“电机与拖动基础”核心课程教学改革与实践

摘要：从课程教学理念、课堂实际教学、实验环节教学、考核与评价方面入手，对“电机与拖动基础”核心课程教学改革及相关实践进行了阶段性总结。在现有教学实践的基础上，理顺该课程知识点在专业教学体系中的作用，利用现代教学手段及实验设备将课堂教学与实践教学紧密地结合起来。规范考核体系，注重教学过程，经过教改实践已取得阶段性成果。

关键词：电机与拖动基础；核心课程；教改与实践

作者简介：钟国梁（1976-），男，江西赣州人，江西理工大学应用科学学院，讲师；卢帆兴（1965-），男，江西赣州人，江西理工大学应用科学学院，副教授。（江西 赣州 341000）

基金项目：本文系江西理工大学应用科学学院质量工程（项目编号：HXK201105）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）13-0063-02

“电机与拖动基础”是一门讲授电机工作的原理与特性以及如何利用电动机作为原动机来拖动生产机械按要求进行运动的课程，是自动化专业及相关电类专业课程体系中一门重要的专业基础课。[1，2]该课程以“电路”、“大学物理”为先修课程，同时开设的课程有“自动控制原理”、“电力电子”，后续课程有“电力拖动自动控制系统”等相关课程。该课程涉及多课程、多专业的交叉融合，内容丰富，专业性强。

一、课题的背景

随着我国高等教育的发展，各高校都面临不同程度的机遇和挑战，当前反映较为普遍的是“学生学习的自觉性下降”、“大班上专业课问题多”、“教师年轻没有实践经验”等。基于上述原因，江西理工大学应用科学学院确立了“质量工程”项目，对一些优势专业及其相关的核心课程立项资助，目的在于发展专业、培养教师、提高教学质量。

“电机与拖动基础”课程的授课内容是由原来的“电机学”和“电机拖动”两门课组成，[3]授课内容多，在授课过程中一些较为抽象的概念（如：“磁路”、“磁动势”、“电磁感应”）贯穿其中，大大加深了授课的难度。[4]同时，该课程具有很强的实践性，实践性教学环节有“电机与拖动基础实验”、“电力拖动自动控制系统综合课程设计”、“电力工程综合课程设计”、“毕业设计”等。

二、教学观念的改变

传统的教学中，教师是“主角”，学生是“配角”，学生围绕老师转。实践表明这种教学理念在本课程教学过程中往往会导致教师教得很累、学生不愿听，教学效果不好。在前辈老师的指点下，该课程的教学理念转变为“学生是主体、老师重引导、师生要互动、兴趣靠培养、功夫在课外”，并把该理念贯穿于大纲的制订、课件的制作、教案的设计、教学日历的安排、实验内容的选择与设计、教学实践、考核与评价等整个教学过程。

对于本课程的第一次课，主要介绍电机的分类知识。教师依据教材的内容将电机大概归类，如图1所示。由于学生首次接触“电机与拖动基础”这门课，对“电机”的概念还是处于模糊的状态。为激发同学们的学习兴趣，配合后续内容的教学，可以借助多媒体播放一些电机的图片，如大型发电机组、各类加工机床、风机、水泵、提升机等。看完图片后问问同学们平时都接触过哪些电机，试着对照图1给这些电机归类。这时大多数同学都只能说出几种平时常用的电机，归类还是很困难的。这时老师不要急于把答案告诉同学们，而是引出“电机铭牌”的概念，布置作业叫同学们把自己接触过的电机铭牌记下来，并试着看懂电机铭牌。

三、课堂教学改革与实践

课程选用的教材为林瑞光主编的《电机与拖动基础》（浙江大学出版社第3版）教材。该教材与我院的浙江大学求是公司的电机与拖动实验装置配套。

1.授课安排调整

该课程目前理论教学的安排是62学时。根据实际教学经验，调整如下：

（1）结合工科学生培养“工程计算”能力的要求以及新概念的理解与灵活运用，新增了2次习题课（共4学时）教学安排，分别安排在教材第2章《直流电机的电力拖动》和第5章《三相感应电动机的电力拖动》之后。其形式是老师布置习题，学生课堂解答，两名同学在黑板上作答，最后老师进行讲解。习题课的关键在于老师布置的习题要典型，并方便对比分析，这样才能收到好的效果。例如，出两道分别关于“电压反接制动”与“电动势反接制动”的题目，同学们通过分析、计算、对比就很容易得出两者的运行条件及特点。通过一定量的“相量计算”及“定转子折算”可以提高同学们使用计算工具及数据处理的能力并培养分析、设计能力。

（2）为配合“电力拖动综合课程设计”及“电力工程综合课程设计”实践性教学环节的需要，在教材第8章《电动机容量的选择》新增了1次（2学时）教学安排，主要介绍“电动机工作制”的概念、电动机容量选择、电动机供配电系统计算等知识点。

