電機與拖動基礎課程教學改革探究

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電機與拖動基礎課程教學改革探究

摘要:在創新創業環境下,文章對“電機拖動基礎”課程進行了教學改革與探索,針對現有教學過程中存在的問題,從教學內容、教學方法和教學形式等方面入手,把創新創業的理念與思維融入到教學全過程,以期為地方經濟發展培養具有創新創業能力的高素質應用型人才。

關鍵詞:電機與拖動基礎;課程教學改革;創新創業教育

黨的報告提出,“創新是引領發展的第一動力”。2018年8月,在《國務院關于推動創新創業高質量發展打造“雙創”升級版的意見》[國發〔2018〕32號]中指出,“創新是引領發展的第一動力,是建設現代化經濟體系的戰略支撐”。如何在高校進行創新創業教育,培養大學生創新創業能力,不僅是國家經濟發展的必然要求,也是高等教育人才培養的必然要求。高等學校深化創新創業教育改革,是實施國家創新驅動發展戰略的迫切需要。為地方經濟發展提供創新人才的地方高等院校,如何適應國家創新驅動發展的戰略需要,改革人才培養方式,特別是改革本科教學人才培養方式,在培養大學生專業素質的基礎上,提升大學生創新創業能力,是地方高等要院校教育中亟須研究的課題。為了在“雙創”背景下提高學生的學習興趣和動力,培養學生的創新創業思維和能力,本文在分析“電機與拖動基礎”存在問題的基礎上,對課程教學中的教學方法、教學內容以及教學形式等進行了改革探索。

一、課程的性質及面臨的問題

“電機及拖動基礎”是桂林理工大學機械與控制工程學院自動化專業的一門專業基礎課,理論性與實踐性都非常強,既是一門有著獨立應用的課程,也為后續專業課程“運動控制系統”奠定了基礎。課程本身所涉及的基礎理論和知識面較廣,理論性強,包含的物理概念多且較難理解。電機學涉及電學、電磁學、熱力學、機械動力學等多學科內容,教學內容與生產實踐和學科發展聯系密切,研究的對象本身范圍廣泛且不斷發展,學生既要熟悉電機的工作原理、結構及運行特性,又要掌握電機的起動、調速、制動、過渡過程及電動機的容量選擇,由于課程的學時數少,使得教師在講授的時候有些問題無法講透,從而導致學生學習出現困難。此外,學生對本門課程的學習興趣不高。原因有二,其一是學生偏重于計算機類的課程,對計算機類課程的學習興趣非常高,熱衷于編程;其二是教師授課時限制,上課“滿堂灌”[1],與學生互動不足;同時,學生感覺本門課程內容與實際聯系不緊密[2],理論又晦澀難懂[3],實驗設備及開設的項目不能吸引學生[4],導致學生的學習興趣不大。為了幫助學生學習好本門課程,同時提升學生的學習興趣,該課程團隊對課程進行了教學改革,特別是在教學方法、教學內容、教學形式以及實踐教學中引入了創新創業的思維,作了有益的探索,并取得了較好的效果。

二、創新創業教育下的課程教學改革

(一)創新創業教育下的教學方法改革。讓電機實物進入教室,讓學生對電機有直觀的感性認識。近年來,由于大多數授課教師采用PPT教學,上課直接用圖片來展示實物,很少帶教學模型到課堂,所以學生只能通過教師提供的圖片來認知電機;另一認知電機實物的來源是通過實驗室的設備來認知,實驗室的設備一般是常規、小型的交、直流電機以及變壓器等,特種電機以及競賽用的電機備用的很少,由于缺少實物,不利于學生的學習,所以限制了學生的學習熱情。所以,要讓電機實物特別是學生競賽要用到的電機,如全國大學生智能車競賽用的伺服電機、舵機等走進課堂,以提高學生的學習熱情。在教學過程中,課程教學團隊要把創新思維和能力的培養融入到了教學方法中,具體方法是在教學過程中注重啟迪學生的創新思維能力,改變以前“滿堂灌”的授課方式,為一個個小問題式啟發教學,在學生解決問題的過程中,啟迪學生的創新思維。例如在對直流電機的換向器的講授中,介紹前人應用換向器可以使電機連續旋轉工作,介紹當今的無刷直流電機都可以使直流電機連續運轉;針對如何讓直流電機連續工作,對換向器可以進行哪些改進的問題,有學生就提出了應用當今的電磁充電技術,直接讓電磁能進入電機線圈,是否就可以讓直流電機正常運行的設想。在教學過程中,教師要給學生留下不設定標準答案的問題,并提供豐富的網上資源,供學生在網上查閱,學生通過大量的電機資源得到不同的答案,他們在自主學習的過程中,開闊了視野,創新思維能力得到提高。教師在介紹國內公司的同時,也要介紹國外的世界頂級電機公司。例如,介紹國內電機行業綜合門戶網站的中國電機網;介紹國內生產全球首臺百萬千瓦的水電機組的東方電氣集團公司東方電機有限公司,該公司生產的水電機組是世界上最大的水電發電機組。同時,也把世界上電機生產排名靠前的公司介紹給了學生,如西門子、ABB、羅克韋爾自動化、AMETER等世界知名的公司。讓學生從各個不同公司生產的產品中看到當今電機的發展與應用狀況,從不同公司對電機的發展方向與應用中得到不同的答案,培養了學生的創新創業思維及能力。

