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“电机与拖动”课程教学改革与实践

作者:未知

  摘 要:文章以应用型人才培养为目标,分析了目前“电机与拖动”课程教学中存在的问题,从“电机与拖动”教学内容的删减和优化标准、课堂互动内容安排、实验课教学方法、课程考核侧重点等方面进行了深入研究。实践证明,上述教学改革方法从本质上提升了教学质量,达到了培养应用型人才的要求。
  关键词:应用型人才培养;教学内容;课堂互动;实践教学;考核方式
  2014年,国务院提出了地方本科高校转型的建议,地方普通高校应从学术型向应用型转变[1]。伴随着一些高校人才培养模式的重新定位,相应的课程改革也掀起了新的高潮。以培养应用型人才为目标的高校,教学模式已经不再单一,板书结合多媒体教学,精品资源共享,拥有丰富的实验课程、互动式的教学理念,然而总体效果不佳。总结原因如下:(1)教学内容安排不合理,删减和优化不规范。一些专业教师欠缺实际应用考察,课程内容侧重点比较模糊;部分教师为了减轻自己的教学任务,干脆直接刪掉比较难讲但实际上很重要的内容。(2)课堂互动内容简单、脱离实际,没有足够吸引学生参与。(3)考核形式表面多样化,但本质上较以往没有什么不同,应侧重考核学生分析和解决实际问题的能力,然而这样的题型非常少。(4)实验课程的重视程度远不如理论课程,在实验过程中,学生仍按照老师给的实验步骤去操作,实验更强调结果,忽视了过程中的思考、理论指导实验的重要性。(5)教师对教学实践能力的提升重视程度不够,而在教学改革中,这是促进教学改革成功的必要条件。
  针对以上情况,笔者以“电机与拖动”课程为例,从以下几方面着手,对该门课程的教学方法和手段改革进行了详细研究。
  1 教学内容的删减和优化
  长春大学自动化专业选择的授课教材是顾绳谷主编的“十一五”国家级规划教材《电机及拖动基础》,分为上、下册两本书,理论课为48学时,实验课为8学时。由于学时有限,教学中不可能对教材的所有内容进行详细讲解,从电机应用角度出发,最终要了解的应是电机带动负载时如何起动、制动和调速问题。按照此原则,再加上根据应用型本科院校学生的实际接受能力,对教材内容进行了如下删减和优化:
  (1)删减或者略讲。交、直流电机及变压器的基本结构略讲;交、直流电机绕组的基本形式及其连接规律略讲;对于有些推导过程比较繁琐的公式,由于在实际应用中可以直接应用,这部分内容可以略去。但是,对公式原理要详细解释,以便学生加深记忆,比如电磁转矩公式Te=Ct?Ia,为什么电磁转矩Te与磁通?和Ia有关,根据左手定则就能判断三者之间的关系,这里Ct是常数;直流电机的换向略讲,这一部分内容较难,只需了解换向与哪些因素有关即可,以便在实际应用时,出现此现象,能解释其原因;变压器和三相异步电动机等效电路的推导略讲,变压器求取等效电路的目的是得到变压器运行特性,三相异步电动机求取等效电路的目的是计算功率方程式、转矩方程式和推导机械特性,所以,只了解等效电路的结构即可,后者才是重点;电力拖动系统动力学基础这一章,除了生产机械的负载转矩特性,其他小节可以删去或者略讲。在实际应用时,电机转动惯量可以通过查阅资料进行计算,而要了解电机的起动、制动和调速,除了要清楚电机的机械特性,还要知道负载的转矩特性,所以这一小节要重点讲;同步电机和控制电机内容可以删去,这一部分内容在后续的特种电机课程中会详细讲解。
  (2)优化、重点突出。《电机及拖动基础》上册主要讲解电机结构与工作原理,下册主要论述电力拖动内容,即电动机的机械特性及各种运行状态(起动、反接制动、能耗制动、回馈制动)以及电动机调速方法等。该部分与实际系统应用直接相关,应该重点讲解。为了达到更好的授课效果,应在这一部分加入一些工程案例内容。
  2 教学方法和手段改革
  讲好一门专业课需要教师拥有较强的理论知识、丰富的工程实践经验以及有效的教学方法和先进的教学手段。下文针对教学方法如何改革提出几点建议。
  2.1 讲知识的内在联系,善于总结
  “电机与拖动”普遍被认为是一门比较抽象难学的专业课,内容较多,实践性较强,为帮助学生更好地理解所学内容,在教学过程中应注意章节之间的内在联系,引导学生建立系统的知识结构,把复杂的知识结构简单化,抓住重点,善于总结,这也是讲好任何一门课程的关键所在。
