張梅風(fēng)，高云霞，侯永海（青島工學(xué)院　機(jī)電工程學(xué)院，山東　青島　266100）

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淺談自動(dòng)化專業(yè)電機(jī)相關(guān)課程的教學(xué)改革與實(shí)踐

張梅風(fēng)，高云霞，侯永海
（青島工學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，山東青島266100）

摘要：“電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)”、“電力電子技術(shù)”、“電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)”等電機(jī)相關(guān)類課程是本科院校自動(dòng)化專業(yè)的重要課程，這些課程的特點(diǎn)是理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，但這3門課程內(nèi)容相互交互，分為三個(gè)學(xué)期講授，具有內(nèi)容分散、不連貫的缺點(diǎn).本文總結(jié)多年來的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，充分利用學(xué)?，F(xiàn)有教學(xué)資源，因地制宜地對(duì)這三門課程中相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行一系列有益的課時(shí)與內(nèi)容的改革和探索，實(shí)踐證明具有一定的實(shí)用性和更好的教學(xué)效果.

關(guān)鍵詞:電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)；電力電子技術(shù)；電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)；改革與實(shí)踐

1　本校“自動(dòng)化”專業(yè)電機(jī)類相關(guān)課程排課現(xiàn)狀及存在的問題

自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生具備電機(jī)、電子、現(xiàn)代控制技術(shù)與方法、儀器儀表、嵌入式控制等基礎(chǔ)知識(shí)，而與電機(jī)相關(guān)、內(nèi)容聯(lián)系緊密的課程主要有“電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)”、“電力電子技術(shù)”和“電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)”.在傳統(tǒng)的培養(yǎng)方案中，這三門分別傳授，雖然更有利于學(xué)生掌握基本概念和基本原理，但又與實(shí)際應(yīng)用教學(xué)有一定的脫離，學(xué)生學(xué)習(xí)了電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)，電力電子技術(shù)時(shí)并未與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，并不知道具體怎么應(yīng)用，而當(dāng)學(xué)電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，雖然要用到之前學(xué)的電力電子技術(shù)知識(shí)和電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)的知識(shí)，但由于相隔太久，忘卻了不少，使學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)脫節(jié)，造成學(xué)習(xí)新知識(shí)的阻力和困難，甚至不少學(xué)生直接放棄學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)效果不甚理想.因此有必要把相關(guān)知識(shí)聯(lián)合起來學(xué)習(xí)，基本理論與應(yīng)用相結(jié)合進(jìn)行學(xué)習(xí)，精簡課程內(nèi)容，對(duì)課程的內(nèi)容求精、求簡，以培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力為目標(biāo)，讓學(xué)生真正做到學(xué)以致用.

2　自動(dòng)化專業(yè)電機(jī)類相關(guān)課程的教學(xué)改革

鑒于以上課程的內(nèi)容和特點(diǎn)，有必要在內(nèi)容上找到相關(guān)的知識(shí)，從基礎(chǔ)講起一直到如何應(yīng)用一條龍下來，注重教師引導(dǎo)，學(xué)生積極參與的以學(xué)生為主體的理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方式.具體方法主要有以下兩點(diǎn).

2.1“電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)”課程與“電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)”課程的合并

把“電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)”和“電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)”兩門課合并為一門課“電機(jī)原理與運(yùn)行控制”，在內(nèi)容上分為兩大部分，一部分直流電機(jī)原理和運(yùn)行控制，一部分是交流電機(jī)原理與運(yùn)行控制，并在自動(dòng)化學(xué)生大三的上下兩個(gè)學(xué)期來講授.

大三上學(xué)期介紹直流電機(jī)原理和運(yùn)行控制，內(nèi)容涉及本課程用的基本電磁定律，電力拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式、生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性的分類及電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件，直流電動(dòng)機(jī)的工作原理和工作特性，直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性、啟動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速性能，晶閘管相控整流器、PWM變換器兩種方法獲得可控直流電源，分析和設(shè)計(jì)有轉(zhuǎn)速反饋控制的直流調(diào)速系統(tǒng)，分析轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能和轉(zhuǎn)速、電流兩個(gè)調(diào)節(jié)器的作用，用工程設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速、電流反饋控制直流調(diào)速系統(tǒng)兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分析單片微機(jī)控制的PWM可逆直流調(diào)速系統(tǒng)等內(nèi)容.這樣做的優(yōu)點(diǎn)是，使學(xué)生在學(xué)完直流電機(jī)基本工作原理和運(yùn)行特性的基礎(chǔ)上，直接對(duì)直流電機(jī)的調(diào)速控制進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，同時(shí)與本學(xué)期開設(shè)的電力電子技術(shù)和自動(dòng)控制原理課程相呼應(yīng)，知識(shí)點(diǎn)連貫，理論與應(yīng)用得到完美結(jié)合，讓學(xué)生知其然并知其所以然，對(duì)學(xué)生有舉一反三之功效.

