電機拖動理論與實踐相結合的教學探索

張海

為提高《電機拖動與控制》的課程教學質量，培養出適合社會需求的技術應用型人才。闡述了電機拖動與控制理論與實踐相結合的教學內容和方法。針對課程中的一些典型問題、重點和難點內容，列舉了具體的、實用的、獨特的教學方法，使學生從實踐中去獲得知識與技能，并將所學知識積極地應用于實踐過程中，培養了學生的創新精神和綜合實踐操作技能。

電機拖動與控制工程實踐能力理論結合實踐一、引言

電機拖動與控制是機電類專業的一門專業基礎課程，其內容與工程實際結合緊密，實踐性較強，包括了電機理論及應用，拖動系統的原理以及控制方法，其理論知識和實踐應用在社會生產各行各業中的地位都非常突出。譬如，機械加工的各種類型機床、起重機械、農業機械以及各種控制裝置等都有典型應用。對于機械設計及制造、機電一體化、電氣控制等專業的同學來講，能夠正確選擇、使用電機，構建電機拖動與控制系統，分析和設計各種專業技術資料和圖紙，是該專業工程應用型人才應具備的基本能力。為適應現代高等教育的改革和發展，根據應用型本科人才培養目標的教育教學要求，下文就對于理論結合實踐的教學改革模式深入進行了分析和探究，以期更好地提高應用型本科院校的人才培養成效。

二、理論結合實踐提升學生專業技能

應用型本科教育強調應用，因此除了“學”之外也要注重“做”這一方面，實現實踐和理論的統一。山西工程技術學院是一所公辦全日制本科高校，前身是太原理工大學陽泉學院，2016年學校被山西省教育廳確定為山西省高校轉型發展試點高校，成為教育部數據中國“百校工程”產教融合創新項目培育院校。我校發揮自身的煤炭資源優勢，將實踐能力培養融入到教學工作中，對于我校的發展和學生的發展具有一定的現實意義。

1.理論與實踐結合的重要性

電機拖動與控制理論和實踐要深度結合，學生才能全面把握課程的精髓，學院系部教學計劃安排理論和實驗分列開展教學，理論部分40學時在主教學樓講授，實驗8學時在實驗樓內開展，理論和實驗分別進行考核，在這么短的學時內，不利于理論和實踐的深入結合。學生知識的掌握和實踐能力的提高是一個具有反復性與無限性的過程，需要經過實踐、認識、再實踐、再認識、循環往復以至無窮才能達到較為滿意的效果。基于此，依托學校現有基礎設施，將實驗實訓教學樓電機拖動與控制實驗室更立為學生理論學習和實踐動手能力提高場所，同學和老師共同參與教學，增強互動，將抽象的理論和實踐結合起來，既加深理論知識的理解，同時也激發同學的學習興趣，進而將理論知識和實踐環節深度結合在一起，一方面便于教師進行專業教學，另外對于學生對該課程理論知識的掌握和實踐能力的提高有了一個良好的開端。

2.教學內容重新修訂

根據企業需求調整培養人才方案，因此課程目標要及時反映社會需求，積極主動的與社會進行溝通，結合我校地緣特點，及時將這些改進措施落實在人才培養課程的編制中，推動產學合作的發展。傳統的交直流電機拖動和控制還是重點學習內容，學生通過該重點內容的學習，對電機運行的維護和故障的分析判斷能力得到提高，加強了理論的實際應用，山西是重要的煤炭資源生產基地，教師可以酌情介紹煤炭生產中應用的防爆電機、軟啟動器、強迫油循環高壓配電變壓器等的結構、原理、特點和系統應用維護，增加一些學生自主研究學習項目，比如變壓器空載合閘沖擊電流的分析研究、三相鼠籠異步電動機定子斷相故障分析、開關磁阻電機的學習和研究等，這樣既拓寬了學生的知識面，培養了自學和應用知識的能力，也培養了學生嚴謹的科學態度、工程意識、創新能力和獨立分析和解決問題的能力。

3.教學方法手段推陳出新

對于電機拖動教學章節，首先，在理論結合實踐的每一節課堂中，為提高學生學習熱情和主觀能動性，利用多媒體視頻播放一些生產技術片段，不僅活躍課堂氣氛，調動學生學習積極性，同時加深學生對電機拖動系統的理解。我們將實驗室的各種電機、儀表、控制元件、開關元件等都展示在教學中，如教師講解電機理論時，可以先將直流電機和交流電機一并展示在同學面前，讓同學仔細觀察外形、結構。通過對比，教師將各個部件的名稱、技術術語等潛移默化地植入到學生腦海中，進而學生分組在老師的指導下，學生動手組裝電機，連接線路，啟動電機系統，學生邊動手邊思考，提出問題，小組討論、答辯，最終由學生歸納總結結論。在整個教學過程中，始終學生動手動腦，教師啟發學生總結理論知識，從實踐演練中去獲取真知。

對于一些比較深奧的理論，教師可將一些抽象的，看不到摸不著的物質利用動畫軟件展示出來，比如三相異步電動機旋轉磁場的產生，將教材中不動的圖片，通過動畫將其模擬演示，在播放過程中，讓學生回顧電工學電磁學理論，讓學生深入理解三相對稱電流通入三相對稱繞組產生旋轉磁場的過程，調節電流的頻率，改變電機的極對數，觀察模擬動畫的旋轉速度，學生從這一實踐認知中獲得三者的關系。再比如，直流電動機換向過程的分析研究，電機換向頻率很高，可以采用計算機模擬，將其慢動作分解，直接通過直流電動機的實際電樞繞組、換向片、磁極來分析講解換向規律，這樣提高了教學效率，而對于電機模型，有興趣的學生可以動手搭建，加深理論知識的掌握，提高技術應用能力。

