《电机与电力拖动》课程研究性教学模式研究

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摘要： 《电机与电力拖动》课是工业自动化的一门重要的技术基础课，但由于它的学科特点，却成为了学生困难的学科。为培养大学生的创新意识及提高教学效果，对此门课的教学进行了研究性学习教学模式的探讨，并提供了有关此门课研究性教学模式的案例。

Abstract： "Electrical Machinery and Electrical Drive" course is the important technological basic course of industrial automation. But because of its subject characteristics it has become a difficult subject for students. To cultivate students' sense of innovation and improve teaching effectiveness, the paper discussed research educational model of this course's teaching, and provided the cases.

关键词： 研究性学习；教学模式；课程设计；教学改革

Key words： research study; teaching model; curriculum design; teaching reform

中图分类号：G42文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）08-0271-02

0引言

《电机与电力拖动》是一门技术基础课，此门课在专业学习中占有相当重要的地位。该课程既有较强的理论性，又有很强的应用性，同时，它又可以作为一门独立的技术应用课，直接为工业生产服务。在教学中要求学生在掌握基本理论的同时，还要注意培养实践操作技能和计算方法，这必然使学生的学习带来了困难。因此在《电机与电力拖动》课程教学中进行学生研究性学习方式的探讨是《电机与电力拖动》课程的教学研究的一种尝试，在《电机与电力拖动》教学中开展研究性学习，教学模式的设置比较重要。我们在本文中将对本门课中研究性教学模式的设置做一探讨。

1研究性教学模式的概述

研究性学习，从广义理解，它泛指学生探究问题的学习，可以贯穿在各科各类学习活动中。它是一种学习的理念、策略和方法，适用于学生对所有学科的学习。从狭义解释，它是指“学生在教师指导下，从学生生活和社会生活中选择和确定研究专题，主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动”[1]。作为一门独立的课程，研究性学习旨在教学过程中以问题为载体，创设一种类似科学研究的情境和途径，让学生通过自己收集、分析和处理信息来实际感受和体验知识的产生过程，进而了解社会，学会学习，培养分析问题、解决问题的能力和创造力。它的核心是要改变学生的学习方式，强调一种主动探究式的学习，是培养学生创新精神和实践能力的一种尝试和实践。[2]

教学模式是在一定教学思想和教学理论指导下建立起来的、在教学过程中必须遵循的、比较稳固的教学程序及其方法的策略体系。研究性学习是对传统的接受式学习的一种改革与补充，它以学生的自主探究为基础，以个人或小组合作的形式，使学生掌握基本的研究性学习方法，形成运用所学知识解决实际问题的能力，初步形成科学精神和科学态度。[3]

研究性学习包括问题解决类研究性学习、探索性实验类研究性学习、科技制作类研究性学习、调查类研究性学习、扩展性研究性学习、科技前沿类研究性学习。[3]本文主要探讨的是问题解决类研究性学习和探索性实验类研究性学习在《电机与电力拖动》教学中的综合应用。

2常规教学模式学习情况调查

2.1 学生学习情况调查为了使所设计出来的每一次课能对学生的学习能力，创新能力能有很好的促进作用，我们对采用常规课堂教学模式进行教学的学生的学习兴趣、学习能力、创新能力等方面进行了测试，测试试题从概念的清晰程度、学习方法、实际应用能力、知识扩展等几个方面进行了检测，表1是其中有代表性的四个问题的调查情况。

通过上表分析，可看出常规课堂教学模式对学生来说，概念的清晰程度、学习方法、实际应用能力、知识扩展等几个方面都不尽人意，所以教学方法的改革势在必行。

2.2 毕业生实习、就业后课程知识应用情况调查为了使工科的教学改革贴近社会和企业的需求，我们对2010届电气自动化专业毕业生进行了调查，此调查是在学生已经进行完毕业设计，许多同学已和单位签订就业合同并在企业工作四个月后进行的。以下表二、表三是问卷中有代表性部分问题的分析。

我们在表2中主要对《电机与电力拖动》课程进行了调查，调查发现该课程对学生的工作是很有用的，其中最有用的是交流电机及其拖动与控制电机这两部分，这就提示我们在教学模式设计中，这两部分是重点。

表3对学生在《电机与电力拖动》课程的学习情况进行调查发现，学生喜欢的教学方式和学习方法都希望自己自动学习，不希望自己被老师所束缚，而我们开展的研究性教学模式的核心是要改变学生的学习方式，强调一种主动探究式的学习，从表中可见学生主观需要的也就是这样一种教学模式。

3模式的设计

根据研究性学习课程中发展着的研究性学习方式和研究性教学方式的思想，运用以问题解决及探索性实验为导向的研究性学习的策略，构建《电机与电力拖动》研究性课堂教学模式。教学中提供一个与学习主题密切相关的真实事件或情景，让学生对学习内容形成问题。教师提供解决问题的有关线索。引导学生自主学习，自主探究。协作学习，交流、讨论、争辩，加深对问题的理解。反思总结，对观点、思维、方法进行分析比较，促进学生有效地学习。教学设计上，以“探究实验”为主线，贯穿“研究”的精神。从发现问题，提出问题；到设计方案，探索实验，研究问题，寻找答案；再到合作交流，完成教学内容的教学思路。教学流程图如图1。

对比图1和图2的教学流程情况可发现：传统性课堂教学模式主要以老师的讲授为主，老师讲，学生听，学生的学习是被动的，而在研究性课堂教学模式中，老师的作用主要在引导，学生的参与贯穿了整个教学过程，在整个教学过程中，学生是主体，发挥了学生的主动性。

