浅论“电机与拖动”课程教学改革研究.docx

浅论“电机与拖动”课程教学改革研究论文摘要:“电机与艳动”是一门理论性与实践性都很强的电气专业技术基础课。笔者通过近六年的教学实践，提出从教学安排、教学方法、教学手段、教学内容、实验实践等方面加大教学改革力度，激发学生的学习兴趣，充分发挥学生学习的积极性和主动性。“电机与拖动”是电气工程及其自动化、机电一体化等专业的一门专业技术基础课。本课程由于牵涉到磁场的概念，使教学内容抽象、概念多、公式推导繁琐复杂，难于理解;直流电机、变压器、交流电机各部分相对独立，但又有内部联系;实践性强，但又必须有理论支持，同时还必须具备高等数学、电路与磁路、大学物理等多门学科的相关知识，导致学习这门课程存在着学生难学的情况。因此，必须从教学安排、教学方法、教学手段、教学内容、实验实践等方面加大教学改革力度，激发学生的学习积极性和主动性，增强学生的实践动手能力和创新能力，提高课程教学质量。一、合理安排授课计划和内容随着高校课程改革的深人进往我们在教学内容上进行了调整:现在工业应用的大部分是交流电机，直流电机的应用比重有所减小，所以在变压器、交流电机的内容上可适当加大，直流电机所占的比例可适当压缩。从讲课反馈上来看，按照先讲直流电机，再讲变压器，最后是交流电机的教学安排可能更合理些。因为学生在高中和大学物理等课程中已掌握了直流发电机和直流电动机的工作原理，所以接受起来并不困难。变压器的工作原理在“电路”的互感电路章节中有所涉及，它对“电机与拖动”中的内容有所铺垫，同时变压器与交流电机也有联系，可以把它看成是一台静止不动的交流电动机。对比变压器的一次侧电压表达式和交流电动机的定子电压表达式，我们可以看到两者的表达式非常相像，只不过交流电动机多了.项基波绕组系数。当讲到交流电动机绕组的磁势和电势时我们会发现:变压器采用的是集中整距绕组，因此;交流电机为了抑制谐波的磁势和电势，采用短距分布绕组，因此。所以，变压器可以看成是一台静止不动的交流电动机。另外，从它们的T型等效电路上来看也很相像。当然，在讲课过程中也要注意两者的区别。笔者发现按照上述的讲课顺序进行教学，学生理解会更清晰些。二、理论联系实际，突出重点.体现课程教学中的主线“电机与拖动”这门课程中概念很多，因此，教师在讲课时需要把“电路”中牵涉到的概念和定律先复习一下，如左手定则、右手定则、右手螺旋定则、基尔霍夫电压和电流定律、同名端和异名端等。在讲课过程中理论联系实际会使学生更易理解。如为什么转子冲片采用硅钢片叠片冲压而成?目的是为了减少磁滞损耗和涡流损耗。转子上为什么安装风扇?转子冲片上为什么开了小圆孔?目的是为了加强空气对流和散热。电机转动时风扇吸风，空气从转子的轴向通风孔流过，可帮助散热。这样讲述理论联系实际，学生学习就不会感觉枯燥了。讲完直流电机、变压器和交流电机的每一部分后，要对该部分进行总结，归纳出重点，帮助学生理解和复习。如直流电动机部分里最重要的就是6个方程式和一个定律:(1)机械特性方程式;(2)转矩平衡方程式，(3)电压平衡方程式;(4)惯性定律:电机的转速n不能突变;(5)动力学平衡方程式;(6)电磁转矩表达式;(7)感应电势表达式。从这6个方程式和一个定律中我们可以分析出直流电动机的启动、调速和制动过程。如根据方程式(7)和方程式(3),可推导出电枢电流的表达式。结合惯性定律可分析直流电动机的启动，由于电机的转速n不能突变，在启动的一瞬间，转速n二0，因此电枢电流为U/Ra。在一般情况下，电压U为额定电压UN，电枢中不串人附加电阻，只有内阻Ra，则电枢中电流过大，易烧毁电机。因此，工业用直流电动机不允许直接启动，要限制启动电流在一个合适的范围内。由电枢电流U/R。的关系可知，可减小分子或增大分母，因此，可采用电枢串电阻或降压启动这两种方式。对于直流电动机钓调速过程，根据方程式(1)可知，要想改变电机的转速n，对于选定的电机，由于Ce和CT是常数，电机达到平衡状态时T=TL，因此，进行调速能改变的电气参数就只有电压U、电枢回路的电阻Ra和主磁通。由此得到了三种调速方法:降压调速、电枢串电阻调速和弱磁调速。对于直流电动机的制动过程，根据方程式(1)、方程式(S)和惯性定律亦可进行推导。