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電機與拖動課程教學改革研究論文
論文摘要:“電機與艷動”是一門理論性與實踐性都很強的電氣專業(yè)技術基礎課。筆者通過近六年的教學實踐，提出從教學安排、教學方法、教學手段、教學內容、實驗實踐等方面加大教學改革力度，激發(fā)學生的學習興趣，充分發(fā)揮學生學習的積極性和主動性。
論文關鍵詞:電機與拖動;多媒體教學;實驗實踐
“電機與拖動”是電氣工程及其自動化、機電一體化等專業(yè)的一門專業(yè)技術基礎課。本課程由于牽涉到磁場的概念，使教學內容抽象、概念多、公式推導繁瑣復雜，難于理解;直流電機、變壓器、交流電機各部分相對獨立，但又有內部聯(lián)系;實踐性強，但又必須有理論支持，同時還必須具備高等數(shù)學、電路與磁路、大學物理等多門學科的相關知識，導致學習這門課程存在著學生難學的情況。因此，必須從教學安排、教學方法、教學手段、教學內容、實驗實踐等方面加大教學改革力度，激發(fā)學生的學習積極性和主動性，增強學生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力，提高課程教學質量。
一、合理安排授課計劃和內容
隨著高校課程改革的深人進往我們在教學內容上進行了調整:現(xiàn)在工業(yè)應用的大部分是交流電機，直流電機的應用比重有所減小，所以在變壓器、交流電機的內容上可適當加大，直流電機所占的比例可適當壓縮。從講課反饋上來看，按照先講直流電機，再講變壓器，最后是交流電機的教學安排可能更合理些。因為學生在高中和大學物理等課程中已掌握了直流發(fā)電機和直流電動機的工作原理，所以接受起來并不困難。變壓器的工作原理在“電路”的互感電路章節(jié)中有所涉及，它對“電機與拖動”中的內容有所鋪墊，同時變壓器與交流電機也有聯(lián)系，可以把它看成是一臺靜止不動的交流電動機。對比變壓器的一次側電壓表達式和交流電動機的定子電壓表達式，我們可以看到兩者的表達式非常相像，只不過交流電動機多了.項基波繞組系數(shù)。當講到交流電動機繞組的磁勢和電勢時我們會發(fā)現(xiàn):變壓器采用的是集中整距繞組，因此;交流電機為了抑制諧波的磁勢和電勢，采用短距分布繞組，因此。所以，變壓器可以看成是一臺靜止不動的交流電動機。另外，從它們的T型等效電路上來看也很相像。當然，在講課過程中也要注意兩者的區(qū)別。筆者發(fā)現(xiàn)按照上述的講課順序進行教學，學生理解會更清晰些。
二、理論聯(lián)系實際，突出重點.體現(xiàn)課程教學中的主線
“電機與拖動”這門課程中概念很多，因此，教師在講課時需要把“電路”中牽涉到的概念和定律先復習一下，如左手定則、右手定則、右手螺旋定則、基爾霍夫電壓和電流定律、同名端和異名端等。在講課過程中理論聯(lián)系實際會使學生更易理解。如為什么轉子沖片采用硅鋼片疊片沖壓而成?目的是為了減少磁滯損耗和渦流損耗。轉子上為什么安裝風扇?轉子沖片上為什么開了小圓孔?目的是為了加強空氣對流和散熱。電機轉動時風扇吸風，空氣從轉子的軸向通風孔流過，可幫助散熱。這樣講述理論聯(lián)系實際，學生學習就不會感覺枯燥了。
講完直流電機、變壓器和交流電機的每一部分后，要對該部分進行總結，歸納出重點，幫助學生理解和復習。如直流電動機部分里最重要的就是6個方程式和一個定律:(1)機械特性方程式;(2)轉矩平衡方程式，(3)電壓平衡方程式;(4)慣性定律:電機的轉速n不能突變;(5)動力學平衡方程式;(6)電磁轉矩表達式;(7)感應電勢表達式。
從這6個方程式和一個定律中我們可以分析出直流電動機的啟動、調速和制動過程。如根據方程式(7)和方程式(3),可推導出電樞電流的表達式。結合慣性定律可分析直流電動機的啟動，由于電機的轉速n不能突變，在啟動的一瞬間，轉速n二0，因此電樞電流為U/Ra。在一般情況下，電壓U為額定電壓UN，電樞中不串人附加電阻，只有內阻Ra，則電樞中電流過大，易燒毀電機。因此，工業(yè)用直流電動機不允許直接啟動，要限制啟動電流在一個合適的范圍內。由電樞電流U/R。的關系可知，可減小分子或增大分母，因此，可采用電樞串電阻或降壓啟動這兩種方式。
對于直流電動機釣調速過程，根據方程式(1)可知，要想改變電機的轉速n，對于選定的電機，由于Ce和CT是常數(shù)，電機達到平衡狀態(tài)時T=TL，因此，進行調速能改變的電氣參數(shù)就只有電壓U、電樞回路的電阻Ra和主磁通Ф。由此得到了三種調速方法:降壓調速、電樞串電阻調速和弱磁調速。
