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摘要:“电机与拖动”课程是工业电气自动化等专业的一门重要的专业基础必修课。采用启发式教学是提高教学质量和效果的行之有效的途径之一。基于不同的教学内容和目的,对“电机与拖动”课程的启发式教学进行了探讨,提出了问题启发、比较启发和直观演示启发等多种方式,教学实践中取得了较好的教学效果。
关键词:电机与拖动;启发式;比较
作者简介:张丽(1974-),女,满族,河北唐山人,中国矿业大学(北京)机电学院,讲师,中国矿业大学(北京)机电学院博士研究生,主要研究方向:自动化仪表;王振(1958-),男,安徽合肥人,中国矿业大学(北京)机电学院,教授,博士生导师,主要研究方向:嵌入式系统、自动控制及计算机应用。(北京100083)
基金项目:本文系中国矿业大学(北京)电机与拖动课程建设项目(项目编号:K090403)、中国矿业大学(北京)电工与电子学系列课教学团队建设项目(项目编号:29-629008)的研究成果。
要想培养出适应国家经济和社会发展需要的创新型人才,在高校教育教学活动中,课程教学是最为重要的载体之一。“电机与拖动”课程是工业电气自动化等专业的专业基础必修课,它是将“电机学”和“电力拖动系统”有机结合的课程,有很强的理论性和实践性,该门课程的学习效果也会直接影响到后续课程的学习。启发式教学是指在整个教学过程中,运用各种教学手段,通过各种各样的启发诱导或暗示来开发学生的潜能,促进身心发展,使学生积极主动地学习。在教学活动中,充分调动学生的主动性、积极性和创造性,从而培养适应大众化高等教育改革和各高校具体的需求,具备较强动手能力和创新能力的高素质专业人才。把合适的启发式教学方法应用到“电机与拖动”课程教学中,充分体现“学生为主体,教师为主导”,提高教学水平与质量,是该课程教学中需要解决的一个重要问题。[1,2]本文以中国矿业大学(北京)为例,对该问题进行了探讨。
一、创设情境,进行问题启发
问题法是教学过程中一种非常好的启发形式,是教师在学生已有知识的基础上,通过师生之间的相互对话,从而使学生巩固旧知识、获得新知识的方法。利用生活中遇到的问题来创造问题情境,比如在讲到三相交流异步电动机的串电阻调速方法时,因为学生上课的教室里都有电扇,可以先启发提问“教室里的电扇为什么可以有不同的旋转速度”,让学生对平时很熟悉但却没有引起注意的问题产生兴趣,然后引导学生对交流电动机的机械特性表达式进行分析,逐步引导学生知晓转子回路电阻的数值的大小会影响转子即电扇扇叶的旋转速度,并且结合机械特性曲线引导学生得到结论:转子回路电阻越大,转子的转速越低。这样不仅使学生面对日常生活中的问题时得到了解释,同时也增强了学习专业知识的主动性和积极性,提高了教学效果。
进行问题启发,也可以采用反问的方法,例如,在讲述交流异步电动机的基本工作原理时,可以告诉学生:“电动机的定子和转子之间并没有直接电的联系,电动机的定子接通电源之后,转子为什么就能旋转起来了?”这样就集中了学生的注意力,他们为了解决问题,首先复习变压器的工作原理,即变压器的原边绕组和副边绕组之间是通过磁场传递能量的,然后复习电磁感应知识及旋转磁场形成的条件,指引学生思维的方向,进行启发式教学。第一步电生磁:三相对称绕组通往三相对称电流产生圆形旋转磁场。第二步磁生电:旋转磁场切割转子导体感应电动势和电流。第三步电磁力:转子载流(有功分量电流)体在磁场作用下受电磁力作用,形成电磁转矩,驱动电动机旋转,将电能转化为机械能。这样学生对三相交流异步电动机的工作原理印象深刻,运用起来事半功倍。
问题的设置不仅在教学的导入阶段很重要,并且应该随着教学过程的展开,形成连续的过程,通过教师事先精心设计的问题,激发学生的学习动机,进行自我探究,锻炼学生分析问题、解决问题的能力,提高教学效果。[1-3]
二、归纳总结,进行比较启发
