《電機(jī)與拖動基礎(chǔ)》教學(xué)初步探討

摘要： 本文對《電機(jī)及拖動基礎(chǔ)》這門課程的教學(xué)方法進(jìn)行研究，通過吸取前人的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合自身的體會，考慮到本三院校學(xué)生的特點(diǎn)，從幾個(gè)方面闡述了如何提高該課程的教學(xué)質(zhì)量的方法。

關(guān)鍵詞： 《電機(jī)與拖動基礎(chǔ)》 課程背景 改革方向

一、課程背景

《電機(jī)與拖動基礎(chǔ)》（以下簡稱：電機(jī)學(xué)）是本三院校電氣工程及其自動化專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其教學(xué)效果直接影響到后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。由于這門課程具有較強(qiáng)的理論性、系統(tǒng)性和實(shí)踐性，且課程內(nèi)容多、教學(xué)課時(shí)少、學(xué)習(xí)難度大，長期以來在教與學(xué)兩方面都存在著較大的困難。

二、改革方向

考慮到本三院校學(xué)生的基礎(chǔ)問題，以及應(yīng)用型本科教育的特點(diǎn)——同普通本科相比，更強(qiáng)調(diào)的是實(shí)踐性、應(yīng)用性和技術(shù)性；同專科相比，要求學(xué)生具有較寬廣的理論基礎(chǔ)和可供廣泛遷移的知識平臺，要使學(xué)生具備較強(qiáng)的終身學(xué)習(xí)能力，有進(jìn)一步發(fā)展的后勁，就有必要探索出一條適合這個(gè)層次學(xué)生的教學(xué)路子。具體措施如下：

1.降低理論難度

電機(jī)學(xué)的概念抽象且推導(dǎo)繁瑣，公式和結(jié)論眾多。其中，最為枯燥的莫過于繞組和磁路兩個(gè)方面：前者要求學(xué)生具有很強(qiáng)的空間想象能力和良好的幾何基礎(chǔ)；后者是整個(gè)電機(jī)學(xué)的理論基礎(chǔ)，它要求學(xué)生具有很好的數(shù)學(xué)分析能力、邏輯思考能力，以及較好的物理基礎(chǔ)。學(xué)生在學(xué)習(xí)這兩個(gè)方面內(nèi)容的時(shí)候，往往會感到十分困難，繼而大大減少乃至喪失繼續(xù)學(xué)習(xí)的動力。

為此，筆者認(rèn)為既然本三院校更強(qiáng)調(diào)知識的應(yīng)用性，也就是要求學(xué)生學(xué)會電機(jī)和拖動在實(shí)踐中的應(yīng)用，而不是去設(shè)計(jì)、制造電機(jī)，那么就很有必要掌握好電機(jī)學(xué)的理論深度、難度——既能滿足電氣專業(yè)要求，又不至于過深、過難；既能使學(xué)生掌握好電機(jī)基本理論，又盡量貼近電機(jī)應(yīng)用的實(shí)際要求。在教學(xué)時(shí)，一些與實(shí)踐聯(lián)系較緊密的知識點(diǎn)可詳細(xì)講解，而對某些枯燥難懂的理論可只引出概念，不做詳細(xì)論證。例如，在講述直流電機(jī)的換向概念時(shí)，會涉及電磁場，非常抽象，這時(shí)可以僅對換向的電磁過程進(jìn)行簡單分析，把重點(diǎn)放在火花對電機(jī)運(yùn)行危害和如何改善換向等內(nèi)容上；在講述直流電機(jī)繞組這個(gè)知識點(diǎn)時(shí)，可以以比較簡單的4線圈繞組為例，不深究單疊、單波等繞組的連接規(guī)律，只要求記憶這兩種繞組形式下的支路對數(shù)與磁極間的關(guān)系式即可；在講述直流電機(jī)的電樞反應(yīng)時(shí)，可把重點(diǎn)放在利用氣隙磁密曲線分析電樞反應(yīng)對主磁場的影響上［２］。這樣處理所帶來的好處就是既降低了理論分析的深度，又建立了必要的知識框架；既減輕了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，又突出了電機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn)。

