“電機與拖動基礎”少學時教學方法探析

陳衛民 孫冠群 蔡慧 王穎 孫麗宏

摘要：“電機與拖動基礎”課程是電氣工程及其自動化專業的技術基礎課程之一，涉及基本概念多，相互關系復雜。根據課程少學時的前提下提出傳統課堂教學與網絡教學相結合的教學方法，課堂教學重視課程理論基礎的詳細講述，網絡教學強調學生的自學和工程應用能力的培養。經兩個教學周期的教學實踐表明，改進的教學方法效果與之前的填鴨式課堂教學有明顯改善。

關鍵詞：電機與拖動;網絡平臺;教學實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）32-0087-02

隨著我國工業技術的不斷發展，企業逐漸從粗放型向集約型轉變，專業技術人才的需求量很大。然而，目前很多剛畢業的大學本科生卻難以達到企業的人才要求，因為企業既希望畢業生具有較扎實的專業基礎知識，又具有一定的職業技能，能夠快速融入企業，降低企業的培養成本。為了能適應社會對畢業生的需求，近十年來，普通本科學校對大學的課程設置以及專業課程建設進行了大量的探討和改革實踐，通過這些改革和實踐不但使學生能在有限的時間里掌握扎實的基礎知識，擴大學生的知識視野，拓寬學生的就業范圍，而且能使學生在學習過程中提高動手實踐能力，掌握一定的基礎技能。而對于“電機與拖動基礎”這門專業技術基礎課程，如何讓學生掌握基礎理論并解決實際工程問題，本課程的教學團隊進行了相應的教學探討和實踐。

一、課程教學實施方案

電機與拖動課程是電氣工程及其自動化課程的專業基礎課，知識點包含電場、磁場、電工以及力學等，基本概念和基礎理論知識多，相互之間關系復雜。掌握本課程需要大量的理論學習時間，此外，抽象的理論知識使學生難以與實際相聯系，因此，本課程的課時設置既要有充足的理論教學時間又要有一定的實踐操作學時。然而，受本學科專業總學時的限制，本課程從最初的76學時減少到48學時，實踐環節也從12學時減少到6學時。顯然，合理的課程知識點設置以及必要的側重點是本門課程建設的關鍵。

在現代工業中，電動機拖動負載以及電機控制等應用非常廣泛，本課程以目前應用中最廣泛的電機及其電力拖動為重點，通過課堂教學、網絡教學以及實踐教學等多種方式展開。課堂教學著重電機理論知識，詳細分析電機的工作原理、設計理念、工作特性以及應用思路。網絡教學充分利用我校的網絡課件平臺，建立了基于BlackBoard平臺的課程網站，通過網絡平臺促進學生的課外學習。實踐教學突出課程的實用性，通過實驗室實物實驗和仿真實驗兩部分實驗提高學生對電機的應用能力。具體的課程教學方案如圖1所示。

二、課程教學實施過程

1.課堂教學

本課程理論性強、概念抽象、專業特征明顯，是本專業從基礎理論、技術理論走向專業課學習和工程應用研究的基礎與紐帶，系統掌握本課程的理論知識是實現電力拖動控制的必要條件。

在現有的學時條件下，本課程在課堂中重點講述電機基本原理以及開環電力拖動原理，引導學生理解電機中電流、磁場以及電磁轉矩的因果關系，分析電機的各種運行特性，使學生掌握電機與拖動的原理，為進一步的應用打下基礎。比如，直流電機部分課堂中重點講述他勵電機的電磁原理、電機結構以及電動機運行特性，而對于電機用途、應用、換向以及其他勵磁方式的電機特性等等則通過網絡教學實現。

2.網絡教學

網絡教學是彌補課堂教學學時少的重要手段，本課程對本專業學生開放了基于Blackboard的網絡教學平臺，該教學平臺有：多媒體課件、課程錄像、網絡資源、實踐教學、作業測驗、主題討論、交流和答疑、課程建設以及教師信息等模塊。網絡課程平臺的教學錄像以及多媒體課件既包含了課堂教學中已上過的內容，又包含了由于課時受限在課堂未講的其他內容，通過這個模塊學生既鞏固已學理論知識，又可以擴展對電機的其他方面認識。網絡資源模塊包含了電機工廠制造的一些視頻、國內知名專家的電機前沿講座視頻以及當前熱門的電機相關論壇，這個模塊可以幫助學生感性認識電機構造，深化了解電機發展以及電機應用等知識。

