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摘要:“控制电机”是电气工程及其自动化专业的必修专业课,其理论性和实践性均较强,从应用的角度出发,着重分析各种控制电机的基本原理、电磁关系和运行特性。本文旨在通过科学的整合确定出实用的教学内容,并采用有针对性的教学方法提高教学效果,使学生能够掌握各种控制电机的基本结构及基本工作原理、基本分析方法,学会正确选择和使用控制电机,拓宽学生的就业面,为学生毕业后从事相关工作打下必要的基础。
关键词:控制电机;教学改革;课程考核评价
作者简介:姜志玲(1974-),女,山东海阳人,西南石油大学电子信息工程学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:电力系统及其自动化;许瑾(1980-),女,陕西商洛人,西南石油大学电子信息工程学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:电力电子技术在电力系统中的应用。(四川 成都 610500)
“控制电机”课程所涉及的知识和技能是电气工程及其自动化专业的必修内容,该课程综合了电机在控制系统中的应用及其发展,比较抽象,教师讲授和学生理解起来都有一定的难度。学生上了这门课后,掌握了多少实用的知识和技能,能否满足就业需求是一个值得研究探讨并亟待解决的问题。针对上述情况,结合近年来的教学实践,笔者认为可以删掉陈旧的知识和冗长的推导过程,补充与实际应用联系密切的新知识,提高学生的动手能力,并在教学中尝试使用适应该课程特点的教学方法。
一、教学方法改革
本课程教学理念的基本主张是以理论学习为基础,以研究实践为平台,以能力形成为核心。教师的作用不单是教授知识,更重要的是教会学生思维,教会学生创造思维。学生有了创造思维能力,不仅可以学会教师教授的知识,而且可以在自己的思维实践中学到教师没有教授的知识,甚至创造新知识。教知识总是有限的,教思维是根本,教师应当是创造思维的指导者。因此,教师必须特别注意不断拓宽和深化自身的专业基础知识,及时调整与更新学术观念和思维方法,增强创新意识,做到常教常新,充分发挥引导作用。
传统的常规教学方法是以讲解、传授知识为主,教师的主要精力放在讲解教材上,学生的学习是被动的、消极的,常出现基础好的学生早已听懂,而基础差的学生却没有听懂就讲过去了,这是传统教法不足的一面。虽然单纯传授知识的常规教学存在着一些不足,难以满足当今社会就业的需求,但我们不能对其一概否定。因为传统教法仍有它合理的和可继承的一面,它是教学改革的基础和前提,教学改革是常规教学的提高和发展,常规教学不是一成不变,而是不断发展和丰富的。
为此,在“控制电机”课程教学改革中要实现几个转变:(1)变单纯传授知识为传授知识的同时注重能力培养;(2)变教师为中心为学生为主体;(3)变重教法轻学法为教、学法同步改革。教法改革服从人才素质培养,学法改革引导学生由苦学变乐学,由学会变会学。强调基础教育与职业教育相互渗透,既要抓好课内教育又要抓好课外教育,发挥学生的积极性、主动性。
围绕本课程要实现的转变,课程树立了以学生岗位能力培养为核心,以就业为导向,以岗位技术为导入的教学理念,创新教学手段。采用多个教师任课,共同探讨该课程的教学改革方法,采用模块化教学,充分利用各种现代化教学手段将计算机技术、多媒体技术、网络技术融于该课程教学环节中,教会学生创造性地学习、探索性地学习,注重培养学生的创新思维、工程意识、动手能力及分析问题、解决问题的能力,加强学生动手能力的培养,融职业能力培养和职业素质教育为一体,将和控制电机有关的最新资料、最新设备、最新技术加入到课程教学中。
二、教学内容改革
在改革教学方法的同时,对教学内容也进行变革。更新课程内容既要精选经典教学内容,又要适应社会的不断进步,及时反映当代社会科学技术的最新成果。根据控制电机的应用和知识领域,将课程划分为5个模块:交直流测速发电机、交直流伺服电动机、自整角机、旋转变压器、步进电动机。通过学习、感知、应用和提高的教学模式,使学生将理论和实践密切联系,渐进提高,力求进一步提高专业综合能力。建立实验室、实验时间和教学资源完全开放的教学环境,为学生亲身体验控制电机的实际应用提供良好的条件,有助于培养学生的学习兴趣、提高学生的动手能力。
