“電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)”課程教學(xué)的改革與實(shí)踐

李 瑾

南昌工程學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院副教授，主要從事電力電子方面的研究。

0 引言

作為自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)必修課，《電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)》課程（以下簡(jiǎn)稱電拖課程）涉及的基礎(chǔ)理論和知識(shí)面較廣，專業(yè)性特征明顯，理論性與實(shí)踐性都很強(qiáng)。目前很多院校在該課程教學(xué)中還是始終面臨著教師難教、學(xué)生難學(xué)的“兩難”問題，主要原因如下：

（1）電拖課程概念多且抽象，公式多，具有專業(yè)性特征明顯、理論性強(qiáng)、理論與實(shí)踐結(jié)合強(qiáng)的特點(diǎn)，是一門集電學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)、機(jī)械學(xué)于一體的綜合實(shí)用性課程，要學(xué)好這門課程，必須要具備較強(qiáng)的數(shù)學(xué)與物理理論基礎(chǔ)[1]。可見由于課程本身的性質(zhì)和特點(diǎn)造成該課程難教難學(xué)，尤其是對(duì)于數(shù)學(xué)與物理基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，難度更大，使很多學(xué)生有畏難情緒。

（2）目前，該課程的很多教材運(yùn)用了大量的數(shù)學(xué)公式和煩瑣的理論推導(dǎo)，這使學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中感覺到枯燥乏味，而教材內(nèi)容對(duì)電機(jī)近年來的先進(jìn)控制技術(shù)、工程應(yīng)用等介紹甚少，教材內(nèi)容陳舊、脫離工程實(shí)踐，使學(xué)生覺得該課程“學(xué)而無用、學(xué)后不知所用”[2]，不利于課程教學(xué)中對(duì)學(xué)生工程實(shí)踐應(yīng)用能力的培育。

（3）課程多采用課堂講授這種傳統(tǒng)教學(xué)方法，學(xué)生完全依賴于教師教學(xué)，只能被動(dòng)地接受知識(shí)，課堂教學(xué)氛圍枯燥，造成學(xué)習(xí)興趣低落，嚴(yán)重影響了教學(xué)效果[3]。

面對(duì)電拖課程難教難學(xué)的現(xiàn)狀，本課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)根據(jù)2018 版自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)方案中“培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、工程實(shí)踐能力和持續(xù)學(xué)習(xí)能力的應(yīng)用型工程技術(shù)人才”的指導(dǎo)思想，結(jié)合課程本身的特點(diǎn)，以我校自動(dòng)化本科專業(yè)學(xué)生作為研究對(duì)象，探索符合應(yīng)用型工程技術(shù)人才培養(yǎng)目標(biāo)的《電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)》課程建設(shè)方案，通過優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)方法和教學(xué)手段，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺(tái)等對(duì)該課程進(jìn)行了教學(xué)改革的研究和實(shí)踐，以期增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高該課程教學(xué)質(zhì)量，以更好地實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

1 教學(xué)內(nèi)容改革

自動(dòng)化專業(yè)為我校的校級(jí)重點(diǎn)建設(shè)專業(yè)，《電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)》課程是該專業(yè)的核心課程，通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、原理及相關(guān)計(jì)算，會(huì)分析電力拖動(dòng)系統(tǒng)各種運(yùn)行狀態(tài)，能合理選擇和使用電機(jī)，為學(xué)習(xí)《運(yùn)動(dòng)控制》《現(xiàn)代控制理論》等后續(xù)專業(yè)課程打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為從事專業(yè)技術(shù)工作做好基本培養(yǎng)和鍛煉。課程重點(diǎn)：直流電機(jī)、變壓器和三相異步電機(jī)的原理及特性。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。

考慮到該課程內(nèi)容多而學(xué)時(shí)相對(duì)偏少，且為了提高學(xué)生對(duì)課程實(shí)驗(yàn)的重視程度，在2018 版自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)方案中我們將原電拖課程共48 個(gè)學(xué)時(shí)中的6 個(gè)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)全部改為理論學(xué)時(shí)，另增加一門8 個(gè)學(xué)時(shí)單獨(dú)開課的實(shí)驗(yàn)課，并根據(jù)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)對(duì)教學(xué)體系進(jìn)行了如下改革：

