电机与拖动基础范文

时间:2023-03-08 23:46:04

电机与拖动基础

电机与拖动基础范文第1篇

关键词:电机与拖动基础;教学改革;翻转课堂

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1002-4107(2016)12-0005-02

“电机与拖动基础”是黑龙江科技大学电气自动化、自动化专业重要的一门专业基础课,对后续“自动控制系统”、“现代交流调速”课程的教学起承上启下的作用,但教学效果普遍较差,有学者研究认为教学交互的信息流具有不对称性与复杂性。在教学交互过程中,教学内容信息基本上是流向学习者的量远远大于流向传者教师的量[1]。这就是典型的以教师为中心的课堂中师生信息交互的现状,其最终结果是学生的学习兴趣和积极性被大大扼杀,他们对学习感到厌烦,创造性被泯灭,培养学生的分析问题和解决实际问题的能力便无从谈起[2]。另外,教学内容与实际结合不紧密,学生对课程不感兴趣,课下应付考试。为了改变这一局面,我们整合黑龙江科技大学的教学资源,对该课程进行了教学改革,取得了较好的效果。

一、创新教学模式 完善平台建设

(一)实施“翻转课堂”教学模式

“翻转课堂”(Flipped Classroom,也译为“颠倒课堂”、“反转课堂”)是在信息化环境下,课程教师提供以教学视频为主要形式的学习资源,学生在上课前完成对教学视频等学习资源的观看和学习,师生在课堂上一起完成作业答疑、协作探究和互动交流等活动的一种新型的教学模式[3]。围绕这一教学模式,我们开展了“翻转课堂”教学设计,大力推进精品课网络视频平台建设,按照“慕课”的模式将每章节的重难点内容以微课的形式展现,最终采用二微码扫描的方式链接播放,学生预习章节内容时,采用PBL教学法[2],以问题为基础的学习,遇到问题时观看微课,如无法解决问题则通过课堂平台解决和微信群求助信息。

美国富兰克林学院Robert Talbert教授经过多年反转教学实践总结出目前大家比较认可的翻转课堂模型[4],以此流程为基础,在教学实践中根据课程性质和教学需要摸索了一套反转教学组织流程图。该教学流程分为个人自主学习―平台探究学习―课堂问题探究―学习成果汇报―总结反馈五个阶段。以此课堂平台主要是教师为组织者,学生带着问题上课,教师收集共性问题归纳总结后给出研讨内容,总结课程的重难点,在课上师生讨论分析,并帮助学生解决理论与实践的问题。

实践平台主要依托省级实验示范中心和大学生创新实践平台,授课教师带领学生做大纲规定的实验,实验内容与实验的仪器设备是以视频的形式出现,学生要提前观看相关仪器的使用说明,教师根据实验结果给出成绩;实践环节分为课内和课外实践,课内实践统一在省级实验示范中心进行,在电机学课程上完后进行。课外实践则由任课教师组织利用大学生创新实践平台在业余时间开展科研活动,最终在课程结束时考核。学生在实践过程中遇到问题可以上精品课网络视频平台查找资料,平台提供了电机应用的参考文献、成熟的电路图及程序代码,学生登录去下载并参考设计,遇到问题时可以和群内教师交流,实现平台间互动的机制,图1所示为“翻转课堂”教学模式的资源和平台设计。

(二)注重多种教学手段的综合运用

以往课堂教学中教师上课利用一个PPT,从头读到尾,无法吸引学生的眼球,无法满足学生对知识运用的要求,学生普遍不会运用仿真分析,无法适应社会对复合型人才的需求;为此要求课程组教师教学中大量使用MATLAB、PSIM和虚拟等仿真软件,通过仿真可以直观地为学生分析特性曲线,还可以为学生展示建模的方法,例如他励直流电动机电枢串电阻起动分析,可以搭建仿真模型讲解起动过程机械特性、速度和电流变化过程,这样既能深入地探讨研究又能很好地引导学生利用MATLAB工具解决问题,如搭建他励直流电动机电枢串电阻起动模型,可以观测电机起动的机械特性曲线。

(三)改革考核手段

“电机与拖动基础”课程作为本专业的专业核心课程,多年以来采用期末考试一张卷作为学生成绩的唯一标准,已经不能适应学生能力的培养,我们综合考虑理论课、实验课与实践课,理论课占总分的60%,实验课占20%,实践课占20%,理论课考核包括预习笔记的成绩和期末考试的成绩,分别为30%和70%的比例。实验课考核学生完成课内实验的情况,由任课教师指导完成;实践课考核学生完成课外科技活动的情况,围绕电机方面的实际应用设计,要求学生用实际作品演示,根据结果给出总成绩,三人一个小组,内部组员决定各自得到的分值。

二、完善人才培养方案,优化知识体系

(一)强化基础内容教学

电机学的原理从磁路入手,以介绍机电能量转换原理为基础,深入地阐述了变压器、直流电机、异步电机、同步电机和特种电机的原理,课程的侧重点为电机的物理本质和分析方法。由于学生没有开设电磁场课程,因此学生在学习电机学及拖动控制时,对于提到的概念和公式不理解,学习效果不好。通过在第四学期开设电磁场课程,在第五、六学期分两学期开设电机学与电力拖动基础,13级学生的知识体系趋于完善,相对于12级的学生,13级学生的基础扎实,成绩提高,且具有了学习该课程的兴趣,为后续课程的学习打下了坚实的基础。

本专业开设电机方面的课程,主要目的是让学生掌握电机原理基础上控制电机,为此,我们对电机学内容进行了难易点、重难点划分。我们主要从两个方面进行教学。一是重点讲授电机的工作原理、主要的电磁关系、工作特性及电机的等效电路等,对电机的绕组结构及磁动势等部分只做简要阐述;二是对直流电机的换向等难点进行重点讲授[3]。这样既降低了学习难度,减轻了学生的学习负担,也不会影响教学效果。

(二)加强理论与实际的紧密联系

随着电力电子技术的进步和新型材料的问世,一批新型电机相继出现并应用于实际,学生在科研活动中围绕步进电机、直流无刷电动机、开关磁阻电动机等开展科技活动,但我们教学内容的重点在直流有刷励磁电机、交流异步绕线电机等方面。由于资金等原因,学生在课外无法进行相关的综合实践活动,影响了学生的学习兴趣,为此,我们合理安排教学时数,在讲授传统电机内容的基础上增加特种电机理论,指导学生在课外开展相关的科技活动,使课上与课下的学习有机衔接,学生带着问题上课,感觉学习不再枯燥。

在电力拖动内容教学中将重点放在电机的机械特性、电机的起动、制动和调速过程分析,物理量的变化情况及动态特性的分析上。理论联系实际,采用案例教学与实际接轨,分析大功率直流提升系统(2800KW)应用于煤矿主井提升系统,分别对电枢串电阻起动和调压起动进行分析;大功率交流变频系统(540KW)应用于皮带运输系统,结合电力电子技术说明能耗制动时,变频器通过电阻消耗能量的实现方式,回馈制动采用前级PWM变换器将直流电变换为交流电的方式;围绕恒转矩负载特性,说明变频器基频以下恒转矩调速,基频以上恒功率调速;使学生对课程前后知识点的衔接以及体系内课程知识的融会贯通起到了催化剂的作用,为后续“自动控制系统”等课程的学习打下良好的基础。

三、加强课内外实践结合,注重创新实践能力培养

(一)创新实践教学内容

为了提高学生的实践动手能力,在第五学期学完电机学课程后,依托省级实验示范中心,安排了电机制作实践课程。在设定好异步电机设计要求后,给学生提供机械构件和相关材料后,由学生自主设计电机的参数,并动手制作绕组,完成绕组下线、绝缘铺设、电机安装、绝缘测试、空载试验、满载试验等测试。通过这样的实践,学生一方面提高了对电机结构和原理的认识;另一方面,学生的动手能力和综合设计能力得到了锻炼。这一实践活动,体现了翻转课堂的教学模式,真正实现了学生的自主学习。

