電機與拖動基礎課程的教學改革策略研究

穆文靜

（合肥職業技術學院，安徽 合肥230000）

0 引言

電機與拖動基礎這門課程中研究對象十分廣泛，涉及很多有關電磁場的內容，導致不少學生反映學習該課程時有無從下手的感覺，怎樣讓學生通過較短時間掌握有關電機的理論知識，增強學生對該課程的學習能動性是該課程教學亟待解決的重要問題。高職院校需要從教學手段、安排、內容等方面強化教學改革，強化學生群體的創新能力、實踐能力。

1 對授課內容和計劃進行合理安排

教學改革的深入推進，使得高職院校也需要在教學內容方面展開調整。目前工業應用主要是交流電機，應用直流電機的比例有所降低，因此，在交流電機、變壓器的內容上，專業教師可以適當增加教學內容，適當減少直流電機在教學中所占的比例。就教學反饋結果而言，先講解直流電機部分的知識，再進行變壓器方面知識的講解，最后安排交流電機的教學內容可能更為合理。因為很多學生已經在高中階段的物理課程中大致了解了直流電動機、直流發電機的工作原理，因此，學生接受起這部分內容時并不難。和變壓器有關的工作原理曾在互感電路相關章節當中有一定涉及，這部分知識可以作為該課程內容的鋪墊，其中交流電機與變壓器也存在聯系，如果將其看作是靜止不動的一臺交流電動機。對比變壓器當中交流電動機涉及的定子電壓表達式和一次測電壓表達式兩者十分相像，前者多了基波繞組系數kw1=1，講解交流電動機繞組的電勢、磁勢會發現，變壓器用到的是集中整距繞組，這時kw1=1；交流電機為了可以抑制諧波的電勢、磁勢，會選擇短距分布繞組，此時kw1≠1，因此，變壓器能夠看作是靜止不動的一臺交流電動機。此外，若從T型等效電路這方面來看，也十分相像，所以在專業教師講解過程中需要注重兩者存在的區別[1]。

2 理論結合實際，凸顯重點，以體現出該課程教學過程當中的主線

該課程涉及很多概念，所以專業教師在進行講解時，需要將“電路”涉及的定律、概念引導學生先進行復習。教師講解過程中如果能更結合實際，學生會更容易理解這部分知識，比如，轉子上為何要安裝風扇？轉子沖片上為何開了小圓孔？其目的是強化散熱、空氣對流，電機轉動的過程中風扇會吸氣，這時，空氣會從軸向通風孔中流過，有助于散熱。上述將講授方式與實際生活聯系較為緊密，學生學習起來就不會感覺乏味、枯燥了。在講解完變壓器、直流電機、交流電機這部分知識時，都應當及時總結該部分的知識內容，并為學生歸納出其中的重點內容，使學生能夠更容易理解、掌握，并在課后進行復習。比如，課程當中直流電機這部分知識內容當中主要是1個定律、6個方程式。根據電壓平衡和感應電勢這兩個方程式能夠推出與電樞電流有關的表達式，按照慣性定律，可以對直流電動機相關的啟動問題進行分析，由于電機的轉速n不可以突變，所以在啟動的同時轉速n=0，所以電樞電流就可以表示成U/Ra，通常來講，電壓U是額定電壓UN。其中電樞中只有內阻Ra，不串入附加電阻，所以電樞當中如果電流過大，容易使電機被燒毀。在工業生產中使用直流電動機，應禁止直接啟動，需要將啟動電流限制在合理范圍內，實踐中可采用降壓啟動或電樞串電阻這兩種方式[2]。

