論“電機學”課程教學中對比式教學法的應用

摘要：針對“電機學”課程理論性強、內容繁而多的特點，提出采用對比式教學法提高教學效果。通過幾個具體實例說明采用對比式教學法可以有效幫助學生改善學習方法，學生通過歸納對比，加深了對新舊知識的理解和記憶，從而達到了提高學生學習主動性，提高學習效率的目的。

關鍵詞：電機學；對比式教學；教學改革

作者簡介：石賽美（1983-），女，湖南邵陽人，邵陽學院電氣工程系，講師；尹進田（1981-），男，湖南邵陽人，邵陽學院電氣工程系，講師。（湖南 邵陽 422000）

基金項目：本文系湖南邵陽學院教改項目（項目編號：2011JG05）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）33-0036-01

“電機學”是一門既具有較強理論性又具有較強工程實踐性的課程。該課程理論繁多，涉及知識面廣，主要講述了四大電機——直流電機、變壓器、異步電機以及同步電機的基本結構、工作原理、基本電磁關系及運行特性、能量關系及工程應用等方面的問題。教師在授課過程中一般依照教材內容孤立地介紹每種電機，這樣學生在學習的過程中就會感覺內容多而雜，抓不住主線，難以記憶，達不到預期的教學目標。

對比式教學法就是教師在教學過程中，潛移默化地引導學生將相近或相似的事物進行歸納和比較，使學生更好地理解和掌握事物之間的共性和個性的一種教學方法。具體而言，對比式教學法就是指在教學中將一些具有某種聯(lián)系和區(qū)別的教學內容放在一起進行對比分析，找出其中的相同之處和不同之處，使學生在明確了一個內容之后能夠自然地聯(lián)想到另一個內容，舉一反三，并能自行理解和掌握相關知識，從而達到預期的教學目的。[1]

筆者根據自己的教學經驗，將授課內容進行了整理，將一些具有相似性及對比性的內容整理出來，在教學中采用多種形式的比較，不僅可以將新舊知識、事物關系溝通組織起來，而且能夠培養(yǎng)學生學習的興趣，活躍學生的思維，是一種非常適合學生汲取知識的學習方法。對比教學的運用可以使學生在面對新知識時，有效擺脫陌生感，迅速找到輕松入門的途徑，增加學習的主動性，提高學習效率，優(yōu)化學習效果。

一、電路與磁路的對比

電路和磁路是電機的兩大基本結構，與電路相仿，將磁通比擬為電流，則磁路就是磁通行經的路徑。磁路分析與電路分析有物理上的對偶關系，因此用對比方法進行教學可以達到事半功倍的效果。在對比時，首先進行基本物理量的對比，接著，再進行磁路基本定理和電路基本定理的對比，如表1所示。[2]

表1 電路與磁路的對比關系

電路磁路

電流i磁通Φ

電動勢e磁動勢F

電壓降u=iR磁壓降Hl=ΦRm

電阻R=ρl/A磁阻Rm=l/（μA）

電導G=1/R磁導Λm=1/Rm

歐姆定理i=e/R歐姆定律Φ=F/Rm

基爾霍夫第一定律Σi=0基爾霍夫第一定律ΣΦ=0

基爾霍夫第二定律Σe=Σu=ΣiR基爾霍夫第二定律ΣF=ΣHl=ΣΦRm

授課時，除了利用對比方法講授電路和磁路的相似之處，應注意強調磁路自身的幾個特點：電路中的電阻一般都可以認為是常數，但是磁路的磁阻是隨著磁密B的變化而變化的，它們之間是復雜的非線性關系；對于不同的磁性材料，這種非線性關系也是不同的。隨著B（或Φ）的增大，磁路飽和度逐漸增加，磁阻Rm相應增大。

磁性材料的這種非線性飽和特性對電機性能的影響很大，在后續(xù)講到具體電機時常常會涉及，所以，在這里必須重點強調。通過對比有利于學生在較短的時間里掌握磁路的基本概念及定律。

