“電機與拖動基礎”課程教學改革的探索和實踐

李瑾

摘 要 “電機與拖動基礎”課程是自動化專業一門重要的專業基礎課，在專業學習中占有很重要的地位。針對本課程難教難學的狀況，本文根據自動化專業培養目標和課程特點從教學內容、教學方法和手段、課程考核等方面對該課程的教學改革進行了探討。

關鍵詞 電機與拖動基礎 教學方法 改革

中圖分類號：G424 文獻標識碼：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

“電機與拖動基礎”課程是自動化專業的專業核心課程，由于這門課程涉及到電學、磁學和力學等相關知識，[1]知識面廣、概念多且內容抽象，教學效果不理想，因此我們根據應用型本科人才的培養目標對該課程的教學進行了改革和探索。

1 教學內容改革

選用合適的教材是展開教學的第一步，由于我校以應用型人才為培養目標，因此自2010年也就是從2008級自動化專業開始改用適合于應用型本科層次的許曉峰主編的國家級規劃教材《電機與拖動》，并根據理論與實踐相結合的原則對教學內容進行了改革。具體來講：

（1）根據實際應用情況合理分配學時。由于本課程內容多但只有48個學時（理論42+實驗6），因此教學時需對課程內容作適當刪減以高效地利用相對較少的學時。比如直流電機只進行簡單介紹，變壓器和交流電機作為重點進行講解，符合現實的應用情況。對于交流電機的內容，則側重于拖動部分即異步電動機的起動、調速與制動。

（2）增加直線電機、開關磁阻電機和無刷直流電機等應用型內容，使課程教學體現現代科技的發展。

（3）把與電機控制相關的PLC、自動控制原理、電力傳動控制等的課程設計、實訓等實踐環節引入本課程教學中，以增強課程間的融合，更好地實現本專業的培養目標。[2]本課程內容共劃分為六個知識模塊，課程總學時為48，其中理論學時42，實驗學時6。課程重點：直流電動機、變壓器和三相異步電機的原理和運行特性及機械特性。課程難點：變壓器的并聯運行、交流電機旋轉磁場概念和電機內部的電磁關系、三相感應電動機的電壓方程和等效電路。課程具體學時安排如表1所示。

實踐教學的設計思想：對課程重點內容的基本原理進行驗證，幫助學生理解課程重點內容，培養學生對工程問題的觀察和分析能力。根據本課程重點和學生具體情況，實踐教學分成兩塊進行設計。第一塊是在本課程的理論教學中設計一定數量的仿真實驗模塊，加深學生對課程核心內容的理解，通過課堂仿真實驗增強學生對電機特性、電機內部物理過程的感性認識；第二塊是實物實驗，讓學生親自動手操作，通過增加綜合性和設計性實驗項目加強學生對相關理論知識的掌握，使學生對電機及拖動系統有全局認識，增強工程觀念，提高他們分析和解決具體問題的能力。本課程的實驗學時為6學時，實驗教學大綱中提供共12個學時的6個實驗以供選擇，具體實驗項目：兩個必做實驗：實驗一、三相異步電動機的起動（綜合性實驗）；實驗二、三相異步電動機的正反轉控制（驗證性實驗）。四個選做實驗：實驗三、直流并勵電動機機械特性及調速性能的測定（綜合性實驗）；實驗四、單相變壓器實驗（設計性實驗）；實驗五、三相異步電動機的順序控制（驗證性實驗）；實驗六、三相異步電動機的制動控制（驗證性實驗）。

2 教學方法和教學手段改革

“電機與拖動基礎”課程概念和公式多，內容抽象不好理解，所以老師首先注意著手培養學生學習興趣，通過靈活運用多種教學方法來增強教學效果。

2.1 激發學生學習興趣

從課程一開始就注意激發學生的學習興趣，幫助他們樹立信心，消除他們在學習本課程時的畏難情緒。在緒論課中和學生一起回顧電機的誕生、發展及應用，啟發學生聯想生活中用到的電機設備，如電扇、電吹風、電動車、洗衣機、電梯等，讓學生認識到電機與生活息息相關，[3]學習本課程非常有用。