(二)提高学生的综合应用能力

在综合运用能力的培养过程中,以基本的电力拖动控制理论和电力电子技术为基础,注重学生对实际的电力拖动系统的综合设计应用能力方面的培养[5]。以

BUCK降压变换器为主电路,采用STM32单片机为控制核心实现直流他励电动机的定子串电阻起动控制系统;单片机控制的电机正反转控制器;鼠笼异步电动机的变极调速控制器;鼠笼异步电动机的Y-起动控制器;设计了以DSP为控制器的异步电机的变频调速系统以及开关磁阻电机控制系统、直流无刷电机控制系统等特种电机控制系统。

信息化、网络化技术的成功应用,实现了“电机与拖动基础”教学模式的改革和实践,使本课程的教学水平有了很大的提高,学生们受益匪浅,理论课成绩提高12%,省级科研立项比例比前几年提高35%,电子设计大赛获奖率比前几年提高32%。该模式不但培养了学生自学的能力,而且提升了学生分析问题解决问题的实际应用能力,符合应用型本科大学培养的目标。同时该教学模式也促进了教师对“慕课”本土化的研究和实践,促进了教师内在自我教学水平的提升和对教学的反思,真正实现了翻转课堂的教学,提高了学生主动学习的意识。

参考文献:

[1]陈迪.互动媒体支撑下的课堂教学研究[D].武汉:华中

师范大学,2012.

[2]刘璐,古继宝.PBL教学方法的理论与实践探讨[J].教

育与现代化,2004,(2).

[3]钟晓流,宋述强,焦丽珍.信息化环境中基于翻转课堂理

念的教学设计研究[J].开放教育研究,2013,(1).

[4]Robert Talbert.Inverting the Linear Algebra

Classroom[EB/OL].http:///dz0rbkpy6tam/

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[5]朱正伟,刘东燕,何敏.加强高校实践教学的探索与实践

电机与拖动基础范文第2篇

关键词: 《电机与拖动基础》 课程背景 改革方向

一、课程背景

《电机与拖动基础》(以下简称:电机学)是本三院校电气工程及其自动化专业的一门重要的专业基础课,其教学效果直接影响到后续课程的学习。由于这门课程具有较强的理论性、系统性和实践性,且课程内容多、教学课时少、学习难度大,长期以来在教与学两方面都存在着较大的困难。

二、改革方向

考虑到本三院校学生的基础问题,以及应用型本科教育的特点――同普通本科相比,更强调的是实践性、应用性和技术性;同专科相比,要求学生具有较宽广的理论基础和可供广泛迁移的知识平台,要使学生具备较强的终身学习能力,有进一步发展的后劲,就有必要探索出一条适合这个层次学生的教学路子。具体措施如下:

1.降低理论难度

电机学的概念抽象且推导繁琐,公式和结论众多。其中,最为枯燥的莫过于绕组和磁路两个方面:前者要求学生具有很强的空间想象能力和良好的几何基础;后者是整个电机学的理论基础,它要求学生具有很好的数学分析能力、逻辑思考能力,以及较好的物理基础。学生在学习这两个方面内容的时候,往往会感到十分困难,继而大大减少乃至丧失继续学习的动力。

为此,笔者认为既然本三院校更强调知识的应用性,也就是要求学生学会电机和拖动在实践中的应用,而不是去设计、制造电机,那么就很有必要掌握好电机学的理论深度、难度――既能满足电气专业要求,又不至于过深、过难;既能使学生掌握好电机基本理论,又尽量贴近电机应用的实际要求。在教学时,一些与实践联系较紧密的知识点可详细讲解,而对某些枯燥难懂的理论可只引出概念,不做详细论证。例如,在讲述直流电机的换向概念时,会涉及电磁场,非常抽象,这时可以仅对换向的电磁过程进行简单分析,把重点放在火花对电机运行危害和如何改善换向等内容上;在讲述直流电机绕组这个知识点时,可以以比较简单的4线圈绕组为例,不深究单叠、单波等绕组的连接规律,只要求记忆这两种绕组形式下的支路对数与磁极间的关系式即可;在讲述直流电机的电枢反应时,可把重点放在利用气隙磁密曲线分析电枢反应对主磁场的影响上[2]。这样处理所带来的好处就是既降低了理论分析的深度,又建立了必要的知识框架;既减轻了学生的学习负担,又突出了电机的应用特点。

2.补充实际应用知识

前文已经提到,“应用型”的教育特点决定了教师在组织教学时应加强实用性知识的传授,而实用性强正是本课程的一大特点,为此,笔者认为在课堂上应该补充大量的生产实际中必需的基本知识。比如,电动机的选择原则是什么,它有哪些种类、形式,额定电压与额定转速的选择标准又是什么,额定功率的选择又和哪些因素有关,等等。在讲述这几个方面的内容时,可以以同学们比较感兴趣的三峡水电站或其它大型项目为例。又如,对电动机在运行时必然会出现的各种各样的问题与故障,教师可以简要讲述处理这些问题的大致方案。比如,对于电动机在运行时有异声的问题,教师可以讲述产生这个问题的原因及其相应的解决办法――如果是因为定子转子相擦,那就检查轴承、转子是否变形;如果是因为电动机两相运行,那就检查相应的接线处以及故障点等。这样,就大大开拓了学生的知识面,从而为其将来的工作打下良好的基础。

3.加强实验课教学

就本课程而言,增强实验环节的意义是毋庸置疑的。笔者认为,实验不能仅限于连连线、读读仪表,而应该根据课程内容[3],增开实训项目,作为课堂知识的又一补充。具体来讲:

其一,增开电机拆装实训内容。学校可以专门聘请来自生产一线的具有丰富现场经验的技师或者由经过培训的任课教师担任指导教师,人手或者一个小组一台电机,从常用工具的使用开始,逐步介绍电机的拆装步骤、工艺等,通过边演示边练习的形式,对碰到的问题采用个别指正与集中讲解相结合的方式。如此,学生一方面加深了对课堂上所学知识的理解,另一方面锻炼了自己的动手能力特别是解决实际问题能力,更重要的是可以大大提高学生的学习积极性。

其二,增加或改革实验环节。电机实验教学是理论教学的深化和补充,通过实验教学不仅能进一步巩固和加深课堂所学理论知识,而且能提高学生动手、分析问题和解决问题的能力,从而为进一步提高学生多方面的综合能力奠定基础。传统的实验课总是在理论课之后,例如,在上完直流电机及直流电机的电力拖动后安排认识电机和直流发电机、直流电动机的实验,测试直流电机的工作特性和机械特性,以及电机的调速特性、能耗制动等;在上完变压器一章后安排单相变压器、三相变压器的相关实验等。这样做的好处在于,通过实验增加了学生对理论知识的理解,促进了学生对理论知识的吸收。但这样并不能解决问题,即教师在讲述电机工作原理时,学生会因没有感性的认识而存在很大的理解困难,为此,可以尝试改变某些实验教学的次序,比如在讲解电动机的结构、绕组等各部分组成前,可以先让学生进实验室看看实际的电机,并由实验教师负责讲解一下其物理结构,然后,回归课堂讲述原理。这样就避免了学生被动盲目地接受理论的现象,使抽象的理论变得直观易懂。在讲完理论之后,可以让学生再进实验室进行深层次的实验。也就是说,完全可以形成一个从实验到理论再到实验的过程。

4.完善课堂教学

课堂教学是整个教学系统中最为重要的环节,因而如何使课堂更为精彩、更有效率是个值得研究的课题,结合本课程的特点,笔者认为以下两个方面是很有必要强调的:

其一,充分利用“对比教学法”。“对比法”是教师在讲授众多课程时常用的手段之一。由于本课程的内容前后联系较多,教师在讲授时多采用“对比法”,多注重前后、上下知识的对比,往往会取得事半功倍的效果。如变压器与异步电动机的对比,两者都是以电磁感应为原理进行工作的,主要区别在于前者是静止的,而后者是转动的,且完全可看作是一台有气隙的工作在旋转状态下的变压器,二者的理论有很大的相似性,变压器的分析方法如等效电路、相量图、方程式几乎都可以不加改变地推论到异步电机中;直流电机与异步电机的对比,直流电机实质是一台装换向器的交流电机,只是结构比异步电机复杂,使用、维护也较难;异步电动机与同步机对比,两者的定子相同,都是三相对称绕组,产生旋转磁场,只是转子有闭合线圈与电磁装置之区别。通过大量的对比,学生可以在轻松复习旧知识的同时掌握新知识,可谓一举两得。