授课内容安排合理后,授课期间应充分发挥理论联系实际的作用。例如,在讲电机的调速时,设计实际问题引入——为什么调速器能改变风扇的转速?这个问题学生很熟悉却说不出,如此便可将学生的注意力吸引过来,促使他们进入思考状态。另外,控制电机是多种电机在控制系统中的应用,所以在讲解时应注意分析与比较,寻找共性,强调电机之间的内在联系,找出规律性的东西。如各类电机的原理,归纳其共性都是建立在电磁感应定律基础之上的,都是以磁场为媒介来实现能量转换的,都可以用基本方程式、等值电路和向量图来描述。又如,目前国内的数字控制系统中,大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似,但在使用性能和应用场合上存在着很大差异。首先,两者的控制精度和低频特性是不同的,步进电机在低速时容易出现低频振动现象,而交流伺服电机运转平稳,在低速时不会出现振动现象。其次,两者的矩频特性、过载能力和速度响应也不同,步进电机的输出力矩随转速升高而下降,且其不具有过载能力,而交流伺服电机为恒力矩输出,具有较强的过载能力,其速度响应性能比步进电机好得多。通过比较分析,使学生更容易掌握电机在控制系统中的应用。
三、加强实践环节
实践教学是培养学生创造力、提高学生综合能力的一种有效途径。因此,加强实践环节、强化培养综合实践能力是造就高质量创新人才的关键。过去由于重理论、轻实践观念的影响,实践环节相对薄弱。而21世纪人才培养模式要求培养出的人才具有“基础扎实、知识面广、有创新意识、动手能力强、素质高”的特点,因此,在教学过程中要切实更新教育观念,加大改革力度,注重并加强实验和实践环节,这有助于学生理解和巩固所学理论知识,有利于培养和锻炼学生的动手能力、创新能力。
在“控制电机”课程实践环节中,注重强化基础和学生应用能力以及工程实践经验的培养,强调理论水平、学生水平和研究能力的提高。不以固定不变的标准来衡量学生,不以呆板不变的实验授课方式和缺乏新意的实验内容来对不同层次的学生教学。在实践过程中注重验证性实验的技巧培养,更强调综合性、设计性、创新性实验能力的培养,遵守从最简单的验证性实验出发向设计型转化,逐步形成实践教学由单项到综合,由定性分析到定量优化组合,由能力培养到设计应用。创造条件对学生实行开放性实验,让学有余力的学生自主构思实验内容,设计实验方案和实验电路,真正做到以学生自主学习为中心,教师仅起侧面辅导和把关作用,这种开放性实验方式更有利于培养学生的综合实践能力与创造思维能力。
四、课程考核评价方法
课程考核评价方法对教学效果也有着重要的影响。根据大众化教育的特点和该课程以就业为导向、岗位技术为导入的理念,课程考核方法也应加以适当的改革,应重视平时和实践能力的考核,将闭卷、开卷、现场实际操作、答辩等几种方式进行综合运用,重视科学精神、协作意识、创新精神和实践能力的培养与考核。
理论部分成绩评定包括学习态度、作业情况、答辩、阶段考核等;实践部分包括操作观察、问题回答、实验效果及报告、操作考试等,力求实现学生的学习过程和学习结果相一致,学习知识和学习能力相统一,做到科学、准确、全面地评价学生的知识、能力和素质,引导学生知识、能力和素质协调发展。坚持向每一届学生收集对课程的意见和建议,不断提高教学水平和质量。
五、结论
“控制电机”课程的教学改革对培养学生的学习兴趣和提高学生的动手能力有着很大的帮助。但是,教无定法,贵在得法,“控制电机”课程改革任重而道远,教学内容、教学手段、教学方法、教学思想的不断改进、变革对教师提出了更高的要求,作为教师只有在教学实践中不断提高自身素质和专业水平,勇于探索和创新,才能培养出合格的专业技术人才。
参考文献:
[1]罗如山.《控制电机》教学探索[J].科技信息,2007,(23):158.
[2]诸小鹏.《电机及拖动控制技术》教学改革的实践与体会[J].中国电力教育,2009,132(3):71-72.
