楊民生　李建英

摘要：電機(jī)及其拖動(dòng)基礎(chǔ)是自動(dòng)化及相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，課程內(nèi)容與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系緊密，在課程的教學(xué)過程中，如何對(duì)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)融合，增強(qiáng)課程內(nèi)容之間的有機(jī)聯(lián)系，并強(qiáng)化其應(yīng)用性，為應(yīng)用型專業(yè)轉(zhuǎn)型提供課程建設(shè)方面的支持，論文進(jìn)行了相關(guān)的探討。

關(guān)鍵詞：電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)；應(yīng)用型專業(yè)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）41-0108-02

電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)作為自動(dòng)化專業(yè)及相關(guān)專業(yè)的一門基礎(chǔ)性專業(yè)主干課程，在自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化、建筑電氣與智能化等專業(yè)的人才培養(yǎng)過程中發(fā)揮非常重要的作用。傳統(tǒng)的教學(xué)過程及教學(xué)模式今生學(xué)生對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的掌握，忽視了對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要中提出：我國正處在改革發(fā)展的關(guān)鍵階段，經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式加快轉(zhuǎn)變，高等院校要優(yōu)化結(jié)構(gòu)辦出特色，重點(diǎn)擴(kuò)大應(yīng)用型、復(fù)合型、技能型人才培養(yǎng)規(guī)模。為響應(yīng)國家的高等教育改革政策，作者所在的高校作為湖南省首批進(jìn)行應(yīng)用型轉(zhuǎn)型試點(diǎn)的兩所高校之一，大力推進(jìn)學(xué)校向應(yīng)用技術(shù)方向轉(zhuǎn)型發(fā)展。為響應(yīng)學(xué)校號(hào)召，本文結(jié)合對(duì)自動(dòng)化專業(yè)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)課程多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，以培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)的應(yīng)用型人才為培養(yǎng)目標(biāo)，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)際問題的能力，對(duì)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段進(jìn)行改革研究。

一、電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)課程特點(diǎn)分析

電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)是我校自動(dòng)化專業(yè)、建筑電氣與智能化專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，屬于專業(yè)必修課程。在當(dāng)前版本的人才培養(yǎng)方案中，其理論課時(shí)為50學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課時(shí)22學(xué)時(shí)，理論與實(shí)驗(yàn)獨(dú)立考核。從教學(xué)內(nèi)容上看，該課程以《電路原理》、《大學(xué)物理》為先修課程，后續(xù)課程包括《計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)》、《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》，電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)課程涉及到電路原理、磁路理論、電磁力學(xué)等，授課內(nèi)容多，教學(xué)內(nèi)容中包含一些較為抽象的概念，如磁路基本原理、磁動(dòng)勢、電磁力、電磁感應(yīng)、感應(yīng)電動(dòng)勢等等，學(xué)生的理解難度大；課程內(nèi)容包括電機(jī)學(xué)原理及電力拖動(dòng)兩大內(nèi)容板塊，相關(guān)內(nèi)容的相互銜接較為松散。

二、調(diào)整優(yōu)化理論教學(xué)內(nèi)容，突出工程應(yīng)用的課程教學(xué)體系

電機(jī)作為電能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換設(shè)備，在當(dāng)前的社會(huì)生產(chǎn)與生活中占有重要的地位，是現(xiàn)代化生產(chǎn)活動(dòng)中最主要及最廣泛使用的動(dòng)力設(shè)備，在國家大力推進(jìn)應(yīng)用型專業(yè)教育的轉(zhuǎn)型及重視對(duì)學(xué)生開展工程實(shí)踐能力培養(yǎng)的基本方針下，根據(jù)用人企業(yè)的實(shí)際需求，結(jié)合學(xué)校對(duì)專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，即培養(yǎng)能為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)的應(yīng)用型高級(jí)工程技術(shù)人才，對(duì)課程的教學(xué)大綱進(jìn)行修訂。按照對(duì)專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，對(duì)理論教學(xué)內(nèi)容體系進(jìn)行調(diào)整，對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行分類，對(duì)教學(xué)內(nèi)容授課時(shí)數(shù)及授課重點(diǎn)進(jìn)行規(guī)劃，突出對(duì)學(xué)生工程應(yīng)用能力及實(shí)踐能力的培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)與企業(yè)的需求及行業(yè)資格考試內(nèi)容的合理銜接。如直流電機(jī)的原理與組成結(jié)構(gòu)部分的教學(xué)，對(duì)于直流電機(jī)的繞組結(jié)構(gòu)及分布內(nèi)容進(jìn)行壓縮，只需要介紹磁極對(duì)數(shù)及極距兩個(gè)基本物理概念；對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理進(jìn)行較詳細(xì)的分析，而對(duì)電樞反應(yīng)及直流電機(jī)的換向等內(nèi)容，不對(duì)其產(chǎn)生原因進(jìn)行深入分析，而只簡單介紹換向不良產(chǎn)生的危害，電樞反應(yīng)的影響，將理論分析困難的內(nèi)容進(jìn)行壓縮，突出對(duì)工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

