導(dǎo)語：電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)模塊化教學(xué)方法分析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】《電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)》課程是自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，是一門集理論與實(shí)踐于一身的課程。這門課程需要電磁學(xué)、微積分、電工技術(shù)等多門學(xué)科為基礎(chǔ)，內(nèi)容抽象，對(duì)理論與實(shí)踐均要求較高，是一門既難教又難學(xué)的課程。本文從本校教學(xué)實(shí)際出發(fā)，分析《電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)》課程教學(xué)過程中存在的問題，對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及實(shí)踐應(yīng)用等方面進(jìn)行改革，開展“模塊化”教學(xué)，取得了良好的效果。

【關(guān)鍵詞】電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)；教學(xué)改革；模塊化教學(xué)；任務(wù)驅(qū)動(dòng)

近年來，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才已成為各個(gè)高校培養(yǎng)人才的方向，各個(gè)專業(yè)增開涉及到新技術(shù)、新理論的各類課程，多門專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課程的學(xué)時(shí)被壓縮，學(xué)時(shí)少、任務(wù)重是日常教學(xué)中必須解決的矛盾。如何在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，高質(zhì)量地教，高質(zhì)量地學(xué)，是當(dāng)前教學(xué)過程必須解決的問題。

1教學(xué)中面臨的問題

《電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)》在自動(dòng)化專業(yè)的課程中，是一門既難學(xué)又難教的課程，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1.1內(nèi)容多而學(xué)時(shí)少。《電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)》課程內(nèi)容包含電機(jī)學(xué)、電力拖動(dòng)兩方面內(nèi)容，概念繁多，公式種類紛繁復(fù)雜。本校教學(xué)學(xué)時(shí)為40學(xué)時(shí)，包含8個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)。如何更好地利用這40個(gè)學(xué)時(shí)，使學(xué)生對(duì)電機(jī)、電力拖動(dòng)這兩大模塊知識(shí)具有基礎(chǔ)理論與基本的實(shí)踐操作技能，是這門課教學(xué)過程中急需解決的問題。1.2內(nèi)容抽象而實(shí)踐性強(qiáng)。《電機(jī)與拖動(dòng)機(jī)車》課程是以《高等數(shù)學(xué)》中的微積分運(yùn)算、《大學(xué)物理》中的電磁學(xué)、《電路理論》中的基本概念、元件等知識(shí)點(diǎn)為基礎(chǔ)。需要學(xué)生對(duì)上述知識(shí)點(diǎn)熟練掌握，理解透徹，否則會(huì)對(duì)本課程的學(xué)習(xí)產(chǎn)生畏難情緒，甚至影響學(xué)習(xí)效果。實(shí)踐上包含電機(jī)的啟動(dòng)、工作特性與機(jī)械特性的測定、調(diào)速與制動(dòng)等電機(jī)運(yùn)行的幾個(gè)環(huán)節(jié)，需要了解電機(jī)結(jié)構(gòu)、掌握電機(jī)工作原理以及運(yùn)行性能，才能夠更好地理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒎治鰧?shí)驗(yàn)結(jié)果。

2《電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)》模塊化劃分

從電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)課程的教學(xué)實(shí)際出發(fā)，結(jié)合教學(xué)中遇到的問題，對(duì)該課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行模塊化劃分，開展教學(xué)改革研究與實(shí)踐。該課程的知識(shí)點(diǎn)主要包括直流電機(jī)、變壓器、交流電機(jī)的工作原理與基本結(jié)構(gòu)；直交流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性和實(shí)驗(yàn)；電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行性能和分析計(jì)算方法；各種電機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)與調(diào)速。從電機(jī)角度進(jìn)行分類，可以將知識(shí)分為直流電機(jī)知識(shí)、交流電機(jī)知識(shí)以及變壓器知識(shí)。那么，我們將教學(xué)內(nèi)容分為三個(gè)模塊：直流電機(jī)、交流電機(jī)與變壓器。模塊一：直流電機(jī)直流電機(jī)模塊包括直流電機(jī)基本工作原理、結(jié)構(gòu)、繞組、電磁特性、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)電壓平衡方程式、機(jī)械特性、工作特性、過渡過程以及啟動(dòng)、調(diào)速與制動(dòng)。模塊二：變壓器變壓器模塊包含變壓器基本工作原理、結(jié)構(gòu)、空載運(yùn)行與負(fù)載運(yùn)行、等效電路、參數(shù)測定以及連接組別。模塊三：交流異步電動(dòng)機(jī)交流異步電動(dòng)機(jī)模塊包含異步電動(dòng)機(jī)工作原理、等效電路、功率與轉(zhuǎn)矩、機(jī)械特性、啟動(dòng)制動(dòng)與調(diào)速。

