比較教學法在電機與拖動課程教學中的應用

摘要 電機與拖動課程是工業電氣自動化等專業的一門重要的專業基礎必修課程。采用比較教學法是提高教學質量的有效途徑之一。基于不同的教學內容和目的，對電機與拖動課程的比較教學法進行探討，提出順序比較、對照比較和歸類比較等多種比較方式，在教學實踐中取得較好的教學效果。

關鍵詞 電機與拖動;比較教學法;順序;對照;歸類

中圖分類號:G642.4 文獻標識碼:B 文章編號:1671-489X(2010)03-0035-02

Application of Comparative Teaching Method of Electric Machinery Drive//Zhang Li， Qiu Yang， Wang Zhenchong

Abstract Electric machinery drive course is a compulsory course for electronic engineering major. Comparative teaching method is used for getting better teaching effect and quality. Based on different teaching content and aim， the comparative teaching method of electric machinery drive course is deeply and thoughtful discussed in the article. The sequence， antitheses and classifying comparative teaching method， and so on are highlighted out to reach better educate effect.

Key words electric machinery drive; comparative teaching method; sequence; antitheses; classifying

Author’s address Institute of Mechanical and Electronic Engineering， China University of Mining and Technology (Beijing)， Beijing， China 100083

1 引言

教師與學生為實現教學任務和教學目的，在教學過程中所采取的行為方式總稱為教學方法。在教學過程中，教師應根據教學內容、教學目的和學生的實際情況等選擇合適的教學方法。電機與拖動課程作為工業電氣自動化等專業的專業基礎必修課，將直流電機、變壓器、交流電機、電力拖動等內容科學有機地結合在一起，原理與應用二者并重，具有較強理論性和實踐性，在課程體系中承擔著承前啟后的作用。其內容多，涉及面廣，難度較大，具有概念抽象、理論繁瑣、公式和結論較多等特點，長期以來在教與學兩方面都存在較大困難。因此，在教學活動中，如何把合適的比較教學法應用到電機與拖動的課程教學中，深化課程改革，提高電機與拖動課程的教學水平與質量，充分調動學生的主動性、積極性和創造性，從而培養適應大眾化高等教育改革和中國礦業大學具體的需求，具備較強動手能力和創新能力的高素質專業人才，是該課程教學的一個重要問題[1-2]。

2 比較教學法

比較教學法也稱對比教學法，是教師在教學過程中，著重體現確定教學內容之間異同關系的思維過程和方法，是一種利用對比來找出各種電機的共性和特點，加深對各種電機與拖動系統性能和原理的理解的方法。比較教學法一改往日教師講課滿堂灌的傳統授課方式，變單向教學為互動教學，多方面、多角度進行比較，有利于培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力;能加深學生對知識點的印象，有利于刺激學生的好奇心和求知欲，培養學生的發散思維能力和創新能力;同時有利于學生更好地認識各種電機的共性和差異，有助于學生對知識的消化與吸收，使學生獲得的新知識更加準確，已學的舊知識更加深刻，溫故而知新[3-4]。

3 比較教學法在電機與拖動課程教學中的應用

3.1 順序比較，以變壓器為基礎，掌握交流電動機工作原理順序比較，就是把新知識點和已學的舊知識點比較，使學生容易理解所學知識的本質，便于歸納和記憶。如講述異步交流電動機的工作原理時，可以先復習變壓器工作原理，然后在此基礎上分3步:1)異步電動機定子加電壓、轉子開路時的電磁關系，此時電動機的等值電路以及基本方程的形式與變壓器空載時的情況基本相同，但是變比除了繞組匝數，還要加上繞組系數;2)三相異步電動機轉子堵轉時的電磁關系相當于變壓器短路情況，在運行等值電路的基礎上，在進行繞組折算(包含阻抗、電壓和電流的折算)時同時也要考慮繞組系數;3)三相異步電動機轉子旋轉時的電磁關系，除了繞組的折算，還要有頻率的折算，則轉子電阻變為，從而在變壓器等值電路的基礎上得到三相異步交流電動機的等值電路(如圖1所示)。這樣，既復習了變壓器的知識，同時學生對交流電動機的等值電路印象深刻，溫故而知新[5-6]。

3.2 對照比較，鞏固直流電動機和直流發電機原理對照比較就是把要學習的2種或2種以上的知識點，同時交錯地加以對照比較學習。例如在講述直流電機基本結構和工作原理時，得到結論:直流電機中的直流發電機和直流電動機的基本結構是相同的，并且在運行上具有可逆性，即直流發電機可用作直流電動機，直流電動機也可用作直流發電機。電樞感應電動勢和電磁轉矩是直流電機定量分析中的2個重要物理量，對于直流電動機和直流發電機2個物理量都存在，但是意義完全不同，教師可以對比講述。

1)基本方程式，直流電動機為，直流發電機為。

2)在基本方程式的基礎上，得到功率平衡方程式，直流電動機為，直流發電機為。

他勵直流電動機和發電機功率流程圖如圖2、圖3所示，其中電磁功率PM既有電功率的性質，又有機械功率的性質，是直流電機機電能量轉換的關鍵，對于直流發電機和電動機而言，計算公式相同，但是來源不同:直流電動機的電磁功率是電源提供的電功率除去電樞的銅損耗之后的功率;直流發電機的電磁功率是原動機提供的機械功率除去鐵損耗和機械損耗即空載損耗之后剩下的功率。同時電磁功率的去向也不同:直流電動機的電磁功率除去鐵損耗和機械損耗即空載損耗之后成為輸出的機械功率傳遞給負載;直流發電機的電磁功率除去電樞的銅損耗之后成為電功率輸出。這樣，激發學生潛在的求知欲，從而自覺地去探索直流電動機和發電機之間的聯系和區別，鍛煉分析問題和解決問題的能力[6-8]。

3.3 歸類比較，掌握直流他勵電動機的人機機械特性把相類似或性質相同的概念，按一定的標準歸類，同時在同類概念間進行比較，準確區分各自的性質特征。如講述直流他勵電動機的人為機械特性時，其固有特性的表達式為。

在固有機械特性基礎上改變電壓(即降壓)、電樞回路電阻和磁場的磁通量(即弱磁)，可得到人為機械特性的表達式:，，。

3個表達式雖然電壓、電樞回路電阻或磁場不同，但是表達式均可寫成形式，即可以對比其理想空載轉速和斜率，從而找到各人為特性的特點:降壓人為機械特性的理想空載轉速與電壓成正比，但是機械特性的斜率不變，即為一組平行的直線;電樞串電阻時的人為機械特性的電機的理想空載轉速不變，但是機械特性的斜率變大，電動機的機械特性變軟;弱磁人為機械特性的理想空載轉速變大，但是機械特性變軟，即轉速穩定性差[6，9，10]。

4 結束語

在教學過程中采用好的教學方法，對增強學生的學習興趣、培養學生的基本素質、提高教學質量起到積極的推動作用。比較教學法能使學生迅速掌握電機與拖動問題的本質特點，比較適宜突破難點，增進理解與記憶，有助于學生構建合理的知識體系，訓練學生的思維能力。但是運用比較教學法時要注意強化比較對象的教學，教學過程中注意比較教學的語言要生動和精煉，同時引出比較對象的時間要恰到好處。本文對電機與拖動課程的比較教學法進行闡述，提出順序比較、對照比較和歸類比較等多種比較教學方法。筆者在過去多年的教學中對這些方法進行積極的探索，并取得較好的教學效果。

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