其二,用好课件。多媒体课件具有形象生动、易于理解、直观效果好、条理清晰的特点,把它引入到《电机与拖动基础》教学之中可以有效地解决部分教学难题[1]。例如,三相异步电动机旋转磁场的产生,是电机学中的重点与难点,对于如何确定通入三相电流产生的磁场方向、定子与转子之间的关系,以及导体如何切割磁力线产生电磁转矩旋转等这些问题,如果一味用文字描述,学生常常难以理解。如果根据它的特点制作出相应的多媒体课件,使之能通过动画的形式形象地表示出线圈中通入电流产生的磁场方向、转子电磁转矩的旋转变化,从而使学生感觉很抽象的感应电势变化的关系非常清晰地体现出来,学生就能够很快地掌握电机的工作原理,并且印象深刻。此外,课件里面可以插入大量的图片,例如,在讲变压器结构原理时,如果教师只在课堂上讲铁心、绕组、附件,学生就很难想象里面的结构形式,根本达不到很好的教学效果,而如果先让学生看看变压器的外形、结构等相关图片,再对着图片来讲解各部分的结构、功能等,学生就会很直观地对变压器各部分产生很直接的认识,从而达到良好的教学效果。总而言之,可以通过多媒体手段,使学生在眼动、口动、脑动,以及合作、交流、讨论等愉快的情境中完成整个教学内容,这样会大大提高学生的学习兴趣和教学效率。

三、结语

通过以上的教学改革的讨论并将其付诸实践,在本课程的教学方面产生了不错的效果,不仅增强了学生的学习兴趣,提高了学习效率,而且实际动手能力也得到了很大锻炼。当然,《电机与拖动基础》的教学是个长期的、细致的、综合性的系统工程,只有不断改进、不断总结,才能不断完善,最终达到良好的教学效果。

参考文献:

[1]赵真.浅谈《电机与变压器》的多媒体教学.职业教育研究,2006.3.

[2]吕玫.高职《电机与拖动》课程改革的实践.机械职业教育,2006.3.

电机与拖动基础范文第3篇

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。

参考文献:

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[2] 张圻,张树文,陈振瑜.改革专业实验教学,提高学生综合能力[J].实验技术与管理.

[3] 周全锁,高彦征,葛莹,宗良纲.农业院校环境科学专业实验教学模式的探索[J].高校工作实验室研究,2009(01).

电机与拖动基础范文第4篇

Abstract: This paper discussed the problems of the "Electro Mechanics and Electric Drive" course, and made exploration from developing student's interests, improving teaching method, and transforming testing forms.

关键词: 独立院校;电机与拖动课程;教学模式

Key words: independent college;Electro Mechanics and Electric Drive course;teaching mode

中图分类号:G424 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)03-0233-02

0 引言

“电机与拖动基础”在我院自动化、电气工程及其自动化专业的培养计划中是属于必修的专业基础课程,其具有较强的理论性和实践性。学习这门课的目的在于让学生掌握直流、交流电机的基本结构和工作原理,能够独立分析直流拖动和交流拖动系统各种运行状态,掌握有关计算方法,并在今后的应用中能合理地选择和使用电动机。这门课的教学效果和学生的学习兴趣,不仅会影响其他有关专业课程的进一步学习,而且还可能是学生今后从事电机方面有关的教学以及科研工作的基础。为了解决“电机与拖动基础”教学中所面临的问题,保证良好的教学质量,我们在“电机与拖动基础“教学方法和手段、课程评价等环节进行了一些改革与探索。

1 “电机与拖动基础”目前教学中的问题

“电机与拖动基础”在目前的教学过程中存在的主要问题是:一个是内容繁杂,课时有限;再一个是独立院校学生前面基础知识没有夯实,理解本课程内容大多觉得困难,抽象的教学内容冲淡了学生的兴趣,达不到教学效果。“电机与拖动基础”课程内容包括了电机与变压器的结构和原理,还包括了拖动系统和电机的运行分析,知识点多,而且比较零散,内容比较抽象。本课程大纲规定有56学时,课时安排非常少。这对于学生来说时间很有限。有限的课时也导致老师讲课刚开始节奏比较快,可能学生还没有理解就已经讲完了,这对学生的上课积极性是打击,上课效率相应的变低。

2 课程新型教学方法的几点思考

2.1 调动学生的学习积极性 针对独立学院学生的实际情况,其对前面数学和物理基础知识相对不太坚实,如何提高学生的学习积极性在教学中是很关键的。“电机与拖动基础”课程的入门比较难,门槛高,因此在开始讲课的时候要尽量详尽,且联系前面的其他课程的基础知识,争取将学生一开始便带入到这门课程中。

要建立学生的积极性,还要注意步步逼近,由浅入深,因材施教,尤其上课的几十分钟,一定要保证和学生的互动环节,对不同的学生要提问不同层次的问题。比如对学习相对较差的一些的学生,要提一些相对简单的问题,像基本概念和经常重复的知识点的问题;对学习较好的同学,在提问的时候可以问一些具有一定启发性的需要发挥的问题,并指导其思路。课堂几十分总是老师和学生互动的最佳时间,也是对学生进行启发鼓舞的最好时机。

例如,在上课的时候,对基础不好的同学,在学习直流电机时要反复强调直流发电机和直流电动机的联系和区别;在学习直流发电机和直流电动机以及后面的变压器的电压平衡方程式时,可以通过向基础不太好的同学进一步提问,引导他们掌握电机中的电磁转换规律和应用这一规律解决具体问题的能力,激发学生的学习积极性,建立学生的信心。而直流电动机启动制动和异步电机的启动制动是对直流电机相关知识和交流电机相关知识的综合应用,上课时可以指引学习能力较强的学生对这两种电机启动制动过程进行对比分析,进一步对其启发式提问,培养他们独立思考的能力。

这样,有了老师的关注和鼓励,学生的思想上也会潜移默化的重视这么课程,随之而来会有较强的兴趣,再加上逐渐培养起来的自信,学生主动的学习这门课,这样才能学好这门课程。

2.2 改善课程的教学方法

2.2.1 启发和互动教学法 启发式教学方法,是培养学生的独立思考能力和建立学生学习积极性的必要手段。启发式的提问是上课时每节课刚开始时可以设置课前提问环节。上一堂课结束时可以提出几个具有针对性的问题,下一堂课时进行随机提问。例如,在学习直流电机制动时,提问学生几种制动的特点和应用场合,在给定条件下能用哪些制动来实现?对制动过程和制动运行的运行状态的不同的理解。可以引导学生进行如下分析:首先要掌握的是制动过程和制动运行的状态区别,制动过程是指减速停车时的一种状态;而制动运行通常用于位能性负载下放重物时的一种拖动状态。其次将各种制动的制动时物理条件记清楚,才能知道各种制动的适用范围。通过这种分析,可以让学生更深层次地了解直流电机制动的物理本质。总之,在上课时的提问,尤其是一些具有针对性的问题,课堂进行引导和启发,得到学生的反馈与互动,使学生灵活应用所学知识解决具体问题。

在课堂中互动非常重要,通过互动老师可以更好的掌握学生的学习情况,学生可以将自己的真实情况反馈到老师那里。教学过程中教与学缺一不可,虽然老师的“教”起到主要作用,但学生的“学”更需要得到重视,只有这样才能达到教学相长。独立院校的学生本身对自己就不太自信,如何激发独立院校的学生的自学能力是在大学阶段应该培养的一项能力。老师在教学过程中讲述理论知识的同时,应重视如何让学生循序渐进,正确应用知识,注意学习方法的指引。学习知识无止境,重要的是让学生自己形成自己的学习方法和学习体系,这样今后对于任何新的知识,学生都可应用自己的方法去学习去解决。

