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摘要:针对北京联合大学注重学以致用的教学目标,对“电机及驱动技术”课程进行了重新的审视。传统电机教学方法注重理论教学,希望学生毕业后能进行进一步的深造。而北京联合大学的教学目标希望学生毕业后能迅速适应自己的工作环境。因此,该课程的教材改革方向力求在深度和广度上做到“少而精”和“理论联系实际”。基础理论以必需、够用为度,同时注重电力拖动中的工程实际问题,以培养技术应用型人才为目标。
关键词:电机及驱动技术;教学方法改革;教材建设
作者简介:王淑芳(1975-),女,山西壶关人,北京联合大学机电学院,讲师,工学博士,主要研究方向:自动控制理论及其应用;刘长青(1974-),女,辽宁阜新人,北京联合大学机电学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:自动控制理论及其应用。(北京 100020)
基金项目:本文系2009年北京联合大学校级教改基金项目(项目编号:11104541304)的研究成果。
“电机及驱动技术”课程很多大学、专科院校都有设置,它是一门理论性很强的专业基础课, 同时又具有专业课的性质,对专业的其他课程具有承上启下的功能, 其教学质量的高低直接影响着许多后续课程的学习。有的高校将其分为“电机学”和“电力拖动”两门课程,厚厚的一本《电机学》教材,遍布各种公式,让高职学生望而却步;“电力拖动”中多讲授比较传统的控制方法,要求各种计算才能达到控制目的,新的控制方法和控制理论没有补充进来。
机械工程及自动化专业的教育主要是培养面向生产和社会实践第一线的实用型、高级技术应用型的人才。围绕这一培养目标, 对理论内容的教学以“必需、够用”为度, 重在强化应用和培养学生的实际操作技能。这就意味着教师在教学实践中应改变传统的教学方法, 探索多种途径优化课堂教学, 才能全面提高教学质量。针对教材和教学目标不太一致的情况,对“电机及驱动技术”的教材建设提出自己的想法。本文从教材建设的目标,教材建设的可行性,教材建设要注重的方向这几个方面进行探讨。
一、教材建设的目标
建设目标包括社会和企业对该专业学生的要求。北京联合大学教学目的是为首都提供真正能学以致用的人才,社会和企业也希望学生一毕业就能对单位的设备比较熟悉,知道如何应用它。针对“电机及驱动技术”这门课,相关企业(如各种自动化公司、机床厂等用到各种电机的企业)希望毕业生到自己单位后看到实际设备能知道设备名称,工作原理是什么,看得懂一般的电机应用设计图纸,设备可能会有哪些故障,如何判断故障以及如何排除故障。
只有理论的教材和照本宣科的教学方法更适合于继续深造进行理论研究的学生。而对一般以工作为目的的学生而言,会导致其适应现场的能力极低。对高校教育而言,学生学完“电机及驱动技术”课程应该清晰地了解电机分为哪些类,如何控制这些电机,现在工业上常用的控制方法是什么,在进行实际操作时会出现什么问题,如何解决。因此,“电机及驱动技术”教材要求简洁、实用、知识面宽并且要讲清楚和相关课程如何结合。这些相关课程包括物理、电工等,其后续课程有电机驱动实训、PLC等。
二、教材建设的可行性
教育界普遍认识到教材和社会需求之间的脱节,各出版社纷纷邀请企业技术人员和高校相关教师进行一系列的教材改革。于是新的教材纷纷出炉,当然各门课程都有精品教材出现。
“电机及驱动技术”是机械工程及自动化专业的基础课之一,是“电机学”和“电力拖动基础”两门课程主要内容的结合。主要介绍交、直流电动机的工作原理结构以及电力拖动的有关知识。全书共分五章,分别为:直流电机、直流电机的电力拖动、三相交流异步电动机、三相异步电动机的电力拖动、控制电机。内容囊括常用的交、直流电机以及控制电机,并着重介绍其在工业中的具体应用。本教材编写时力求把握高职教育的特点,淡化电机内部电磁场理论;减少公式的推导;注重分析其结构对公式中参数的影响;简化电机原理分析;加强实际应用的举例。编写过程中把握高职学生的特点,力求图文并茂、化难为易,使学生想学、爱学、学好。
三、教材建设要注重的方向
