电机应用技术课堂教学改革探索

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  电机应用技术是自动化专业一门重要的专业课程。教学内容围绕浙江大学城市学院办学宗旨,以培养应用型人才为目的,着重从应用角度出发,分析直流电机、变压器、异步电机和微特电机等的基本结构、工作原理、电磁关系与运行特性,重点掌握各种电机的外特性,为掌握自动化专业和学习后续课程打下基础。针对该课程存在的实在的电机与抽象的场、电机的电枢反应、交流电机的旋转磁动势等教学难点,深入探讨了课堂教学方法的系列改革举措,经过两个学期的实践,在调动学生学习兴趣、培养学生动手能力等方面,取得了良好的成效。
  一是理清思路,从简到繁,强化基本电磁定律的理解和应用。《电机应用技术》是自动化专业一门重要的专业方向课程,在专业培养方案及课程体系中具有重要的地位。在学习本课程时,强调学生要理解电能的产生——传输——应用的过程,抓住结合实际引入问题——分析解决——回到实际问题的主线,遵循“建模”与“解模”两个基本问题的脉络。通过对学习过程、学习主线和学习脉络的认真梳理,让学生一开始就明确本课程的学习性质,不走弯路,有利于提高学生的学习效果。
  二是观看模型理解抽象磁场概念,加深学生知识的掌握。电机是依据电磁感应原理、实现机电能量转换和电能传递的基本电磁装置,是有形的;但是,它实现工作原理的磁场是无形的;而反映电磁相互作用外部特征的电磁量,又是实实在在可以测量的。如何使学生把“形”(实际有形的电机装置)和“象”(抽象无形的工作磁场)联系起来,是电机学教学的难点。在教学过程中,注重引入各种电机模型,帮助学生理解抽象的磁场概念。
  三是引导学生参与课堂教学,分组讨论促进能力增长。2013-2014学年第一学期《电机应用技术》课程采用全程录播,上课地点受教室的限制,选课人数限制为47人。由于人数少,教室环境好,所以学生整体的参与度和上课成效都不错。学期初,由两三个学生自由组成一组,全班共分为17组,在保证每组都有机会制作PPT进行汇报之外,其中有9组参与了第二次PPT的制作和汇报。通过鼓励学生上讲台讲课的方式强化了学生团队建设。
  四是综合运用多种教学手段,引导学生主动融入课堂学习。积极利用浙江大学城市学院的Black Board公共教学平台,将本课程的教学简介、教学大纲、教学进度表、参考书目、教学课件、学生读书报告、学习要点、引导性项目、习题与解答、在线测试、教学视频、网络参考资源等丰富的教学资源上网,建立了强有力的教学支持环境。同时,及时开通讨论版模块,随时解决学生的疑难问题,保证了教学改革的顺利实施。至2013-2014学年第一学期末,本课程的Black Board平台量化分已经达到100分。《电机应用技术》课获得了浙江大学城市学院教学方法改革示范课堂和网络活跃课堂。
  五是引导性项目贯穿理论教学周期,使建模与解模理念形象化,加深学生对课程知识的理解和掌握。在课程理论教学中,以电机的外特性为主,兼顾新型实用电机以及电机的新型控制方法,强调以项目引导带动理论教学内容的深化。2013-2014学年第一学期从建模和解模两个角度出发来安排引导性项目,围绕直流电机自动控制系统设计,带领学生从直流电机机械特性、起动、调速和制动等方面,通过采取建模手段来深入理解和把握直流电机的工作性质,从完成直流电机自动控制系统设计实物调试方面,采取解模手段来兼顾实用电机的新型控制方法。该设计题目对学生融会贯通运动控制相关课程内容十分有帮助。基于建模和解模理念的引导性项目内容安排,如下表所示:
  以组为单位,由组内成员协作完成该项设计。到学期末,全班学生基本上都完成了直流电机实物控制电路的调试和设计报告的撰写。图1为直流电动机机械特性仿真结果,图2为直流电动机改变电枢电压调速模型。
  综上所述,针对学生们在学习《电机应用技术》课程的畏难情绪,我们积极探讨教学方式和教学方法改革,以提升学生学习兴趣为宗旨,以锻炼学生动手能力为目标,经过两个学期的实践,在调动学生学习兴趣、培养学生动手能力等方面取得了良好的成效。
  【该文由2013年浙江省高等学校课堂教学改革项目《基于建模和解模理念的项目驱动式电机应用技术课堂教学改革》(Kg2013510)和2012浙江大学城市学院课堂教学改革项目《基于建模和解模理念的项目驱动式
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