譚健敏,樊 云,方 紅

(成都學(xué)院電子信息工程學(xué)院,四川成都 6100106）

“電機(jī)及拖動(dòng)”課程教學(xué)體系建設(shè)

譚健敏,樊 云,方 紅

(成都學(xué)院電子信息工程學(xué)院,四川成都 6100106）

本文從理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)三個(gè)方面論述了工程應(yīng)用型高校自動(dòng)化專業(yè)“電機(jī)及拖動(dòng)”課程的教學(xué)體系。將課程實(shí)踐教學(xué)從課程實(shí)驗(yàn)拓展到電工實(shí)習(xí),以課程基本要求貫穿從理論教學(xué)、課程實(shí)驗(yàn)到操作實(shí)訓(xùn)的教學(xué),并以適應(yīng)技術(shù)發(fā)展的方式建設(shè)實(shí)驗(yàn)室,從而形成一個(gè)完整和統(tǒng)一的“電機(jī)及拖動(dòng)”課程的教學(xué)體系。

電機(jī)與拖動(dòng);課程教學(xué)體系;實(shí)踐教學(xué);實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

教學(xué)體系是一個(gè)抽象的概念,體系的建設(shè)是一個(gè)長(zhǎng)期的和系統(tǒng)性的過(guò)程。專業(yè)教學(xué)體系是由各門主干課程構(gòu)成的,一門課程在整個(gè)專業(yè)教學(xué)中只是一部分,是其有機(jī)組成的基本單元和專業(yè)教學(xué)體系的體現(xiàn)。

對(duì)一門課程來(lái)講課程教學(xué)體系是由三部分構(gòu)成,確定課程教學(xué)方向和內(nèi)容的軟件部分、硬件部分和實(shí)施教學(xué)的雙方。軟件部分主要是教學(xué)大綱、教材及參考資料等;硬件部分包括相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和操作訓(xùn)練設(shè)備;實(shí)施教學(xué)的雙方是教師的教與學(xué)生的學(xué),而這是其中最重要的部分。

1 電機(jī)原理及拖動(dòng)基礎(chǔ)教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1 電機(jī)與拖動(dòng)課程的性質(zhì)

電機(jī)及拖動(dòng)是自動(dòng)化專業(yè)和電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課,同時(shí)又具有專業(yè)課的性質(zhì)。電機(jī)及拖動(dòng)課程的理論性強(qiáng)而且電磁理論比較抽象,知識(shí)面比較廣泛,牽涉到電、磁、力、熱等綜合知識(shí);教學(xué)內(nèi)容從電機(jī)的基本原理到構(gòu)成電力拖動(dòng)系統(tǒng),課程內(nèi)容與工程實(shí)際緊密相聯(lián)。

1.2 電機(jī)與拖動(dòng)課程教學(xué)的現(xiàn)狀

由于教學(xué)改革的原因?qū)I(yè)課程的門類和學(xué)時(shí)都被大幅度減少;但隨著技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展,特別是大功率開(kāi)關(guān)器件的大量應(yīng)用,脈動(dòng)直流和非正弦交流作為電機(jī)的主要供電方式,使得課程的內(nèi)容和深度不得不增加;又由于種種原因?qū)е聦W(xué)生的基礎(chǔ)有所下降,而基礎(chǔ)課程的學(xué)時(shí)也有較大幅度的減少;以上這些都給電機(jī)及拖動(dòng)課程的教學(xué)提出了相當(dāng)艱難的問(wèn)題。

2 課程教學(xué)體系的總體原則

2.1 課程教學(xué)體系原則

課程教學(xué)體系建設(shè)的原則,首先是課程教學(xué)的內(nèi)容完整性,具體與抽象、一般和特殊結(jié)合,其次是理論基礎(chǔ)與實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和方法的統(tǒng)一。

內(nèi)容的完整性包括本課程內(nèi)容在學(xué)時(shí)受限的情況下內(nèi)容的一致和完整,從前面課程未修且所需內(nèi)容的補(bǔ)充和為后續(xù)課程所需的增減;理論基礎(chǔ)與實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和方法的統(tǒng)一是將課程實(shí)驗(yàn)和電工實(shí)訓(xùn)內(nèi)容統(tǒng)一進(jìn)行界定,實(shí)踐教學(xué)是理論基礎(chǔ)知識(shí)的深入,實(shí)際操作與訓(xùn)練也是理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)過(guò)程。

課程教學(xué)體系是通過(guò)課程教學(xué)大綱和實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱體現(xiàn)的,具體表現(xiàn)在講義、教材和習(xí)題集、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和實(shí)驗(yàn)設(shè)備,以及教師和學(xué)生的教學(xué)實(shí)施過(guò)程。

