梁云朋 張松燦

河南科技大學(xué) 河南洛陽 471003

電機(jī)與拖動(dòng)課程教學(xué)改革的研究

梁云朋 張松燦

河南科技大學(xué) 河南洛陽 471003

在分析電機(jī)與拖動(dòng)課程特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，本文分別從教學(xué)模式、教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)反饋4個(gè)方面論述電機(jī)與拖動(dòng)課程教學(xué)改革，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性和分析與解決問題能力。

電機(jī)與拖動(dòng)；教學(xué)模式；對(duì)比法；教學(xué)反饋

電機(jī)與拖動(dòng)課程是自動(dòng)化專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課,同時(shí)也是自動(dòng)化學(xué)生接受的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程的主要內(nèi)容是運(yùn)用基礎(chǔ)課程,如高等數(shù)學(xué)、電路和物理學(xué)有關(guān)電磁學(xué)的基本理論分析電機(jī)基本運(yùn)行原理、內(nèi)部電磁物理過程、電機(jī)數(shù)學(xué)模型、電機(jī)運(yùn)行特性、機(jī)械特性以及電機(jī)起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)等工程實(shí)際問題。該課程既具有理論性強(qiáng)又具有實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)。理論性強(qiáng)具體表現(xiàn)為抽象概念多、推導(dǎo)多、計(jì)算多,涉及的電磁場(chǎng)內(nèi)容多,實(shí)踐性強(qiáng)表現(xiàn)為其研究對(duì)象電機(jī)的具體性和廣泛使用性,因此學(xué)生普遍反映學(xué)習(xí)時(shí)感覺無從下手。如何讓學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi)盡快掌握電機(jī)的基本理論知識(shí),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,為后續(xù)課程如半導(dǎo)體變流技術(shù)、自動(dòng)控制和運(yùn)動(dòng)控制等課程打下理論基礎(chǔ),是電機(jī)與拖動(dòng)課程教學(xué)必須解決的問題。筆者在長(zhǎng)期從事電機(jī)與拖動(dòng)教學(xué)過程中從課堂教學(xué)模式、教學(xué)方法、考核方法和教學(xué)反饋方法以及教學(xué)內(nèi)容選擇4個(gè)方面加以改進(jìn),促使學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)掌握電機(jī)的基本理論知識(shí),提高分析問題與解決問題的能力。

一、改革課堂教學(xué)模式，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和參與性

由于電機(jī)與拖動(dòng)課程內(nèi)容多，課時(shí)相對(duì)較少，目前常見的教學(xué)模式以灌輸式為主，這也是課程特點(diǎn)決定的，從而造成學(xué)生養(yǎng)成依賴心理，學(xué)習(xí)主動(dòng)性和課堂參與性不高，電機(jī)與拖動(dòng)課程內(nèi)容的知識(shí)連貫性和邏輯性很強(qiáng)，基于這一特點(diǎn)比較適合采用啟發(fā)式教學(xué)模式，具體做法是在講解新內(nèi)容時(shí)，教師不是直接給出結(jié)論然后分析論證，而是有針對(duì)性地提出問題，引導(dǎo)學(xué)生利用已有知識(shí)分析、解決問題，然后得出結(jié)論，最后由教師加以補(bǔ)充總結(jié)。由于加入了課堂師生的互動(dòng)環(huán)節(jié)，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性顯著提高。收到良好的教學(xué)效果。例如在講授直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速一節(jié)時(shí)，首先由教師簡(jiǎn)述電機(jī)調(diào)速的實(shí)際應(yīng)用以及電機(jī)調(diào)速的必要性，接著提出問題1：直流電動(dòng)機(jī)如何進(jìn)行調(diào)速？有哪些調(diào)速方法？引導(dǎo)學(xué)生回憶直流電機(jī)的速度公式，提出問題2：電機(jī)公式哪些參量改變可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速？從而使學(xué)生主動(dòng)思考得到直流電動(dòng)機(jī)的3種調(diào)速方式：降壓調(diào)速、電樞回路串電阻調(diào)速和弱磁調(diào)速。在得出調(diào)速方式的基礎(chǔ)上提出問題3：這3種調(diào)速方式各有什么特點(diǎn)？引導(dǎo)學(xué)生回憶直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性方程，分別改變電樞電壓、電樞回路總電阻和磁通得到3組人工機(jī)械特性，對(duì)照機(jī)械特性從機(jī)械特性硬度、理想空載轉(zhuǎn)速等方面自然得到3種調(diào)速方式的特點(diǎn)。最后教師總結(jié)電機(jī)與拖動(dòng)課程的一般分析方法，使學(xué)生通過教學(xué)參與過程體會(huì)并掌握課程的工程分析方法。收到一箭雙雕的教學(xué)效果。

