《電機與變壓器》課程教學手段與方法的探討

伍麗靜

摘 要：目前，各職業院校都在實行教改，目的是提高教學質量，使學生學以致用。然而，技工院校的生源較差，多數是學困生，怎樣使這些學生對課程感興趣，降低理論課程難度，增強學生對理論知識應用能力，是當務之急。筆者作為一名職教電子專業教師，通過多年的教學，總結了有關《電機與變壓器》課程的一些教學方法、教學手段以供參考。

關鍵詞：電機；教學方法；教學手段

1 教學方法

課堂教學講授與多媒體、演示實驗、現場參觀相結合，充分利用動畫效果、實驗現象及各種教具，使課堂教學變得豐富多彩，生動有趣，電機復雜的理論易于理解。

教師將提高學生學習的主動性放在中心環節，為此采取了啟發式、討論式、提問式等多種有效的的方法。例如為了使學生樹立正確的學習目的，并對每堂的具體內容建立濃厚興趣，在引入問題時，根據不同內容采取多種方法：

反差引入法：看似司空見慣的現象，有時確有相反的結果；

問題引入法：從學生能理解感興趣的問題出發，引入授課內容；

實例引入法：通過工廠出現的相關事例分析過渡到授課內容。

2 教學手段

1）簡化課程中的理論推導，突出重點，使問題簡單化，降低教學難度。

2）用現場參觀、課堂中生動的演示實驗、多媒體輔助教學等教學手段，使復雜問題直觀化簡單化，提高學生學習興趣。

3）善于將所授理論與實際相結合，突出課程的實用性，增強了學生的學習動力。

3 應用案例

應用案例一：單相異步電動機的脈動磁場

《電機與變壓器》課程理論性、實踐性、綜合性、應用性很強的特點，導致學生學習被動，普遍感到課程內容雜、難理解、理論與實踐脫節。在學習過程中出現畏難情緒。因此加強理論與實踐的有機結合，使學生對課程認識由抽象到具體是解決上述問題的有效方法。下面以單相異步電動機的脈動磁場概念為例，看如何利用現場演示實驗并結合反差引入法使這一概念變得具體明了，學生印象深刻。

應用設想：在單相異步電動機的工作原理中，通過電磁理論分析得出：當僅給電動機工作繞組通入單相交流電時，產生的磁場是大小隨電流的瞬時值變化而變化，但磁場的軸線空間位置不變的，從而引出脈動磁場的概念。但脈動磁場有什么特性？與前章的三相異步電動機旋轉磁場有什么不同？書中通過較煩瑣的理論分析得出單相異步電動機脈動磁場的特性—轉矩特性，這樣勢必會使學生感到枯燥、難學，很可能在還沒有分析出特性時，有學生就已經不學了。為了解決這一問題，用現場的演示實驗取而代之，可達到事半功倍的效果。

首先，應用電磁理論分析單相異步電動機產生的磁場引出脈動磁場的概念；然后引入問題：脈動磁場能使電機自動轉起來嗎？給學生幾分鐘的時間討論，結果大部分學生猜的是電機可以自行轉起來。接下來通過實驗演示來證實學生的結論是否正確。老師或指導一學生利用教室內的吊扇，先將吊扇的電源停掉，再將吊扇的電容拆掉然后通電試驗。讓學生通過觀察吊扇的送電后的現象，顯然現象會與學生所猜結論相反。這會調動學生進一步探究問題的積極性，并加深了脈動磁場的特點印象。這樣既省略了抽象而枯燥的理論分析有達到了達到了激發興趣、易于理解、便于記憶和應用的效果。

應用過程：

（1）將教室中的某臺運行正常的吊扇停電后，斷開電容的接線，用絕緣膠布包好斷開的接線端，再給吊扇送電，觀察現象—吊扇不動。

（2）用手向某一方向撥動吊扇的風葉，觀察現象—吊扇沿撥動的方向慢速旋轉起來。只要保持通電，吊扇就維持這種運動狀態。

（3）將吊扇停電，再送電，觀察到吊扇不轉，此時用手向反方向撥動風葉，觀察到吊扇沿反方向轉動起來。

通過上述實驗的三步，啟發學生得出脈動磁場特性——轉矩特性：

（1）脈動磁場不能使電動機自行啟動，T=0，n=0，電機通電

不轉。

（2）當n╪0，則T╪0，此時電機運行。

（3）電機的轉向取決所加外力方向。

應用案例二：鐵磁物質的飽和效應及磁化曲線

電機和變壓器的鐵心都是由鐵磁材料構成的。而鐵磁物質又具有飽和性。鐵磁物質的飽和性又直接影響電機和變壓器的電磁參數。學生理解起來很困難，在教學過程中采用多種教學方式幫助理解，為電機和變壓器的各種電磁參量的關系鋪平道路。

