应用型本科“电机与拖动”课程的教学改革与实践

牛绿原

（南京理工大学泰州科技学院智能制造学院，江苏泰州225300）

应用型本科“电机与拖动”课程的教学改革与实践

牛绿原

（南京理工大学泰州科技学院智能制造学院，江苏泰州225300）

《电机与拖动》课程的理论性和实践性均很强，难教又难学。为提升应用型本科学生的综合素质，课题组设计了一个“课堂、仿真或报告、实验、网络课程、期末考试”五位一体的综合评价方式。实施效果显示，学生学习兴趣得到提高，综合素质得到提升。

电机与拖动；教学改革；评价方式

“电机与拖动”是电气工程及其自动化、自动化、电气工程与智能控制等几个专业的一门专业基础课程，先修课程包括电路、大学物理等，后学课程包括电力系统分析，交流调速技术等，在整个课程体系中起承上启下的作用。该课程理论性和实践性都很强，尽管在以往的教学中，为契合应用型人才培养模式的需求，课题组对一些很深的理论进行了弱化，但通过几年的教学实践发现，学生学习起来难度仍然很大，学习的积极性并不能让人满意，对知识的理解和掌握程度也不能对“电气现场工程师”的培养起到令人满意的支撑作用，这说明现存的教学模式依然存在一些问题，亟待解决。

一、“电机与拖动”的教学现状分析

（一）教学内容

从教学内容上看，我校人才培养的定位就决定了课程设置以及课程内容的取舍必须充分考虑与工程实际接轨。从现在的教学大纲和教学内容上看，和这一点基本是吻合的，但是又有差距，因为新型电机在教学过程中所占的比例过少，有些甚至未有涉及；传统电机部分，实际应用层面还是不够突出。

（二）教学形式及效果

从教学形式及效果上看，因主要是板书、PPT相结合的传统授课形式，很难充分调动学生的积极性，让学生的潜能得到完全释放，所以尽管历年期末考试成绩还不错，但学生对电机学习的积极性并没有提高多少，对知识点的理解和掌握完全谈不上深入和良好。

因此，修改教学大纲，更新教学内容，同时改变这种学生被动接受的授课方式势在必行，构建以学生为中心的新型授课模式和实施全方位的课程考核方式就显得尤为重要。

二、应用型本科“电机与拖动”课程的主要教学目标

（一）知识方面

通过教学，使学生掌握直流电机、变压器、三相异步电动机、三相同步电动机、三相同步发电机等几类传统电机的基本工作原理、结构、特性，以及相应的调速、起动和制动方法，同时对永磁同步电动机、步进电动机、开关磁阻电动机等新型电机的基本工作原理、结构以及控制方法有所了解。

（二）能力方面

通过教学，使学生具有设计、操作电机基本线路的能力以及排查常见故障的能力，具有初步的应用电机基本理论进行分析的能力以及提升学生的表达能力、团队合作能力以及调研能力。

（三）素质方面

经过一系列环节的训练，使学生的综合素质得到极大提升。

三、加强过程管理，实施“五位一体”的综合评价方式

为了完成所设定的教学目标，课题组首先修订了教学大纲，并确立了教学方法改革的基本思路，即以CDIO工程教育理念为指引，突出工程教育。

1.进一步弱化理论推导、分析与计算，课堂上尝试引入仿真技术，课外布置相关仿真课题，全面实施“以用为主”的教学理念，大力提倡虚拟的“做”，让学生在“做”中充分理解各种电机的基本原理与特性。

2.丰富工程背景强的案例，对核心内容尽可能采用“项目教学法”，同时优化实验项目和内容，增强学生对工程项目的掌控能力；比如，对于电动机在运行时有异声的问题，教师就可以讲述一下可能产生这个问题的原因以及相应的解决办法——如果是因为定子转子相擦，那就检查轴承、转子是否变形；如果是因为电动机两相运行，那就检查相应的接线处以及故障点等等。这样以来，就大大开拓了学生的知识面，从而为将来的工作打下一个良好的基础。

3.增加新电机的内容。绝大多数教材都把重点放在了直流电机、交流电机以及变压器上，即使提到了其他新型电机，也是用了很少的篇幅。而事实上，一些新型电机，特别是控制电机的应用非常之广，因此很有必要对常用的控制电机进行原理性的介绍。在课时有限的情况下，可以重点讲述诸如永磁同步电动机、伺服电机、步进电机、旋转变压器以及无刷直流电机等新型电机的基本工作原理与大体的应用范围。并告诉学生这些电机的形状，结构，价格，常见的品牌；让学生了解矢量控制技术和直接转矩控制技术。