3教學(xué)改革措施

3.1理論教學(xué)中的改革措施。各個(gè)知識(shí)模塊之間既相互關(guān)聯(lián)，又相對(duì)獨(dú)立，因此在教學(xué)過程中，啟發(fā)學(xué)生思考各個(gè)模塊知識(shí)的共性，同時(shí)對(duì)比各個(gè)模塊知識(shí)的個(gè)性，從而更好地理解各個(gè)模塊知識(shí)的基礎(chǔ)理論，加深理解各種電機(jī)的實(shí)踐應(yīng)用。電機(jī)的工作原理是基于物理學(xué)的電磁感應(yīng)定律，涉及到電生磁、磁生電、電磁力等，電機(jī)的運(yùn)行涉及到電壓平衡、受力平衡、功率守恒等物理規(guī)律，因此在講授直流電機(jī)工作原理之前，先對(duì)電磁感應(yīng)定律、基爾霍夫典雅與電流定律、安培環(huán)路定則以及受力平衡等物理規(guī)律進(jìn)行回顧。然后，進(jìn)行直流電機(jī)、變壓器與交流電機(jī)理論內(nèi)容的講授。在講授過程中，注重啟發(fā)式教學(xué)。比如，講解直流發(fā)電機(jī)原理時(shí)，請(qǐng)同學(xué)們利用運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電來分析電能的產(chǎn)生，然后利用整流的方式獲得直流電，從而引申出直流電機(jī)結(jié)構(gòu)上的特殊性——換向器的存在。在講解三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理時(shí)，引入三相交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，啟發(fā)學(xué)生思考磁場與定子之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、磁場與轉(zhuǎn)子之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)子與定子之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而理解同步轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率之間的關(guān)系。在講授過程中，注重知識(shí)點(diǎn)的對(duì)比，從而啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考。比如，在直流發(fā)電機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)的工作原理教學(xué)過程中，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比這兩種電機(jī)能量轉(zhuǎn)換的方向以及電樞電流進(jìn)出電機(jī)的方向，從而加深對(duì)這兩種電機(jī)工作原理的理解；在講授交流電機(jī)原理時(shí)，注意與直流電機(jī)原理進(jìn)行對(duì)比，加深對(duì)異步交流電機(jī)工作原理的理解。由于各種電機(jī)既有其共性，也有其個(gè)性，因此在教學(xué)過程中，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)共性，對(duì)比個(gè)性。在講授三相異步電動(dòng)機(jī)的等效電路時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生與變壓器的等效電路進(jìn)行對(duì)比。3.2實(shí)踐教學(xué)的改革措施。電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)課程是一門實(shí)踐性強(qiáng)的課程，而教學(xué)過程中受限于實(shí)驗(yàn)條件以及學(xué)時(shí)等因素，不可能將每個(gè)環(huán)節(jié)都進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，因此我們充分利用動(dòng)畫展示以及MATLAB軟件仿真，將抽象的電機(jī)運(yùn)行展示出來。利用動(dòng)畫展示直流電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)、電壓反接制動(dòng)、倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)以及回饋制動(dòng)過程，使用MATLAB軟件仿真直流電機(jī)的制動(dòng)方法，學(xué)生可以選擇電機(jī)的負(fù)載、修改各種電氣參數(shù)，來觀察電機(jī)的機(jī)械特性，分析電機(jī)的功率分配關(guān)系。在學(xué)習(xí)直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，將電樞回路串電阻啟動(dòng)作為一個(gè)項(xiàng)目，采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方式，將理論學(xué)習(xí)與工程實(shí)踐結(jié)合起來，使學(xué)生掌握理論知識(shí)的同時(shí)，熟悉工程實(shí)踐中的基本安全操作章程以及直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法在具體工程中的應(yīng)用，做到學(xué)以致用。首先通過仿真，觀察直流電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)的電樞電流（如圖1所示）；然后設(shè)計(jì)電樞回路串電阻分級(jí)（3級(jí)）啟動(dòng)的電路，并用MATLAB軟件仿真驗(yàn)證可行性仿真結(jié)果如圖2所示；最后在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上操作，驗(yàn)證電樞回路串電阻啟動(dòng)的可行性。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，分析電樞回路串電阻的可行性以及還可以通過什么方法啟動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)。從仿真結(jié)果可以看出，直流電機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流最大值接近45A，比額定電流3A大得多，而采用串電阻分級(jí)啟動(dòng)，最大電流只有6A左右，啟動(dòng)電流在直流電動(dòng)機(jī)容許通過的最大電流之內(nèi)，因此可以采用串電阻分級(jí)方法啟動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)。3.3教學(xué)管理。采用雨課堂教學(xué)軟件對(duì)教學(xué)過程進(jìn)行管理，比如出勤率、作業(yè)正確率以及常錯(cuò)題等。考核上，注重平時(shí)過程管理，將作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、項(xiàng)目實(shí)施與完成納入考核范圍，平時(shí)成績占比40%，期末試卷占比40%，課程過程中的測驗(yàn)占比20%。

4結(jié)論

通過將課程內(nèi)容模塊化處理，教學(xué)過程中注意知識(shí)點(diǎn)的比對(duì)，加深了學(xué)生對(duì)基本原理的理解，調(diào)動(dòng)了學(xué)生主動(dòng)思考、主動(dòng)參與課堂教學(xué)；采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)，使學(xué)生主動(dòng)將理論付諸于實(shí)踐，在實(shí)驗(yàn)中主動(dòng)動(dòng)手的學(xué)生增多了；教學(xué)管理上，更多地關(guān)注學(xué)生的平時(shí)學(xué)習(xí)過程，夯實(shí)了學(xué)生的基礎(chǔ)理論，提高了學(xué)生的實(shí)踐操作能力。

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作者:樊春霞 周穎 萬佑紅 單位:南京郵電大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院