《电机与拖动基础》实验教学改革与探索

摘 要： 为提高电气自动化专业学生的综合素质、增强学生的工程应用能力，我们根据地方院校特点，对实践性较强的《电机与拖动基础》实验课程进行改革。通过对学生在《电机与拖动基础》实验课所出现的问题，建立了“多层式”实验教学模式，改进了实验教学内容和方法，实施了电机实验内容与工程实际结合在一起的知识应用能力培养。使学生对工程实际的认知得到增强，工程应用能力得到了提高。

关键词： 电机与拖动基础实验； 工程实践能力； 实验教学模式

中图分类号： G642.477 文献标识码： B 文章编号：1009-8631（2010）06-0126-02

引言

随着现代工业发展和技术进步，工程技术人员的素质与工程能力愈来愈重要。因此，在人才培养上，要加强工程实践环节，让学生树立强烈的工程意识，具有较高的工程实践能力。《电机与拖动基础》是电气控制及其自动化专业和自动化专业的主干专业课程，也是我院建设的重点课程，具有理论性强，与工程实际联系密切的特点，对学生工程能力的培养极有意义。为此，我们根据地方院校教学科研的实际情况，对《电机与拖动基础》课程实验内容及方法进行改革，实验教学增强实际应用，通过建立“认识理解、熟练掌握、灵活应用的“多层式”实验教学模式，较好提高了学生的工程实践能力。

一、《电机与拖动基础》实验教学问题分析

在传统的《电机与拖动基础》实验教学中，实验教学单纯的为理论教学服务，实验项目单一，主要是验证性实验。实验方式大多由老师先讲，学生按照老师的要求或者按照实验指导书上的实验步骤，按部就班，完成实验操作，对实验的设计思路、方案的拟定很少考虑，学生只是被动的接受教育。例如，“直流并励电动机实验”实验，学生按指导书上的接线图接线，按照实验步骤改变电动机电枢电压调速或改变励磁电流调节电动机速度。这种实验过程，方法简单，不需要太多的独立思考过程，学生处于被动的地位，学习潜能没有充分发掘。使得很多学生对实验课程不重视，做实验的积极性不高。另外，学院近几年所用的新实验教学成套仪器设备，控制器件都装在箱体内，制作精良，方便学生实验。可是，有些实验完成后，系统所用的器件都没看到，工程实际的认知不足，无法树立工程意识。这种以教师为主体的实验教学方式，虽然对理论知识的学习起到一定的辅助作用，但不能有效的提高学生分析问题和解决问题的能力，学生的知识综合能力不够，工程应用能力不高。因此，必须改进传统的教学模式，优化实验课程内容，加强工程训练实验，实现知识与能力综合。

二、采用“多层式”实验教学模式，以完成学生工程实践能力的培养

我院属于地方高等院校，电气专业实验课程教学是对学生进行实践能力培养的主要渠道。根据我院重点课程教学的要求及《电机与拖动基础》课程实践性很强的特点，我们采用“多层式”实验教学模式，即通过四个层次使学生完成本课程实验。第一层次实验为了解认识电机特性的验证性实验，注重学生通过实验，认知和掌握《电机与拖动基础》课程理论知识。第二层次实验为综合性、设计性实验，让学生自己设计实验方案，充分调动学生实验的积极性、主动性和创造性。第三层次实验为工程案例分析实验，使学生了解和掌握电机在工业自动化控制中的工程应用。第四层次实验为研究探索性实验，学生自拟研究题目、制定研究方案，培养学生的创新思维。“多层式”实验教学模式，主要是以学生为主体，循序渐进由低到高完成课程设置的实验。注重培养学生的知识应用能力，以便在今后工作中能充分应用所学知识，解决工业生产控制中的问题。

（一）通过验证性实验以理解和掌握理论知识

提高学生的工程应用能力，离不开扎实的理论基础。首先通过验证性实验帮助解决理论上难以理解的问题，深入认识电动机将电能转换成机械能的原理。主要目的是使学生掌握《电机与拖动基础》实验基本技能、基本方法，分析、解决实验中出现的问题。培养学生严谨的工作作风和科学的工作方法。在实验教学中，既要训练学生使用工具、仪器、接线等操作的规范性，形成良好的实践操作能。同时要使学生详细的了解和掌握实验设备的结构、原理，并掌握其使用方法，养成规范操作的习惯。

