论文部分内容阅读
摘要：以异步电动机启动为例，将实例探究式教学模式应用于“机电传动控制”理论教学中。教学以生产实践中的实例引出问题，引导学生思考，通过学生对所学知识的归纳总结，由理论上升为实践到解决问题，让学生带着疑问和兴趣学习，极大的提高课程教学质量和学生学习效果。
关键词：机电传动控制；探究式；教学模式
中图分类号：G642.0 文献标志码：A？摇 文章编号：1674-9324（2013）34-0127-02
一、引言
《机电传动控制》是“机械工程及自动化”专业的主干技术基础课。本课程是以满足生产过程自动化的要求，研究驱动生产机械的电动机和控制电动机的一整套电气系统为主要内容的应用技术学科[1]。该课程信息量大，涉及范围广泛，知识点多，内容所处章节分散，学生经常学到后面忘掉前面。在常规的理论教学时，对于电机或控制方法的先讲解结构，再讲解工作原理，最后讲解其应用。久而久之，很难勾起学生的兴趣，使得教学达不到理想的学习效果。因此，只有对这类教学内容、教学方法不断进行改革，才能从根本上解决和改善这门课程的学习状态。国内已有很多学者和教师对教学方法进行了研究，有启发式教学[2]，五星教学模式[3]等，在此，本文以异步电动机启动的讲解为例，对实例探究式理论教学方法改革进行探索。
二、探究式教学模式
现代教学的指导思想是以学生为主体，教师为向导。探究式教学法是指教学过程中在教师的启发和诱导下，以学生独立自主学习和合作讨论为前提，以现行教材为基本内容，教师提供一些事例和问题，以生产实践中的实际为参照对象，学生通过阅读、观察、质疑、探究、讨论、听讲等途径，自行发现并掌握相应的原理和结论的一种方法。它的指导思想是在教师的指导下，以学生为主体，让学生自觉地、主动地探究掌握认识和解决问题，研究客观事物的属性，发现事物发展的起因和事物内部的联系，从中找出规律，形成自己的概念[4]。在探究式教学的过程中，学生的主体地位、自主能力都得到了加强。教师的任务是“引导”，不是一味的“讲”，需要提出问题，然后调动学生的积极性，引导学生自己去探究。学生的任务不在是被动的“听”，是通过个人主动的学习、思考，将自己所学知识应用于解决实际问题，从而获取新知识。教学的过程一般是“导入实例—问题的提出—分析探究—解决问题—结论”。该教学方法贴近生产实践，能够将单调的课堂讲授转变为探究实际问题的解决方法，非常适合《机电传动控制》这类对学生来说，知识点多、难度大的机电专业课。其教学模式可用图1表示：
三、异步电动机启动应用实例
异步电动机启动控制电路是《机电传动控制》中继电器-接触器控制电路的重点，其中有Y-△启动控制电路，该控制电路要求启动时先将定子绕组连接成Y，启动结束后，再将定子绕组换成△连接。如果课堂上仅对控制电路进行讲授，学生得到的知识点是散乱的，听的时候好像懂了，但对于为什么这么做，这样做有什么好处，哪些情况适合这么做还是迷糊的。鉴于此，寻找合适的教学方法就是教师的责任，实例探究式在这类问题上就是一种恰当的教学方法。
1.从实例入手，提出问题引发学生兴趣。教师要围绕控制电路的内容，找出恰当的实例问题作为课程的前导，要调动学生的求知欲。通过提出实例问题引发学生的兴趣，让学生充分利用已学知识点去思考，调动学习的积极性和主动性。对于该节内容，以异步电动机的如何启动为例。首先，授课时通过复习提出异步电动机启动的要求。异步电动机启动的主要性能要求是：一、要有足够大的启动转矩。二、启动电流越小越好。由于电动机启动的瞬间，转子处于静止状态，启动电流可达额定电流的5～7倍，但由于功率因数的存在，启动转矩却不大，这就导致了启动性能与生产机械对电动机的要求相矛盾。