2.2.2 讨论研究教学法 在“电机与拖动基础”的教学中还可以在课堂教学中引进一些与书本理论知识有联系的实际例子或者前沿研究成果进行讨论,一方面可以培养学生的创新思维能力;另一方面让学生觉得学有所用,增加学生学习兴趣。给学生举出熟悉生活中经常见到的电机制动实际存在的例子,这种教学方法使学生认识到自己学习的知识与实际生活是息息相关的,生活中的实际问题是要用到目前所学的电机知识去解决的,从而激发了学习的积极性。再次,鼓励和引导学生深入讨论思考课堂内容,并带出相应的研究性问题。例如,可以引入现在热门的变频调速问题。这种研讨型的教学方法可以使学生得到实际锻炼,对培养学生的动手能力和创新精神大有益处。

2.2.3 多元化教学法 随着多媒体课件教学手段的不断发展, “电机与拖动基础”的教学不再停留在讲述和板书上,另外上课学时的压缩,所以采用多媒体课件进行教学成了高校教改的必然趋势。“电机与拖动基础”中有关电机和变压器的内部结构等抽象内容更需要直观教学,不然很难让学生建立最基本的概念。因为我们在教学中提到的很多电机是学生所没有接触过得,不知道实物便很难引起学生学习电机知识的兴趣。对课件的合理运用,可以调动学生积极性、激发学生学习兴趣的作用,收到了很好的教学效果。

2.3 课程考核措施 教学评价考核是教学过程的重要组成部分,并贯穿于整个教学过程,起着调控教学活动的作用。“电机与拖动基础”的考核我们采取了方式多样、全过程的评价方式,对以往仅有闭卷考试作为最主要的考核方式的做法做了相应的改革,强调了过程考核,具体有以下几种考核方式:第一,考核考勤:一方面课前进行不定时的点名,另一方面课堂上抽查提问也可以做到点名的效果,对于旷课的同学记入平时成绩;第二,课后作业考核:按照课后作业的完成情况,分别记录每次作业成绩,最后做平均;第三,课堂表现考核:有课堂个人提问、分小组提问等;第四,实验考核:这门课有相应的实验环节,在实验课可做小提问,实验课后检查实验报告等;第五,期末考试。

3 总结

本文针对独立院校学生的自身情况,对“电机与拖动基础”课程教学方法,给出了几点建议。主要给出教学过程中教师主导作用更好的发挥。给出一些具体做法并且给出实际课堂上的教学方法应用。

因此,在独立院校正在不断发展的同时,独立院校教师的教育观念、教学方法和手段,也要发生量和质的变化,才能适应电机与拖动基础课程改革的发展。

参考文献:

[1]杨道驰,冯根生等.对“电机及拖动基础”课程教学方法的探讨[J].南京:电气电子教学学报,2004,26(1):98-100.

[2]李书权,侯勇等.电机学课程教学改革的研究与实践[J].南京:电气电子教学学报,2006,28(4):49-52.

[3]李发海,王岩.电机与拖动基础[M].北京:清华大学出版社,1994.

电机与拖动基础范文第5篇

关键词:电机与拖动基础;知识分类理论;陈述性知识;程序性知识

作者简介:王蕾(1977-),女,河北鹿泉人,南京工程学院自动化学院,高级工程师;刘启新(1957-),女,江苏镇江人,南京工程学院自动化学院,副教授。(江苏 南京 211167)

基金项目:本文系南京工程学院引进人才基金项目(项目编号:121108120002)、南京工程学院教学改革项目(项目编号:JG201116)、南京工程学院教学改革项目(项目编号:JG201312)、南京工程学院教学改革重点项目(项目编号:JG201306)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)28-0086-02

一、“电机与拖动基础”课程特点

“电机与拖动基础”课程是自动化、机电一体化及相近专业的一门重要的专业基础课。[1,2]从教学内容来看,该课程涉及到电学、磁学、力学等方面的概念和定律,课程具有综合性、复杂性和抽象性的特点;从整个课程体系来看,其先修课程包括“大学物理”、“电路原理”,后续课程为“电力拖动与运动控制”,这就使得该课程处于承上启下的重要环节;从本科教学实践环节来看,无论是金工实习,还是学生参加各个级别竞赛,都离不开该课程的知识作为支撑。

“电机与拖动基础”课程存在以下一些特点:

1.内容多,课时少

“电机与拖动基础”课程由原来的72学时减少到现在的56学时,但内容并没有减少。这就给课程的教学提出了更高的要求,如何用最少的时间学到最多的知识,并能理解、掌握、应用和创新,给“电机与拖动基础”的教学提出了挑战。

2.学生畏难情绪大,兴趣少

由于“电机与拖动基础”课程与大学物理和电路等知识紧密相关,这些课程内容的缺失会增大“电机与拖动基础”课程的学习难度;并且电机原理中的复杂物理知识,使得学生望而生畏,更谈不上感兴趣了。

3.学生对知识的综合应用能力差

由于第二个特点,造成学生对所学知识只知其然,而不知其所以然,难以达到灵活应用的程度。

针对以上特点,基于知识分类理论开展“电机与拖动基础”课程教学改革试验研究。

二、“电机与拖动基础”知识分类理论

信息加工心理学广义知识分类和学习阶段理论认为,[3,4]知识分为陈述性知识和程序性知识。陈述性知识回答“是什么”的问题,程序性知识回答“怎么做”的问题。陈述性知识是一种静态的知识,它的激活是输入信息的再现;而程序性知识是一种动态的知识,它的激活是信息的变形和操作。也就是陈述性知识达到的目标是“记忆”,而程序性知识达到的目标是“应用”。

对不同类型知识的学习,其达到的目标不同,因此学习活动也会相应不同,对学生需达到的能力要求也会不同。为了提高教学质量,拟采取以知识分类为前提,教学过程为主线,教学活动为载体,师生为主体的教学模式。

基于知识分类理论的教学模式包括陈述性知识的教学和程序性知识的教学。

1.陈述性知识的学习过程

陈述性知识的学习过程包括四个阶段:[4]知识的选择、知识的整合、知识的组织和知识的精加工等。在每个阶段中,教学主体(教师和学生)开展相应的教学活动。

2.程序性知识的学习过程

程序性知识的学习过程包括三个阶段:[4]知识的学习、知识的应用和知识的创新等。在每个阶段,教学主体开展相应的教学活动。其中创新是程序性知识学习过程非常重要的步骤。

我国目前普遍的大学生教学模式,对大学生的综合应用能力和创新能力培养不够,造成了大学生普遍存在的综合应用能力差、创新能力不足等问题。究其原因,一方面是学生在学习程序性知识的时候,学生能基本达到知识的简单应用,但是解决问题的能力和创新能力很难得到培养;另一方面是学生学得的知识表现为碎片化,即获得的知识单就某一知识学习效果比较好,但不够完整、系统。如何将碎片化的知识根据自己的需要进行加工整理,与原有的知识体系相互整合形成新的个人化知识体系,是面临的另一大挑战。

针对以上两个挑战,就“电机与拖动基础”课程进行教学改革初步探索。

三、“电机与拖动基础”教学改革措施

将“电机与拖动基础”教学内容中所涉及的知识分为两大类:陈述性知识和程序性知识。以直流电机的部分教学内容为例,进行教学改革措施举例。陈述性知识包括:直流电机的工作原理、结构、磁场、运行原理等。程序性知识包括:直流电机拖动系统的运动方程、机械特性、起动、制动、调速等。

1.陈述性知识的教学改革措施

以直流电机工作原理的教学为例进行说明。

在直流电机工作原理知识的教学之前,首先选择与电机知识关系比较密切的大学物理和电路中的有关电磁概念与定律进行复习,这些知识对于学生来说都属于旧知识,包括磁感应强度、磁通量、磁场强度、磁通势、磁路等物理概念,安培环路定律、磁路的欧姆定律、磁路的基尔霍夫定律、电磁力定律、电磁感应定律等基本定律。对这些旧知识的复习,能够使学生很快产生熟悉感,消除或减弱畏难情绪,同时温故而知新,为新知识的学习打下铺垫。