在電機(jī)及拖動(dòng)系統(tǒng)的整體教學(xué)內(nèi)容中，包括直流電機(jī)基本原理、變壓器基本原理、交流電機(jī)原理、交流電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)等內(nèi)容。在常用的經(jīng)典教材中，章節(jié)順序按直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理、變壓器、交流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及原理、直流電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)、交流電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)等章節(jié)內(nèi)容編排，在教學(xué)執(zhí)行過程中，如遵循按章節(jié)順序進(jìn)行教學(xué)的常規(guī)思路，即先講述直流電機(jī)結(jié)構(gòu)及原理、變壓器、交流電機(jī)的原理及結(jié)構(gòu)，再講述電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容，則教學(xué)內(nèi)容會(huì)出現(xiàn)銜接問題，學(xué)生在學(xué)完交流電機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理部分內(nèi)容后，對(duì)直流電機(jī)的相關(guān)原理內(nèi)容已經(jīng)出現(xiàn)了部分遺忘的情況，此時(shí)再講述直流電機(jī)拖動(dòng)內(nèi)容，需要安排不少的時(shí)間對(duì)前面的運(yùn)行原理部分的內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)。對(duì)教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)順序進(jìn)行合適的調(diào)整，將直流電機(jī)的拖動(dòng)內(nèi)容安排到直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理之后，將交流電機(jī)的拖動(dòng)內(nèi)容安排到交流電機(jī)的基本原理之后進(jìn)行講授，將整個(gè)課程的教學(xué)內(nèi)容分成三大板塊，即直流電機(jī)及其拖動(dòng)系統(tǒng)，變壓器，交流電機(jī)及其拖動(dòng)系統(tǒng)。在教學(xué)過程中，講授了相關(guān)的電機(jī)原理之后即開始講授電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)，通過相應(yīng)的電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用案例強(qiáng)化對(duì)電機(jī)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行原理的理解。

隨著電力電子變流技術(shù)的發(fā)展，交流電機(jī)目前占據(jù)電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的主導(dǎo)地位，直流電機(jī)因?yàn)轶w積大、價(jià)格高，其市場占比逐步降低，但在一些對(duì)調(diào)速性能要求高的場合具有不可替代性，結(jié)合當(dāng)前電機(jī)及其拖動(dòng)系統(tǒng)在行業(yè)中的應(yīng)用狀況，對(duì)電機(jī)及拖動(dòng)系統(tǒng)課程的整體教學(xué)課時(shí)進(jìn)行分配，突出交流電機(jī)及拖動(dòng)系統(tǒng)在整個(gè)課程體系中的核心地位，適當(dāng)對(duì)直流電機(jī)及拖動(dòng)系統(tǒng)的部分不常用的理論內(nèi)容如繞組分布等教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行刪減。

三、采用多種教學(xué)方法，教學(xué)過程中面向?qū)嶋H應(yīng)用，提升教學(xué)效果

電機(jī)及拖動(dòng)課程涉及到電學(xué)、磁學(xué)、動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)等多門學(xué)科，電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)與實(shí)踐聯(lián)系密切，其先修課程主要包括電路理論、大學(xué)物理，課程中抽象性的概念內(nèi)容較多，為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性及學(xué)習(xí)效率，在教學(xué)過程中需要用到多種教學(xué)方法，善于運(yùn)用對(duì)比教學(xué)法，如電路與磁路理論的關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，并存在很強(qiáng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如表1所示，通過學(xué)生所熟悉的電路參數(shù)及歐姆定律，引導(dǎo)學(xué)生理解磁路的基本特性及磁路歐姆定律。