  例如变压器这一章,前6节内容主要讲了变压器等效电路的推导,知道等效电路,就可以得到第7节变压器的稳态运行特性,从变压器应用上考虑,变压器的运行特性就是变压器这一章的重点内容。可见,学生在学习的过程中通过建立小节之间的关系,便能抓住每章的重点。
  电机上、下册两本书内容比较多,那么如何建立联系呢?其实,上册书主要依托数学和物理学工具讲解抽象化的理论,即电机电动势、电磁转矩、电动势平衡方程和转矩平衡方程的推导等。下册书重点讲拖动应用内容,即根据电机的机械特性来掌握电机起动、制动和调速方法。而机械特性是根据上册书上述提到的公式和方程得到的,这样就建立了电机拖动上册书与下册书、章与章之间的联系。可见,只要在学习过程中抓住章节之间的内在联系,善于总结,即便课程内容再多、再难,学习也会变得很轻松。
  2.2 规范课堂互动内容,注意启发式教学
  在以往的课堂上,师生互动的内容比较直接、简单,学生多半回答“是”或者“否”,这样的互动意义不大。增加互动环节的目的是激发学生深入思考,由被动听课变成主动听课,因此,互动内容尽可能与电机实际应用联系起来,促使学生树立解决问题的意识。例如,针对直流电机起动这一知识点,可以提出以下问题进行讨论:(1)为什么电机不能直接起动?如果直接起动会造成什么影响?(2)为什么电机带不同的负载起动时间不一样?不同的电机、同样的负载起动时间一样吗?电机如何选型?(3)电机为什么会发生堵转?电机发生堵转时对电机有损害吗?(4)根据先修的控制理论知识,如何使电机的起动时间最短?上述这些问题都与应用相关,且具有一定的难度和实际意义,因此更能激发学生进行深入思考,促进学生和老师之间的互动。总之,启发式教学方法尤其重要[2-3]。另外,要提高互动效果和学生参与情况,还需要教师对学生的心理有一定的了解,能够站在学生的角度考虑问题。实践证明,有相当一部分学生信心不足,担心回答错误,不敢参与到互动环节,教师应给予学生更多的鼓励,让每一个学生都能积极主动参与进来,教学效率才能真正提高。   2.3 多媒體教学手段
  最大限度地利用多媒体资源和网络资源,将比较抽象的和不易理解的内容如电机的结构、绕组分布、工作原理,做成PPT并配以动画呈现给学生,既能吸引学生的注意力,也有助于学生的理解。另外,除了多媒体,也不能忽视黑板的作用,教师如果过分依赖多媒体,就变相地成了“填鸭式”教育[4]。因此,多媒体还应充分结合板书进行授课,每节课讲授的内容大纲、重点和难点应使用板书进行强化。
  3 加强实验环节建设
  传统的实验环节存在的问题是实验内容固定,实验步骤由老师课前给出,学生按部就班地、机械地进行实验,缺乏独立的思考。实验过程忽视理论的指导作用,离开实践的理论是空洞的,不以理论为指导的实践是盲目的。
  加强实验环节建设的方法:首先,应增加灵活的实验项目,培养学生自行设计、二次开发的能力。例如,在电机起动实验中,根据电机的名牌数据,学生自己计算最大起动电流,然后设计电枢串联电阻的大小、起动级数,观察电机起动电流和起动时间,二次开发的实验项目能够更好地锻炼学生,培养学生的创造性思维。其次,实验步骤应由学生自己确定,教师在整个实验过程中只是起引导的作用,例如,做电机起动实验时,老师可以提问,如励磁回路可变电阻应该调到最大值、最小值还是均可?如果学生不能作答,可以引导学生思考:起动过程快的电机,需要较大的起动转矩,那么如何做到呢?经过引导学生就清楚为什么要把励磁电阻调到最小。最后,要灵活掌握实验完成的时间,给学生留出足够的时间思考和设计,学生才会把实验做得更好。总之,实验环节是提高学生实践水平和培养应用型人才的主要途径,教师应该更加重视。
  4 教师实践水平的提升
  应用型人才的培养对专业教师的实践能力有更高的要求。教师具备了一定的实践经验,在教学中才能自然而然地把理论与实践结合起来,把专业课讲得更加生动、更加有意义。教师可通过与科研院所合作,申报横向课题,多参与学科竞赛,与学生共同学习,增加实践经验。总之,只有教师实践水平提升了,才会真正把目前的“水课”变成“金课”,课程改革才能落到实处。
  5 明确考核目的,完善课程考核方法
