电机与拖动课程教学方法研究

孙国琴

摘要本文对“电机与拖动”课程教学中的一些体会进行了总结，就如何提高教学效果、培养学生的应用能力，提出了一些切实可行的教学方法。

关键词电机与拖动教学方法工程应用

中图分类号：G642文献标识码：A

能形成的关键性课程，也是学生在今后的工作中从事各种自动化工程的必备基础。该课程既有一定的理论性，又有很强的实践性，且课程涉及电学、电磁学、力学、机械等内容，具有内容多、教学课时少、学习难度大等特点，长期以来在教与学两方面都存在着较大的困难。如何使学生较好地掌握这门课程的内容，并具有较强的实际应用能力，一直是该课程要解决的问题。本文结合自己多年的教学实践，对这门课的教学方法做了深入探讨。

1 从绪论出发，引导学生学习兴趣

良好的开端是成功的一半。为了使学生从一开始就对“电机与拖动”课程的学习有足够的认识，在心里上形成强烈的求知欲和浓厚的学习兴趣，第一堂课绪论部分，采用多媒体教学，以调动学生的学习热情。首先播放视频及图片，让学生从外观上认识电机及变压器，并从日常生活中去寻找它们，如教室里的电风扇、家里的洗衣机、商场里的电梯、生活小区的供电变压器、手机充电器等。通过这些例子，学生对电机及变压器有了感性的认识，拉近了学生与课程的距离。在此基础上，通过动画展现电机在工业流水线上的应用，如：轧钢生产线、钢板剪切、港口装卸、饮料灌装等系统。在学生有了直观的印象后，再介绍电机、变压器、电机拖动的定义、能量转换关系、基本功能及特点。通过这种感性引入方式，让学生感受到学好“电机与拖动”课程的必要性，进而产生对本课程的学习兴趣，为今后授课的顺利进行，打下了很好的基础。

2 以工程应用为依据，精选教学内容

“电机与拖动”课程不仅具有较强的理论性，而且具有广阔的工程背景，加之电机的种类繁多，各种新型电机层出不穷。课程内容多，且涉及电、磁、力等物理概念，学生在有限的课时内，较难掌握这些内容。如何根据工程实际需要进行取舍，并将这些内容有机地融为一体，使学生在有限的学时里了解、学好、应用好电机，这是教学中碰到的首要问题。在教学内容的组织上主要从打好基础理论基础、突出工程应用等方面考虑。

2.1 打好理论基础，强化对电机结构的理解

电机和变压器本质上是一种借助于电磁场实现机电能量转换及电能传递的装置，故对其的分析自然涉及电、磁、力、热以及结构、材料等方面的知识。在课程的基础部分，重点讨论了铁磁材料的磁化饱和现象、铁芯损耗等，说明硅钢片作为电气设备铁芯的原因。强调电磁学的三个基本定律：电生磁的安培环路定律、磁生电的电磁感应定律以及电磁作用产生力的电磁力定律。有了这些基础知识后，学生对电机和变压器的结构组成、工作原理的理解就比较容易了。

2.2 根据工程应用需要，更新教学内容

近年来电力电子、材料、数控等新技术的发展，带动了电机及电机拖动的发展。一些新型的电机相继出现，如：永磁同步电机、开关磁阻电机等以其独特的优势受到青睐，故在教学中，抽出一些时间来介绍这些新型电机，为学生的实践环节、学科竞赛及就业提供一定的知识储备。

另外，可调直流电源及变频电源的发展，使传统交直流电动机的起动、制动及调速方法有了较大的改变。例如：直流电动机的起动，教材主要介绍电枢回路串电阻的方法，而对降低电枢电压起动的方法叙述较少。在教学中，加强了这方面内容的讲授。又如交流电机的调速，着重讲授目前在工程上应用较多的变频调速方法。根据电机技术的发展、工程实际应用的需要，适时加强、更新教学内容，对学生是有益的。

3 以学生为主体，不断改进教学方法

在当今教育技术迅猛发展的时代背景下，传统的“一支粉笔、一块黑板、一言堂”显得太古板，对学生缺乏吸引力，尤其是电机拖动课程，内容抽象、知识点多、综合性强，用传统的教学方法，学生不易理解。在教学实践中，应采取多种教学方法，充分调动学生的学习积极性、主动性、参与性，让学生从被动的学习状态下解放出来。

3.1 情景式教学，直观感性

电机及变压器结构的讲解是比较枯燥乏味的，铁芯、绕组、附件……往往是教师讲得辛苦，学生听得云里雾里。为了使讲课生动、学生容易入门，教师将实物带到教室，如不同形状的硅钢片、铜线，还有拆开的旧电机，定子、转子、滑环、电刷及换向片等等。教师对照实物讲解电机的结构，学生能亲手摸一摸、亲眼看一看，现场装一装。当讲解完电机工作原理后，将教学电机通电，电机开始运转……采用这种情景式的教学方法，学生不光学得快、记得牢，而且对学习也有了浓厚的兴趣，收到了事半功倍的效果。