（1）對(duì)課程內(nèi)容作適當(dāng)刪減以高效利用相對(duì)較少的學(xué)時(shí)。比如將重點(diǎn)放在變壓器和交流電機(jī)部分，且交流電機(jī)中側(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）新的課程教學(xué)大綱中增加了6 個(gè)理論學(xué)時(shí)，因此增加了直線電機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和無刷直流電機(jī)等應(yīng)用型內(nèi)容，使課程教學(xué)體現(xiàn)先進(jìn)性、方向性和創(chuàng)新性。

（3）把與課程相關(guān)的PLC、運(yùn)動(dòng)控制、DSP 等的實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)引入電拖課程教學(xué)中，以加強(qiáng)相關(guān)知識(shí)的融合，更好地實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)[4]。

從2018 級(jí)學(xué)生開始實(shí)施的電拖教學(xué)大綱中，學(xué)時(shí)一共48個(gè)全部為理論學(xué)時(shí)，內(nèi)容分為七個(gè)知識(shí)模塊，使用許曉峰主編的高教版《電機(jī)與拖動(dòng)》教材，實(shí)驗(yàn)部分為8 個(gè)學(xué)時(shí)，單獨(dú)設(shè)課。實(shí)驗(yàn)教學(xué)強(qiáng)調(diào)以掌握概念、強(qiáng)化應(yīng)用、突出能力、鼓勵(lì)創(chuàng)新為主，使學(xué)生掌握電機(jī)及其拖動(dòng)系統(tǒng)的基本理論及計(jì)算，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力。課程具體學(xué)時(shí)安排和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排分別如表1 和表2 所示。

2 教學(xué)方法改革

教學(xué)方法上，加強(qiáng)對(duì)較難知識(shí)點(diǎn)的講解，教學(xué)過程中更注重師生互動(dòng)，不斷對(duì)教學(xué)方法作出及時(shí)調(diào)整以保證教學(xué)效果。在教學(xué)手段上，充分利用現(xiàn)有的國家精品課程資源，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)的管理，課堂時(shí)間主要用于講解重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容。對(duì)個(gè)別學(xué)習(xí)不認(rèn)真的同學(xué)加強(qiáng)輔導(dǎo)與督促。在教學(xué)資源上，完善課程教學(xué)大綱、教案、多媒體課件、習(xí)題集等。通過建設(shè)課程網(wǎng)站，采用網(wǎng)絡(luò)形式進(jìn)行輔助教學(xué)以加強(qiáng)師生互動(dòng)，從而更好地發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極自主性，提高其工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。始終堅(jiān)持以學(xué)生為中心的教學(xué)理念：課前下發(fā)老師整理的預(yù)習(xí)資料，并督促學(xué)生做好預(yù)習(xí)；課堂上對(duì)學(xué)生預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)以及前面學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行抽檢，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，然后針對(duì)學(xué)習(xí)預(yù)習(xí)過程中普遍存在的難點(diǎn)知識(shí)進(jìn)行講授，并提煉重點(diǎn)知識(shí)和督促學(xué)生學(xué)習(xí)；課后由老師提供復(fù)習(xí)資料和練習(xí)題并收集整理易錯(cuò)題目，給出供拓展閱讀的中英文文獻(xiàn)，并組織答疑、討論和小組活動(dòng)、工程知識(shí)拓展等以幫助學(xué)生進(jìn)一步復(fù)習(xí)所學(xué)知識(shí)從而更好地掌握課程內(nèi)容。

表1 《電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》項(xiàng)目安排

表2 《電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)》課程學(xué)時(shí)安排

3 結(jié)語

目前電拖課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)正以申報(bào)線上線下混合式“金課”建設(shè)項(xiàng)目為契機(jī)，努力探索一種有效的課程教學(xué)模式，真正讓學(xué)生忙起來，讓老師強(qiáng)起來。通過上述的一系列課程教學(xué)改革，使教學(xué)內(nèi)容及大綱更好地體現(xiàn)了高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度，在線資源的建設(shè)更好地體現(xiàn)了方向性、創(chuàng)新性等，線下教學(xué)更好地體現(xiàn)了以學(xué)生為中心，從而提升學(xué)生的知識(shí)、能力與素質(zhì)的綜合水平，真正增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新和探索能力。