2.2 課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法

電機(jī)與拖動(dòng)的總學(xué)時(shí)為72學(xué)時(shí),主要的內(nèi)容和順序?yàn)榫w論(磁路,機(jī)電能量轉(zhuǎn)換)、直流電機(jī)及拖動(dòng)、變壓器、交流電機(jī)及拖動(dòng)、控制電機(jī)、電機(jī)的選擇及機(jī)電系統(tǒng)。從機(jī)電能量轉(zhuǎn)換出發(fā)介紹電機(jī)的共性,通過(guò)對(duì)各種具體電機(jī)形式的物理概念及特性分析,最后再一次總結(jié)為統(tǒng)一的機(jī)電系統(tǒng),從能量的觀點(diǎn)建立統(tǒng)一的概念,從面到點(diǎn)又從點(diǎn)回到面。

教學(xué)方法采用傳統(tǒng)板書推導(dǎo)與多媒體相結(jié)合的方法授課,對(duì)基本原理及分析方法精講,加上課堂討論、習(xí)題分析等多種教學(xué)方式。在課堂上放映一些介紹電機(jī)生產(chǎn)和電機(jī)結(jié)構(gòu)的視頻,多媒體主要是用在對(duì)比較抽象、較難理解內(nèi)容的分析過(guò)程,通過(guò)動(dòng)畫、圖表等方式加深學(xué)生的理解,是一種輔助的教學(xué)手段。

課堂上理論授課的內(nèi)容減少以解決學(xué)時(shí)的減少,減少的內(nèi)容以另一種方式在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中補(bǔ)正。

2.3 課程教學(xué)體系中理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的統(tǒng)一

理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的統(tǒng)一是內(nèi)容和方法上的統(tǒng)一,即是加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)以及和理論教學(xué)在內(nèi)容和層次上的聯(lián)接。理論教學(xué)主要是指課堂教學(xué),實(shí)踐教學(xué)是理論教學(xué)的延伸和補(bǔ)充,所以其內(nèi)容是由課程的要求所決定的,同時(shí)其具體內(nèi)容要受實(shí)踐教學(xué)的硬件條件的限制。故實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱、實(shí)習(xí)大綱、實(shí)驗(yàn)教材和指導(dǎo)書的編寫或者選擇又必須結(jié)合本校實(shí)踐教學(xué)的硬件條件。實(shí)驗(yàn)設(shè)備的更新就應(yīng)該符合學(xué)科的建設(shè)和課程的建設(shè)。實(shí)踐教學(xué)的具體形式是教學(xué)特色和創(chuàng)新的體現(xiàn)。

3 課程教學(xué)體系的實(shí)踐教學(xué)

實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是高等工科教學(xué)中一個(gè)非常重要的過(guò)程。是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)業(yè)能力的主要途徑。將課程實(shí)驗(yàn)和電工實(shí)訓(xùn)內(nèi)容統(tǒng)一進(jìn)行界定也是理論基礎(chǔ)教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和方法的統(tǒng)一。

課程實(shí)踐教學(xué)分為課程實(shí)驗(yàn)和操作實(shí)訓(xùn)兩部分,課程實(shí)驗(yàn)為8學(xué)時(shí),操作實(shí)訓(xùn)有2周的時(shí)間。至少將一周的內(nèi)容確定是在電機(jī)與拖動(dòng)課程之后所進(jìn)行的由學(xué)生獨(dú)立操作訓(xùn)練,作為課程教學(xué)的在課程實(shí)驗(yàn)之后的實(shí)踐延伸。

3.1 課程實(shí)驗(yàn)

課程實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主,主要是從實(shí)驗(yàn)中對(duì)電機(jī)基本工作原理和特性的進(jìn)一步學(xué)習(xí)和加深理解。在單個(gè)電機(jī)的實(shí)驗(yàn)之后安排直流電機(jī)與直流電機(jī)或直流電機(jī)與交流電機(jī)的構(gòu)成機(jī)組進(jìn)行互拖,綜合進(jìn)行電機(jī)的實(shí)驗(yàn)分析。

實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和方法必須要與實(shí)踐教學(xué)的硬件條件一致,要么按實(shí)驗(yàn)設(shè)備制定指導(dǎo)書,要么按實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容和方法配置實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

3.2 實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)

實(shí)際操作與訓(xùn)練也是理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)過(guò)程。讓學(xué)生從電機(jī)的拆裝中學(xué)習(xí)其結(jié)構(gòu)、從繞線和嵌線中學(xué)習(xí)繞組,從計(jì)算變壓器的匝數(shù)和線徑并繞制繞組和安裝學(xué)習(xí)變壓器等等,將理論授課所減少的關(guān)于結(jié)構(gòu)、繞組等內(nèi)容在實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)中以實(shí)際操作的方式進(jìn)行學(xué)習(xí),即是實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)不只是訓(xùn)練操作能力,而要與基礎(chǔ)理論結(jié)合起來(lái),這樣更便于學(xué)生理解和接受,其效果比在課堂上講授好得多。