2.補(bǔ)充實(shí)際應(yīng)用知識

前文已經(jīng)提到，“應(yīng)用型”的教育特點(diǎn)決定了教師在組織教學(xué)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)實(shí)用性知識的傳授，而實(shí)用性強(qiáng)正是本課程的一大特點(diǎn)，為此，筆者認(rèn)為在課堂上應(yīng)該補(bǔ)充大量的生產(chǎn)實(shí)際中必需的基本知識。比如，電動機(jī)的選擇原則是什么，它有哪些種類、形式，額定電壓與額定轉(zhuǎn)速的選擇標(biāo)準(zhǔn)又是什么，額定功率的選擇又和哪些因素有關(guān)，等等。在講述這幾個(gè)方面的內(nèi)容時(shí)，可以以同學(xué)們比較感興趣的三峽水電站或其它大型項(xiàng)目為例。又如，對電動機(jī)在運(yùn)行時(shí)必然會出現(xiàn)的各種各樣的問題與故障，教師可以簡要講述處理這些問題的大致方案。比如，對于電動機(jī)在運(yùn)行時(shí)有異聲的問題，教師可以講述產(chǎn)生這個(gè)問題的原因及其相應(yīng)的解決辦法——如果是因?yàn)槎ㄗ愚D(zhuǎn)子相擦，那就檢查軸承、轉(zhuǎn)子是否變形；如果是因?yàn)殡妱訖C(jī)兩相運(yùn)行，那就檢查相應(yīng)的接線處以及故障點(diǎn)等。這樣，就大大開拓了學(xué)生的知識面，從而為其將來的工作打下良好的基礎(chǔ)。

3.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)

就本課程而言，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的意義是毋庸置疑的。筆者認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)不能僅限于連連線、讀讀儀表，而應(yīng)該根據(jù)課程內(nèi)容［３］，增開實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，作為課堂知識的又一補(bǔ)充。具體來講：

其一，增開電機(jī)拆裝實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。學(xué)校可以專門聘請來自生產(chǎn)一線的具有豐富現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)的技師或者由經(jīng)過培訓(xùn)的任課教師擔(dān)任指導(dǎo)教師，人手或者一個(gè)小組一臺電機(jī)，從常用工具的使用開始，逐步介紹電機(jī)的拆裝步驟、工藝等，通過邊演示邊練習(xí)的形式，對碰到的問題采用個(gè)別指正與集中講解相結(jié)合的方式。如此，學(xué)生一方面加深了對課堂上所學(xué)知識的理解，另一方面鍛煉了自己的動手能力特別是解決實(shí)際問題能力，更重要的是可以大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

其二，增加或改革實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。電機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理論教學(xué)的深化和補(bǔ)充，通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅能進(jìn)一步鞏固和加深課堂所學(xué)理論知識，而且能提高學(xué)生動手、分析問題和解決問題的能力，從而為進(jìn)一步提高學(xué)生多方面的綜合能力奠定基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課總是在理論課之后，例如，在上完直流電機(jī)及直流電機(jī)的電力拖動后安排認(rèn)識電機(jī)和直流發(fā)電機(jī)、直流電動機(jī)的實(shí)驗(yàn)，測試直流電機(jī)的工作特性和機(jī)械特性，以及電機(jī)的調(diào)速特性、能耗制動等；在上完變壓器一章后安排單相變壓器、三相變壓器的相關(guān)實(shí)驗(yàn)等。這樣做的好處在于，通過實(shí)驗(yàn)增加了學(xué)生對理論知識的理解，促進(jìn)了學(xué)生對理論知識的吸收。但這樣并不能解決問題，即教師在講述電機(jī)工作原理時(shí)，學(xué)生會因沒有感性的認(rèn)識而存在很大的理解困難，為此，可以嘗試改變某些實(shí)驗(yàn)教學(xué)的次序，比如在講解電動機(jī)的結(jié)構(gòu)、繞組等各部分組成前，可以先讓學(xué)生進(jìn)實(shí)驗(yàn)室看看實(shí)際的電機(jī)，并由實(shí)驗(yàn)教師負(fù)責(zé)講解一下其物理結(jié)構(gòu)，然后，回歸課堂講述原理。這樣就避免了學(xué)生被動盲目地接受理論的現(xiàn)象，使抽象的理論變得直觀易懂。在講完理論之后，可以讓學(xué)生再進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行深層次的實(shí)驗(yàn)。也就是說，完全可以形成一個(gè)從實(shí)驗(yàn)到理論再到實(shí)驗(yàn)的過程。