主題討論、交流和答疑等模塊提供一個互動平臺，該模塊是促使學生課外自主閱讀的重要手段，網絡互動教學流程如圖2所示。如在直流電機教學關于直流電機換向存在的問題以及改善方法，課堂教學中僅在電機結構講述中提及，但不細述，網絡教學中教師重點提出該問題并給出參考文獻，要求每個學生能分析該問題并提出相應改善措施，并可以發揮想象。對于這樣的問題，學生具有一定理論基礎后，應該可以通過查閱文獻的方式解決。這種網絡討論既可以節省課堂教學的時間，又可以促使學生課外學習，教師也可以通過主題討論檢查學生課外學習情況。

網絡作業是網絡教學的補充。網絡作業不同于課堂布置的書本作業，課堂布置的書本作業其目的是要求掌握理論知識，而網絡作業主要是拓展學生的技術應用。比如對于直流電機的網絡作業，有：給定負載條件，要求選擇合適的電機，這些電機必須是網上可以購買到的產品;若要對某電力拖動系統進行調速，請設計調速方案，要求畫出調速原理圖、列出設備清單以及經費開支。通過這些網絡作業能讓學生充分聯系實際，解決實際問題，也能激發他們的興趣。測驗是學生檢驗自身學習情況的一種途徑，也為課程考試作一些準備。

3.實踐教學

實踐是提高學生職業技能的重要手段，沒有實踐始終是紙上談兵。考慮到實驗學時以及實驗條件的限制，本課程實踐教學分為實驗室實物實驗教學和MATLAB-Simulink 仿真教學。

實物實驗教學有必修實驗和選修實驗。必修實驗有電機繞組繞線、直流電動機運行特性、三相異步電動機運行特性，選修實驗有直流發電機運行特性、直流串勵電動機運行特性、單相和三相變壓器、三相電機啟動和調速、單相交流電動機運行、同步電動機等等。實物實驗均有實驗指導視頻錄像，學生若要做選修實驗可通過實驗室預約，然后通過網絡平臺上的實驗指導錄像學習后到實驗室進行實驗。

基于MATLAB的電機Simulink仿真實驗是提高學生運用電機的重要方法。本課程編寫了仿真實驗指導書，其內容分為三部分：Simulink的電氣部分介紹、直流電機仿真以及交流電機仿真。直流電機仿真有：直流電動機的機械特性、啟動、制動以及調速等示例;交流電機仿真有啟動、調速等示例。學生要求在課外按照例程進行仿真，仿真文件及結果上傳到網絡平臺，最后獨立然后完成一個綜合實驗。例如，當學生學習了電機的啟動、制動以及調速理論后，綜合實驗為設計一個使異步電動機能實現正轉、反轉以及點動等功能電力拖動控制系統，通過仿真驗證所設計方案的正確性。

三、考核方法

考核是衡量學生對本課程掌握程度的必要條件，本課程的考核不同于傳統的課程考核方法。由于本課程的網絡教學是教學過程的重要部分，通過考核的辦法促進學生網絡學習的動力以及通過課外電力拖動基礎應用仿真可以提高學生應用能力，因此，本課程將考核分為四部分，分別為課程試卷考核（占60%）、網絡討論質量評價（占10%）、網絡討論與提交作業質量（15%）以及實驗評價（占15%）。這種考核設置可以充分調動學生的學習自主性。

四、結論

本文針對本課程理論復雜、學時少的特點，將傳統的課堂教學與網絡教學相結合，課堂教學注重理論知識講解，網絡教學強調學生自學能力，從教學錄像、動畫演示視頻中學習，開闊學生知識視野。實踐教學中增加實物實驗的教學視頻指導以及引入基于MATLAB的電力拖動應用仿真，強化對課堂教學的理解。另外，從課程實際出發，提供學生的動手實踐解決實際問題的思路和方法，給學生創造更好的學習平臺和更多的獨立思考空間，營造良好學習氛圍，經過2個教學周期的試驗，教學效果與之前的填鴨式課堂教學有較大提高。

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（責任編輯：王祝萍）