比较教学法是指在教学活动中将两个或两个以上的认识对象放在一定的条件下,按照统一标准进行对照比较,从而确定认识对象属性的同异、地位的主次、作用的大小、性能的优劣、问题的难易等,以达到辨识、了解和把握认识对象的目的的方法,是一种利用对比来找出各种电机的共性和特点,来加深对各种电机与拖动系统性能和原理的理解的方法。如直流电机的电枢为转子,但是交流电机的电枢为定子。再如讲述到他励直流电动机的调速方法时,可以对比电枢串电阻、降压和弱磁三种途径对他励直流电动机机械特性的理想空载转速点和斜率的影响,当电枢串电阻时(如图1所示),电机的理想空载转速不变,但是斜率变大,电动机的机械特性变“软”,使负载变动时电动机产生较大的转速变化,即转速稳定性差;进行降压时(如图2所示),理想空载转速与电压成正比,但是斜率不变,转速稳定性好;进行弱磁调速时(如图3所示),理想空载转速变大,但是特性变软,即转速稳定性差。
通过比较教学法能迅速找出各种电机的共性和差异,有助于学生对知识的消化和吸收,能激励学生加强复习,温故而知新,有助于对新知识的理解,构建合理的知识体系,收到较好的教学效果。[3-5]
三、直观教学,进行演示启发
“电机与拖动”课程难度较大,具有概念抽象、理论繁琐、公式和结论较多等特点,在课程刚开始的时候要加强对学生的思想引导,消除学生对本课程的畏难和恐惧心理,同时用趣味性教学激发学生的学习热情,演示很直观,通过直观表象,引发学生的兴趣。动画解析是建立在现代教育技术之上的教学方法,运用大量的动画来系统、细致地解析教学内容,包括抽象的概念、结构、原理、流程等,把以往抽象、枯燥的说教变为形象生动的动态展示和讲解。在绪论里,可以演示各种各样的电机模型、生产实际中与电机相关的录像,如航天飞机动力系统、雷达跟踪系统、民用车床生产场景等,通过对电机的控制可以实现各种控制功能,从而引起学生的好奇心,希望弄懂其中的原理,进一步克服畏难情绪,激发起学习的热情。又如在讲述直流电动机的电枢绕组的分布规律时,可以拆开一台旧的直流电机给学生看,学生边观察教师边讲解,同时配以动画显示其中的联结规律,显示单叠绕组和单波绕组的不同,以及绕组的第一节距、第二节距、合成节距和换向器节距的概念等等。动画是在教师对讲授内容充分提炼、对要传递的信息精心设计和安排的基础上制作的,充分体现了教学意图和思路。在动画中,力图用最简练的语言、最有用的动画动作进行直观的讲解,而且把重点放在各知识点的关键点上。利用实物,再配上相关动画的直观教学,可以使抽象、难懂的教学内容变得直观、易懂,同时提高了教学效率,便于学生自主学习,激发学习兴趣和求知欲,收到事半功倍的教学效果。[6]
四、结束语
好的教学方法对增强学生的学习兴趣、培养学生的基本素质、提高教学质量起到积极的推动作用,启发式教学有助于学生构建合理的知识体系,有利于训练学生的思维能力。本文对“电机与拖动”课程的启发式教学进行了探索,提出了问题启发、比较启发和演示启发等多种启发式教学方法,在过去的六年教学中进行了积极的实践并取得了较好的教学效果。
参考文献:
[1]李发海,王岩.电机与拖动基础[M].北京:清华大学出版社,2008.
[2]张红梅,常青.“启发式”在专业课教学中的实践与体会[J].西安建筑科技大学学报(社会科学版),2003,(1):68-70.
[3]Jackie Acree Walsh,Beth Dankert Sattes.优质提问教学法[M].刘彦,译.北京:中国轻工业出版社,2009:65-70.
[4]宋晓燕,王泳.《电机与拖动》课程教学改革的探索[J].中国科技信息,2008,(10):235-236.
[5]陈鹏飞.对比教学法在《工程制图》教学中的应用[J].职业教育研究,2008,(8):147-148.
[6]杨道驰,冯根生.对“电机及拖动基础”课程教学方法的探讨[J].沈阳电力高等专科学校学报,2004,(1):36-38.
[7]郭晓红.《电机与拖动》课程教学中的创新探讨[J].电力学报,2008,(3):249-251.