  考核的目的一是检验学生的学习程度,二是起到督促学生学习的作用,即力求做到课程考核的客观公正,充分调度学生的学习积极性[5]。传统的考核内容中关于较灵活的综合设计题型较少,因此,考核改革首先是试卷内容的改革,增加综合分析题和设计题的比重。另外,增加随堂考核,使学生能在课上保持高度集中的听课状态,主动学习。因此,本课程将考核分为3部分,分别为试卷考核、平时考核以及实验评价,按照应用型人才的目标,实验环节应加大考核比例,这样的考核设置可以充分调度学生的学习自主性。
  6 结语
  以培养应用型人才为目标,文章分析了“电机与拖动”课程目前教学效果不理想的主要原因。根据多年教学经验,给出了提高教学质量的方法。首先,专业教师要提升自己的实践水平;其次,在教学方法和手段上要注意章节之间的内在联系,注意启发式教学,最大限度地利用多媒体资源和网络资源;最后,要重视实验环节,在实验过程中重视理论指导。实践证明,采用本文中所提到的课程改革方法,学生上课积极性明显提高,课上能够主动参与讨论。在实验环节,学生也开始注意结合理论。总之,新的课程改革思路达到了较好的教学效果,应用型人才的培养目标也在逐步实现。
  基金项目:长春大学校级一般教研项目;项目编号:XJYB17-02。
  作者简介:杜丽敏(1980— ),女,辽宁昌图人,讲师,博士;研究方向:伺服控制算法。
  [参考文献]
  [1]蔡志奇.普通本科高校向应用型转变的战略思考[J].高等理科教育,2016(3):20-26.
  [2]王继强,仲伟堂.“电机与拖动”教学改革的研究与实践[J].中国电力教育,2009(9):73-74.
  [3]刘起新.关于电机拖动教学改革的几点措施[J].教学研究,2003(2):166-168.
  [4]陈卫民,孙冠群,蔡慧,等.“电机与拖动基础”少学时教学方法探析[J].中国电力教育,2014(32):87-88.
  [5]李瑾.“电机与拖动基础”课程教学改革的探索和实践[J].科教导刊,2017(11):125-126.
  Teaching reform and practice of “Motor and Drag” course
  Du Limin, Wang Xianwei, Tan Li, He Binggao
  (College of Electronic Information Engineering, Changchun University, Changchun 130022, China)
  Abstract:This paper aims at the training of applied talents, this paper analyzes the problems existing in the current teaching of “motor and drag”, and makes an in-depth study from the following aspects: the standard of cutting and optimizing the teaching content of "motor and drag", the arrangement of interactive content in class, the teaching method of experimental course, the emphasis of course assessment, etc. Practice has proved that the above-mentioned teaching reform methods improve the teaching quality in essence and meet the requirements of training application-oriented talents.
  Key words: training of applied talents; teaching content; classroom interaction; practical teaching; method of assessment
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