电机与拖动课程总结_电机与拖动基础课程教学改革与实践

电机与拖动基础课程教学改革与实践

一、创新教学模式，完善平台建设 （一）“翻转课堂”的设计 “翻转课堂”（Flipped Classroom，也译为“颠倒课 堂”、“反转课堂”）是在信息化环境下，课程教师提供以 教学视频为主要形式的学习资源，学生在上课前完成对教学 视频等学习资源的观看和学习，师生在课堂上一起完成作业 答疑、协作探究和互动交流等活动的一种新型的教学模式 [3]。围绕这一教学模式，我们开展了“翻转课堂”教学设 计，大力推进精品课网络视频平台建设，按照“慕课”的模式将每章节的重难点内容以微课的形式出现，最终采用二微 码扫描的方式链接播放，学生预习章节内容时，采用PBL教 学法[4]，以问题为基础的学习，遇到问题时观看微课，如 无法解决问题通过课堂平台解决和微信群发布求助信息。

美国富兰克林学院Robert Talbert教授经过多年反转教 学实践总结出目前大家比较认可的翻转课堂模型[5]，以此 流程为基础，在教学实践中根据课程性质和教学需要摸索出 了一套反转教学组织流程体系。该教学流程由个人自主学习 —平台探究学习—课堂问题探究—学习成果汇报—总结反 馈五个阶段组成。此课堂平台教师为组织者，学生带着问题 上课，教师收集共性问题归纳总结后给出研讨内容，总结课 程的重难点，在课上师生讨论分析，教师帮助学生解决理论 与实践的问题。

实践平台主要依托省级实验示范中心和大学生创新实 践平台，授课教师带领学生做大纲规定的实验，实验内容与 实验的仪器设备是以视频的形式出现，学生要提前观看相关 仪器的使用说明，教师根据实验结果给出成绩；
实践环节分 为课内和课外，课内实践统一在省级实验示范中心进行，在 电机学课程上完后进行。课外实践则由任课教师组织利用大 学生创新实践平台在业余时间开展科研活动，最终在课程结 束时考核。学生在实践过程中遇到问题可以上精品课网络视 频平台查找资料，平台提供了电机应用的参考文献、成熟的 电路图及程序代码，学生登录去下载并参考设计，遇到问题时可以和群内教师交流，实现平台间互动的机制，图1所示 为“翻转课堂”教学模式的资源和平台设计。

图1 “翻转课堂”教学模式的设计 （二）多种教学手段的运用 以往课堂教学中教师上课利用一个PPT，从头读到尾， 无法吸引学生的眼球，无法满足学生对知识运用的要求，学 生普遍不会运用仿真分析，无法适应社会对复合型人才的需 求；
为此要求课程组教师教学中大量使用MATLAB、PSIM和虚 拟等仿真软件，通过仿真可以直观地为学生分析特性曲线， 还可以为学生展示建模的方法，例如他励直流电动机电枢串 电阻起动分析，可以搭建仿真模型讲解起动过程机械特性、 速度和电流变化过程，这样既深入地探讨研究又很好地引导 学生利用MATLAB工具解决问题，如搭建他励直流电动机电枢 串电阻起动模型，可以观测电机起动的机械特性曲线。

（三）考核方式的改革 该课程“电机与拖动基础”作为本专业的专业核心课程， 多年以来采用期末考试一张卷作为学生成绩的唯一标准，这 已经不能适应学生能力的培养，我们将理论课、实验课与实 践课综合考虑，理论课占总分的60%，实验课20%，实践课20%， 理论课考核包括预习笔记的成绩和期末考试成绩，分别为 30%和70%的比例。实验课考核学生完成课内实验的情况，由 任课教师指导完成；
实践课考核学生完成课外科技活动的情 况，围绕电机方面的实际应用设计，要求学生用实际作品演示，根据结果给出总成绩，三人一个小组，内部组员决定各 自得到的分值。