4.充分利用多媒体技术。多媒体课件具有形象生动，易于理解，直观效果好，条理清晰的特点，把它引入到《电机与拖动》教学之中可以有效地解决部分教学难题。例如，三相异步电动机旋转磁场的产生，是电机学中的重点与难点，对于如何确定通入三相电流产生的磁场方向、定子与转子之间的关系以及导体如何切割磁力线产生电磁转矩旋转等等这些问题，如果一味用文字描述，学生常常难以理解。而如果根据它的特点制作出相应的多媒体课件，使之能通过动画的形式形象地表示出线圈中通入电流产生的磁场方向、转子电磁转矩的旋转变化，从而使学生感觉很抽象的感应电势变化的关系非常清晰的体现出来，那么，通过这种直观的演示，学生就能够很快的掌握电机的工作原理，并且印象深刻。

然后，设计了一种“课堂、仿真或报告、实验、网络课程、期末考试”五位一体的综合评价方式，并提出了实施细则。各项目在学生总成绩中所占的比例如图1。

图1 考查分项比例示意图

（1）课堂方面

理论教学时，首先随机抽取三名学生上台讲课，讲的内容由学生自己组织，主要涉及上次课堂内容复习、作业点评、本次课堂要讲的内容、仿真演示、关于电机应用以及新型电机的调研等等，学生讲完后，教师当堂点评并随机抽取该组学生针对所讲内容回答问题，最后教师再讲课。

（2）仿真或报告方面

调研部分，要求学生对电机方面的应用、新型电机以及其他和电机有关系的内容进行调研，形成综合报告，并做调研汇报（汇报时，课题组全体教师参加）。

仿真部分，要求学生利用MATLAB软件搭建相关电路，对电机方面的启动、调速以及制动等特性进行仿真，在此基础上进行相关分析，形成综合报告，并做汇报（同上）。

（3）实验方面

实验教学时，首先让学生根据实验指导书以及相关实验视频，要求学生进行实验预习，写好实验预习报告（即实验报告中的预习部分，不要求学生单独写）在检查预习报告合格后，方可进行实验，实验结束后，由实验教师随机抽取实验项目对学生单独考核。

（4）网络课程方面

充分利用泛雅网络平台，建立网络课程，突出交互性、共享性、开放性、协作性和自主性。所建立的网络课程，不仅包含“电机与拖动”的教学内容，而且包含网络课程小测试，网络作业，话题互动，电机应用视频、结构视频等等一系列优质教学资源。

（5）期末考试方面

组卷时，要求教师从实际的角度出发。比如，如果要考察学生对三相异步电动机掌握的情况如何，那么可以从下面几个方面出题，三相异步电动机的基本工作原理是什么？起动瞬间，转子电流是大是小，其原因是什么？星型-三角型起动的基本思路是什么？它有什么局限性？又有什么优点？有哪几种改变转速的方法？变频调速的基本思想以及基本分类是什么？诸如此类，不胜枚举。这样出题，既考查了学生对这些最基本的核心概念的掌握情况，又让学生在考试中对这些概念有了进一步的认识，可以深化教学效果。

四、实施效果

课题组以CDIO工程教育理念为指引，强调学生的工程能力是理论知识和技能的有机融合，而非单纯的理论或者是简单的操作，大力推行“做中学，学中做”教育模式，强调“理论与实践并重，理论为应用服务”。自改革实施以来，课题组教师发现，这种综合评价方式不仅增强了学生的学习兴趣，提高了学习效率，而且也使学生的实际动手能力得到了很大锻炼。

［1］万忠民.案例教学法在电机与拖动教学中的应用研究［J］.电子技术，2014，11.

［2］牛绿原，刘增元.《电机与拖动基础》教学初步探讨［J］.2008，51.

［3］曾繁玲.项目教学法在《电机拖动与控制》教学中实施的探讨［J］.成都电子机械高等专科学校学报，2009（1）：54-57.

［4］唐立伟.项目教学法在《机床电气控制》课中的探索与实践［J］.中国科技创新导刊，2008（9）：32-35.

［5］荣军，丁跃浇，张敏，等.计算机仿真软件在“电力电子技术”教学中的应用［J］.中国电力教育，2011（12）：173-174.

"Electrical Machine and Drive"is a theoretical and practical discipline which is difficult to learn and teach.In order to enhance the comprehensive quality of the applied undergraduate talents，the research group designed a comprehensive evaluation method which included five aspects such as classroom，report or simulation，experiment，network course and final exam.The implementation effect shows that the students'learning interest is improved，and the comprehensive quality is improved.

electrical machine and drive；reform in education；evaluation way

G642

A

2096-000X（2016）19-0135-02

牛绿原（1982-），男，河南周口人，硕士学位，助教，主讲《电机与拖动》、《电子线路CAD》、《电路》，从事电机、控制、调速等方面的研究。