4 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

按課程教學(xué)的要求和內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和配置實(shí)驗(yàn)設(shè)備是教學(xué)特色體現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)備的功能就是要讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中驗(yàn)證、理解和體悟電機(jī)的基本原理和電、磁、機(jī)之間的耦合過(guò)程。實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)不只是能否完成課程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和內(nèi)容,而且要從開(kāi)放、發(fā)展和創(chuàng)新的角度去思考。因?yàn)樾录夹g(shù)在教學(xué)上的反映要慢一些,同時(shí)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)從立項(xiàng)、定方案、申請(qǐng)費(fèi)用到批復(fù)和采購(gòu)都需要一個(gè)比較長(zhǎng)的時(shí)間。

(1)日前大多數(shù)教學(xué)儀器廠商的實(shí)驗(yàn)設(shè)備都從小型化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化甚至智能化方向發(fā)展,一些功能甚至被黑箱化,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和項(xiàng)目被模塊化,學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)只是一個(gè)數(shù)據(jù)記錄工具?；驹眍悓?shí)驗(yàn)設(shè)備應(yīng)是開(kāi)放的和柔性的,各種電機(jī)作為被測(cè)試的對(duì)象,實(shí)驗(yàn)設(shè)備中的其它部分就是為電機(jī)的各種測(cè)試配套的。

開(kāi)放的和柔性的實(shí)驗(yàn)裝置是進(jìn)行綜合性、創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)的先決條件。

(2)開(kāi)放式電機(jī)及拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置

開(kāi)放式的實(shí)驗(yàn)裝置是要提供一個(gè)不僅可以完成課程實(shí)驗(yàn)、而且可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)的平臺(tái),不能將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和項(xiàng)目固化在設(shè)備上。

實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)當(dāng)有一定的功率,被試電機(jī)及機(jī)組具有一定的代表性和實(shí)用性。實(shí)驗(yàn)裝置單獨(dú)提供交直流電機(jī)所需的各種功率電源,特別地如可調(diào)直流電源(脈動(dòng)直流)、電壓頻率獨(dú)立調(diào)節(jié)的變頻電源。在測(cè)量方面應(yīng)當(dāng)配套在)能頻率獨(dú)立調(diào)節(jié)的變頻電流案設(shè)計(jì)和單獨(dú)的測(cè)量?jī)x表,儀表最好采用直觀和簡(jiǎn)明的指針式儀表,同時(shí)指針式儀表本身也是一個(gè)電磁機(jī)構(gòu),其基本工作原理也是電磁感應(yīng)和電磁作用力,可以在實(shí)驗(yàn)時(shí)講解其工作原理和相應(yīng)的測(cè)量線路。

5 結(jié)論

按照以上所論及的“電機(jī)及拖動(dòng)”課程體系原則修訂課程教學(xué)大綱、實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱、實(shí)習(xí)大綱,并采用提出詳細(xì)功能要求的方式定制了開(kāi)放式電機(jī)及拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置用于教學(xué)。目前適應(yīng)于工程應(yīng)用型電氣工程專業(yè)的電機(jī)及拖動(dòng)的教材較少,與開(kāi)放式電機(jī)及拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置所對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教材和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書正在編寫中。

單獨(dú)一門課程的教學(xué)不只是局限于課程自身的內(nèi)容,涉及到許多方面。我們從電機(jī)及拖動(dòng)課程作手,協(xié)調(diào)實(shí)踐教學(xué)與基礎(chǔ)理論之間的內(nèi)容及層次關(guān)系,強(qiáng)調(diào)教師與學(xué)生之間的互動(dòng)教學(xué)是其主要內(nèi)容,建設(shè)課程教學(xué)體系的出發(fā),進(jìn)一步探索電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案。

[1] 劉錦波,張承慧.電機(jī)與拖動(dòng).北京:清華大學(xué)出版社,2006

[2] A.E.fitzgerald,Charles Kingsley,Jr.,Stephen D.Umans.E-lectricM achinery(Sixth Edition).北京:清華大學(xué)出版社,2003

[3] 楊耕,王雄,竇曰軒.對(duì)自動(dòng)化專業(yè)“電力拖動(dòng)”“運(yùn)動(dòng)控制”類課程改革的一些探討.中國(guó)自動(dòng)化教育學(xué)術(shù)年會(huì)論文集,2003

[4] 徐德淦.主編.電機(jī)學(xué).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004

譚健敏(1963-),男,講師,從事電力電子及電氣傳動(dòng)控制方面的教學(xué)和應(yīng)用研究,E-mail:tanjmin@cdu.edu.cn