二、调整人才培养方案，完善知识体系 （一）强化基础内容的教学 电机学的原理从磁路入手，以介绍机电能量转换原理为 基础，深入地阐述了变压器、直流电机、异步电机、同步电 机和特种电机的原理，课程的侧重点为电机的物理本质和分 析方法，由于学生没有开设电磁场课程，学生在学习电机学 及拖动控制时，对于提到的概念和公式不理解，学习效果不 好。通过在第四学期开设电磁场课程，在第五、六学期分两 学期开设电机学与电力拖动基础，13级学生的知识体系趋于 完善，相对于12级学生基础扎实，成绩提高，且具有了学习 该课程的兴趣，为后续课程的学习打下了坚实的基础。

本专业开设电机方面的课程，主要目的是让学生掌握电 机原理基础上控制电机，为此，我们对电机学内容进行了难 易点、重难点划分，主要从两个方面进行教学。一是重点讲 授电机的工作原理、主要的电磁关系、工作特性及电机的等 效电路等，对电机的绕组结构及磁动势等部分只做简要阐 述；
二是对直流电机的换向等难点进行重点讲授[6]。这样 既降低了学习难度，减轻了学生的学习负担，也不会影响教 学效果。

（二）紧密联系实际，适应时代发展要求 随着电力电子技术的进步和新型材料的问世，一批新型电机相继出现并应用于实际，学生在科研活动中围绕步进电 机、直流无刷电动机、开关磁阻电动机等开展科技活动，但 我们的教学内容重点在直流有刷励磁电机、交流异步绕线电 机等内容。由于资金等原因，学生在课外无法进行相关的综 合实践活动，影响了学生的学习兴趣，为此，我们合理安排 教学时数，在讲授传统电机内容的基础上增加特种电机的理 论，指导学生在课外开展相关的科技活动，使课上与课下的 学习有机衔接，学生带着问题上课，感觉学习不再枯燥。

三、注重课内外实践结合，创新实践能力培养 （一）创新实践教学内容 为了提高学生的实践动手能力，在第五学期学完电机学 课程后，依托省级实验示范中心，安排了电机制作实践课程。

在设定好异步电机设计要求后，给学生提供机械构件和相关 材料后，由学生自主设计电机的参数，并动手制作绕组、完 成绕组下线、绝缘铺设、电机安装、绝缘测试、空载试验、 满载试验等测试。通过这样的实践，学生一方面提高了对电 机结构和原理的认识，另一方面，锻炼了学生的动手能力和 综合设计能力。在这一实践活动中，体现了翻转课堂的教学 模式，真正实现了学生自主学习。

（二）提高学生的综合应用能力 在综合运用能力的培养过程中，以基本的电力拖动控制 理论和电力电子技术为基础，注重学生对实际的电力拖动系 统的综合设计应用能力方面的培养[8]。以BUCK降压变换器为主电路，采用STM32单片机为控制核 心实现直流他励电动机的定子串电阻起动控制系统；
单片机 控制的电机正反转控制器；
鼠笼异步电动机的变极调速控制 器；
鼠笼异步电动机的Y-△起动控制器；
设计了以DSP为控 制器的异步电机的变频调速系统以及开关磁阻电机控制系 统、直流无刷电机控制系统等特种电机控制系统。

信息化、网络化技术的成功应用，实现了“电机与拖动 基础”教学模式的改革和实践，使本课程的教学水平有了很 大的提高，学生们受益匪浅，其理论课的成绩提高12%，省 级科研立项比例比前几年提高35%，电子设计大赛获奖率比 前几年提高32%。该模式不但培养了学生自学的能力，而且 提升了学生分析问题解决问题的实际应用能力，符合应用型 本科大学培养的目标。同时该教学模式也促进了教师对“慕 课”本土化的研究和实践，促进了教师内在自我教学水平的 提升和对教学的反思。

参考文献：
[1]陈迪.互动媒体支撑下的课堂教学研究[D].武汉：华 中 师范大学，2012. [2][4]刘璐，古继宝.PBL教学方法的理论与实践探讨 [J]. 教育与现代化，2004，(2).[3][6]钟晓流，宋述强，焦丽珍.信息化环境中基于翻 转课 堂理念的教学设计研究[J].开放教育研究，2013，(1). [5]Robert Talbert.Inverting the Linear Algebra Classroom[EB/OL].http：//prezi.com/dz0rbkpy 6tam/inverting-the-linear-algebra-classroom. [7]庞科旺，马继先，余慧卿等.电机拖动及PLC控制精 品课 程建设的探索[J].电气电子教学学报，2007，(4).