4.完善課堂教學(xué)

課堂教學(xué)是整個(gè)教學(xué)系統(tǒng)中最為重要的環(huán)節(jié)，因而如何使課堂更為精彩、更有效率是個(gè)值得研究的課題，結(jié)合本課程的特點(diǎn)，筆者認(rèn)為以下兩個(gè)方面是很有必要強(qiáng)調(diào)的：

其一，充分利用“對比教學(xué)法”。“對比法”是教師在講授眾多課程時(shí)常用的手段之一。由于本課程的內(nèi)容前后聯(lián)系較多，教師在講授時(shí)多采用“對比法”，多注重前后、上下知識的對比，往往會取得事半功倍的效果。如變壓器與異步電動機(jī)的對比，兩者都是以電磁感應(yīng)為原理進(jìn)行工作的，主要區(qū)別在于前者是靜止的，而后者是轉(zhuǎn)動的，且完全可看作是一臺有氣隙的工作在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下的變壓器，二者的理論有很大的相似性，變壓器的分析方法如等效電路、相量圖、方程式幾乎都可以不加改變地推論到異步電機(jī)中；直流電機(jī)與異步電機(jī)的對比，直流電機(jī)實(shí)質(zhì)是一臺裝換向器的交流電機(jī)，只是結(jié)構(gòu)比異步電機(jī)復(fù)雜，使用、維護(hù)也較難；異步電動機(jī)與同步機(jī)對比，兩者的定子相同，都是三相對稱繞組，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，只是轉(zhuǎn)子有閉合線圈與電磁裝置之區(qū)別。通過大量的對比，學(xué)生可以在輕松復(fù)習(xí)舊知識的同時(shí)掌握新知識，可謂一舉兩得。

其二，用好課件。多媒體課件具有形象生動、易于理解、直觀效果好、條理清晰的特點(diǎn)，把它引入到《電機(jī)與拖動基礎(chǔ)》教學(xué)之中可以有效地解決部分教學(xué)難題［１］。例如，三相異步電動機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生，是電機(jī)學(xué)中的重點(diǎn)與難點(diǎn)，對于如何確定通入三相電流產(chǎn)生的磁場方向、定子與轉(zhuǎn)子之間的關(guān)系，以及導(dǎo)體如何切割磁力線產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)等這些問題，如果一味用文字描述，學(xué)生常常難以理解。如果根據(jù)它的特點(diǎn)制作出相應(yīng)的多媒體課件，使之能通過動畫的形式形象地表示出線圈中通入電流產(chǎn)生的磁場方向、轉(zhuǎn)子電磁轉(zhuǎn)矩的旋轉(zhuǎn)變化，從而使學(xué)生感覺很抽象的感應(yīng)電勢變化的關(guān)系非常清晰地體現(xiàn)出來，學(xué)生就能夠很快地掌握電機(jī)的工作原理，并且印象深刻。此外，課件里面可以插入大量的圖片，例如，在講變壓器結(jié)構(gòu)原理時(shí)，如果教師只在課堂上講鐵心、繞組、附件，學(xué)生就很難想象里面的結(jié)構(gòu)形式，根本達(dá)不到很好的教學(xué)效果，而如果先讓學(xué)生看看變壓器的外形、結(jié)構(gòu)等相關(guān)圖片，再對著圖片來講解各部分的結(jié)構(gòu)、功能等，學(xué)生就會很直觀地對變壓器各部分產(chǎn)生很直接的認(rèn)識，從而達(dá)到良好的教學(xué)效果。總而言之，可以通過多媒體手段，使學(xué)生在眼動、口動、腦動，以及合作、交流、討論等愉快的情境中完成整個(gè)教學(xué)內(nèi)容，這樣會大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效率。

三、結(jié)語

通過以上的教學(xué)改革的討論并將其付諸實(shí)踐，在本課程的教學(xué)方面產(chǎn)生了不錯(cuò)的效果，不僅增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)習(xí)效率，而且實(shí)際動手能力也得到了很大鍛煉。當(dāng)然，《電機(jī)與拖動基礎(chǔ)》的教學(xué)是個(gè)長期的、細(xì)致的、綜合性的系統(tǒng)工程，只有不斷改進(jìn)、不斷總結(jié)，才能不斷完善，最終達(dá)到良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

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