“电机学”是高等职业学院机电一体化专业的一门重要专业基础课, 由于“电机学”是抽象理论与实际结构相结合的课程, 具有理论性和实践性强, 与工程联系紧密的特点, 常听学生感叹电机太难不好学, 也常有学生问起如何学好电机学?的确电机学是内容丰富而又相当难学的专业课程。回想我自己当初的学习过程和近年来给高职学生上课的一些教学实践体会。总结了学好电机学的几点心得体会, 供大家参考, 不正之处敬请同行指正。
1 引导学生了解课程的性质, 培养学习兴趣
人们常说兴趣是最好的老师, 有了兴趣, 会在最大程度上发挥学习的主动性、积极性。电机和我们的生产、生活、学习息息相关, 无处不在。电能是发电机生产的, 然后利用变压器升压、降压, 可减少输电过程中能量损失又保证用户根据需要安全的使用电能;电动机是另一类电机, 我们日常生活中的许多电器都离不开它, 如空调、冰箱、电扇、洗衣机、电梯等等。可见电机学绝对不是脱离现实的纯理论课程, 电机的实用价值和发展前途不言而喻, 当充分认识到这些时, 我们在学习上更有兴趣和热情。
2 引导学生掌握电机学的基本规律
自然界中事物的发生和发展都有一定的规律。定律是反映事物发展变化的客观规律, 具有普遍性, 电机学也不例外。电机学问题的本质大多可以归纳到电磁感应原理、右手螺旋法则、电磁力定律、基尔霍夫定律、欧姆定理、能量守恒定律等。这些对交流电机和直流电机同样适用。例如在学习电机学中要注意能量转化和传递关系。电机是利用电磁感应定律进行机电能量交换的装置。电动机是将电能转变成机械能;而发电机是机械能转变成电能;变压器虽然不进行能量转化, 但它的工作原理也离不开电磁感应定律。了解各种电机能量传递的过程和损耗, 这样便于理解各功率之间的相互依赖和制约的关系。
3 引导学生学会类比分析的方法
电机教学中既有空间概念又有时间概念, 既有电磁知识又有机械知识, 既有直流电机又有交流电机, 既有电动机又有发电机等等, 学生要掌握各类电机的结构、工作原理和运行特性倍感困难。在教学中, 把各类电机的相关内容联系起来, 进行横向和纵向比较讨论, 会达到事半功倍的效果。
横向比较:分析异步电机时, 如果直接从其磁路结构分析, 学生们往往感到理解吃力, 想不清楚。而变压器相对来说磁路较简单, 且安排在课程前期学习, 学生掌握较好, 所以, 可将异步电机和变压器相比较讨论。两者虽然结构不同, 但都是靠电磁感应进行工作, 电磁关系具有相似性, 将转子不动时的异步电机看作是变压器状态, 主磁通和漏磁通在定子、转子绕组中的感应电势和变压器的情况类似, 从而得到异步电机的等效电路 (图1、图2) 和平衡方程, 在此基础上再进一步分析异步电机旋转时的情况, 就容易多了。通过比较, 还可使学生认识到:异步电机有气隙, 磁阻大, 所以励磁电流大, 而变压器无气隙, 励磁电流小;异步电机定、转子电势、电流频率不同, 变压器一、二次侧参数的频率相同;异步电机主要用途为将电能转换为机械能, 即电动机, 而变压器是将电压、电流进行等级变换。这样, 不仅讲解了异步电机, 而且对变压器的认识进一步深化, 可谓一举两得。
纵向比较:分析同步发电机的稳态运行时, 可将其对称稳态运行和不对称稳态运行进行比较, 如三相稳态短路、单相短路、两相短路的基本方程、电抗参数、短路电流等;同步发电机突然短路时的电磁关系、电抗参数与稳态相对比。这样一来, 不仅将同步电机的内容进行了总结, 学生的思路也更清晰明朗了。
实际上, 在电机教学中, 还有许多内容可以采用“类比法”进行。如:磁路中的基本定律与电路中的定律类比;同步发电机与直流发电机工作原理类比;同步发电机的并网运行与变压器的并联运行类比;异步电动机启动、调速、制动与直流电动机启动、调速、制动类比等等。通过运用“类比法”, 可使电机分析过程中的复杂问题简单化, 既讲授了新知识, 又进行了上下、前后知识的对比, 巩固了旧内容, 学生感到轻松、易接受, 并且做到温故知新, 提高了学习效率。
4 引导学生加强实践能力的培养锻炼
电机学是理论性和实践性都很强的学科, 理论环节和实践环节相辅相成, 缺一不可。在整个学习过程中有三个实践环节非常重要, 不可忽视。
(1) 练习:上完课后, 学生通过做习题不仅可以检查自己是否消化和吸收知识点, 还可以起到加强和巩固知识点的目的。在解题时应注意解题方法与技巧、书写规范, 独立完成。
(2) 实验:电机学的实践性非常强, 要求每个高职学生具有一定的技能水平, 要让学生了解到实验对加深理论知识的理解, 培养他们的动手能力, 提高他们分析和解决实际问题的能力是很好的锻炼机会, 使学生对实验课有正确的认识, 积极主动动手。
(3) 实习:电机的实习有2个阶段:企业现场实习与实验室内电机拆装实习相结合。首先通过组织学生到变压器、电机的维修生产厂家实地了解它们的生产工艺过程, 使学生对电机有一个感性的认识;然后安排学生参加校内电机装配实习, 通过自己动手拆装, 从而加深对电机理论知识的理解, 拓展他们的知识面并进一步增强学生的工程意识。
在几年的高职电机教学实践过程中, 针对课程内容多、教学课时少、学习难度大的特点, 我在教学内容、教学方法和手段、考核方式等方面进行了一定改革和尝试, 体会到:针对专业方向安排教学内容, 采用灵活的教学方法, 加大课堂教学信息量, 注重理论联系实际, 就能调动高职学生的学习积极性, 从而尽可能克服长期以来在教与学两方面存在的困难, 取得较好的教学效果, 不仅为培养合格高职应用型人才打下一定的基础, 而且为课程的连续性和对后继专业课提供良好的服务与支持。
摘要：电机学的理论性和实践性都很强。如何引导高职学生学好该课程呢?首先在教学中培养学生学习电机的兴趣以激发出最大的潜能;其次引导学生掌握各种电磁理论定律;然后在学习中引导他们运用类比分析方法, 对各种电机之间的异同点进行比较分析, 将知识融会贯通, 也要引导学生注重实践环节能力的培养, 对知识进行整体的消化吸收。
关键词：电机,类比分析,实践环节
参考文献
[1] 电工学[M].北京:电力工业出版社, 1980.
[2] 王琉东.电机学[M].浙江大学出版社, 1990.
[3] 徐余法, 胡幸鸣.电机及拖动实验 (第2版) [M].北京:机械工业出版社, 1999.