整体直观模型教学观在《电机与拖动》教学改革中的应用

张水平

摘    要： 整体直观模型观认为每一门学科既简单又透明，把握整个课程的体系大局观并非难事。在整体直观模型的指导下，系统地建立每一门课程的知识细节，对学生学习能力、创新能力培养至关重要，整体直观模型教学观对《电机与拖动》的教学改革具有重要的指导意义。

关键词： 整体直观模型    《电机与拖动》    教学改革    应用

一、整体直观模型观介绍

整体直观模型强调整体大于部分，整体对部分的发展有指导意义。每一个行业、每一个专业、每一个学科甚至每一门课都是一个整体，总有一个基本内容、基本观念、基本知识统管全局，贯穿整个体系，其他知识细节可以通过整体的逻辑推导出来，好像是从整体中“生长”出来的，从而赋予知识“生命的张力”。

整体直观模型强调以学生为中心，认为学生是认知的主体，是知识意义的主动建构者;教师只对学生的意义建构起到帮助和促进作用，并不要求教师直接向学生传授和灌输知识。教师和学生的地位、作用和传统教学相比已发生很大变化，整体直观教学理念对教学改革具有重大的指导意义。

二、当前《电机与拖动》教学中的问题

由于受传统教学观念的影响，老师把学生看做是“容器”，认为只要把“容器”装满，学生把知识死记下来就完成了教学任务，老师和学生及学生与学生之间缺乏交流，重公式和定律而轻发展过程和实际应用。

实际教学中，没有从整体上看待《电机与拖动》知识结构，没有找到贯穿《电机与拖动》的那条“主线”或“骨架”，以及用这条“主线”或“骨架”贯穿直流电机、变压器、交流电机的知识细节，没有看到直流电机、变压器、交流电机三者之间的共性，缺乏从系统的角度看待电机与拖动，造成学生对电机与拖动的知识缺乏真正理解，所学的知识“支离破碎”，知识成为孤立的“知识点”，形成不了系统，学生题目会做，公式会背，但不了解其物理意义，遇到实际问题就不知所措。

三、整体直观模型在《电机与拖动》教学改革中的实际应用

教学改革的重点是改变传统的教育模式，以学生为主体，教师为主导，强调从整体上构建整个知识体系，用一个知识点贯穿整个知识，做到“心中有图”、“心中有模型”、“心中有知识架构”、“心中有主线”，融会贯通，达到“开悟”。

（一）构建整体知识体系。

在任何复杂的系统中，任何复杂的知识中，总有一条非常简单的暗线贯穿整个体系，老师和学生的主要任务是发掘这条主线，同时用这条主线构造体系的其他知识细节。

电机与拖动需要从整体上看待。电机与变压器从结构和原理上非常简单，从结构上看：电机和变压器主要是由铜和铁组成，铜是电路部分，铁是磁路部分，铜和铁构成电感;从原理上看，就一句话，电流就是磁场，电场与磁场可以相互转换，两根导线中通入电流，两根导线就会相互作用。直流电机、变压器、三相异步电动机、同步电机、伺服电机等，从本质上可以看成是两根导线，在导线中有电流。甚至可以推广，电力系统本质上可以利用两根导线建立起来。

童年经历告诉我们：两个磁铁相互作用，要么相互排斥要么相互吸引，使得物体运动;大学时代学习电机和变压器知识告诉我们：磁场可以通过电流产生（1821年奥斯特发现的现象），电流相互作用，就是磁场相互作用，因为电流就是磁场，这些知识就是电机和变压器的本质。在童年时代和大学时代，其实就隔了一层薄薄的纸：电流就是磁场，这层纸也把公元前5世纪（发现磁的现象）和现代电气文明隔开了，人类跨过这一步却走了2500年。

（二）知识的细化。

电机与拖动主要由直流电机、变压器、三相异步电机等知识组成。

直流电动机：直流电机由定子、转子、附加部分组成，定子由定子铁芯和定子线圈两部分组成，主要作用是产生主磁通，线圈是电路部分，铁芯是磁路部分;转子是由转子铁芯、转子线圈组成，主要是产生电磁转矩;附加部分由电刷、机座等组成。然后分析基本原理，建立直流电机的等效电路。最后，利用等效电路分析直流电机的启动、调速、制动、正反转等。

变压器：由铁心和原边、副边线圈组成，原边线圈接交流电源、副边接负载，然后分析其原理，建立等效电路，最后利用等效电路分析短路实验、空载实验，测试变压器的参数，为变压器的运行提供参考。

三相交流电机：三相交流电机由定子、转子两部分组成，定子由定子铁芯和定子线圈两部分组成，主要作用是产生旋转磁通;转子是由转子铁芯、转子线圈组成，主要是产生电磁转矩;然后分析基本原理，建立交流电机的等效电路。最后，利用等效电路分析交流电机的启动、调速、制动、正反转等。

（三）真正体验知识，达到“开悟”。

整体直观模型非常注重学生的生活经验，把丰富的生活经验与电机拖动的一些概念和物理量紧密联系，有利于学生对概念的理解和创新能力的培养。把电流类比为水流、水管类比为导线、电压类比为水位差、开关类比为阀门、电源类比为水塔等，这种方式使学习更加有趣、更加生活化，可以发挥学生的想象力，激发学生的学习热情。

尽量为学生创造比较好的实验条件，加强实验环节教学，将理论和实际相结合，使学生回到真实的情景中。实验教学对工科学生掌握所学课程的内容及灵活运用所学知识解决实际问题的思想方法至关重要。实验项目应由浅入深，让学生自主设计实验，提高他们的兴趣，培养他们的动手能力与解决实际问题的思想方法和创新能力。

四、结语

学习并研究一些整体直观模型学习理论，开展教学实践，以培养学生创新精神和实践能力为重点的素质教育，推进课程教材改革，产生深远的影响和积极的促进作用。实践证明：采用先进的教育方法，发挥学生主观能动性，教学效果较好，调动了学生的学习积极性，提高了教学质量。

参考文献：

[1]张建伟.从传统教学观到建构性教学观——兼论现代教育技术的使命[J].教育理论与实践，2001（9）.

[2]丁邦平.建构主义科学教育观与学生创新能力的培养[J].教育研究与实验，2002（1）.

[3]李发海，王岩编著.电机与拖动基础（第三版）[M].北京：清华大学出版社，2006，10.