接着给出直流电机的工作原理示意图,如图1所示。图1(a)是直流发电机的工作原理示意图,图1(b)是直流电动机的工作原理示意图。

直流电机的基本工作原理就是基于电磁力定律和电磁感应定律的。在直流发电机中,运动的带电线圈切割磁力线,产生感应电动势;在直流电动机中,载流线圈在磁场中受到电磁力的作用。这些都是学生已经掌握的知识,将这些旧知识用于直流电机,整合得到新知识:直流电机的工作原理。这样直流电机工作原理这个新知识点就很容易被学生接受、掌握和记忆了。

然后对所学知识进行比较和组织。对于直流发电机和直流电动机的工作原理进行比较教学。两者的相同点是主体结构基本相同;不同点是直流发电机是先有运动后有电,而直流电动机是先有电后有运动。同时引入直流电机的可逆性,也就是直流发电机和直流电动机的统一性。这样两个知识点可以合并为一个知识点,利于学生记忆和掌握。

最后完成知识的精加工。通过对直流电机工作原理的理解和总结,可以将其概括为三个词:电动生磁、磁动生电、电磁生力。学生只要记住这三个词,就能掌握直流电机的工作原理。

由此可见,通过知识选择、整合、组织和精加工,很容易就完成了对直流电机工作原理这种陈述性知识的教学。

2.程序性知识的教学改革措施

以直流电动机拖动系统调速内容的教学为例进行说明。教学分为三个阶段:知识学习、知识应用和知识创新。

在直流电动机拖动系统调速知识的学习阶段,首先创设问题情境。采用实验的方法,使学生在实验中发现问题,提出问题,解决问题。比如,在讲述直流他励电动机调速课程之前,安排学生做直流他励电动机实验。在该实验中,直流测功机按他励发电机连接,作为直流电动机的负载,用于测量电动机的转矩和输出功率。通过调节直流电动机励磁回路中的励磁电阻来调节直流电动机的磁场,电枢回路由可调电源供电,电枢回路中串有可调电阻。实验过程中,首先起动电动机,电动机转速平稳后,分别调节励磁电阻、电枢回路电阻及电源电压,观察在不同物理量变化时,电动机转速、感应电动势、电枢电流等的变化情况,由此使学生直观了解电动机调速方法和调速过程中电动机各物理量的变化过程和特点。接着联系前面学过的直流电动机的机械特性相关知识,在验证了所学知识的正确性的同时,理解和掌握直流电动机的调速知识。另外,还可以由实验室老师给大家演示了一个他励直流电机失磁出现“飞车”的现象,然后引导学生讨论“失磁飞车”的危害,最后提示学生从电磁转矩的产生、转速特性等方面去思考飞车产生的原因,从而进一步加深了学生对直流电动机调速知识的理解。

在对直流电动机调速知识有了初步的掌握之后,教师选择一些实际应用中的相关例子,使学生对直流电动机的调速知识进一步的巩固,并能应用所学知识解决问题,从而加深对直流电动机调速知识的理解。比如给出某一型号他励直流电动机的铭牌数据,让学生根据铭牌数据回答下面的问题:降低电动机电枢电压时的瞬间转速和电枢电流是多大?降低电动机电枢电压时电动机稳定状态的电枢电流和转速是多大?在回答上面的问题中,使学生学会应用所学知识解决问题,从而对直流电动机的调速过程有更为具体的认识。

在学生具备使用直流电动机调速知识解决简单问题的能力之后,教师引导学生对知识进行创新理解。由教师创设比较复杂问题的情境,并让学生划分小组进行讨论,同时教师指导学生选择所学知识资源,通过分析和整理,寻求问题的解决方案。在整个创新过程中,教师起引导和监督的作用。教师应在课前把要问题情境的主要内容告诉学生,以便学生在课前查阅有关资料,做好准备。通过课上讨论,既能使学生对所学内容有清晰而深刻的理解,又能培养学生的阅读能力、思辨能力和语言表达能力,是一种非常有效的教学活动。

问题情境的选择可以从实际生产或生活过程中选择,也可以从大学生科技创新项目中选择。各类科技竞赛能引起学生极强的兴趣,无论是部级诸如“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛,还是校内的“校董杯”巡线机器人大赛均在学生中有很大影响。小型直流电动机是这些竞赛中广泛应用的动力装置,在教学过程中,注重以这些竞赛题目为对象,鼓励学生参与此类竞赛,并提供指导。问题情境的创设需要考虑以下几个问题:

(1)问题情境应源于学生的现实生活。从同学们喜闻乐见的生活现象或大学生活动入手。分析生活现象,就会使学生产生浓厚兴趣,而且使学生真切地感受到直流电动机调速知识应用的广泛性和重要性。

(2)创设情境要符合学生的年龄特征。“电机与拖动基础”课程一般在大学三年级讲授,学生还有一年多的时间就要面临就业的考验。所以教师可以从已就业学生的工作中遇到的有关直流电机的问题选择问题情境,引起学生的兴趣和解决问题的欲望,从而促进学生更加积极地去开动脑筋,活跃思维,解决问题。

(3)问题情境的创设须参照学生的社会环境特征、思维活动水平和教学条件。由于不同的学生所处的社会环境不尽相同,所具备的知识背景与活动经验也各异,例如统招本科学生和自考本科学生有其自身的特点。教学中要关注所在地区的社会环境,所教学生的思维活动水平并考虑当地教学条件,创设适合学生发展,有利于学生思维训练并切合实际的问题情境,搞好电机教学。

四、结束语

通过采用基于知识分类理论的教学方法,降低了学生对该课程的畏难情绪,提高了学生的学习积极性和学习效率,同时也提高了学生参与科技创新的积极性。因此,该教学改革在活跃大学生创新思维和提高大学生对所学知识的综合应用能力、解决问题的能力上迈出了新的台阶。

参考文献:

[1]刘启新,张丽华,祁增慧,等.电机与拖动基础[M].第三版.北京:中国电力出版社,2012.

[2]钟国梁,卢帆兴,李明辉.“电机与拖动基础”核心课程教学改革与实践[J].中国电力教育,2013,(13):63-64.

[3]皮连生.教育心理学[M].第四版.上海:上海教育出版社,2011.

电机与拖动基础范文第6篇

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.

电机与拖动基础范文第7篇

关键词:研究性教学;教学模式改革;创新能力

中图分类号:G642.4 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)15-0070-02

1998年,美国博耶研究型大学本科生教育委员会的报告“重建本科教育:美国研究型大学发展蓝图”中提出:教学应与研究相结合,学生的学习应基于研究,建立以研究为基础的教学模式。2005年,国家教育部《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》中明确提出:“要积极推动研究性教学,提高大学生的创新能力”,说明大学本科教学应以研究性教学作为教学模式改革的趋势。

一、研究性教学概述

所谓研究性教学是指以解决问题的方式组织教学过程,把课程内容转化为需要研究的“课程课题”,将其放置在社会需求背景下,引导学生自主研究和体验知识产生过程,通过师生互动、双向交流的形式,鼓励质疑批判和发表独立见解。通过研究性教学,可以培养学生提出问题、分析问题、解决问题和评价问题的能力,培养创新思维和创新能力。

二、教学模式改革探索

教学模式是在一定教学思想和教学理论指导下建立起来的,在教学过程中必须遵循的,比较稳固的教学程序及其方法的策略体系。研究性教学是传统教学模式的一种改革与补充。本文主要探讨将研究性教学引入到独立课程《电机与电力拖动基础》中的初步尝试。《电机与电力拖动基础》课程是电气工程及其自动化专业的一门重要的专业基础课。课程的研究性教学尝试主要由问题提出、讨论与研究、解决问题、教学评价四个环节组成。1]问题提出:提出的问题应符合服务社会需求原则、前沿性和创新性原则、师生发挥自身优势原则和可行性原则。在课堂教学中,以问题为主线组织教学,使学生在教师的引导下,主动去发现、分析和解决问题,成为知识的发现者。在讲授直流电机与拖动部分内容的时候,为了让学生逐渐适应研究性教学模式,由教师在固定的几个知识点处提出问题,例如直流电机结构中的铁芯为什么采用硅钢片?直流电动机的制动运行有何意义?在学生逐渐适应这种教学模式之后,就鼓励学生自己发现问题并提出问题。[2]讨论与研究:按照问题的复杂程度或以个人为单位或以小组为单位查阅资料,小范围讨论和自主研究后将解决方案以大作业或小论文的形式提交。3]解决问题:由教师为主导分析各种解决方案的特点与不足,学生之间相互分享成果,学会理解和宽容,学会分析、思考和申辩。[4]教学评价:没有评价的教学活动是没有生命力的。对于研究性学习突出的学生酌情在平时成绩中加分,以激励学生更多地发现问题和研究问题,不断推进研究性教学的发展。