4研究性课堂模式的操作程序

第一步，教师结合现实生活提出一些与《电机与电力拖动》课程教学有关的情景性问题。要求学生选择最熟悉、最简单，而且和学生的知识水平、能力及现有的研究条件相符合的问题，研究范围不要太大。第二步，由学生选择解决某个问题来制定具体的操作细则、实验步骤，应用已有的知识和生活经验来设计方案。第三步，论证方案设计的正确性、合理性、可行性。在教师参与下，交流论证，评估完善。第四步，课堂教学中实施方案。要求学生学习理论知识，查阅有关资料；做实验时，记录现象、数据及图表，进行理论分析、论证；团结协作，共同完成研究任务。第五步，学生将研究成果归纳整理、总结提炼，形成书面和口头材料，通过交流研讨，相互分享成果，学会欣赏和发现他人的优点，学会理解和宽容，学会分析、思考和申辩。第六步，课外延伸。生产和生活中的课堂知识的应用。

5研究性课堂模式案例举例

案例举例：三相异步电动机的制动与反转。

5.1 创设问题。教学主体：教师。

①如何实现三相异步电动机的反转？②根据直流电动机的制动情况，分析三相异步电动机是否也能实现能耗制动、反接制动、回馈制动？③如何实现三相异步电动机的能耗制动，有何特点？④如何实现三相异步电动机的反接制动，有何特点？⑤如何实现三相异步电动机的回馈制动，有何特点？

5.2 设计方案。教学主体：学生。

要求：从现有的知识出发，提出研究设想，申报所需实验器材。

①研究三相异步电动机的反转；②研究三相异步电动机的能耗制动原理；③研究三相异步电动机的反接制动原理；④研究三相异步电动机的回馈制动原理。

5.3 论证方案。教学主体：师生。教学方法：共同交流、讨论。

5.4 实验研究。教学主体：学生，2~3人一组。

要求：设计实施方案，按实施方案进行实验，发现问题，设法在实验中解决。在实验中将发现以下问题：①改变三相异步电动机的定子回路中三相交流电源相序，即可改变三相异步电动机的转动方向。②能耗制动的实现方法，及能耗制动的特点。③反接制动的实现方法，及反接制动的特点。④回馈制动的实现方法，及回馈制动的特点。

5.5 相互交流。教学主体：师生。

对几种解决问题的方法进行比较、总结，交流讨论： 由三相异步电动机的工作原理分析可得，三相电动机在稳定运行时，其转动方向始终与定子绕组所产生的旋转磁场的方向相同。而旋转磁场的方向则由流过定子回路中三相电流的相序和定子绕组的空间布局位置有密切的关系，只要改变这两个条件中的任何一个，就可改变旋转磁场的方向，从而改变电动机的旋转方向。由于改变定子回路中三相电源的相序易于改变定子绕组的布局，因此，改变三相交流电动机转动方向通常采用改变定子回路中三相交流电源相序的方法来实现。

感应电动机的电磁制动分为能耗制动、反接制动和回馈制动。不论是哪一种制动状态，电动机的电磁转矩方向总是与转向相反。

能耗制动时定子接入直流电源产生固定磁场。能耗制动是将转子的动能变为电能，消耗在转子电阻上（对绕线转子感应电动机包括转子串接电阻）。笼型感应电动机采用增大直流励磁来增大高速时的制动转矩。绕线转子感应电动机采取转子串接电阻的方法使得在高速时获得较大的制动转矩。能耗制动时，电动机是直流励磁，励磁磁动势是一个恒定值。

感应电动机的反接制动分为定子两相反接制动和倒拉反接两类。当三相交流电动机n＞n1时产生回馈制动，回馈制动也称为再生发电制动。

5.6 课外延伸。学生课外自己查阅资料设计结合数字电路的知识，采用固态继电器进行设计，利用数字电路控制三相异步电动机的反转和制动

6结论

研究性学习是让学生在教师的指导下自主发现问题、探究问题并获得结论的过程。概念的学习，规律的探索，实验的开展，仪器的研制均可采用研究性课堂教学模式。研究性教学模式是培养学习能力、发挥个性特长、启迪创造发明、全面提高素质的一种教学模式。其教学模式的设置是研究性教学能否成功的关键。

从教学模式的设计可看出，在课堂中，研究性课堂教学模式使学生成为探索知识的主体，眼、手、脑、口并用，积极思考、主动学习，有效地提高了教学效果。在课后，使学生将知识进行延伸。研究性课堂教学模式可以增加学习乐趣，这种教学模式使学生不仅掌握了书本知识，更重要的是学会了思考和研究的方法，培养了创新精神和群体意识，它的长期效应远高于现时的直观效应，是传统教学模式所不能达到的。因此，这种研究性课堂教学模式值得在《电机与电力拖动》教学实践中进一步地探索、研究、总结和推广，也是《电机与电力拖动》课程教学改革的一种尝试。

参考文献：

[1]钟启泉，崔允氵郭，张华.为了中华民族的复兴，为了每位学生的发展[M].上海华东师范大学出版社，2002，（5）.

[2]赵徽．研究性学习的理念与实施[M]．北京：开明出版社，2003，（4）．

[3]刘婉华，罗朝猛．聚焦研究性学习：从理论到实践[M]．广州：中山大学出版社，2002，（2）．

[4]周定颐，李光中.电机及电力拖动(第3版)[M].北京:机械工业出版社，2007，（8）.

[5]唐介．电机及拖动(第二版)[M].高等教育出版社，2007，（12）.