3 通過對比法進行教學，增強學生群體的知識掌握程度

該課程涉及較多的公式、概念，內容較為繁雜。因此，不少同學感覺學習起來缺乏頭緒，在考前階段更是無從進行復習。其實該課程的內容有一定的規律性，其主要教學內容分為交流和直流兩個部分，這兩個部分的內容有一定相似性，不管是交流電機，或是直流電機，其理論基礎是相同的，均是電磁力定律、電磁感應定律和安培環路定律，這些內容中存在相通之處，所以通過對比法展開教學，對比、分析直流和交流的知識內容，可以在較短時間內幫助學生掌握它們各自的特征，以此實現事半功倍的效果，比如，三相異步電動機和直流電動機其運行原理就可以通過對比法進行教學，上述兩種電動機采用的理論均是電磁力定律，換句話說，轉子在受到來自單方向的電磁轉矩驅使可以使轉子旋轉，能實現電能到機械能的轉換，只需要對兩種電機各自電流、磁場性質進行探究，就可以對各自運行的原理有全面的掌握，其中直流電機所涉及的磁場方向是不變的，其電子電流通過傳導方式以換向器、電刷為路徑，引入到電樞導體的交變電流。電樞導體電流交變，磁場方向不變，兩者相互作用導致電磁轉矩的單方向。和直流電動機相比，三相異步電動機的定子磁場屬于旋轉磁場，其轉子電流屬于感應電流，通過定子、轉子旋轉磁場之間的相對運動感應產生，旋轉磁場與感應電流之間的相互作用使電磁轉矩產生，這也是三相異步電動機的主要運行原理。以上兩種電機最主要的共同點就是將電磁場作為媒介的能量轉換裝置，不同點在于轉子、磁場電流的性質有所不同，使用對比法能夠讓學生更好地理順知識內容之間的邏輯關系，強化對知識內容的掌握、理解[3]。

4 充分發揮出多媒體在教學實踐當中的優勢

通過多媒體這種手段來輔助教學，根據理論知識展開講解分析，能夠使專業教師把原本枯燥、復雜的知識內容變得更容易理解和直觀化，為學生群體留下十分深刻的印象，讓學習過程逐漸變得愉快、輕松。比如，在為學生講解三相旋轉磁場這部分的知識內容時，教師可以通過Flash動畫、PPT圖片的形式，給學生進行三相旋轉磁場產生過程的演示，也可以通過電機實物為學生進行課堂展示。教師可以在一臺去除了轉子的交流電動機定子內部放置一個小磁針，隨后在三相對稱繞組上增加三項對稱電源，可以觀察到小磁針的轉動現象，把三相交流電源當中任意的兩項電源線進行對調，可以觀察到小磁針轉動方向發生了改變。學生通過觀察發現交流電機旋轉磁場出現的正反轉，可以對交流電動機的正反轉現象更為理解，教師可以據此提出如下問題，即“為何小磁針可以轉動”，通過這種方式有利于在多媒體教學的同時解決問題，鍛煉學生群體獨立解決、思考問題的能力。

5 為學生提供實踐機會

高職院校應積極組織學生參與校外實踐活動，組織學生來到工廠進行實習參觀，了解各種變壓器、電機的工作過程和接線，詳細了解各種類型電器設備的使用、具體功能。也可以同廠方進行協調，讓學生在現場觀看工人師傅示范各種類型電器設備的實際操作，使學生可以親自體驗到生產機械的操作情況、主要結構，這種校外實習有利于增強學生群體的實踐能力和工程意識，給以后的就業提供砝碼。此外，為了強化學生群體對電機結構方面知識的感性認識，可以在教學計劃內安排為期一周的拆裝交流電機實踐活動。通過這種實踐活動，有利于幫助學生群體更好地掌握電機工作原理、內部結構，掌握電機裝配、繞組拆卸過程，了解電機檢修、測試方法。如果學生學有余力，也可以申請做實驗，在課下查資料，進行選題，對接線步驟、實驗線路進行設計，深入分析實驗獲得的數據，這樣做有利于增強學生群體獨立工作的能力。

6 結語

綜上所述，教學改革可以說是一項艱巨的長期任務，專業教師需要根據電機的實際結構，通過工程分析電機及拖動的問題，重視實踐教學的可行性，有機結合實踐操作和教學內容進行不斷完善和探索，以強化該課程的教學水準。