二、采用對(duì)比的教學(xué)方法，提高學(xué)生的知識(shí)掌握能力

電機(jī)與拖動(dòng)的概念多、公式多、內(nèi)容繁雜，很多同學(xué)學(xué)習(xí)起來感到?jīng)]有頭緒，考前復(fù)習(xí)無從下手。但是電機(jī)與拖動(dòng)的內(nèi)容具有規(guī)律性，一般而言其主要內(nèi)容包括直流和交流兩部分，兩部分的學(xué)習(xí)內(nèi)容和方法具有相似性，因?yàn)椴还苁侵绷麟姍C(jī)還是交流電機(jī)其共同的理論基礎(chǔ)均為法拉第電磁感應(yīng)定律、電磁力定律、安培環(huán)路定律等。其內(nèi)容必有相通之處。因此采用對(duì)比法教學(xué)通過直流與交流相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的比較、分析可以用較短時(shí)間幫助學(xué)生掌握各自的特點(diǎn)收到事半功倍的教學(xué)效果。例如：對(duì)直流電動(dòng)機(jī)和三相異步電動(dòng)機(jī)的基本運(yùn)行原理采用對(duì)比法教學(xué),兩者的理論基礎(chǔ)均為電磁力定律,即轉(zhuǎn)子受到單方向的電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)從而完成電能向機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。只需分析兩種電機(jī)各自磁場(chǎng)和電流性質(zhì)就可以全面掌握各自的運(yùn)行原理。直流電機(jī)磁場(chǎng)是方向不變的磁場(chǎng),但是其轉(zhuǎn)子電流以傳導(dǎo)方式通過電刷和換向器引入電樞導(dǎo)體的交變電流,方向不變的磁場(chǎng)和交變的電樞導(dǎo)體電流相互作用產(chǎn)生單方向的電磁轉(zhuǎn)矩,驅(qū)使電樞旋轉(zhuǎn)此為直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理,對(duì)比直流電動(dòng)機(jī),三相異步電動(dòng)機(jī)其定子磁場(chǎng)是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),而其轉(zhuǎn)子電流則是感應(yīng)電流,通過轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)感應(yīng)產(chǎn)生的,該感應(yīng)電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,這是三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理。這兩種電機(jī)的共通之處都是以電磁場(chǎng)為媒介的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置,不同之處在于其磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子電流的性質(zhì)不同。通過對(duì)比可以使學(xué)生理順知識(shí)的前后脈絡(luò),從而加深對(duì)知識(shí)的理解與掌握。

三、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，注重知識(shí)的前后邏輯性

電機(jī)與拖動(dòng)課程就其主要內(nèi)容包括直流和交流兩部分，兩部分的學(xué)習(xí)內(nèi)容和方法具有相似性，一般電機(jī)學(xué)的部分主要是研究電機(jī)的實(shí)物模型(電機(jī)的基本運(yùn)行原理)、物理模型(電機(jī)的內(nèi)部電磁關(guān)系)、數(shù)學(xué)模型(電壓方程式、轉(zhuǎn)矩方程式和功率方程式等)以及電機(jī)的運(yùn)行特性和外特性，電機(jī)拖動(dòng)內(nèi)容主要包括電機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)。這樣在教學(xué)內(nèi)容的選擇和講解順序上也必須通盤考慮，注重知識(shí)的邏輯性和前后連貫性。例如直流部分講解采取先電機(jī)學(xué)內(nèi)容接著講述直流拖動(dòng)的內(nèi)容，這樣做可以使學(xué)生對(duì)剛掌握的知識(shí)從后續(xù)章節(jié)學(xué)習(xí)中得到及時(shí)的應(yīng)用，既可以復(fù)習(xí)以往內(nèi)容，又可以學(xué)以致用，從而達(dá)到較好的教學(xué)效果。在教學(xué)中學(xué)習(xí)新的知識(shí)點(diǎn)時(shí)有意識(shí)地穿插已有知識(shí)點(diǎn)，起到強(qiáng)化的效果。例如在講述直流電機(jī)的調(diào)速時(shí)就有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生回憶直流電機(jī)的速度公式、固有機(jī)械特性、人工機(jī)械特性甚至包括鐵磁材料的磁飽和特性等，一方面利用這些知識(shí)點(diǎn)分析解決直流電機(jī)的調(diào)速問題，另一方面也起到了復(fù)習(xí)已有知識(shí)點(diǎn)的效果。即在設(shè)計(jì)教學(xué)過程時(shí)利用電機(jī)與拖動(dòng)課程的特點(diǎn)有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)鞏固已有知識(shí)點(diǎn)、利用學(xué)過的知識(shí)解決新問題，既可以鞏固學(xué)習(xí)成果又可以提高學(xué)生理論結(jié)合實(shí)踐分析問題解決問題的工程實(shí)踐能力。一定程度上解決專業(yè)課理論與實(shí)踐脫節(jié)的問題。