大三下學(xué)期介紹介紹交流電機(jī)原理和運(yùn)行控制，內(nèi)容涉及變壓器的工作原理，空、負(fù)載運(yùn)行，折合算法，運(yùn)行性能，聯(lián)接組別；交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作原理和工作特性；交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，啟動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速性能.分析異步電機(jī)穩(wěn)態(tài)等效電路及基本調(diào)速方法；分析變壓變頻調(diào)速的基本原理和基頻以下的電壓補(bǔ)償控制；分析交流PWM變頻器主電路及PWM技術(shù)四種控制方式、轉(zhuǎn)速開環(huán)變壓變頻調(diào)速、轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差控制系統(tǒng)、變頻器原理及通用變頻器的選擇和使用方法、異步電機(jī)動(dòng)態(tài)模型、矢量控制系統(tǒng)和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng).這樣做的優(yōu)點(diǎn)是，可以刪減“電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)”和“電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)”課程中關(guān)于電機(jī)調(diào)速的重復(fù)的知識(shí)點(diǎn)并使知識(shí)點(diǎn)連貫起來，同時(shí)把原理與應(yīng)用結(jié)合起來學(xué)習(xí)，降低學(xué)習(xí)難度和陌生度，使學(xué)生更好地掌握好知識(shí).

2.2“電力電子技術(shù)”課程與“電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)”課程重復(fù)內(nèi)容的刪減

“電力電子技術(shù)”主要使學(xué)生具有用電路分析方法分析整流電路、逆變電路、直流-直流變流電路、交流-交流變流電路的能力；具有用通過理論知識(shí)解決實(shí)際變流設(shè)備中遇到簡單問題的能力；具有設(shè)計(jì)能實(shí)際應(yīng)用的簡單變流電路的能力.不管講直流電機(jī)拖動(dòng)及運(yùn)行控制還是交流電機(jī)拖動(dòng)與運(yùn)行控制，都涉及到電力電子變流的知識(shí)，由于直流是交流的基礎(chǔ)，故這門課程可以和直流電機(jī)拖動(dòng)及運(yùn)行控制一起開設(shè)，且與交直流有重復(fù)的知識(shí)點(diǎn)可以略過不講，比如說，交流-交流變流電路、PWM控制技術(shù)這兩章內(nèi)容，還有關(guān)于電力電子技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例中介紹的晶閘管直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、變頻器和交流調(diào)速系統(tǒng)等內(nèi)容與電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容重復(fù)，可以略過不講，這樣整體內(nèi)容顯得更緊湊，知識(shí)更連貫，學(xué)生更易看懂學(xué)好.

2.3電機(jī)相關(guān)類課程的學(xué)時(shí)和學(xué)期安排.

通過對(duì)整體教學(xué)體系的把握和上下內(nèi)容的連貫，在培養(yǎng)計(jì)劃上做出如下安排比較恰當(dāng).在大二開設(shè)電路原理、數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)課程后，大三上學(xué)期即可開設(shè)電力電子技術(shù)，電機(jī)原理與控制運(yùn)行（直流篇），并在大三下學(xué)期開設(shè)電機(jī)原理與控制運(yùn)行（交流篇），見表1.

表1　電機(jī)相關(guān)類課程新舊培養(yǎng)計(jì)劃對(duì)比

至于教材可以用原先的單獨(dú)教材配合著教學(xué)內(nèi)容使用，也可以是教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容自編對(duì)應(yīng)的教材，這在我們下一步的工作計(jì)劃中.

3　結(jié)束語

以上這些關(guān)于電機(jī)類相關(guān)課程的教學(xué)改革是結(jié)合教師多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和學(xué)生多年的學(xué)習(xí)效果上提出來的，經(jīng)過近一屆學(xué)生的教學(xué)實(shí)踐，電機(jī)類相關(guān)課程的教學(xué)取得了明顯的教學(xué)效果，獲得了學(xué)生的認(rèn)可和好評(píng).當(dāng)然，教學(xué)方法的研究是一個(gè)長期探索的過程，需要任課教師在教學(xué)過程中因時(shí)因地因人制宜，積累經(jīng)驗(yàn)，不斷探索和改革，摸索出有利于提高課堂教學(xué)質(zhì)量、提升課堂教學(xué)效果的方法，為培養(yǎng)貼近生產(chǎn)實(shí)際，面向社會(huì)的創(chuàng)新應(yīng)用型人才而不斷努力.

參考文獻(xiàn)：

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基金項(xiàng)目：山東省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題：民辦院校自動(dòng)化專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)機(jī)制的研究與實(shí)踐（2011GG256）

收稿日期：2015年11月1日

中圖分類號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-260X（2016）01-0269-02