首先要考虑学生的认知规律——由易到难,由简到繁,好奇心重。针对其认知规律激发学生学习兴趣、调动学生自主学习的积极性。心理学研究表明, 一个人做他感兴趣的事情, 可以发挥智力潜能80%以上, 而做他不感兴趣的事, 则只能发挥智力潜能的20%左右。教材要做到通俗易懂,又有一定的难度,并合理设疑。例如,在编写三相异步电动机的运行控制时,先通过提问的方式设疑。电梯是三相异步电动机的直接应用,可列出如下问题:电梯是如何工作的?为什么按按钮就下来,又怎么能上去?电机的正反转怎么实现?然后再提示在电梯的控制中电机的启动、调速和制动以及正反转都是通过变频器实现的,调速方式中变频调速是主流。变频器将恒定电压恒定频率的电源转变成频率和输出电压可调的电源供给电动机,电动机带动轿厢完成其运行。轿厢内有显示楼层的信号,因此控制设备会有显示输出。通过一个简单的电梯系统将电机的整个运行过程都囊括在内。
其次要注重实践。根据应用型本科院校对人才所需知识、能力和素质结构的要求,强调理论与实践并重,理论为应用服务的原则。把“电机学”、“电力拖动”和“控制电机”三门课程内容有机地结合在一起,教材中增加实验内容,让学生提前对实验设备和方法有一定了解,这样做实验时才能做到有的放矢。实验内容要操作性强,现象明显。教材编写中可以给出相应的工程背景,比如电车的启动、制动、调速过程。这样学生就会养成观察实际生活中运用电机的实例的习惯。
教材内容不仅要包括传统电机类型及驱动方式,也要有最近发展起来的新型电机、新型电机驱动的方法,以扩大学生知识面,加快知识更新。如各种伺服电机,用于磁悬浮的直线电机,以及超声波电机。超声波电机突破了传统电磁感应电机的概念,利用压电陶瓷的逆压电效应将电能转换成定子的机械振动能,然后通过定子和转子的摩擦耦合作用驱动转子旋转并输出力矩。超声波电机具有低速大转矩、动作响应快、定位精度高、运行无噪声、无输入自锁、无电磁干扰、不产生电磁辐射等卓越特性,因此广泛适用于航空、航天、光学设备、汽车专用电器、机器工业控制系统、高精度测量仪器、智能机器人等领域。
参考文献:
[1]刘林山,丛中笑.新形势下高职自动化专业课程教学改革与探索[J].职业时空,2007,(20).
[2]诸葛致,张小兰.电机及拖动基础[M].重庆:重庆大学出版社,2004.
[3]许晓峰.电机及拖动(第2版)[M].北京:高等教育出版社,2004.
[4]顾绳谷.电机与拖动基础[M].北京:机械工业出版社,2007.
[5]王冰峰.关于“电机与拖动”课程教学的几点思考[J].高等教育研究,2002,(4):82-84.
(责任编辑:麻剑飞)
关键词:电机及驱动技术;教学方法改革;教材建设
作者简介:王淑芳(1975-),女,山西壶关人,北京联合大学机电学院,讲师,工学博士,主要研究方向:自动控制理论及其应用;刘长青(1974-),女,辽宁阜新人,北京联合大学机电学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:自动控制理论及其应用。(北京 100020)
基金项目:本文系2009年北京联合大学校级教改基金项目(项目编号:11104541304)的研究成果。
“电机及驱动技术”课程很多大学、专科院校都有设置,它是一门理论性很强的专业基础课, 同时又具有专业课的性质,对专业的其他课程具有承上启下的功能, 其教学质量的高低直接影响着许多后续课程的学习。有的高校将其分为“电机学”和“电力拖动”两门课程,厚厚的一本《电机学》教材,遍布各种公式,让高职学生望而却步;“电力拖动”中多讲授比较传统的控制方法,要求各种计算才能达到控制目的,新的控制方法和控制理论没有补充进来。
机械工程及自动化专业的教育主要是培养面向生产和社会实践第一线的实用型、高级技术应用型的人才。围绕这一培养目标, 对理论内容的教学以“必需、够用”为度, 重在强化应用和培养学生的实际操作技能。这就意味着教师在教学实践中应改变传统的教学方法, 探索多种途径优化课堂教学, 才能全面提高教学质量。针对教材和教学目标不太一致的情况,对“电机及驱动技术”的教材建设提出自己的想法。本文从教材建设的目标,教材建设的可行性,教材建设要注重的方向这几个方面进行探讨。
一、教材建设的目标
建设目标包括社会和企业对该专业学生的要求。北京联合大学教学目的是为首都提供真正能学以致用的人才,社会和企业也希望学生一毕业就能对单位的设备比较熟悉,知道如何应用它。针对“电机及驱动技术”这门课,相关企业(如各种自动化公司、机床厂等用到各种电机的企业)希望毕业生到自己单位后看到实际设备能知道设备名称,工作原理是什么,看得懂一般的电机应用设计图纸,设备可能会有哪些故障,如何判断故障以及如何排除故障。