2.结合实例进行分析。整个探究活动室围绕问题展开的，也因问题得出结论而结束，问题设计与展示，关系到整个教学能否达到目的。在对异步电动机启动进行分析过程中，由上述的电机启动要求引出问题——哪些条件允许的情况下可以直接启动？教师引导学生复习前面的已学知识点：由于启动电流大，那么就要考虑到变压器容量。有独立变压器供电的情况下，如果生产要求电动机频繁启动，那么要求电机功率小于变压器容量的20%。电动机不经常启动，则电机的功率可小于变压器容量的30%。在这种情况下，可以直接启动，要求空载或者轻载。接着探究电机启动为什么用接触器启动？电动机能否直接通过刀闸接电源？同学们自己经过思考探究后得出普通刀闸在分断电源时有电弧产生，工作人员在生产中手上经常有汗渍，有安全隐患。另一方面，生产中停电后若生产者没有断开刀闸就离开生产现场，供电恢复后，生产现场无人值守，会引发安全事故。所以生产用电机以接触器启动为佳，通过学生自己分析得出的结论，掌握的知识更牢固。
3.分析由浅入深，逐步递进。通过一系列分析探究后得到结论，由于安全生产的要求，启动电机我们使用接触器控制，接触器有灭弧装置，具有安全性。同时停电发生后，由于线圈失电导致主触点恢复常态。若恢复供电再次生产时，需重新启动。这就避免了生产人员大意忘记切断电源带来的生产危害。这时导出直接启动的控制电路。
问题进一步深化，若生产条件不适合直接启动，那么就要对启动电流进行限制，如何启动电机呢？诱导学生先假设电机正常运行时，定子的连接方法若为△。引导学生考虑Y连接与△的区别，△启动电流是Y启动电流的三倍。然后启发学生分两步完成启动操作。先使用Y连接启动，启动结束，然后再转为△连接，使得电机正常运行。调动学生走到这一步后，又带来新的问题：电机如何Y连接，如何△连接？如何从Y连接转为△连接？通过思考，学生发现这和电机接线盒上的接线端子与定子三相绕组接线相关。如下图2（a），很快得出Y连接方法如下图2（b），△连接方法如下图2（c），再一次复习了前面的内容。知识点通过一个实例得到了串联。
4.回归实例，解决问题。最后，解决实例问题。如何实现Y-△降压启动？引入Y-△降压启动控制电路。此时，结合上面讲到的知识点，将不同章节的知识点串接起来。通过实例探究一步步分析得出为什么要用Y-△降压启动，这比只讲授其如何转换Y-△的效果明显好许多。在此基础上可再进一步探究，如果电机正常运行时定子连接是Y又如何处理？并由此将控制电路展开，介绍其他的电机启动控制电路。如定子串接电阻降压启动控制电路等。理论知识讲解完毕之后，进行总结：回归到课堂开始提出的问题——怎样实现电机的启动？学生经过自己的探究，认识到具体的生产情况不同，启动方法也不相同。并通过这一实例主线把不同章节的知识点串接起来，使学生通过分析对已经学习过的内容加以灵活应用。
四、结束语
通过“机电传动控制”实例探究式新教学模式的实施，课堂效果有很大进步，更能提升学生对该课程的兴趣，同时加深了学生对理论知识的掌握。增强了学生分析问题、解决问题的能力。
需要指出的是，在教学过程中，教学方法应灵活，不拘于某一固定模式，只要有利于学生掌握知识的教学方法，都可以大胆尝试，也可以尝试几种教学模式融合在一起。针对不同教学个体和教学对象找出最佳教学方法是每位教师的职责。
参考文献：
[1]冯清秀，邓星钟.机电传动控制[M].北京：华中科技大学出版社，2012.
[2]姚娟，堵俊，华亮.启发式实例分析在“传感器与检测技术”课程理论教学中的应用[J].探索与实践，2012，（3）.
[3]盛强.《传感器与检测技术》五星教学模式探索[J].湖州职业技术学院学报.2010，9（3）.
[4]万传林.英语探究式教学法在职业教育中的应用[J].现代企业教育，2009，（22）.