（二）通过综合、设计性实验提高学生分析问题和解决问题的能力

综合性、设计性实验是对相关课程的理论知识和实验知识进行有机的融合，去解决复杂的实际问题。目的在于培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力。实验选题的一般原则：（1）实验内容相对的完整性，涉及到多个知识点，应该能形成一个完整的工程训练体系，学生做后能达到学会分析，解决工程实际问题的目的。（2）具有可行性。它应结合学生所学知识和实验条件，选取具有代表性的技术问题为实验内容，难度适中，比较适合学生解决，这样他们学习的积极性易于调动。（3）具有应用性、先进性、可拓展性。设计性的实验要联系企业对一个工科大学生在技术层面上的要求，给学生一个较大的处理问题方法的空间。例如:起重机电力拖动及控制设计，需要分析大车拖动电动机驱动的前后运动，小车拖动电机驱动的左右运动，提升电机驱动的重物升降运动。学生查阅相关资料，选取合适电动机，并自行设计实验方法和步骤。独立探索，分析研究，充分合作，尽自己的最大努力解决实验中的问题。这样的实验训练使学生能够主动研究、积极思考，实现素质教育。

（三）通过工程案例研究分析实验提高学生的工程意识

在课程实验教学中，为提高学生的工程意识，我们将电机在自动化设备中的应用给学生做一介绍，让学生从工程应用的角度去分析、判断，提出问题然后讨论。通过学生对一些电机在实际应用案例在实验室中复制实验，提高学生的工程认知能力，以此培养学生树立工程意识。如，机床主轴电动机的有级调速实验，让学生从工程实际出发，按工艺、控制要求选择合适电机并确定改变速度的方式。使学生学有所用，有信心、有能力处理电机的实际应用问题。以增强他们的责任感和工程实践能力，同时激发学生对工程实验学习的兴趣。解决工程问题，离不开团队合作，学生应在共同的目标下恰当地扮演自己的角色，处理好个人与集体的关系，要有强烈的责任感，较强的耐挫折能力，为解决问题做出自己的努力。

（四）通过研究探索性实验提高学生综合研究能力

为了培养学生创新能力、综合研究能力，我们将学生分成若干实验研究小组，进行一项研究探索性实验。教师事先根据实验设备情况拟订若干项研究性实验课题项目，要求学生通过网络、图书馆查阅相关资料、制定实验方案、实施实验研究，并撰写实验结果分析报告。在进行研究性探索性实验中，实验室对学生全天候开放，以学生为主体，教师协助答疑。研究探索性项目难度适中，充分考虑本专业已开设课程的内容，增强学生知识综合应用的能力。例如，基于微型机控制的步进电机调速实验，用微型机最小系统代替传统的环形脉冲分配器，以数字的方式控制步进电机运行，可实现变加速度启动，匀加速运行等。研究采用此种方式如何才能使控制时间减少，系统精度得到提高。学生要设计系统硬件组成方案，绘制接线图，设计软件流程图，编写并调试程序，完成实验报告。

三、编写适合于提高工程应用能力的实验教材

针对《电机与拖动基础》课程实践性很强的特点及“多层式”实验模式的特点，我们调整了实验教学内容及方法，即考虑配合理论教学，更注重提高学生的工程实践能力的培养。实验内容注重典型性及实用性，有较强的综合性、针对性和可操作性。验证性实验内容，主要考虑学生通过实验深入掌握电动机工作原理及不同励磁方式的工作特点，解决理论学习中难以理解的问题。综合设计性实验内容，注重于学生对电机的综合应用以及运行中问题处理。研究探索性实验内容，着重训练学生把电机与拖动知识灵活应用于各个工业控制领域，培养学生的科学素质、创新素质。依据工业控制要求，提出解决方案，建立最优驱动系统，实验项目的设置注意了内容广泛、形式多样、有较大的选择余地，并有足够的机动性和灵活性。

四、加强学生实验课后交流，提高学生的实验分析能力

四个层次的实验完成后，以班为单位，组织学生进行实验讨论会。采用抽签的方式，由中签的小组一简短的实验报告，实验中遇到了哪些问题，如何解决，达到了什么程度等等。其他学生可以提出一些问题，交流对不同控制方案的看法及实验中问题处理的措施。通过这种讨论给大家提供相互学习、相互交流的机会，并会使实验懈怠者有紧迫感，避免学生有混实验念头。同时使实验认真完成的同学有一定的荣誉感和成就感。最大限度的调动学生实验的积极性和扩大实验成果。

五、结束语

《电机与拖动基础》课程是我院重点建设的课程，其内容与工程实际结合紧密、实践性很强，其实验教学对提高学生的工程实践能力非常重要。我们课程建设小组根据地方院校的教学科研实际情况，建立“多层式”实验教学模式进行工程实践能力培养，充分利用了实验室中先进设备和实验条件，探索提高学生工程实践能力的教学方法。通过实践，增强了学生实验的积极性及灵活应用电机及拖动知识的能力，使学生的工程实践能力得到了很大的提高。

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