2.2 運用“比較教學法”幫助學生加深理解

（1）前后比較，就是把新知識跟已學的舊知識相比較分析，辨析異同，以便于學生歸納和記憶。比如在學習異步電動機時，可把它與已學過的變壓器進行比較：異步電機定子加電壓、轉子開路時相當于變壓器空載，轉子堵轉時相當于變壓器短路，這時它們的電磁關系、工作原理、等效電路的結構和基本方程形式都完全相同。主要區別在于：異步電機基本方程中的變比，除了繞組匝數比，還要考慮繞組系數；異步電機的主磁路除了鐵磁材料外還包含氣隙，磁阻較大，故勵磁電流較大；異步電機轉子旋轉時為了得出等效電路除了要象變壓器那樣進行繞組折算還有頻率的折算。這樣既復習了變壓器部分，又使學生明確了異步電機與變壓器的異同，提高了學習效率。endprint

（2）歸類比較，即把相似或性質相同的知識點按一定的標準歸類，然后進行比較，防止前后的知識相互混淆。比如他勵直流電機的3種人為機械特性，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成n = n0 - Tem形式，則可以結合機械特性圖象比較它們的理想空載轉速n0和斜率 ，分清各自的特點，避免相互混淆。

2.3 用“啟發式教學法”培養學生自主學習能力

用啟發式教學法代替老師一人講到底的填鴨式教學，課堂上首先明確學習目標，老師有針對性地對重要知識點提問，啟發和引導學生思考而不是直接給出結論，從而培養學生通過思考自主獲取知識的能力。

例如，在學習三相異步電動機工作原理時，可先復習變壓器的工作原理，即變壓器的原邊通過交變磁場將能量傳遞到副邊，并說明，跟變壓器相似，電動機的定子和轉子間也沒有電氣聯系，然后提問：為什么異步電機的定子繞組通電后它就能旋轉起來？注意觀察學生的反應，接著提問圓形旋轉磁場的產生條件，啟發學生思考后回答問題。最后老師總結：第一步是“電生磁”，然后“磁生電”，最后“電磁力”。之后繼續提問：異步電動機名稱中“異步”二字的含義？從而加深了學生對異步電機原理的理解，有助于培養其創造性思維。

2.4 合理運用多種教學手段

本課程內容多且學時少，傳統的黑板板書要占用大量時間，而且手繪的圖形不規范也會影響教學效果。

課程教學中根據教學內容的不同特點選擇如板書、實物投影、動畫、虛擬電路等合適的教學手段，力求取得最佳的教學效果：講解工作原理時，采用多媒體課件并配合板書理論推導；講解有關概念時，采用文本并配以圖片；分析異步電機等效電路時，通過多媒體動態示意圖使抽象的教學內容能夠被非常形象地展示給學生；對電機內部結構問題，可以通過圖片或動畫形式來展現，還可到實驗室直接對照實物講解，增強學生的感性認識；學習電機機械特性時除了可用靜態圖片和動畫形式，還可利用MATLAB仿真軟件來進行演示，使學生直觀地看出當某些參數變化時機械特性曲線的變化特點和規律。

3 改革課程考核方式

為了實現考核內容的全面化和考核過程的科學化，我們改革了《電機與拖動基礎》課程的考試制度，總成績=期末考試（閉卷）€？0%+平時成績€？0%。考核內容以能力考核為重點，減少單純靠死背就能得分的試題，著重考核學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力。為了實現期末考試的教考分離，該課程的試題庫正在建設中。平時成績除了作業和課堂考勤外，將實驗、讀書筆記、小論文、課堂發言和答疑情況也計入其中，這樣力求做到課程考核的客觀公正，充分調動學生的學習積極性。

4 結語

通過對“電機與拖動基礎”課程教學的改革，提高了學生的學習積極性，增強了學生的動手能力及創新意識，取得了一定的成果，我們將在以后的教學中不斷探索、實踐和完善，為更好地培養工程應用型人才繼續作出不懈的努力。

基金項目：《電機與拖動基礎》課程于2017年3月獲南昌工程學院校級重點建設課程立項，本論文是該項目的研究成果

參考文獻

[1] 陳嵐萍，李云峰.專業課程《電機與拖動》教學方法的探索與研究[J].內江科技，2011.1：197.

[2] 黃松柏.《電機與拖動》課程教學改革探討[J].輕工科技，2013.4：146.

[3] 熊鳳，楊青，趙學軍.《電機與拖動基礎》教學若干方面的實踐與探索[J].科學咨詢（科技·管理），2013.1：71-72.endprint