對于直流電動機的制動過程，根據方程式(1)、方程式(S)和慣性定律亦可進行推導。如能耗制動過程的分析:電動機本來在第一象限電動運行，能耗制動開始時，機械特性方程立刻變化為方程式(8)，但根據慣性定律的結論，由方程式(8)可知電磁轉矩T為負值。根據方程式(2)可知電動機進入減速狀態(tài)，即能耗制動過程。當n=0時，由方程式(8)可知，T=0，但負載轉矩一般不為0，因此在能耗制動結束時需要采用機械裝置卡住轉子使之停車。
學生掌握了這些方程式和定律，在不同的情況下分析和靈活運用，就可以抓住直流電動機這部分的核心內容，它對后續(xù)課程的學習幫助很大。同理可歸納出變壓器和交流電動機的核心要點，這里不再贅述。
三、充分利用多媒體等教學手段
本門課程如果僅靠板書來講解，不僅授課進程緩慢，影響教學進度，而且學生理解吃力，教學效果比較差。 例如，三相旋轉磁場的產生過程，該部分比較難理解，學生容易產生厭煩情緒。為此我們精心設計和制作了PowerPoint圖片和Flash動畫等教學課件來演示三相旋轉磁場的產生過程，同時采用電機實物進行現(xiàn)場演示。在一臺去除了轉子的交流電動機定子內部放置一個小磁針，在三相對稱繞組上加上三相對稱電源，將直觀地看到小磁針轉動。將三相交流電源中的任意兩相電源線對調后，發(fā)現(xiàn)小磁針轉動方向會改變。這樣，學生就直觀地看到了交流電機旋轉磁場的正反轉，便于理解交流電動機的正反轉。由此我們就可以提出問題:為什么小磁針能夠轉動?采用這種方式在多媒體教學過程中解決問題。即提出問題一分析問題一解決問題。通過這樣的教學手段，能夠鍛煉學生獨立思考能力和獨立解決問題的能力。
采用多媒體等教學手段，結合理論知識進行分析和講解，教師可將復雜、枯燥的內容變得直觀、容易理解，給學生留下深刻的印象，學習過程也變得輕松愉快，教學效果很好。
但對于變壓器、異步電動機的運行分析，采用傳統(tǒng)的板書教學模式比較好，因為這些部分需要進行邏輯推導，采用板書教學有助于學生前后連貫地分析和理解。所以，在教學過程中要因地制宜，在適當?shù)恼鹿?jié)采用并加強多媒體教學。
四、理論教學和實驗實踐教學相結合
為了增強學生對電機結構的感性認識，我們在教學計劃中安排了一周時間進行交流電機的拆裝實習。通過拆裝實習可幫助學生掌握電機內部結構及工作原理;掌握電機繞組拆卸、繞制及電機裝配過程;掌握電機測試和檢修的方法;掌握相關電工儀表使用。學有余力的學生可以向實驗室教師申請選做實驗。學生自已查閱資料選題，設計實驗線路和接線步驟，分析實驗數(shù)據，培養(yǎng)學生的獨立工作能力。
此外，我們也積極開展校外實習活動，即組織學生到工廠進行參觀實習，實際觀看各種電機和變壓器的接線和工作過程，了解各種電氣設備的功能和使用。經過和廠方協(xié)調，讓工人師傅現(xiàn)場示范不同類型電氣設備的操作，讓學生對各種生產機械的主要結構及操作情況有親身體驗，從而為講授相關生產機械的電氣控制打下基礎。通過校外實習可提高學生的工程意識與實踐能力，為將來的就業(yè)增加磅碼。
五、通過網絡平臺與學生互動，加強交流
“電機與拖動“這門課程已申報洛陽理工學院精品課程。我們把很多教學資源放在校園網上供學生下載觀看。學生只要登錄校園網，就可以學習和觀看教學錄像。我們在網上提供比較新穎的資料:如歐美國家和我國的電機發(fā)展簡史，西門子公司生產的步進電機和伺服電機，日本三菱公司的變頻電機的圖片和直流無刷電機的實際應用等。通過上述措施提高學生的興趣，從而提高教學效果。
另外，我們在精品課程網站上建立了BBS，學生有任何關于“電機與拖動”這門課程的疑問都可以提出來，教師抽出時間集中進行解答。通過這種形式與學生互動，使學生能共享教學資源，加強對所學內容的理解，方便學生學習。
六、重視習題課的作用
在課堂教學中通過對學生的提問，了解學生的理解程度和錯誤原因，幫助他們糾正錯誤。在習題課上精心選擇兩三道計算題讓學生進行解答，然后對計算過程中出現(xiàn)的問題進行講評。在講評過程中，分析學生的解題步驟，了解學生的解題思路。爭取實現(xiàn)一題多解，從而有利于學生的發(fā)散性思維和演繹能力的培養(yǎng)。對學生解題中出現(xiàn)的錯誤及時指出，避免重復犯錯，起到事半功倍的作用。針對學生學習過程中的薄弱環(huán)節(jié)，適當調整教學安排，有的放矢，從而更好地完成教學任氛
七、結束語
筆者在近六年的教學實踐工作中，積極采用多種教學手段進行教學改革實踐。“電機與拖動”課程教學改革取得了顯著的效果，達到了預期的教學目標。從學生的反饋來看，教學改革是成功的。當然，教學改革是一項長期艱巨的任務，還需要任課教師不斷地完善。
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