[8]杨秀玲.论启发式教学[J].唐山师范学院学报,2009,(5):133-134.
(责任编辑:刘辉)
关键词:电机与拖动;启发式;比较
作者简介:张丽(1974-),女,满族,河北唐山人,中国矿业大学(北京)机电学院,讲师,中国矿业大学(北京)机电学院博士研究生,主要研究方向:自动化仪表;王振(1958-),男,安徽合肥人,中国矿业大学(北京)机电学院,教授,博士生导师,主要研究方向:嵌入式系统、自动控制及计算机应用。(北京100083)
基金项目:本文系中国矿业大学(北京)电机与拖动课程建设项目(项目编号:K090403)、中国矿业大学(北京)电工与电子学系列课教学团队建设项目(项目编号:29-629008)的研究成果。
要想培养出适应国家经济和社会发展需要的创新型人才,在高校教育教学活动中,课程教学是最为重要的载体之一。“电机与拖动”课程是工业电气自动化等专业的专业基础必修课,它是将“电机学”和“电力拖动系统”有机结合的课程,有很强的理论性和实践性,该门课程的学习效果也会直接影响到后续课程的学习。启发式教学是指在整个教学过程中,运用各种教学手段,通过各种各样的启发诱导或暗示来开发学生的潜能,促进身心发展,使学生积极主动地学习。在教学活动中,充分调动学生的主动性、积极性和创造性,从而培养适应大众化高等教育改革和各高校具体的需求,具备较强动手能力和创新能力的高素质专业人才。把合适的启发式教学方法应用到“电机与拖动”课程教学中,充分体现“学生为主体,教师为主导”,提高教学水平与质量,是该课程教学中需要解决的一个重要问题。[1,2]本文以中国矿业大学(北京)为例,对该问题进行了探讨。
一、创设情境,进行问题启发
问题法是教学过程中一种非常好的启发形式,是教师在学生已有知识的基础上,通过师生之间的相互对话,从而使学生巩固旧知识、获得新知识的方法。利用生活中遇到的问题来创造问题情境,比如在讲到三相交流异步电动机的串电阻调速方法时,因为学生上课的教室里都有电扇,可以先启发提问“教室里的电扇为什么可以有不同的旋转速度”,让学生对平时很熟悉但却没有引起注意的问题产生兴趣,然后引导学生对交流电动机的机械特性表达式进行分析,逐步引导学生知晓转子回路电阻的数值的大小会影响转子即电扇扇叶的旋转速度,并且结合机械特性曲线引导学生得到结论:转子回路电阻越大,转子的转速越低。这样不仅使学生面对日常生活中的问题时得到了解释,同时也增强了学习专业知识的主动性和积极性,提高了教学效果。
进行问题启发,也可以采用反问的方法,例如,在讲述交流异步电动机的基本工作原理时,可以告诉学生:“电动机的定子和转子之间并没有直接电的联系,电动机的定子接通电源之后,转子为什么就能旋转起来了?”这样就集中了学生的注意力,他们为了解决问题,首先复习变压器的工作原理,即变压器的原边绕组和副边绕组之间是通过磁场传递能量的,然后复习电磁感应知识及旋转磁场形成的条件,指引学生思维的方向,进行启发式教学。第一步电生磁:三相对称绕组通往三相对称电流产生圆形旋转磁场。第二步磁生电:旋转磁场切割转子导体感应电动势和电流。第三步电磁力:转子载流(有功分量电流)体在磁场作用下受电磁力作用,形成电磁转矩,驱动电动机旋转,将电能转化为机械能。这样学生对三相交流异步电动机的工作原理印象深刻,运用起来事半功倍。
问题的设置不仅在教学的导入阶段很重要,并且应该随着教学过程的展开,形成连续的过程,通过教师事先精心设计的问题,激发学生的学习动机,进行自我探究,锻炼学生分析问题、解决问题的能力,提高教学效果。[1-3]
二、归纳总结,进行比较启发