三、具体案例

在讲解他励直流电动机逐级切换电阻起动一知识点时,为了引出与之相关的各知识点可提出问题:他励直流电动机起动时如何确定切换几级电阻,电阻值如何计算,实际实现时用什么设备,如何确定什么时候切换。问题的提出很自然地就引出了起动电阻的工程计算、过渡过程的研究与过渡时间计算等知识点的讲解。例如直流电动机相关参数为PN=16kW,UN=220V,IN=86A,nN=670r/min,TZ=0.7TN,经过工程分析,可采取两级起动,图1为两级起动原理图。工程计算的结果为:R1=0.506Ω,R2=1.28Ω,RΩ1=0.306Ω,RΩ2=0.774Ω。R2维持的时间为和t1=0.069s,R1维持的时间为t2=0.026s[4]。用什么设备具体实现两级起动的问题在教材中找不到答案,这正是理论联系实际的关键点,是最吸引学生的环节。教师将这一问题交给学生,由学生自行查找资料自主研究解决。图2是两级起动电气控制图。

通过分析理解图2的实现过程,学生学习到直流电动机起动需要借助于接触器和时间继电器等设备的配合。当然研究性学习过程中涉及到的电气控制方面的知识除了学生自主学习之外,教师有必要进行相应的指导,使学生理解接触器和时间继电器的动作原则,理解工程计算中的电阻值和时间值如何与电气设备的设置参数对应,较为顺利地解决问题。在建立解决专业问题自信的同时,让学生也意识到专业问题的解决是综合应用各种专业知识的过程,从而使学生的创新能力得到培养。

研究性教学模式使学生成为探索知识的主体,学会思考和研究的方法,它的长期效应远高于目前的直观效应,是传统教学模式所不能达到的。这种教学模式在《电机与电力拖动基础》课堂教学中值得进一步探索和研究。

参考文献:

[1]博耶研究型大学本科生教育委员会.重建本科生教育:美国研究型大学发展蓝图[J].教学参考资料,2000,(19).

[2]刘婉华,罗朝猛.聚焦研究性学习:从理论到实践[M].广州:中山大学出版社,2002,(2).

[3]曲继方.研究性教学背景下教学方案创新设计[J].教学研究,2011,(3):20-26.

[4]周定颐.电机及电力拖动[M].第3版.北京:机械工业出版社,2007,(8).

电机与拖动基础范文第8篇

关键词:教学重点 电机与拖动 技工院校 应用

电机与拖动基础课程是机电一体化专业中的主要科目,在本专业中起到衔接性作用。本门课程内容对技工院校机电一体化学生将来就业也能起到关键性作用,为此,在技校生组织学习本课程时,多安排课时突现本课程的重要性,建议安排80~100课时。这在技工院校技校生三年学习中,课时比重相对是比较大的。但是,针对本门课程需要讲授的内容而言,80~100课时又显得很不足。为此,需要对本课程的重点进行筛理,选择重要知识传授给学生。

一、确定教学重点的依据

最近几年来以及将来很长时间内,机电一体化的学生就业方向主要是国有企业和非国有企业。机电一体化专业毕业的学生应聘国有企业,就业岗位大部分是一线操作或者维护岗位。这些岗位主要要求学生掌握典型设备、元器件等基础知识。由于非国有企业在公司规模、机械设备和公司技术水平等方面都和国有企业具有比较大的差距,在非国有企业就业的学生,往往有更宽的岗位锻炼机会,比如可以选择一线工人,也能选择技术性岗位。针对这种情况,笔者谈谈如何在技工院校内选择电机与拖动基础课程的教学重点。

二、电机与拖动基础课程授课重点的选择

1.掌握各种类型电动机设备的应用理论

对于技校生而言,掌握应用理论,提高个人的实践操作能力是最重要的。很少有技校生毕业后去进行专业科研工作,所以他们只要掌握专业所涉及的应用理论就行了,而不必花费太多时间向学生讲授纯理论型知识。电气设备是本课程中基础设备,理论性强,学生学习困难比较大。对于这些内容,有关这些设备是如何制造出来的,即涉及研发方面的知识可以少讲,甚至不讲。而重点选择的教学内容应该是这些电气设备的工作原理以及应用中参数选择方面的知识。

2.熟悉电动机工作原理与机械特征

选入本课程教学重点的内容,包括电动机如何启动、如何调整速度、如何选择负载方式等内容是本教材中的重中之重,其他应用都涉及这些方面的内容。为此,在讲授这门课程时,这方面的教学内容安排课时占的比例应该最大。也就是说,电动机工作原理与机械特征应该作为授课的重中之重,加以详细讲授。

3.重视实践环节

机电一体化专业是理工类学科,为此,本专业一般都安排实践环节。电机与拖动基础课程中的实践课程大部分还是理论性比较强。重视实践环节,学生在实践中学习理论知识,能够帮助学生更好地理解和掌握理论性知识,使学生能够对理论知识产生更直观的认识和理解。因此,电机与拖动基础课程教学中应该将实践环节列为课程教学重点。

4.鼓励学生参与课题实践

我国许多中小型企业由于底子薄,人才比较缺乏,特别是缺少企业改造升级所需的技术骨干性人才,为此,采用与高校合作是可行的途径。这是因为高校科研力量雄厚,校企合作成本比较低。而且电动机与拖动是企业生产中的重要生产设备,授课老师可以让一些即将毕业、进入顶岗实习的学生参与到课题研究中。这可使即将就业的学生真正实现从学生向技术人才蜕变发挥着重要的作用。以输送设施教学内容作为例子,在学习过程中,为了讲清理论,一般将输送设施运行中的能耗与损耗忽略掉,而在课题设计中,由于课题成果要直接应用于生产实践,课题设计要考虑生产实际环境,在课题设计中,学生关于设计以及设备生产运行等理论知识要形成一个全新的认识,理论知识要考虑实际运行。这是一个质的变化,可为学生将来就业奠定坚实的基础。

5.挖掘自主阅读部分重点内容

电机与拖动基础课程中许多章节内有自主阅读内容,这些内容属于非考核部分。但是,在这些自主阅读内容中,例如电力拖动系统中的电动机选择与驱动、控制微电机部分,在生产实践中直接影响生产线的运行效率以及整体的安全性。特别是电动机的选择更是影响生产线设计的关键性指标。所以,这一部分的内容也应该充分挖掘出来,纳入到本课程中的重点授课内容中。

三、小结

根据技工院校技校生的从业情况,进行有侧重地选择教学重点内容组织教学是非常必要的。总的来说,课堂教学的主要目的就是使学生获得应用性知识,如掌握各种类型电动机设备的应用理论,熟悉电动机工作原理与机械特征。同时,要重视实践环节以及让学生更多地参与到课题实践中,让学生积累经验,使他们将来能够更快速地融入工作中。

参考文献:

[1]许晓峰.电机及拖动[M].北京:高等教育出版社,2004.