作者简介：熊晓松（1972-），男，硕士研究生，武汉科技大学城市学院机电工程学部教师，讲师，研究方向：机电一体化。
关键词：机电传动控制；探究式；教学模式
中图分类号：G642.0 文献标志码：A？摇 文章编号：1674-9324（2013）34-0127-02
一、引言
《机电传动控制》是“机械工程及自动化”专业的主干技术基础课。本课程是以满足生产过程自动化的要求，研究驱动生产机械的电动机和控制电动机的一整套电气系统为主要内容的应用技术学科[1]。该课程信息量大，涉及范围广泛，知识点多，内容所处章节分散，学生经常学到后面忘掉前面。在常规的理论教学时，对于电机或控制方法的先讲解结构，再讲解工作原理，最后讲解其应用。久而久之，很难勾起学生的兴趣，使得教学达不到理想的学习效果。因此，只有对这类教学内容、教学方法不断进行改革，才能从根本上解决和改善这门课程的学习状态。国内已有很多学者和教师对教学方法进行了研究，有启发式教学[2]，五星教学模式[3]等，在此，本文以异步电动机启动的讲解为例，对实例探究式理论教学方法改革进行探索。
二、探究式教学模式
现代教学的指导思想是以学生为主体，教师为向导。探究式教学法是指教学过程中在教师的启发和诱导下，以学生独立自主学习和合作讨论为前提，以现行教材为基本内容，教师提供一些事例和问题，以生产实践中的实际为参照对象，学生通过阅读、观察、质疑、探究、讨论、听讲等途径，自行发现并掌握相应的原理和结论的一种方法。它的指导思想是在教师的指导下，以学生为主体，让学生自觉地、主动地探究掌握认识和解决问题，研究客观事物的属性，发现事物发展的起因和事物内部的联系，从中找出规律，形成自己的概念[4]。在探究式教学的过程中，学生的主体地位、自主能力都得到了加强。教师的任务是“引导”，不是一味的“讲”，需要提出问题，然后调动学生的积极性，引导学生自己去探究。学生的任务不在是被动的“听”，是通过个人主动的学习、思考，将自己所学知识应用于解决实际问题，从而获取新知识。教学的过程一般是“导入实例—问题的提出—分析探究—解决问题—结论”。该教学方法贴近生产实践，能够将单调的课堂讲授转变为探究实际问题的解决方法，非常适合《机电传动控制》这类对学生来说，知识点多、难度大的机电专业课。其教学模式可用图1表示：
三、异步电动机启动应用实例
异步电动机启动控制电路是《机电传动控制》中继电器-接触器控制电路的重点，其中有Y-△启动控制电路，该控制电路要求启动时先将定子绕组连接成Y，启动结束后，再将定子绕组换成△连接。如果课堂上仅对控制电路进行讲授，学生得到的知识点是散乱的，听的时候好像懂了，但对于为什么这么做，这样做有什么好处，哪些情况适合这么做还是迷糊的。鉴于此，寻找合适的教学方法就是教师的责任，实例探究式在这类问题上就是一种恰当的教学方法。
1.从实例入手，提出问题引发学生兴趣。教师要围绕控制电路的内容，找出恰当的实例问题作为课程的前导，要调动学生的求知欲。通过提出实例问题引发学生的兴趣，让学生充分利用已学知识点去思考，调动学习的积极性和主动性。对于该节内容，以异步电动机的如何启动为例。首先，授课时通过复习提出异步电动机启动的要求。异步电动机启动的主要性能要求是：一、要有足够大的启动转矩。二、启动电流越小越好。由于电动机启动的瞬间，转子处于静止状态，启动电流可达额定电流的5～7倍，但由于功率因数的存在，启动转矩却不大，这就导致了启动性能与生产机械对电动机的要求相矛盾。