3.2 对比式教学，印象深刻

学生在学习过程中获得的大量知识是离散的、非结构化保存的，这些知识没有形成相互间有机的联系，不利于巩固和综合应用。为解决这个问题，教师应引导学生适时对所学知识点进行归纳总结、分类，使其系统化，掌握各知识要素之间多重化的链接方式。在讲电机拖动时，采用对比法教学，防止学生越学越乱。如在异步电机等值电路推导时，可与变压器等值电路的推导过程进行比较，对旋转的转子作处理后，其分析方式就与变压器类似了。通过比较教学法，理清思路，使学生感觉这门课程不是那么难学了。

3.3 启发式教学，条理清晰

以点带面、进行启发式教学，培养学生独立分析问题、解决问题的能力。在电机拖动教学中按照提出问题-解决方法-性能比较的思路进行教学，如讲解电机的起动，首先强调电网及负载对电动机起动的要求，然后分析电机直接起动存在的问题，进而考虑如何解决问题，即应采取什么样的措施？最后总结采取这种措施达到的效果，即性能分析。这种讲课思路与学生学习知识的过程相一致，可以更好地培养学生分析问题、解决问题的能力。

交流电机原理讲完后，让学生思考一下二相（或单相）绕组通入二相（或单相）电源产生的磁场是什么样的磁场？单相异步电机是如何工作的？三相异步电机工作时缺相与停车时缺相产生的后果一样吗？等等，讲清这些工程中经常遇到的实际问题，引起学生很大兴趣，对学生今后解决工程现场的突发事故很有帮助。

4 加强实践环节，培养动手能力

对于“电机与拖动”课程，采用理论与实践操作相结合的教学方法是不可或缺的。通过实验，激发学生的创新思维与动手能力，提高学生工程实践操作技能；通过实验，提出问题和解决问题，锻炼学生的探索进取精神；通过实验，培养学生相互协作能力和团队精神。

实验教学与理论教学不同，十分强调动手能力，由于“电机与拖动”实验涉及到强电，在实验过程中，特别要注意用电安全，严格操作规程，正确选用测量仪表，排除简单故障，以达到正确使用电气设备的目的。在实验设备上，既有几十千瓦的大电机，也有几十瓦的小电机。根据实验室条件，在设计实验内容时，从认识实验、基本实验、综合实验到拓展实验层层递进，给学生创造了良好的工程环境，提高了学生的工程意识。

在认识实验环节，主要让学生认识各种实验设备及配电柜，并现场感受大电机的起动、运行过程，当55KW的交流电动机（采用降压起动器）带着48KW直流发电机起动时，电机发出的隆隆轰鸣声，给学生留下了很深的印象。基本实验环节主要是论证性实验，帮助学生理解课程内容，如变压器短路、开路参数测定，直流电动机及交流电动机固有特性、人为特性、工作特性的测定等。电机机组由三台（交流绕线异步机、他励直流电动机及发电机）3~4KW的电机同轴组成，其中的直流发电机+电阻箱作为模拟负载。在实验中，学生不仅要测试特性，还要阅读理解电机的主电路及控制电路，掌握继电接触线路中自锁/互锁的作用，学会接线及查线方法，科学实验报告的撰写等等基本技能。综合实验内容为直流电机的四象限运行分析，帮助学生综合理解电机的各种运行状态。通过电机机组+电阻箱，实现直流电机的基速以下串电阻、基速以上弱磁调速，电动机的能耗制动、倒拉反转及回馈制动。该实验难度较大、时间较长，对学生和教师都是考验，但对学生来说收获很大。拓展实验主要是控制电机方面，如：步进电机的运行特性及细分步工作分析等。

采用工程上使用的电气装置与设备，设计工程上常用的电机运行状态，为学生提供尽可能多的动手机会。在实验过程中，让学生自由组合建立小组，合理分工，认真熟悉实验内容和实验电路，认清主电路和控制电路。不断强化工程化教育，注重培养学生解决实际问题的综合能力。

5 结束语

教学是一门艺术，教师只有全身心地投入，精心设计每一节课、每一个实验，才能将深奥的理论浅显化、抽象的感念具体化、书本的知识工程化，使学生更好地理解、掌握知识。在“电机与拖动”教学中，教与学同样重要，改善教学方法，培养学生学习兴趣，引导学生动手、动脑，以达到使学生主动学习的目的。实践证明，这些教学方法能调动学生的积极性，提高学习效率，取得较好的教学效果。

参考文献

[1]刘锦波,张承慧.电机与拖动[M].清华大学出版社,2006.

[2]唐介.电机与拖动(第二版)[M].高等教育出版社,2007.

[3]张丽,王振翀《电机与拖动》课程教学方法的探讨[J].中国科技信息,2010(1).