电机与拖动基础范文第9篇

关键词:电机与拖动;实验教学改革;能力培养

中图分类号:G642 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)08-0060-02

我们十分重视实验教学环节,并努力形成自动化专业鲜明的教学特色和自己的执教风格,实施“厚素质底蕴,强专业基础,重实践能力”的培养理念。我们坚信没有高水平的实验教学,就没有高水平的教学质量,十分重视实验教学在人才培养中的重要作用。努力建设、健全与实验教学相适应的仪器设备和较先进的自动化专业实验室,并开出了许多与自动化专业相关的实验课程,把理论教学与实验教学紧密地结合起来,使其相辅相成。

结合本学期的期中教学检查,配合学院重点对实验室设备、实验教学及其各方面进行的全面细致检查,并以此为动力,不断强化实验教学,不断积淀和加强实验教学的理念和作风,进一步切实提高实验教学质量。本文总结过去指导《电机与拖动基础》课程实验教学的经验,主要体会有以下几点。

一、实验教学目的明确

教学实践表明,仅靠课堂的理论教学,很难能够培养出学生的独立解决问题的能力,更谈不上创造性地解决实际问题,只有把理论教学与实验、实践教学恰当的有机结合起来,才能使教学质量逐步提高。简言之:书本得来终觉浅,实验实践出真知。《电机与拖动基础》课程实验教学有明确的目标:通过实验验证和研究《电机与拖动基础》课程的理论,使学生掌握各类电机实验的基本方法和基本技能;培养学生严谨认真和实事求是的科学作风。我们会结合学生将来的就业情况加以分析,工科专业的毕业生因为工作岗位的不同,其从事的技术工作领域会有所不同,如可以担任运行、制造、设计、研究等工作,既要看到这些工作有所区别,又要看到这些区别也是相对反映这几项工作的互相联系,不能截然分开与严格区分。应该强调的是,这些工作都是与生产实际紧密联系的,只有具备较强的实验实践能力才能推动生产技术的发展与进步,个人的技术水平才能得以不断地提高。我们对《电机与拖动基础》课程的理论和实验教学在自动化专业教学中的重要地位认识清楚,它是一门重要的专业基础课,它支持着《运动控制》和《工厂供电》两门课程。我们把上述认识及对专业的情趣渗透给学生,感染着学生,只有学生对《电机与拖动基础》课程实验的重要性认识清楚,才能激发其浓厚的实验兴趣,并认真完成每一项实验内容。

二、实验内容充实,教师指导有力

当实验内容充实时,教师就可以为学生提供尽可能多的动手机会,让学生在两个小时的实验中,始终处在比较紧张的状态。首先学生要认真听讲实验内容和要求,到学生自己动手时,需要认真连接线路、记录数据和绘制曲线,丝毫不能懈怠,让同学们感到两个小时过得很充实,每次下课时都有个别组来不及完成全部实验项目,所以他们就都能自觉做完余下的内容,之后才肯离开实验室。当然这也与我们对学生的严格要求有关,只有这样,同学们才能在实验中受到良好的训练。另外,充实的实验内容也是必不可少的,例如:直流发电机实验包括:他励直流发电机:测空载特性、外特性、调节特性;并励直流发电机:观察自励过程、测外特性等;单相变压器实验包括:测变比、空载特性、短路特性、负载特性等;三相鼠笼异步电动机的实验包括:日光灯法测电机的转差率,测量定子三相绕组的冷态电阻,测定定子绕组的首末端、空载实验、负载实验等。

为使学生有更大的收获,在实验过程中,教师会针对随时出现的问题、现象,或者对实验内容进行提问,引导学生积极地思考,若经过思考,尚且不能准确回答的问题,老师会给予正确的指点,并系统的加以分析。对实验结果的分析,让学生应用所学理论,自己得出结论或与同学们开展谈论得出结论。通过启发学生积极地思考,或指点学生思考的路径,最后师生均会受益,即“善学者,师逸而功倍;不善学者,师勤而功半”。对实验中动手机会较多的线路连接,要求学生遵循如下原则。

1.先串联主电路,再并联支路。即由电源开关开始,连接主要的串联电路,如电枢回路;如变三相,则三根线一齐往下接;如变单相或直流,则从相线或正极性端出发,逐一经过主回路各段仪表、设备,再返回到另一端。

2.要根据电压和电流的大小和交、直流类型,选择电流表或功率表电流圈的量程,并联支路则接电压表及功率表的电压圈,经过几次实验的训练,多数学生都能达到较熟练的程度。对起、停电机的注意事项,在特别指出后,报警或烧断熔断器的现象明显减少。

3.读取数据应力求准确,一般一个同学读数后,另一个同学应加以校正,并指导学生对读取的实验数据进行分析,是否与预测的实验结果大致吻合,若不吻合要分析其原因。通过实验要真正达到教学目的,让学生亲身感受到完成一次实验,绝不是走进实验室,连一下电路,读一些数据而已。在每年的实验教学中,都有学生向老师表示,很愿意做实验,在实验中受益匪浅。多年的教学实践使我们懂得,作为一名高等教育学校的教师,应该在自己的教学过程中,经常地思考一些提高教学质量和专业水平的问题,而不被日常繁忙的教学工作所包围,要使教师和学生都能在一种创造性的氛围中工作和学习,让每一次的教学过程,都不是一次简单的重复,而是教与学两方面和谐统一的过程。

三、实验报告力求规范

实验报告的书写是一项重要的基本技能训练,可以初步培养和训练学生的逻辑归纳能力、综合分析能力和文字表达能力,为课程设计、毕业设计论文的撰写打下一个基础,对以后参加工作和科学研究也是大有益处的。我们要求学生要及时认真地书写实验报告,内容实事求是,分析全面具体,撰写清楚整洁,具体要求如下。

1.根据实验要求,在进行实验时,一边测量,一边把实验数据记录在草稿纸上,等到整理时再抄写到实验报告纸上,以免错填了数据。

2.实验报告要有实验结果分析,把实验所测数据与计算值加以比较,如果误差很小(一般在5%以下)就认为是基本吻合的。如果误差较大就应该具体分析找出原因,是计算错误还是测量有问题,不能不了了之。

3.在实验报告上每一项实验都应有结论,可以通过具体实验内容和实验数据得出结论。

4.设计性、综合性实验要画出所设计的电路图,标出所选的电路参数,要有验算过程和设计说明。需要绘制曲线时,刻度、单位要标注齐全,比例合适、美观,并针对曲线作出相应的说明和分析。

5.最后要完成实验指导书上的思考题。在上交实验报告时,指导教师要给出预习成绩和操作成绩,并签名,否则无效。经过老师的严格要求后,同学们都能及时交上规范合格的实验报告,保证实验最终环节的顺利完成。

我们采取了一系列提高《电机与拖动基础》实验课的教学措施,取得了很好的效果,也提高了学生的学习兴趣,锻炼了学生的自主学习能力和自行实践能力,同时,也为我们今后构建一套内容先进、适合学生探索精神、科学思维、实践能力和创新能力培养的实验课程体系提供新的思路。

参考文献:

[1]薛晓萍.电机与拖动实验课的开放式教学探讨[J].中国电力教育,2008,(10).

[2]洪晓英,刘成永.《电机与拖动》实验教学的研究[J].价值工程,2011,(11).

[3]刘霞.电机与拖动基础课程实验教学改革与探索J].大众科技,2010,(12).

电机与拖动基础范文第10篇

关键词:电机及拖动基础;应用型专业;教学改革

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)41-0108-02

电机及拖动基础作为自动化专业及相关专业的一门基础性专业主干课程,在自动化、电气工程及其自动化、建筑电气与智能化等专业的人才培养过程中发挥非常重要的作用。传统的教学过程及教学模式今生学生对相关理论知识的掌握,忽视了对学生创新能力的培养。在国家中长期教育改革和发展规划纲要中提出:我国正处在改革发展的关键阶段,经济发展方式加快转变,高等院校要优化结构办出特色,重点扩大应用型、复合型、技能型人才培养规模。为响应国家的高等教育改革政策,作者所在的高校作为湖南省首批进行应用型转型试点的两所高校之一,大力推进学校向应用技术方向转型发展。为响应学校号召,本文结合对自动化专业电机及拖动基础课程多年的教学经验,以培养具有创新意识的应用型人才为培养目标,发挥学生学习的主观能动性,培养学生解决工程实际问题的能力,对电机及拖动基础课程的教学内容、教学方法与手段进行改革研究。