對(duì)重要及基礎(chǔ)的概念，在講述時(shí)既要做好基礎(chǔ)知識(shí)的鋪墊，又要做好知識(shí)點(diǎn)的凝練與歸納，要做到深入淺出，如直流電機(jī)的基本運(yùn)行原理，涉及到能量的變換、電磁力學(xué)、運(yùn)動(dòng)力學(xué)等多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，在電機(jī)的起動(dòng)過程中，內(nèi)部磁場、通電的電樞導(dǎo)體、電刷與換向片三個(gè)要素缺一不可。對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸納時(shí)，根據(jù)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的三要素，總結(jié)出電機(jī)運(yùn)行原理性口訣：電生磁；電磁生力；變磁生電。電生磁，即電機(jī)運(yùn)行過程中，依靠勵(lì)磁電流產(chǎn)生氣隙磁動(dòng)勢，形成空載內(nèi)部磁場（運(yùn)行要素一）；電磁生力，指載流導(dǎo)體在磁場中受到電磁力的作用（運(yùn)行要素二）；變磁生電，即電樞繞組內(nèi)的磁通變化時(shí)在繞組內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，完成電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)換任務(wù)（將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能）。結(jié)合電動(dòng)機(jī)的電刷與換向器結(jié)構(gòu)（運(yùn)行要素三），歸納總結(jié)出電機(jī)在運(yùn)行過程中的電磁關(guān)系及連續(xù)旋轉(zhuǎn)的基本要素。在后續(xù)的教學(xué)過程中，對(duì)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行放射式展開，如勵(lì)磁方式知識(shí)點(diǎn)的講授，可先復(fù)習(xí)直流電機(jī)運(yùn)行的三基本要素，指明內(nèi)部磁場屬于直流電機(jī)連續(xù)運(yùn)行的三個(gè)基本條件之一，隨后則可引出電機(jī)的勵(lì)磁方式，指明內(nèi)部磁場的必要性及內(nèi)部磁場形成的技術(shù)手段，形成課程知識(shí)點(diǎn)的發(fā)散及串聯(lián)。

將相關(guān)的工程應(yīng)用案例情景引入到課堂中，通過對(duì)案例的調(diào)查、閱讀、思考、分析、討論和交流等活動(dòng)，加深對(duì)基本原理和概念的理解，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。在電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)方程平衡部分，有轉(zhuǎn)矩平衡公式：Te-TL=J■，在進(jìn)行公式的深入分析之前，需要對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩、負(fù)載轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速正方向的定義，并根據(jù)公式確定系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的平衡狀態(tài)、過渡狀態(tài)，隨后引入負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性分析內(nèi)容，對(duì)不同負(fù)載的轉(zhuǎn)矩特性進(jìn)行分析，按照恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載、通風(fēng)機(jī)類負(fù)載、恒功率負(fù)載三類分析負(fù)載轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，在分析過程中，對(duì)于不同的負(fù)載，可結(jié)合專業(yè)的實(shí)際情況引入對(duì)應(yīng)的實(shí)際生產(chǎn)機(jī)械圖片，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程的興趣。

在對(duì)電機(jī)的基本運(yùn)行原理及調(diào)速知識(shí)有了一定掌握之后，教師可結(jié)合專業(yè)定位情況，挑選一些實(shí)際應(yīng)用中的相關(guān)案例，使得學(xué)生加深對(duì)課程理論知識(shí)的理解，同時(shí)能應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，并在教師的引導(dǎo)下對(duì)相關(guān)專業(yè)知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用。比如結(jié)合目前國內(nèi)電動(dòng)助力車及電動(dòng)摩托車等旺盛的市場需求與銷售情況，給學(xué)生提供一款用于電動(dòng)摩托車的直流電機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)，讓學(xué)生根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)回答問題：降低電樞電壓時(shí)電動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速及電樞電流數(shù)據(jù)是多少？穩(wěn)定后有何變化（負(fù)載不變）？直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方式怎樣實(shí)現(xiàn)？調(diào)速過程中能量損耗及能量轉(zhuǎn)換關(guān)系有何變化？通過回答上述問題，使學(xué)生學(xué)會(huì)應(yīng)用相關(guān)知識(shí)分析解決實(shí)際工程問題。在此基礎(chǔ)之上，可進(jìn)一步拓展學(xué)生解決應(yīng)用問題的能力，載人用的輕便電動(dòng)自行車與主要用于載貨運(yùn)輸用的“爬坡王”電動(dòng)車的電機(jī)在選型上應(yīng)該注重哪些方面的參數(shù)區(qū)別？對(duì)一些學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生，則可繼續(xù)引導(dǎo)：為了提升一次充電的行駛里程，可否將回饋制動(dòng)應(yīng)用于電動(dòng)自行車？并指導(dǎo)其設(shè)計(jì)一些小型的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)裝置。通過以上的教學(xué)過程，將課程的理論教學(xué)與實(shí)際應(yīng)用緊密聯(lián)系，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提升學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力。

四、結(jié)論

電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)課程是自動(dòng)化及相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系緊密，為滿足專業(yè)人才培養(yǎng)向應(yīng)用型轉(zhuǎn)型的需求，在新的培養(yǎng)體制下，將專業(yè)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)整合，采用多種教學(xué)方法與手段，打造重點(diǎn)突出、與應(yīng)用密切結(jié)合的課程內(nèi)容體系，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提升學(xué)生運(yùn)用相關(guān)知識(shí)解決實(shí)際工程問題的能力，經(jīng)過實(shí)際的教學(xué)試驗(yàn)，驗(yàn)證了改革的課程教學(xué)比常規(guī)教學(xué)效果顯著提升。

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