比较教学法是指在教学活动中将两个或两个以上的认识对象放在一定的条件下,按照统一标准进行对照比较,从而确定认识对象属性的同异、地位的主次、作用的大小、性能的优劣、问题的难易等,以达到辨识、了解和把握认识对象的目的的方法,是一种利用对比来找出各种电机的共性和特点,来加深对各种电机与拖动系统性能和原理的理解的方法。如直流电机的电枢为转子,但是交流电机的电枢为定子。再如讲述到他励直流电动机的调速方法时,可以对比电枢串电阻、降压和弱磁三种途径对他励直流电动机机械特性的理想空载转速点和斜率的影响,当电枢串电阻时(如图1所示),电机的理想空载转速不变,但是斜率变大,电动机的机械特性变“软”,使负载变动时电动机产生较大的转速变化,即转速稳定性差;进行降压时(如图2所示),理想空载转速与电压成正比,但是斜率不变,转速稳定性好;进行弱磁调速时(如图3所示),理想空载转速变大,但是特性变软,即转速稳定性差。
通过比较教学法能迅速找出各种电机的共性和差异,有助于学生对知识的消化和吸收,能激励学生加强复习,温故而知新,有助于对新知识的理解,构建合理的知识体系,收到较好的教学效果。[3-5]
三、直观教学,进行演示启发
“电机与拖动”课程难度较大,具有概念抽象、理论繁琐、公式和结论较多等特点,在课程刚开始的时候要加强对学生的思想引导,消除学生对本课程的畏难和恐惧心理,同时用趣味性教学激发学生的学习热情,演示很直观,通过直观表象,引发学生的兴趣。动画解析是建立在现代教育技术之上的教学方法,运用大量的动画来系统、细致地解析教学内容,包括抽象的概念、结构、原理、流程等,把以往抽象、枯燥的说教变为形象生动的动态展示和讲解。在绪论里,可以演示各种各样的电机模型、生产实际中与电机相关的录像,如航天飞机动力系统、雷达跟踪系统、民用车床生产场景等,通过对电机的控制可以实现各种控制功能,从而引起学生的好奇心,希望弄懂其中的原理,进一步克服畏难情绪,激发起学习的热情。又如在讲述直流电动机的电枢绕组的分布规律时,可以拆开一台旧的直流电机给学生看,学生边观察教师边讲解,同时配以动画显示其中的联结规律,显示单叠绕组和单波绕组的不同,以及绕组的第一节距、第二节距、合成节距和换向器节距的概念等等。动画是在教师对讲授内容充分提炼、对要传递的信息精心设计和安排的基础上制作的,充分体现了教学意图和思路。在动画中,力图用最简练的语言、最有用的动画动作进行直观的讲解,而且把重点放在各知识点的关键点上。利用实物,再配上相关动画的直观教学,可以使抽象、难懂的教学内容变得直观、易懂,同时提高了教学效率,便于学生自主学习,激发学习兴趣和求知欲,收到事半功倍的教学效果。[6]
四、结束语
好的教学方法对增强学生的学习兴趣、培养学生的基本素质、提高教学质量起到积极的推动作用,启发式教学有助于学生构建合理的知识体系,有利于训练学生的思维能力。本文对“电机与拖动”课程的启发式教学进行了探索,提出了问题启发、比较启发和演示启发等多种启发式教学方法,在过去的六年教学中进行了积极的实践并取得了较好的教学效果。
参考文献:
[1]李发海,王岩.电机与拖动基础[M].北京:清华大学出版社,2008.
[2]张红梅,常青.“启发式”在专业课教学中的实践与体会[J].西安建筑科技大学学报(社会科学版),2003,(1):68-70.
[3]Jackie Acree Walsh,Beth Dankert Sattes.优质提问教学法[M].刘彦,译.北京:中国轻工业出版社,2009:65-70.
[4]宋晓燕,王泳.《电机与拖动》课程教学改革的探索[J].中国科技信息,2008,(10):235-236.
[5]陈鹏飞.对比教学法在《工程制图》教学中的应用[J].职业教育研究,2008,(8):147-148.
[6]杨道驰,冯根生.对“电机及拖动基础”课程教学方法的探讨[J].沈阳电力高等专科学校学报,2004,(1):36-38.
[7]郭晓红.《电机与拖动》课程教学中的创新探讨[J].电力学报,2008,(3):249-251.
[8]杨秀玲.论启发式教学[J].唐山师范学院学报,2009,(5):133-134.
(责任编辑:刘辉)