一、电机及拖动基础课程特点分析

电机及拖动基础是我校自动化专业、建筑电气与智能化专业的专业基础课程,属于专业必修课程。在当前版本的人才培养方案中,其理论课时为50学时,实验课时22学时,理论与实验独立考核。从教学内容上看,该课程以《电路原理》、《大学物理》为先修课程,后续课程包括《计算机控制系统》、《运动控制系统》,电机及拖动基础课程涉及到电路原理、磁路理论、电磁力学等,授课内容多,教学内容中包含一些较为抽象的概念,如磁路基本原理、磁动势、电磁力、电磁感应、感应电动势等等,学生的理解难度大;课程内容包括电机学原理及电力拖动两大内容板块,相关内容的相互衔接较为松散。

二、调整优化理论教学内容,突出工程应用的课程教学体系

电机作为电能与机械能之间的转换设备,在当前的社会生产与生活中占有重要的地位,是现代化生产活动中最主要及最广泛使用的动力设备,在国家大力推进应用型专业教育的转型及重视对学生开展工程实践能力培养的基本方针下,根据用人企业的实际需求,结合学校对专业人才的培养目标,即培养能为地方经济建设服务的应用型高级工程技术人才,对课程的教学大纲进行修订。按照对专业人才的培养目标,对理论教学内容体系进行调整,对相关知识点进行分类,对教学内容授课时数及授课重点进行规划,突出对学生工程应用能力及实践能力的培养,实现与企业的需求及行业资格考试内容的合理衔接。如直流电机的原理与组成结构部分的教学,对于直流电机的绕组结构及分布内容进行压缩,只需要介绍磁极对数及极距两个基本物理概念;对直流电动机的转动原理进行较详细的分析,而对电枢反应及直流电机的换向等内容,不对其产生原因进行深入分析,而只简单介绍换向不良产生的危害,电枢反应的影响,将理论分析困难的内容进行压缩,突出对工程应用能力的培养。

在电机及拖动系统的整体教学内容中,包括直流电机基本原理、变压器基本原理、交流电机原理、交流电机拖动系统等内容。在常用的经典教材中,章节顺序按直流电机的结构及原理、变压器、交流电机的基本结构及原理、直流电机拖动系统、交流电机拖动系统等章节内容编排,在教学执行过程中,如遵循按章节顺序进行教学的常规思路,即先讲述直流电机结构及原理、变压器、交流电机的原理及结构,再讲述电机拖动系统的相关内容,则教学内容会出现衔接问题,学生在学完交流电机的结构及原理部分内容后,对直流电机的相关原理内容已经出现了部分遗忘的情况,此时再讲述直流电机拖动内容,需要安排不少的时间对前面的运行原理部分的内容进行复习。对教学内容及教学顺序进行合适的调整,将直流电机的拖动内容安排到直流电机的结构与原理之后,将交流电机的拖动内容安排到交流电机的基本原理之后进行讲授,将整个课程的教学内容分成三大板块,即直流电机及其拖动系统,变压器,交流电机及其拖动系统。在教学过程中,讲授了相关的电机原理之后即开始讲授电机拖动系统,通过相应的电机拖动系统的实际应用案例强化对电机结构及运行原理的理解。

随着电力电子变流技术的发展,交流电机目前占据电机应用领域的主导地位,直流电机因为体积大、价格高,其市场占比逐步降低,但在一些对调速性能要求高的场合具有不可替代性,结合当前电机及其拖动系统在行业中的应用状况,对电机及拖动系统课程的整体教学课时进行分配,突出交流电机及拖动系统在整个课程体系中的核心地位,适当对直流电机及拖动系统的部分不常用的理论内容如绕组分布等教学内容进行删减。

三、采用多种教学方法,教学过程中面向实际应用,提升教学效果

电机及拖动课程涉及到电学、磁学、动力学、热力学等多门学科,电机拖动系统与实践联系密切,其先修课程主要包括电路理论、大学物理,课程中抽象性的概念内容较多,为了提高学生学习的积极性及学习效率,在教学过程中需要用到多种教学方法,善于运用对比教学法,如电路与磁路理论的关联性强,并存在很强的对应关系,如表1所示,通过学生所熟悉的电路参数及欧姆定律,引导学生理解磁路的基本特性及磁路欧姆定律。

对重要及基础的概念,在讲述时既要做好基础知识的铺垫,又要做好知识点的凝练与归纳,要做到深入浅出,如直流电机的基本运行原理,涉及到能量的变换、电磁力学、运动力学等多个知识点,在电机的起动过程中,内部磁场、通电的电枢导体、电刷与换向片三个要素缺一不可。对知识点进行归纳时,根据电动机运行的三要素,总结出电机运行原理性口诀:电生磁;电磁生力;变磁生电。电生磁,即电机运行过程中,依靠励磁电流产生气隙磁动势,形成空载内部磁场(运行要素一);电磁生力,指载流导体在磁场中受到电磁力的作用(运行要素二);变磁生电,即电枢绕组内的磁通变化时在绕组内部产生感应电动势,完成电动机的能量转换任务(将电能转换为机械能)。结合电动机的电刷与换向器结构(运行要素三),归纳总结出电机在运行过程中的电磁关系及连续旋转的基本要素。在后续的教学过程中,对相关的知识点进行放射式展开,如励磁方式知识点的讲授,可先复习直流电机运行的三基本要素,指明内部磁场属于直流电机连续运行的三个基本条件之一,随后则可引出电机的励磁方式,指明内部磁场的必要性及内部磁场形成的技术手段,形成课程知识点的发散及串联。

将相关的工程应用案例情景引入到课堂中,通过对案例的调查、阅读、思考、分析、讨论和交流等活动,加深对基本原理和概念的理解,培养学生分析问题和解决问题的能力。在电动机的运动方程平衡部分,有转矩平衡公式:Te-TL=J■,在进行公式的深入分析之前,需要对电磁转矩、负载转矩及转速正方向的定义,并根据公式确定系统运动的平衡状态、过渡状态,随后引入负载转矩特性分析内容,对不同负载的转矩特性进行分析,按照恒转矩负载、通风机类负载、恒功率负载三类分析负载转矩与负载转速之间的关系,在分析过程中,对于不同的负载,可结合专业的实际情况引入对应的实际生产机械图片,增强学生对课程的兴趣。

在对电机的基本运行原理及调速知识有了一定掌握之后,教师可结合专业定位情况,挑选一些实际应用中的相关案例,使得学生加深对课程理论知识的理解,同时能应用所学知识,并在教师的引导下对相关专业知识进行创新应用。比如结合目前国内电动助力车及电动摩托车等旺盛的市场需求与销售情况,给学生提供一款用于电动摩托车的直流电机的铭牌数据,让学生根据铭牌数据回答问题:降低电枢电压时电动机的瞬时转速及电枢电流数据是多少?稳定后有何变化(负载不变)?直流电动机的调速方式怎样实现?调速过程中能量损耗及能量转换关系有何变化?通过回答上述问题,使学生学会应用相关知识分析解决实际工程问题。在此基础之上,可进一步拓展学生解决应用问题的能力,载人用的轻便电动自行车与主要用于载货运输用的“爬坡王”电动车的电机在选型上应该注重哪些方面的参数区别?对一些学习能力强的学生,则可继续引导:为了提升一次充电的行驶里程,可否将回馈制动应用于电动自行车?并指导其设计一些小型的验证性实验装置。通过以上的教学过程,将课程的理论教学与实际应用紧密联系,增加学生学习的兴趣,提升学生解决实际工程问题的能力。

四、结论

电机及拖动基础课程是自动化及相关专业的一门专业基础课,与实际应用联系紧密,为满足专业人才培养向应用型转型的需求,在新的培养体制下,将专业课程的教学内容进行有机整合,采用多种教学方法与手段,打造重点突出、与应用密切结合的课程内容体系,增强学生学习的兴趣,提升学生运用相关知识解决实际工程问题的能力,经过实际的教学试验,验证了改革的课程教学比常规教学效果显著提升。

参考文献:

[1]顾绳谷.电机及拖动基础(第四版)[M].北京,机械工业出版社,2013.

[2]王蕾,刘启新,林健.基于知识分类的“电机与拖动基础”课程教学改革初探[J].中国电力教育,2013,(28):86-87.

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