為提高學生處理生產實際問題的能力，對于電機拖動系統中一些常見的運行現象和故障狀態，老師不直接講授該內容，而是由實踐引理論，如學生做直流并勵電動機實驗，運行時發現轉速異常升高，啟發學生利用公式E=CeΦn進行思考，由于電源電壓正常，那么感應電動勢也正常，當轉速異常升高時，必然是由于磁通量被削弱造成的，進一步引導學生考慮有哪些因素會導致磁通量降低，是否勵磁繞組被短路、斷線或者磁極極性裝反等等因素，這樣一環扣一環的問題情境，既鍛煉了學生思考問題的能力，又培養了他們勤于動腦、肯于動手的學習習慣。

在拖動系統控制教學過程中，由于電機拖動控制系統已經實現無觸頭、連續控制、弱電化、微機控制，但繼電器-接觸器控制系統具有結構簡單、價格低廉等優點，仍能滿足各種生產機械不同工藝的過程控制，目前仍然廣泛應用于工程之中。因此，在本課程的學習中，繼電器-接觸器控制仍然是基礎內容、重點內容，為提高學生的動手能力、工程思維意識、創新意識，緊緊圍繞教學目標，本著“應用、實用”的原則，引導學生首先了解并掌握各種控制元件的結構原理和使用方法，將國家標準中的電器圖形元件符號動手標注在元件的醒目位置，鍛煉了學生的思維和記憶能力，在老師的指導下，遵循學生的認知規律，從簡單到復雜，如展示給學生兩臺時間繼電器，它們動作原理有差異，交流電源一條支路調整好額定電壓值并通過開關連接線圈，另外一條支路通過繼電器觸點去控制一臺指示燈，設定動作時間值，啟動電路，學生觀察比較并給出結論，這樣在很短的時間內，教師并沒有繁瑣的說教，學生已經找到了繼電器的動作規律，對其后面復雜系統的分析和創建有了必要的技術保障。再比如，學習掌握電氣控制的一些基本元件和環節時，筆者應用了Flash動畫模擬三相異步電動機正反轉、模擬星形三角啟動，增強了學生和認知對象的互動，同時訓練了學生的邏輯思維能力和分析判斷技能。在此基礎上學生嘗試設計各種電機拖動控制方案，比如直流電動機三級切除電阻的啟動系統、三相異步電動機變頻調速控制系統、煤礦風瓦斯閉鎖控制系統等，根據自己設計的電路，在拖動系統控制柜平臺連接線路，教師檢查并提示學生安裝必要的電路保護措施，最后通電試運行，發現問題現場處理，直至系統成功穩定運行。對于學習優秀的學生，老師推薦一些較為復雜的課題，比如復雜曲軸、曲面的機械加工控制、機器人、航天器等復雜軌跡的控制、拖動系統的網絡化、信息化應用等，啟發學生進一步思考電機拖動控制系統的發展方向，為日后步入工作崗位，迅速提升自己的專業技能打下一個良好的基礎，通過這樣一系列的動手動腦實踐，學生掌握了拖動系統的原理，初步具有了系統的安裝、調試和排除故障的能力，提高了動手操作技能，為畢業后從事本專業實際工作奠定必要的基礎，并具有了適應技術發展的能力。

4.采用理論與實踐相結合的考核方法

考試是檢驗學生掌握知識和知識應用能力的手段，同時，學生考試結果將反饋課程教學質量，督促教師及時發現問題，總結教學經驗，采取更優、更有效的思路改進教學。目前，學院系部專業課程均采用理論和實驗分開考核，有的學生理論知識掌握較好，但動手能力較差，也有同學相反，不管怎樣，筆者認為這樣一種考核方案不能充分反映學生的學習水平，只有將理論實踐結合在一起綜合評定成績，才能充分調動學生自主學習的積極性。從學生的知識掌握，技能、態度，最終達成的培養目標分層分段進行評定，可以采取各種豐富多樣的考察手段，如筆試、口試、教師在實驗平臺設立電機故障，由學生利用儀表判斷分析，并正確排除，實踐方面可以考查學生小組設計和構建系統的能力，通過這樣一種理論結合實踐演練綜合考察學生對基本概念、原理，重點是實踐動手操作的掌握程度，學生也通過模擬考試不斷地鞏固所學內容，重復演練直至達到熟練，這對學生也是一種能力的培養，也是我們人才培養寄希望達到的目標。

三、結束語

在向技術應用型大學轉型的過程中，為了凸顯應用型人才培養，突出學生的實踐能力，專業課程的教學改革至關重要。在應用型人才培養改革的新形勢下，將我校大學生培養成未來的工程師，培養成能應對技術、社會、經濟等發展變化需求的專業技能人才，使學生的實踐創新能力和綜合素質都有大幅提升，以《電機拖動與控制》這門課程為例，緊緊抓住理論與實踐結合的教學方法，從學科內容、知識結構、考核辦法等方面都進行了有益的探索，并積極付諸于教育教學中。

參考文獻：

[1]高婷婷.應用型本科院校教學內容與教學方法改革研究[J].閩南理工學院，2016，（03）.

[2]王進野.電機拖動與控制[M].天津：天津大學出版社，2011.

[3]方桂娟.應用技術型本科傳感器課程教學改革探究[J].武漢輕工大學學報，2016，（03）.