二、直流電機電樞繞組與交流繞組的對比

繞組作為電機的電路部分，是電機的核心部件。繞組的結構及連接方式是掌握電機工作原理的基礎。直流電機電樞繞組與交流繞組在很多方面極為類似，在教學過程中，可將二者進行對比式講授。

1.專業(yè)術語存在相似性

在直流電機電樞繞組和交流繞組中，元件是構成繞組的基礎，在有關元件的定義中，有些專業(yè)術語比如關于極距、節(jié)距的定義是完全一致的。

2.繞組展開圖

繞組展開圖是掌握繞組結構的一個難點和重點。直流電機電樞繞組和交流繞組展開圖既有相似處又存在很多不同點，如圖1所示。

通過比較，直流電機電樞繞組多了電刷和換向器兩個部件，它本身是無頭無尾的閉合回路，通過電刷與換向器相連形成不同支路；而交流繞組相對來說要簡單很多，由元件構成元件組，元件組或串或并構成支路。在教學過程中，教師應強調直流電機電樞繞組是旋轉的，通過換向器和電刷的配合作用，將繞組感應的交流電勢變?yōu)殡娝㈤g的直流；而交流繞組是固定不動的，繞組感應的交流電勢直接可以引出來。

3.并聯(lián)支路

繞組的并聯(lián)支路與繞組的連接方式有很大關系，兩者對比如表2所示。

表2 繞組并聯(lián)支路數的對比

電樞繞組交流繞組

單疊繞組a=p單層繞組amax=p

單波繞組a=1雙層繞組amax=2p

在這里需要強調的是，在電樞繞組中，我們講的是并聯(lián)支路對數，而交流繞組中指的是最大并聯(lián)支路數。

三、變壓器等效電路與異步電機等效電路的對比

按照教學計劃，邵陽學院在開設“電機學Ⅰ”課程時，將變壓器等效電路放在其中講授，目的就是為了與異步電機等效電路進行對比，便于學生加深印象。[3]授課時主要從兩方面進行對比。

1.T型等效電路

在進行變壓器和異步電機有關計算分析時，更多的采用圖2所示的T型等效電路，從圖2可以看出它們的等效電路存在很大的相似性。

2.參數對比

變壓器等效電路只需經過繞組折算，通常將二次側參數折算至一次側；異步電機等效電路在進行繞組折算之前，由于定轉子頻率不一致，還需進行頻率折算。具體參數如表3所示。

表3 變壓器與異步電機基本參數的對比

變壓器異步電機

一次繞組漏阻抗定子繞組漏阻抗

二次繞組漏阻抗轉子繞組漏阻抗

勵磁阻抗勵磁阻抗

負載阻抗 模擬電阻

授課時，除了講授等效電路參數的相似之處，還要強調兩點的不同之處。

（1）模擬電阻是頻率折算的結果，頻率折算就是用一個靜止的轉子來代替旋轉的轉子，而旋轉的轉子轉軸上所產生的總的機械功率與模擬電阻消耗的電功率等效。

（2）相對大小不一樣，在變壓器中，勵磁阻抗較繞組漏阻抗大得多，故此計算時略去勵磁阻抗帶來的誤差影響不大；而異步電機中，由于磁路氣隙的存在，導致勵磁阻抗一般不宜忽略。

四、結語

本文介紹了對比式教學方法在“電機學”課程中應用的幾個具體實例，提出了一些體會和建議。在實際中，教師作為教學改革的主體，應在教學過程中不斷地對教學方法進行探索和實踐，靈活運用各種教學手段，使之相互結合、相互促進。對比式教學方法可以幫助學生對知識點進行歸納對比學習，提高學生學習的主動性。

參考文獻：

[1]劉恒坤.對比式教學法在“化工原理”教學中的應用探究[J].中國電力教育，2012，（17）：65，73.

[2]辜承林，陳喬夫，熊永前.電機學[M].第三版.武漢：華中科技大學出版社，2010.

[3]石賽美，黃肇.地方本科院校《電機學》課程教學改革的探索[J].中國電力教育，2011，（27）：150-151.

（責任編輯：孫晴）