2.结合实例进行分析。整个探究活动室围绕问题展开的，也因问题得出结论而结束，问题设计与展示，关系到整个教学能否达到目的。在对异步电动机启动进行分析过程中，由上述的电机启动要求引出问题——哪些条件允许的情况下可以直接启动？教师引导学生复习前面的已学知识点：由于启动电流大，那么就要考虑到变压器容量。有独立变压器供电的情况下，如果生产要求电动机频繁启动，那么要求电机功率小于变压器容量的20%。电动机不经常启动，则电机的功率可小于变压器容量的30%。在这种情况下，可以直接启动，要求空载或者轻载。接着探究电机启动为什么用接触器启动？电动机能否直接通过刀闸接电源？同学们自己经过思考探究后得出普通刀闸在分断电源时有电弧产生，工作人员在生产中手上经常有汗渍，有安全隐患。另一方面，生产中停电后若生产者没有断开刀闸就离开生产现场，供电恢复后，生产现场无人值守，会引发安全事故。所以生产用电机以接触器启动为佳，通过学生自己分析得出的结论，掌握的知识更牢固。
3.分析由浅入深，逐步递进。通过一系列分析探究后得到结论，由于安全生产的要求，启动电机我们使用接触器控制，接触器有灭弧装置，具有安全性。同时停电发生后，由于线圈失电导致主触点恢复常态。若恢复供电再次生产时，需重新启动。这就避免了生产人员大意忘记切断电源带来的生产危害。这时导出直接启动的控制电路。
问题进一步深化，若生产条件不适合直接启动，那么就要对启动电流进行限制，如何启动电机呢？诱导学生先假设电机正常运行时，定子的连接方法若为△。引导学生考虑Y连接与△的区别，△启动电流是Y启动电流的三倍。然后启发学生分两步完成启动操作。先使用Y连接启动，启动结束，然后再转为△连接，使得电机正常运行。调动学生走到这一步后，又带来新的问题：电机如何Y连接，如何△连接？如何从Y连接转为△连接？通过思考，学生发现这和电机接线盒上的接线端子与定子三相绕组接线相关。如下图2（a），很快得出Y连接方法如下图2（b），△连接方法如下图2（c），再一次复习了前面的内容。知识点通过一个实例得到了串联。
4.回归实例，解决问题。最后，解决实例问题。如何实现Y-△降压启动？引入Y-△降压启动控制电路。此时，结合上面讲到的知识点，将不同章节的知识点串接起来。通过实例探究一步步分析得出为什么要用Y-△降压启动，这比只讲授其如何转换Y-△的效果明显好许多。在此基础上可再进一步探究，如果电机正常运行时定子连接是Y又如何处理？并由此将控制电路展开，介绍其他的电机启动控制电路。如定子串接电阻降压启动控制电路等。理论知识讲解完毕之后，进行总结：回归到课堂开始提出的问题——怎样实现电机的启动？学生经过自己的探究，认识到具体的生产情况不同，启动方法也不相同。并通过这一实例主线把不同章节的知识点串接起来，使学生通过分析对已经学习过的内容加以灵活应用。
四、结束语
通过“机电传动控制”实例探究式新教学模式的实施，课堂效果有很大进步，更能提升学生对该课程的兴趣，同时加深了学生对理论知识的掌握。增强了学生分析问题、解决问题的能力。
需要指出的是，在教学过程中，教学方法应灵活，不拘于某一固定模式，只要有利于学生掌握知识的教学方法，都可以大胆尝试，也可以尝试几种教学模式融合在一起。针对不同教学个体和教学对象找出最佳教学方法是每位教师的职责。
参考文献：
[1]冯清秀，邓星钟.机电传动控制[M].北京：华中科技大学出版社，2012.
[2]姚娟，堵俊，华亮.启发式实例分析在“传感器与检测技术”课程理论教学中的应用[J].探索与实践，2012，（3）.
[3]盛强.《传感器与检测技术》五星教学模式探索[J].湖州职业技术学院学报.2010，9（3）.
[4]万传林.英语探究式教学法在职业教育中的应用[J].现代企业教育，2009，（22）.
作者简介：熊晓松（1972-），男，硕士研究生，武汉科技大学城市学院机电工程学部教师，讲师，研究方向：机电一体化。