如能耗制动过程的分析:电动机本来在第一象限电动运行，能耗制动开始时，机械特性方程立刻变化为方程式(8)，但根据惯性定律的结论，由方程式(8)可知电磁转矩T为负值。根据方程式(2)可知电动机进入减速状态，即能耗制动过程。当n=0时，由方程式(8)可知，T=0，但负载转矩一般不为0，因此在能耗制动结束时需要采用机械装置卡住转子使之停车。学生掌握了这些方程式和定律，在不同的情况下分析和灵活运用，就可以抓住直流电动机这部分的核心内容，它对后续课程的学习帮助很大。同理可归纳出变压器和交流电动机的核心要点，这里不再赘述。三、充分利用多媒体等教学手段本门课程如果仅靠板书来讲解，不仅授课进程缓慢，影响教学进度，而且学生理解吃力，教学效果比较差。例如，三相旋转磁场的产生过程，该部分比较难理解，学生容易产生厌烦情绪。为此我们精心设计和制作了PowerPoint图片和Flash动画等教学课件来演示三相旋转磁场的产生过程，同时采用电机实物进行现场演示。在一台去除了转子的交流电动机定子内部放置一个小磁针，在三相对称绕组上加上三相对称电源，将直观地看到小磁针转动。将三相交流电源中的任意两相电源线对调后，发现小磁针转动方向会改变。这样，学生就直观地看到了交流电机旋转磁场的正反转，便于理解交流电动机的正反转。由此我们就可以提出问题:为什么小磁针能够转动?采用这种方式在多媒体教学过程中解决问题。即提出问题一分析问题一解决问题。通过这样的教学手段，能够锻炼学生独立思考能力和独立解决问题的能力。采用多媒体等教学手段，结合理论知识进行分析和讲解，教师可将复杂、枯燥的内容变得直观、容易理解，给学生留下深刻的印象，学习过程也变得轻松愉快，教学效果很好。但对于变压器、异步电动机的运行分析，采用传统的板书教学模式比较好，因为这些部分需要进行逻辑推导，采用板书教学有助于学生前后连贯地分析和理解。所以，在教学过程中要因地制宜，在适当的章节采用并加强多媒体教学。四、理论教学和实验实践教学相结合为了增强学生对电机结构的感性认识，我们在教学计划中安排了一周时间进行交流电机的拆装实习。通过拆装实习可帮助学生掌握电机内部结构及工作原理;掌握电机绕组拆卸、绕制及电机装配过程;掌握电机测试和检修的方法;掌握相关电工仪表使用。学有余力的学生可以向实验室教师申请选做实验。学生自已查阅资料选题，设计实验线路和接线步骤，分析实验数据，培养学生的独立工作能力。此外，我们也积极开展校外实习活动，即组织学生到工厂进行参观实习，实际观看各种电机和变压器的接线和工作过程，了解各种电气设备的功能和使用。经过和厂方协调，让工人师傅现场示范不同类型电气设备的操作，让学生对各种生产机械的主要结构及操作情况有亲身体验，从而为讲授相关生产机械的电气控制打下基础。通过校外实习可提高学生的工程意识与实践能力，为将来的就业增加磅码。五、通过网络平台与学生互动，加强交流“电机与拖动“这门课程已申报洛阳理工学院精品课程。我们把很多教学资源放在校园网上供学生下载观看。学生只要登录校园网，就可以学习和观看教学录像。我们在网上提供比较新颖的资料:如欧美国家和我国的电机发展简史，西门子公司生产的步进电机和伺服电机，日本三菱公司的变频电机的图片和直流无刷电机的实际应用等。通过上述措施提高学生的兴趣，从而提高教学效果。另外，我们在精品课程网站上建立了BBS，学生有任何关于“电机与拖动”这门课程的疑问都可以提出来，教师抽出时间集中进行解答。通过这种形式与学生互动，使学生能共享教学资源，加强对所学内容的理解，方便学生学习。六、重视习题课的作用在课堂教学中通过对学生的提问，了解学生的理解程度和错误原因，帮助他们纠正错误。在习题课上精心选择两三道计算题让学生进行解答，然后对计算过程中出现的问题进行讲评。在讲评过程中，分析学生的解题步骤，了解学生的解题思路。争取实现一题多解，从而有利于学生的发散性思维和演绎能力的培养。对学生解题中出现的错误及时指出，避免重复犯错，起到事半功倍的作用。针对学生学习过程中的薄弱环节，适当调整教学安排，有的放矢，从而更好地完成教学任氛七、结束语笔者在近六年的教学实践工作中，积极采用多种教学手段进行教学改革实践。“电机与拖动”课程教学改革取得了显着的效果，达到了预期的教学目标。从学生的反馈来看，教学改革是成功的。当然，教学改革是一项长期艰巨的任务，还需要任课教师不断地完善。