(二)創新創業教育下的教學內容改革。在傳統的課堂教學中,由于總的學時只有48學時,理論學時只有38學時,授課教師很少有時間講述授課內容之外的內容,特別是對當今最新的應用技術,很難顧及到,學生感覺到學習的內容都是脫離現實技術的理論,學習興趣自然也就不高;針對該情況,教師在課程教學中把當今最流行的特斯拉電動汽車的網站推薦給學生,讓學生在欣賞最新、最時尚的電動汽車技術中,感受到電機技術的耀眼光芒,讓學生知道即使是100年前的技術,經過技術創新,在當今仍然能夠引領技術潮流,贏得高額利潤,讓學生感受到技術同樣能創造利潤,能促進社會進步,進而激發學生的學習熱情。電機課程是一門獨立性強的課程,但也與其他課程有密切的聯系。在直流電機的串電阻調速時,要用到接觸器切除電阻等知識,該部分內容與工廠低壓電器技術相關;直流電機的調壓調速所用的可調直流電壓源,其可調電源技術與電力電子技術相關;步進電機的驅動控制器與計算機控制技術及電力電子技術相關等等內容;教師在有限的課時內沒有時間講授相關的內容,但是可以把相關的內容進行推廣,即在授課時盡量向外擴展,讓學生知道相關課程的聯系,并通過布置課后作業,讓學生自己主動去學習,讓學生在課外進行相關內容的學習,而不是孤立地學習某個單一課程內容。在課程教學過程中,教師也要注重課程內容向內挖掘,注重理論的應用,啟迪學生創新思維的培養。例如,在講授異步電機的定子鐵芯的結構時,問為什么異步電機的定子鐵芯是用0.5mm硅鋼片疊壓而成,而直流電機的定子鐵芯采用0.5mm~1.5mm鋼板鉚接即可?讓學生理解不同設計背后的理論知識的應用,而不是僅僅從成本角度進行分析,讓學生明白,只有掌握好理論知識,才能為今后的創新創業發展奠定基礎。

(三)創新創業教育下的教學形式改革。開設線上線下課程以及線上線下答疑等多種教學形式,為學生提供全方位課程服務;在教學形式上,特別是注重為大學生的學科競賽及創新創業項目服務。一方面可以為學生的學科競賽或者學生創新創業項目提供技術支持;另一方面,把學生的學科競賽或者創新創業的最新的內容融入到本課程的教學中,并通過線上線下輔導,讓學生能夠時刻得到面對面一般的技術輔導,同時把學生在學科競賽或者大創中遇到的問題反映到課堂中,讓更多的學生能接觸到。通過師生互動,吸引更多的學生參與大學生學科競賽,通過競賽和項目來培養和提高學生的創新創業能力。鑒于理論課時數限制,很多內容不能深入講授,只能蜻蜓點水,一帶而過;但有些內容對學生參加學科競賽非常重要或者學生自己非常感興趣,針對該情況,學院提供研究型課程,供學生選擇。例如,電機線圈繞組的繞制、伺服電機的驅動控制電路、電機本身的故障診斷等內容。設置研究型課程,可以讓有興趣的學生有機會繼續深入學習,同時,由于研究型課程的人數不多,所以教師可以針對性地一一回答學生的問題,師生互動更加便利。學生通過對每個項目的完成而產生成就感,激發了其創新學習的熱情。同時還要鼓勵學生參加教師的項目,通過參與項目實踐,提升學生的理論知識、實踐動手能力和創新創業能力。

(四)建設更加豐富的實驗教學項目和實踐教學基地。電機與拖動基礎課程是一門實踐性很強的課程,最終要應用到生活或生產實踐中。大學生應該掌握本門課程的理論并能在實踐中應用,為了提高學生的學習積極性,培養學生的實踐能力,教師在實驗教學項目中,增加了一些非考核加分項目,例如,學生自己繞制一個小型電機,或者自制伺服電機的驅動器等非實驗教學內的實驗項目,可以給學生的實驗成績加分;也鼓勵學生通過參加學科競賽等方式換得實驗成績的獎勵;通過這些非考核加分項目訓練,提高了學生的實踐能力。為提高學生的學習興趣,培養學生創新創業的實踐能力,教學團隊非常注重對自動化專業的實踐教學基地和校外實踐教學平臺的建設,每年都針對企業接納學生的人數以及學生在企業實踐過程中對企業的評價統計評分,并根據企業的行業影響和生產水平,選擇學生評價高的企業進行實踐教學基地的簽訂,以滿足學生實踐的要求。

三、結語

為了提高學生的創新創業能力,課程教學團隊把創新創業思維和能力的培養融入到電機與拖動基礎課程的改革中,并從教學方法、教學內容、教學形式等方面進行了探索。通過上述改革措施,學生學習的積極性明顯提高,課堂內外與教師的互動也增多,學生的創新思維能力和實踐能力均得到了訓練和提高。

參考文獻:

[1]曹瑞武,王凱,郝振洋.基于“雨課堂”的“電機與拖動基礎”教學實踐[J].電氣電子教學學報,2019(12).

[2]郭殿林,姜志成,劉遠義.電機與拖動基礎教學改革探析[J].黑龍江教育(高教研究與評估),2017(5).

[3]張新,張自雷.以應用型人才培養為目標的電機與拖動課程教學改革探索[J].中國現代教育裝備,2018(4).

[4]郗忠梅,劉林,趙法起.電機與拖動實驗教學的改革與探索[J].教育現代化,2019(26)

作者:孫旋 張群英 張瑞芳 單位:桂林理工大學

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