[3]吴永红.《电机与电气控制》课程改革初探[J].黑龙江科技信息,2008,(31):238.
[4]黄芹.关于加强《电机与电气控制》实践课教学的探讨[J].黑龙江科技信息,2009,(8):146.
(责任编辑:麻剑飞)
关键词:控制电机;教学改革;课程考核评价
作者简介:姜志玲(1974-),女,山东海阳人,西南石油大学电子信息工程学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:电力系统及其自动化;许瑾(1980-),女,陕西商洛人,西南石油大学电子信息工程学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:电力电子技术在电力系统中的应用。(四川 成都 610500)
“控制电机”课程所涉及的知识和技能是电气工程及其自动化专业的必修内容,该课程综合了电机在控制系统中的应用及其发展,比较抽象,教师讲授和学生理解起来都有一定的难度。学生上了这门课后,掌握了多少实用的知识和技能,能否满足就业需求是一个值得研究探讨并亟待解决的问题。针对上述情况,结合近年来的教学实践,笔者认为可以删掉陈旧的知识和冗长的推导过程,补充与实际应用联系密切的新知识,提高学生的动手能力,并在教学中尝试使用适应该课程特点的教学方法。
一、教学方法改革
本课程教学理念的基本主张是以理论学习为基础,以研究实践为平台,以能力形成为核心。教师的作用不单是教授知识,更重要的是教会学生思维,教会学生创造思维。学生有了创造思维能力,不仅可以学会教师教授的知识,而且可以在自己的思维实践中学到教师没有教授的知识,甚至创造新知识。教知识总是有限的,教思维是根本,教师应当是创造思维的指导者。因此,教师必须特别注意不断拓宽和深化自身的专业基础知识,及时调整与更新学术观念和思维方法,增强创新意识,做到常教常新,充分发挥引导作用。
传统的常规教学方法是以讲解、传授知识为主,教师的主要精力放在讲解教材上,学生的学习是被动的、消极的,常出现基础好的学生早已听懂,而基础差的学生却没有听懂就讲过去了,这是传统教法不足的一面。虽然单纯传授知识的常规教学存在着一些不足,难以满足当今社会就业的需求,但我们不能对其一概否定。因为传统教法仍有它合理的和可继承的一面,它是教学改革的基础和前提,教学改革是常规教学的提高和发展,常规教学不是一成不变,而是不断发展和丰富的。
为此,在“控制电机”课程教学改革中要实现几个转变:(1)变单纯传授知识为传授知识的同时注重能力培养;(2)变教师为中心为学生为主体;(3)变重教法轻学法为教、学法同步改革。教法改革服从人才素质培养,学法改革引导学生由苦学变乐学,由学会变会学。强调基础教育与职业教育相互渗透,既要抓好课内教育又要抓好课外教育,发挥学生的积极性、主动性。
围绕本课程要实现的转变,课程树立了以学生岗位能力培养为核心,以就业为导向,以岗位技术为导入的教学理念,创新教学手段。采用多个教师任课,共同探讨该课程的教学改革方法,采用模块化教学,充分利用各种现代化教学手段将计算机技术、多媒体技术、网络技术融于该课程教学环节中,教会学生创造性地学习、探索性地学习,注重培养学生的创新思维、工程意识、动手能力及分析问题、解决问题的能力,加强学生动手能力的培养,融职业能力培养和职业素质教育为一体,将和控制电机有关的最新资料、最新设备、最新技术加入到课程教学中。
二、教学内容改革
在改革教学方法的同时,对教学内容也进行变革。更新课程内容既要精选经典教学内容,又要适应社会的不断进步,及时反映当代社会科学技术的最新成果。根据控制电机的应用和知识领域,将课程划分为5个模块:交直流测速发电机、交直流伺服电动机、自整角机、旋转变压器、步进电动机。通过学习、感知、应用和提高的教学模式,使学生将理论和实践密切联系,渐进提高,力求进一步提高专业综合能力。建立实验室、实验时间和教学资源完全开放的教学环境,为学生亲身体验控制电机的实际应用提供良好的条件,有助于培养学生的学习兴趣、提高学生的动手能力。