只有理论的教材和照本宣科的教学方法更适合于继续深造进行理论研究的学生。而对一般以工作为目的的学生而言,会导致其适应现场的能力极低。对高校教育而言,学生学完“电机及驱动技术”课程应该清晰地了解电机分为哪些类,如何控制这些电机,现在工业上常用的控制方法是什么,在进行实际操作时会出现什么问题,如何解决。因此,“电机及驱动技术”教材要求简洁、实用、知识面宽并且要讲清楚和相关课程如何结合。这些相关课程包括物理、电工等,其后续课程有电机驱动实训、PLC等。
二、教材建设的可行性
教育界普遍认识到教材和社会需求之间的脱节,各出版社纷纷邀请企业技术人员和高校相关教师进行一系列的教材改革。于是新的教材纷纷出炉,当然各门课程都有精品教材出现。
“电机及驱动技术”是机械工程及自动化专业的基础课之一,是“电机学”和“电力拖动基础”两门课程主要内容的结合。主要介绍交、直流电动机的工作原理结构以及电力拖动的有关知识。全书共分五章,分别为:直流电机、直流电机的电力拖动、三相交流异步电动机、三相异步电动机的电力拖动、控制电机。内容囊括常用的交、直流电机以及控制电机,并着重介绍其在工业中的具体应用。本教材编写时力求把握高职教育的特点,淡化电机内部电磁场理论;减少公式的推导;注重分析其结构对公式中参数的影响;简化电机原理分析;加强实际应用的举例。编写过程中把握高职学生的特点,力求图文并茂、化难为易,使学生想学、爱学、学好。
三、教材建设要注重的方向
首先要考虑学生的认知规律——由易到难,由简到繁,好奇心重。针对其认知规律激发学生学习兴趣、调动学生自主学习的积极性。心理学研究表明, 一个人做他感兴趣的事情, 可以发挥智力潜能80%以上, 而做他不感兴趣的事, 则只能发挥智力潜能的20%左右。教材要做到通俗易懂,又有一定的难度,并合理设疑。例如,在编写三相异步电动机的运行控制时,先通过提问的方式设疑。电梯是三相异步电动机的直接应用,可列出如下问题:电梯是如何工作的?为什么按按钮就下来,又怎么能上去?电机的正反转怎么实现?然后再提示在电梯的控制中电机的启动、调速和制动以及正反转都是通过变频器实现的,调速方式中变频调速是主流。变频器将恒定电压恒定频率的电源转变成频率和输出电压可调的电源供给电动机,电动机带动轿厢完成其运行。轿厢内有显示楼层的信号,因此控制设备会有显示输出。通过一个简单的电梯系统将电机的整个运行过程都囊括在内。
其次要注重实践。根据应用型本科院校对人才所需知识、能力和素质结构的要求,强调理论与实践并重,理论为应用服务的原则。把“电机学”、“电力拖动”和“控制电机”三门课程内容有机地结合在一起,教材中增加实验内容,让学生提前对实验设备和方法有一定了解,这样做实验时才能做到有的放矢。实验内容要操作性强,现象明显。教材编写中可以给出相应的工程背景,比如电车的启动、制动、调速过程。这样学生就会养成观察实际生活中运用电机的实例的习惯。
教材内容不仅要包括传统电机类型及驱动方式,也要有最近发展起来的新型电机、新型电机驱动的方法,以扩大学生知识面,加快知识更新。如各种伺服电机,用于磁悬浮的直线电机,以及超声波电机。超声波电机突破了传统电磁感应电机的概念,利用压电陶瓷的逆压电效应将电能转换成定子的机械振动能,然后通过定子和转子的摩擦耦合作用驱动转子旋转并输出力矩。超声波电机具有低速大转矩、动作响应快、定位精度高、运行无噪声、无输入自锁、无电磁干扰、不产生电磁辐射等卓越特性,因此广泛适用于航空、航天、光学设备、汽车专用电器、机器工业控制系统、高精度测量仪器、智能机器人等领域。
参考文献:
[1]刘林山,丛中笑.新形势下高职自动化专业课程教学改革与探索[J].职业时空,2007,(20).
[2]诸葛致,张小兰.电机及拖动基础[M].重庆:重庆大学出版社,2004.
[3]许晓峰.电机及拖动(第2版)[M].北京:高等教育出版社,2004.
[4]顾绳谷.电机与拖动基础[M].北京:机械工业出版社,2007.
[5]王冰峰.关于“电机与拖动”课程教学的几点思考[J].高等教育研究,2002,(4):82-84.
(责任编辑:麻剑飞)