电机与拖动基础课程的教学改革策略研究

2021-09-17穆文静

科技视界 2021年23期

穆文静

（合肥职业技术学院，安徽合肥230000）

0 引言

电机与拖动基础这门课程中研究对象十分广泛，涉及很多有关电磁场的内容，导致不少学生反映学习该课程时有无从下手的感觉，怎样让学生通过较短时间掌握有关电机的理论知识，增强学生对该课程的学习能动性是该课程教学亟待解决的重要问题。高职院校需要从教学手段、安排、内容等方面强化教学改革，强化学生群体的创新能力、实践能力。

1 对授课内容和计划进行合理安排

教学改革的深入推进，使得高职院校也需要在教学内容方面展开调整。目前工业应用主要是交流电机，应用直流电机的比例有所降低，因此，在交流电机、变压器的内容上，专业教师可以适当增加教学内容，适当减少直流电机在教学中所占的比例。就教学反馈结果而言，先讲解直流电机部分的知识，再进行变压器方面知识的讲解，最后安排交流电机的教学内容可能更为合理。因为很多学生已经在高中阶段的物理课程中大致了解了直流电动机、直流发电机的工作原理，因此，学生接受起这部分内容时并不难。和变压器有关的工作原理曾在互感电路相关章节当中有一定涉及，这部分知识可以作为该课程内容的铺垫，其中交流电机与变压器也存在联系，如果将其看作是静止不动的一台交流电动机。对比变压器当中交流电动机涉及的定子电压表达式和一次测电压表达式两者十分相像，前者多了基波绕组系数kw1=1，讲解交流电动机绕组的电势、磁势会发现，变压器用到的是集中整距绕组，这时kw1=1；交流电机为了可以抑制谐波的电势、磁势，会选择短距分布绕组，此时kw1≠1，因此，变压器能够看作是静止不动的一台交流电动机。此外，若从T型等效电路这方面来看，也十分相像，所以在专业教师讲解过程中需要注重两者存在的区别[1]。

2 理论结合实际，凸显重点，以体现出该课程教学过程当中的主线

该课程涉及很多概念，所以专业教师在进行讲解时，需要将“电路”涉及的定律、概念引导学生先进行复习。教师讲解过程中如果能更结合实际，学生会更容易理解这部分知识，比如，转子上为何要安装风扇？转子冲片上为何开了小圆孔？其目的是强化散热、空气对流，电机转动的过程中风扇会吸气，这时，空气会从轴向通风孔中流过，有助于散热。上述将讲授方式与实际生活联系较为紧密，学生学习起来就不会感觉乏味、枯燥了。在讲解完变压器、直流电机、交流电机这部分知识时，都应当及时总结该部分的知识内容，并为学生归纳出其中的重点内容，使学生能够更容易理解、掌握，并在课后进行复习。比如，课程当中直流电机这部分知识内容当中主要是1个定律、6个方程式。根据电压平衡和感应电势这两个方程式能够推出与电枢电流有关的表达式，按照惯性定律，可以对直流电动机相关的启动问题进行分析，由于电机的转速n不可以突变，所以在启动的同时转速n=0，所以电枢电流就可以表示成U/Ra，通常来讲，电压U是额定电压UN。其中电枢中只有内阻Ra，不串入附加电阻，所以电枢当中如果电流过大，容易使电机被烧毁。在工业生产中使用直流电动机，应禁止直接启动，需要将启动电流限制在合理范围内，实践中可采用降压启动或电枢串电阻这两种方式[2]。

3 通过对比法进行教学，增强学生群体的知识掌握程度

该课程涉及较多的公式、概念，内容较为繁杂。因此，不少同学感觉学习起来缺乏头绪，在考前阶段更是无从进行复习。其实该课程的内容有一定的规律性，其主要教学内容分为交流和直流两个部分，这两个部分的内容有一定相似性，不管是交流电机，或是直流电机，其理论基础是相同的，均是电磁力定律、电磁感应定律和安培环路定律，这些内容中存在相通之处，所以通过对比法展开教学，对比、分析直流和交流的知识内容，可以在较短时间内帮助学生掌握它们各自的特征，以此实现事半功倍的效果，比如，三相异步电动机和直流电动机其运行原理就可以通过对比法进行教学，上述两种电动机采用的理论均是电磁力定律，换句话说，转子在受到来自单方向的电磁转矩驱使可以使转子旋转，能实现电能到机械能的转换，只需要对两种电机各自电流、磁场性质进行探究，就可以对各自运行的原理有全面的掌握，其中直流电机所涉及的磁场方向是不变的，其电子电流通过传导方式以换向器、电刷为路径，引入到电枢导体的交变电流。电枢导体电流交变，磁场方向不变，两者相互作用导致电磁转矩的单方向。和直流电动机相比，三相异步电动机的定子磁场属于旋转磁场，其转子电流属于感应电流，通过定子、转子旋转磁场之间的相对运动感应产生，旋转磁场与感应电流之间的相互作用使电磁转矩产生，这也是三相异步电动机的主要运行原理。以上两种电机最主要的共同点就是将电磁场作为媒介的能量转换装置，不同点在于转子、磁场电流的性质有所不同，使用对比法能够让学生更好地理顺知识内容之间的逻辑关系，强化对知识内容的掌握、理解[3]。

4 充分发挥出多媒体在教学实践当中的优势

通过多媒体这种手段来辅助教学，根据理论知识展开讲解分析，能够使专业教师把原本枯燥、复杂的知识内容变得更容易理解和直观化，为学生群体留下十分深刻的印象，让学习过程逐渐变得愉快、轻松。比如，在为学生讲解三相旋转磁场这部分的知识内容时，教师可以通过Flash动画、PPT图片的形式，给学生进行三相旋转磁场产生过程的演示，也可以通过电机实物为学生进行课堂展示。教师可以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，随后在三相对称绕组上增加三项对称电源，可以观察到小磁针的转动现象，把三相交流电源当中任意的两项电源线进行对调，可以观察到小磁针转动方向发生了改变。学生通过观察发现交流电机旋转磁场出现的正反转，可以对交流电动机的正反转现象更为理解，教师可以据此提出如下问题，即“为何小磁针可以转动”，通过这种方式有利于在多媒体教学的同时解决问题，锻炼学生群体独立解决、思考问题的能力。

5 为学生提供实践机会

高职院校应积极组织学生参与校外实践活动，组织学生来到工厂进行实习参观，了解各种变压器、电机的工作过程和接线，详细了解各种类型电器设备的使用、具体功能。也可以同厂方进行协调，让学生在现场观看工人师傅示范各种类型电器设备的实际操作，使学生可以亲自体验到生产机械的操作情况、主要结构，这种校外实习有利于增强学生群体的实践能力和工程意识，给以后的就业提供砝码。此外，为了强化学生群体对电机结构方面知识的感性认识，可以在教学计划内安排为期一周的拆装交流电机实践活动。通过这种实践活动，有利于帮助学生群体更好地掌握电机工作原理、内部结构，掌握电机装配、绕组拆卸过程，了解电机检修、测试方法。如果学生学有余力，也可以申请做实验，在课下查资料，进行选题，对接线步骤、实验线路进行设计，深入分析实验获得的数据，这样做有利于增强学生群体独立工作的能力。