授课内容安排合理后,授课期间应充分发挥理论联系实际的作用。例如,在讲电机的调速时,设计实际问题引入——为什么调速器能改变风扇的转速?这个问题学生很熟悉却说不出,如此便可将学生的注意力吸引过来,促使他们进入思考状态。另外,控制电机是多种电机在控制系统中的应用,所以在讲解时应注意分析与比较,寻找共性,强调电机之间的内在联系,找出规律性的东西。如各类电机的原理,归纳其共性都是建立在电磁感应定律基础之上的,都是以磁场为媒介来实现能量转换的,都可以用基本方程式、等值电路和向量图来描述。又如,目前国内的数字控制系统中,大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似,但在使用性能和应用场合上存在着很大差异。首先,两者的控制精度和低频特性是不同的,步进电机在低速时容易出现低频振动现象,而交流伺服电机运转平稳,在低速时不会出现振动现象。其次,两者的矩频特性、过载能力和速度响应也不同,步进电机的输出力矩随转速升高而下降,且其不具有过载能力,而交流伺服电机为恒力矩输出,具有较强的过载能力,其速度响应性能比步进电机好得多。通过比较分析,使学生更容易掌握电机在控制系统中的应用。
三、加强实践环节
实践教学是培养学生创造力、提高学生综合能力的一种有效途径。因此,加强实践环节、强化培养综合实践能力是造就高质量创新人才的关键。过去由于重理论、轻实践观念的影响,实践环节相对薄弱。而21世纪人才培养模式要求培养出的人才具有“基础扎实、知识面广、有创新意识、动手能力强、素质高”的特点,因此,在教学过程中要切实更新教育观念,加大改革力度,注重并加强实验和实践环节,这有助于学生理解和巩固所学理论知识,有利于培养和锻炼学生的动手能力、创新能力。
在“控制电机”课程实践环节中,注重强化基础和学生应用能力以及工程实践经验的培养,强调理论水平、学生水平和研究能力的提高。不以固定不变的标准来衡量学生,不以呆板不变的实验授课方式和缺乏新意的实验内容来对不同层次的学生教学。在实践过程中注重验证性实验的技巧培养,更强调综合性、设计性、创新性实验能力的培养,遵守从最简单的验证性实验出发向设计型转化,逐步形成实践教学由单项到综合,由定性分析到定量优化组合,由能力培养到设计应用。创造条件对学生实行开放性实验,让学有余力的学生自主构思实验内容,设计实验方案和实验电路,真正做到以学生自主学习为中心,教师仅起侧面辅导和把关作用,这种开放性实验方式更有利于培养学生的综合实践能力与创造思维能力。
四、课程考核评价方法
课程考核评价方法对教学效果也有着重要的影响。根据大众化教育的特点和该课程以就业为导向、岗位技术为导入的理念,课程考核方法也应加以适当的改革,应重视平时和实践能力的考核,将闭卷、开卷、现场实际操作、答辩等几种方式进行综合运用,重视科学精神、协作意识、创新精神和实践能力的培养与考核。
理论部分成绩评定包括学习态度、作业情况、答辩、阶段考核等;实践部分包括操作观察、问题回答、实验效果及报告、操作考试等,力求实现学生的学习过程和学习结果相一致,学习知识和学习能力相统一,做到科学、准确、全面地评价学生的知识、能力和素质,引导学生知识、能力和素质协调发展。坚持向每一届学生收集对课程的意见和建议,不断提高教学水平和质量。
五、结论
“控制电机”课程的教学改革对培养学生的学习兴趣和提高学生的动手能力有着很大的帮助。但是,教无定法,贵在得法,“控制电机”课程改革任重而道远,教学内容、教学手段、教学方法、教学思想的不断改进、变革对教师提出了更高的要求,作为教师只有在教学实践中不断提高自身素质和专业水平,勇于探索和创新,才能培养出合格的专业技术人才。
参考文献:
[1]罗如山.《控制电机》教学探索[J].科技信息,2007,(23):158.
[2]诸小鹏.《电机及拖动控制技术》教学改革的实践与体会[J].中国电力教育,2009,132(3):71-72.
[3]吴永红.《电机与电气控制》课程改革初探[J].黑龙江科技信息,2008,(31):238.
[4]黄芹.关于加强《电机与电气控制》实践课教学的探讨[J].黑龙江科技信息,2009,(8):146.
(责任编辑:麻剑飞)