直流電機教學方法新探討

惠阿麗

摘要：本文針對電機類課程中直流電動機和直流發電機的特點，將多媒體視頻、比較法和任務驅動法應用于課程講解過程中，以提出問題、分析問題、解決問題為主線，應用電磁感應原理，引導學生由舊知識推理新知識；強調實際動手，在實踐中檢驗所學知識，從而激發了學生的學習主動性，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：直流電機；任務驅動法；比較法電磁感應；多媒體

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）12-0165-02

一、引言

電機課程作為自動化、電氣控制及其自動化等專業的專業基礎必修課，囊括了各類電機的原理與應用。直流電機作為電機課程中重要的一部分內容，是學生將電磁物理應用于具體物理模型理解其工作原理并實際應用的重要切入點，其內容具有概念抽象、公式和結論較多等特點[1-3]。而電磁學作為學習電機課程的先導課程，其理論抽象、難以理解，同時由于實際條件的局限，也沒有較多的實驗設備支撐課堂教學來給學生展示電磁理論的現象，因此學生對電磁學的掌握只有公式、原理的記憶，而沒有真正的感受現象和理解本質。

針對以上特點，對于直流電機的教學采用多媒體動畫視頻為主、板書為輔的教學方式，運用比較教學法和任務驅動激發學生的興趣和解決實際問題的能力。

二、多媒體視頻在教學中的應用

鑒于電磁感應原理的抽象，對直流電動機的工作原理借用視頻短片形象的呈現，如圖1所示。

在理解了直流電動機的基本工作原理的基礎上提出問題：如果現在同樣的結構，沒有給直流電源，而是用外力使線圈轉動起來，會發生什么？如此來引導學生自行運用電磁感應原理推導出直流發電機的基本工作原理。至此直流電機的基本工作原理都了解后，提出“直流電機同樣的物理結構，到底是電動機還是發電機？”的問題而引出直流電機中重要的直流電機可逆性原理，引導學生討論最終給出答案，并結合視頻短片驗證結論。在圖2直流電機可逆性視頻截圖左圖中綠色齒輪的直流電機連接黑色直流電源，作為電動機使用，通過綠色齒輪轉動來帶動紅色齒輪同步轉動起來，紅色齒輪的電動機是作為發電機工作，因而使得兩個燈泡負載發亮。而在右圖中僅僅是調換了兩個電機的位置，即給紅色齒輪直流電機提供直流電源，因此紅色齒輪直流電機工作在電動機狀態來帶動綠色齒輪轉動，使綠色齒輪直流電機工作在發電機狀態，從而為負載燈泡提供電能使其發亮。

三、比較教學法的應用

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相同和不同關系的思維過程和方法，是一種利用比較來找出各種電機的共性和特點，加深對各種電機原理的理解方法，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，真正的溫故而知新[4，5]。

在講述直流電機基本結構和工作原理時，給出直流電機的簡單物理模型后，引導學生在先線圈轉起來和先給線圈電流兩種不同情況下，由電磁感應的相關知識推導出的不同情況下的能量傳遞和電能與機械能的轉換，進而自己推導出直流電機的工作原理。在此基礎上，引導學生將物理模型對應的電路圖畫出，得到直流電機的電壓平衡方程。通過如此的推導過程最后獨立完成表1。在這一過程中，通過學生自己的推導、分析、論證，深刻體會直流電機的基本工作原理和其可逆性，以及直流電動機和發電機中電勢、轉矩的不同作用和性質。

上表中，Ua為電樞端電壓，Ea為電機感應電勢，Ia為電樞電流，Ra為電樞總電阻；Tem為電磁轉矩，TL為電機軸上外轉矩，T0為電機總阻轉矩。

四、任務驅動法

任務驅動法是指在學習的過程中，學生在教師的幫助下，緊緊圍繞一個共同的任務活動中心，在強烈的問題動機的驅動下，通過對學習資源的積極主動應用，進行自主探索和互動協作的學習，并在完成既定任務的同時，引導學生產生一種學習實踐活動。任務驅動法以建構主義學習理論為基礎，最根本的特點是“以任務為主線、教師為主導、學生為主體”，使學生主動建構探究、實踐、思考、運用、解決的學習體系[6-8]。

在學習了直流電機理論知識后，教師布置實際動手作業——做一個簡易直流電機，最后將學生中比較優秀的作品展示給大家相互學習，相互勉勵。在實際動手的過程中，學生再次對所學的理論知識深刻體會，同時發揮各自的想象力和創造力，尋找身邊可用素材材料實現直流電機的換向和轉動。此過程中，有學生制作的電機換向時出現了火花，通過現象看本質，這是有效的學習。通過這一現象，學生提出各種改進以消除摩擦火花的舉措，真正提高了學生分析問題、解決問題的能力。圖3為學生制作的各種直流電機和換向器摩擦火花現象。

五、教學效果

電機學是基于抽象的電磁感應原理的理論推理課程。傳統的教學方法使得課程枯燥難于理解，在應用了多媒體動畫后，學生的感性認識加強，興趣也逐漸提高了。在采用對比教學法和任務驅動教學法后，教師只是提出了相關的探究性任務，學生可以應用各種方法達到目的，對學生的要求也因人而異，每個學生只要努力了、進步了，教師就會給予一定的肯定和評價，這樣讓每個學生都有了成就感，也增強了他們的自信心，課堂氣氛明顯活躍了。在直流電機實物作業展示中學生相互學習，相互勉勵。通過這些方法，學生的學習興趣和積極性都有了較大的提高，教師在課堂中起引導總結的作用，教學效果良好。學生在較為輕松愉快的學習氣氛中提高了分析問題、解決問題和對知識的綜合運用能力。

參考文獻：

[1]杜懌，肖鳳.“電機學”課程教學方法改革探討[J].中國電力教育，2012，（21）：52-54.

[2]劉芬，朱海慶，劉桃生.對機電專業電機學課程的教學方法探討[J].中國電力教育，2007，（5）：83-84.

[3]顧繩谷.電機及拖動基礎[M].第四版.北京：機械工業出版社，2010.

[4]晏永紅.《電力拖動自動控制系統》教學改革探討[J].現代商貿工業，2011，（16）：197-198.

[5]郭曉紅.《電機與拖動》課程教學中的創新探討[J].電力學報，2008，（3）：249-251.

[6]張軍濤.教師引導學生主導教學方式在單片機實訓中的成功運用[J].中國教育技術裝備，2012，（06）：133-134.

[7]馬光松.基于“任務驅動”教學法的教學改革實踐[J].佳木斯教育學院學報，2012，（07）：295-297.

[8]金龍布.任務驅動法在《國際市場營銷》教學中的應用[J].教育教學論壇，2012，（36）：99-100.