教師可讓這部分學生去幫助實驗操作能力較差的學生，以保證其按時完成實驗操作。

參考文獻：

[1]張立生，劉陸平．電工技術基礎[M]．北京：清華大學出版社，2005．

[2]楊利軍．電工技能訓練[M]．北京：機械工業出版社，2002．

作者簡介：

李仕游（1972—），男，壯族，廣西南寧人，教育學碩士，廣西工業職業技術學院電子與電氣工程系講師，研究方向為高職課程教學。