四、改進(jìn)考核方式，提高教學(xué)反饋的實(shí)效性

電機(jī)與拖動(dòng)課程的考核方式與其它專業(yè)課一樣，平時(shí)主要是課后作業(yè)，一般而言課后作業(yè)是檢驗(yàn)課堂授課效果的主要手段，可以通過對(duì)作業(yè)的批改直觀地了解學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度和欠缺之處。但是課后作業(yè)提交時(shí)間一般在布置后的2周左右，再加上批改時(shí)間1周，這樣其反饋時(shí)需滯后3周左右，3周1章內(nèi)容基本講述完成了，這樣作業(yè)反饋對(duì)教學(xué)的改進(jìn)作用被大大削弱了，如何迅速及時(shí)地從學(xué)生中獲取教學(xué)反饋就成為專業(yè)課教師面臨的一個(gè)問題。解決辦法的關(guān)鍵是提高教學(xué)反饋的實(shí)效性。

1.采用分組方式將學(xué)生分成若干組,依據(jù)大綱要求將1章的知識(shí)點(diǎn)和考察點(diǎn)合理分組,將包含一定量知識(shí)點(diǎn)的作業(yè)題分配給各個(gè)小組,并且要求同一小組的學(xué)生針對(duì)本章作業(yè)進(jìn)行討論,由于每一小組的作業(yè)量減小,提交作業(yè)時(shí)間可以提前,同時(shí)安排習(xí)題課時(shí)間抽取若干小組學(xué)生上講臺(tái)給全班同學(xué)講述并板書習(xí)題答案,這樣既可以用較短時(shí)間檢驗(yàn)同學(xué)們的知識(shí)鞏固情況,及時(shí)調(diào)整講課進(jìn)度,又可以促使學(xué)生加強(qiáng)協(xié)作,培養(yǎng)其團(tuán)隊(duì)意識(shí)和語言表達(dá)能力。同時(shí)也可以直接了解學(xué)生知識(shí)的掌握能力，彌補(bǔ)作業(yè)教學(xué)反饋的局限性。

2.加強(qiáng)課堂教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)反饋。采用啟發(fā)式教學(xué)有針對(duì)性地提出問題，仔細(xì)觀察和傾聽學(xué)生的課堂發(fā)言，及時(shí)調(diào)節(jié)課程進(jìn)度。

3.利用課堂空余時(shí)間進(jìn)行當(dāng)堂測(cè)驗(yàn)，及時(shí)了解和掌握近期所講述的知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。

長(zhǎng)期的教學(xué)實(shí)踐表明：綜合以上考核方式能夠及時(shí)有效地了解學(xué)生對(duì)所講知識(shí)的掌握水平，從而有的放矢的地調(diào)整教學(xué)進(jìn)度，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。

五、結(jié)束語

電機(jī)與拖動(dòng)是一門理論性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課，采用理論分析方法分析各種電機(jī)及拖動(dòng)的實(shí)際問題時(shí)，必須結(jié)合電機(jī)的具體結(jié)構(gòu)，采用工程觀點(diǎn)和工程分析方法。通過教學(xué)改革，注重理論聯(lián)系實(shí)際，注重實(shí)踐教學(xué)的實(shí)效性，使教學(xué)與實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來，不斷探索、不斷完善，對(duì)進(jìn)一步提高教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量起到積極地推動(dòng)作用。

[1]王冰峰.比較法在電機(jī)與拖動(dòng)教學(xué)中的應(yīng)用[J].高等教育研究，2000，3

[2]李書權(quán)，侯勇，崔實(shí)，等.電機(jī)學(xué)課程教學(xué)改革的研究與實(shí)踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2006，28(4)

The study of teaching reform of electric machine and drag

Liang Yunpeng, Zhang Songcan
Henan university of science and technology, Luoyang, 471003, China

On the basis of analyzing the feature of electric machine and drag, the teaching reform of the course is discussed from four aspects: teaching pattern, teaching method, teaching content and feedback in teaching in order to improve the students’ learning independence and analyze and implement skills.

electric machine and drag; teaching pattern; correlation method; feedback in teaching

2010-04-13

梁云朋，碩士，講師。