（1）多媒體教學

鐵磁材料的飽和磁效應是電機與變壓器課程中較難理解的概念，通過一個交互式多媒體軟件使問題直觀化。

下圖左有一動圈式電流表，一個繞有線圈的方形鐵心，圖右為勵磁電流與磁通的關系曲線；通過調勵磁電流的的大小，可以觀察到鐵心的磁通變化情況；同時也顯示出勵磁電流與磁通變化的關系曲線。通過以上的實驗，我們可以得到以下結論：當電流較小時，隨勵磁電流的增加，磁通幾乎是正比增加。當鐵心中的磁密過大時，隨電流的增加，磁通緩慢的增加，最后幾乎不增加了。這就稱為飽和效應。

（2）、啟發式教學

啟發式教學能夠有效的激發學生的求知欲望，變被動聽課為主動思考。因此在講課時故意設下懸念，讓學生思考。例如講到飽和時，會舉生活中的例子讓大家思考，我們往空杯子中投筷子時，當筷子越來越多時，會發現越往后筷子越難投到杯子里，這是為什么？這時學生的興趣肯定高漲，會回答“阻力大”。我們把杯子比喻成有一定結構尺寸的鐵心，筷子相當于磁通，當鐵心的磁通過多時，稱其為飽和。這是再啟發學生鐵心飽和時為什么磁阻會增加？磁阻由誰決定？讓學生自己分析，教師補充，最后得到結論：

鐵心飽和→磁導率減小→磁阻增加

通過多媒體教學和啟發式教學的應用，學生能夠對鐵磁物質的飽和效應有一個比較深刻的理解，并克服了學生以前被動盲目的死背結論的現象。

應用案例三：三相異步電動機的旋轉磁場及應用

三相異步電動機的定子繞組是三相異步電動機在實際現場發生故障的主要部分。電機通電后能否建立旋轉磁場直接關系到電機能否正常運行。三相異步電動機的旋轉磁場是重點內容，要求學生在理解三相異步電動機旋轉磁場的產生原理基礎上，進一步掌握實際中由于旋轉磁場的問題而引發的電機故障現象，由此得出處理電機故障的部分技能。

實例引入法，結合實驗、理論（一體化）教學：

（1）教學課堂放置一臺好的三相異步電動機，先讓學生觀察：給三相異步電動機通入三相交流電電動機旋轉的實驗現象。

（2）再讓學生觀察另一個實驗：將一指南針背面放置一磁鐵，然后用手操作磁鐵勻速旋轉，引導學生觀察指南針指針發生的現象，提問學生看到了什么（顯然指針會跟著磁鐵旋轉），并解釋現象的原因。

（3）聯系第一個實驗，引導學生認識三相異步電動機的定子繞組通入三相交流電會產生類似于磁鐵旋轉的旋轉磁場，使學生建立有關旋轉磁場的感性認識。

（4）分析旋轉磁場的產生原理，得出旋轉磁場產生條件：三相對稱定子繞組、三相對稱電源；

（5）引入問題實例：提問如果旋轉磁場的產生條件中有一個條件不具備，三相異步電動機會發生什么現象？

實驗：三相異步電動機缺相通電（通電后迅速斷電），引導學生觀察電機能否啟動。

5 應用總結

電機與變壓器課程是電子專業較難學的課程之一，理論性強，內容較為枯燥，但如果采用較有效的教學方法及教學手段，就會取得較好的教學效果：

1、在理論教學方面，對于大多數學生而言，較好的解決了現行教材中的大部分重點難點問題。

2、通過將理論與實踐有機的結合，使學生學習知識的主動性大大的提高。

3、在補充實踐環節方面，幫助學生增加了電機維護的技能。

4、通過將電機與變壓器課程中許多繁瑣的文字敘述和公式推導變為生動有趣、直觀形象，從而提高了學生的學習興趣及主動精神。獲得理想的教學效果。endprint