（3）一些相对较简单或在“物理”、“电路”中已经学过的内容（如：“直流电动机基本工作原理”、“变压器的基本工作原理”）依据实际情况就没有必要再作重点、重复讲解。对一些前后关联不是很强的知识点（如“直流电机的换向”）则属于了解性的内容，从以上方面可减少1次（2学时）教学安排。

（4）该课程中直流电机与感应电机的“机械特性”和“四象限运行”、变压器与感应电机的“等值电路”和“相量分析”、交流绕组的“电动势”和“磁动势”可以挖掘出一些共性的知识点进行对比讲解，这样在把重点知识点讲深、讲透的同时又能提高授课的效率。

（5）对于“电机绕组”、“旋转磁场”、“电机谐波分析”方面的知识点可放在实验室来讲，借助实物和相关的实验设备（磁通观测器、示波器、电机谐波分析仪）可大大降低课堂教学的难度。

2.授课形式的改革

以往用粉笔板书的授课形式已经很难在年轻教师中继承和发展了，借助多媒体教学已经成了教学发展的趋势。但是，该课程的多媒体教学往往会导致同学们上课注意力不集中，有时很难把握重点。该课程有几百个公式，如果将重点公式写在黑板上就能加深学生的印象，例如：

（1）

该公式及其变形公式所体现的电磁关系在本课程中的“电磁定律”、“变压器”、“感应电机”等章节中反复出现，注意把它写在黑板上进行简单的推导讲解，能够起到加深理解、突出重点的作用。

四、实验的教学改革与实践

课程安排了8个实验（共16学时），作了如下教学调整：

第一，要求同学们实验前要对照实验指导书写预习报告，把实验的目的、要求、方法在做实验前先搞清楚，保证实验效果。

第二，在实验内容的设计上减少了验证性实验的比重，增加了综合设计方面的内容。例如：在做直流他励电动机机械特性实验时，要求同学们依据实验的要求自己分析并选择适当的电阻器件。这些电阻器件的阻值要同学们自己计算并通过现有的电阻进行串并联来实现。实验内容及要求见表1。

表1 实验课内容及要求

序号 题目 目的要求

1 认识实验 学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项，认识所用的实验台，掌握交、直流仪表、电源及变阻器的使用方法，熟悉交、直流电机的接线、启动、正反转，了解电机的调速方法

2 直流并励电动机 掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性，熟悉直流并励电动机的调速方法

3 直流他励电动机机械特性 熟悉直流电动机在回馈制动、电动势反接制动、能耗制动状态时的机械特性

4 单、三相变压器 掌握空载和短路实验测定单、三相变压器的变比和参数，掌握通过负载实验，测取单、三相变压器的运行特性

5 三相鼠笼异步电动机的工作特性 掌握三相鼠笼异步电机的空载、堵转和负载试验的方法，熟悉三相鼠笼异步电动机的参数及工作特性

6 三相电动机的起动与调速 掌握鼠笼异步电动机电动机的直接起动、星形——三角形（Y-）换接起动、自耦变压器起动。掌握绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动、调速

7 异步电机的M-S曲线测绘 掌握用教学实验台的测功机转速闭环功能测绘鼠笼式异步电机、绕线式异步电动机的转矩～转差曲线，并加以比较

8 三相同步电动机 掌握三相同步电动机的异步起动方法，熟悉三相同步电动机的V形曲线、三相同步电动机的工作特性

五、考核与评价

考核与评价按综合成绩=70%（考试成绩）+20%（实验成绩）+10%（平时成绩）进行计算。考试采用闭卷考试（2个学时），偏重基础，强调工程计算（考试可以用计算器）。实验考核的是同学们的动手能力及实验报告数据处理能力，平时成绩主要体现在课堂提问、习题作业、思考及预习等方面。

六、教学效果及总结与展望

1.教学效果

同学们的学习兴趣有所提高，一定程度上消除了畏难心理及应付考试心理，将他们的注意力引向平时的学习过程。相关课程及实践环节的教学也得以顺利开展，同学们对该课程与自己所学专业的其他课程的关系更为明确，专业基础更加扎实。

2.课题总结与展望

在本课题组的共同努力下历经三年完成了教学大纲、考试大纲、实验大纲的修订，制作了多媒体课件，编写了电子教案，整理更新了试题库等相关工作。后续将从实践基地、师资队伍、教材建设、实验设备方面入手，配合专业发展的需求，将本课程的建设推向一个新的高度。

参考文献：

[1]林瑞光.电机与拖动基础[M].第3版.杭州：浙江大学出版社，

2011.

[2]李海发.电机与拖动基础[M].第3版.北京：清华大学出版社，

2005.

[3]刘振兴.电机与拖动[M].武汉：华中科技大学出版社，2008.

[4]祁强，张广溢.浅谈电机与拖动基础课程的多媒体教学实践[J].高等教育研究，2007，24（3）：68-74.