电机拖动与控制课程中的实践教学模式优化

摘要：在工业4.0和智能制造大发展的今天，电机是工业生产中的关键执行部件之一，拖动和控制技术的创新成为产业升级发展的核心驱动力。电机拖动与控制这门课程肩负着为专业人员提供先进电机技术培训的重大责任，并在电气工程、自动化等相关领域中具有不可或缺的重要性。本文分析电机拖动与控制课程实践优化重要性，探究教学模式优化策略。

关键词：电机拖动与控制课程；实践模式；优化

在新工科建设如火如荼进行这一背景下，电机拖动及控制课程实践教学再也不能因循守旧，需要探索创新模式并融合现代教育技术和企业实际项目多元元素，督促学生在实际工作中锻炼工程设计，问题解决及团队协作的综合能力，为其今后成功投入行业前沿工作筑牢基础。

一、电机拖动与控制课程中的实践教学模式优化重要性

（一）深化知识理解

电机拖动与控制这门课程的理论知识通常比较抽象和繁杂。优化实践教学模式，对于加深知识的理解具有重要的意义。学生只靠书本学习很难完全掌握知识内涵。而实践教学的合理优化可以使学生把晦涩难懂的理论具象化地运用到实际操作中。实践环节在理论和实践之间架起一座桥梁，让学生从直观的角度洞悉知识本质。这一从抽象向具体的过渡大大加强学生吸收知识的能力【1】。

（二）提升实践技能

电机拖动与控制课程实践性很强。优化实践教学模式，是促进学生实践技能发展的关键。传统的教学模式中学生的实践机会受到限制，动手能力很难得到全面地锻炼。并且经过优化的实践教学给学生搭建足够的实操平台。在练习过程中学生需自己动手完成电机安装，调试和运行控制系列工作。这一过程既需要其对所学理论知识的熟练应用，又需要其不断提高实际操作能力，问题解决能力和创新思维能力。

二、电机拖动与控制课程中的实践教学模式优化措施

（一）精设实践项目，贴合课程核心知识

在电机拖动与控制的教学过程中，精心策划的实践项目对于提高教学效果是非常关键的。教师需要深挖课程的核心知识要点、密切结合实际应用场景、巧设实践项目框架【2】。通过该方法，指导学生实现理论知识和实践操作的深入结合，有效强化学生对于核心知识的认知和应用，有助于学生在实践中逐渐掌握关键技术和方法。

例如，在讲授电机调速相关知识时，教师可以设计一个 “基于直流电机的调速系统设计” 实践项目。项目前期指导学生理清直流电机调速原理，例如电枢电压变化和励磁电流变化。然后，由学生独立选择调速方法和设计相关电路。教师在这一过程中可以提供所需的元器件例如直流电机，晶闸管和控制器。学生们需按照选定的调试方法合理地接通电路并编制控制程序。调试阶段学生们可能碰到电机转速不稳和调速范围达不到期望的情况。这时，教师要指导学生对电路的设计，参数的设置进行检查。通过对这些现实问题的解决，使学生既能够深刻理解直流电机调速这一核心知识，又能够促进实践操作能力和问题解决能力的培养，真正做到理论联系实际。

（二）运用模拟软件，辅助实践操作流程

随着科学技术的日益发展，模拟软件越来越多地运用到教育领域中。在电机拖动与控制的实际教学过程中，采用模拟软件可以为实践操作流程提供有力的支持。教师可利用模拟软件的丰富功能构建一个虚拟实践环境供学生尝试虚拟场景操作，预先熟悉实践流程和关键步骤。这样既有利于减少实践操作中存在的风险，又能够提升学生学习效率，让学生能够更加清楚地了解实践内容，然后再进行实际操作。

以三相异步电动机的启动控制为例，教师可以使用专业的模拟软件，例如Multisim，来向学生展示Multisim软件的基础操作界面和功能模块。接着，布置任务，要求学生通过软件建立三相异步电动机直接起动与降压起动电路模型。搭建时，要求学生们根据已学知识正确地选用元器件和设定参数，例如电机额定功率，额定电压和启动电流。在搭建好电路之后，学生们就可以利用软件仿真功能对电机起动过程进行仿真。我们观察电机启动时电流和电压的变化趋势，并探讨不同的启动策略如何影响电机的启动表现。通过该模拟操作可以使学生直观地观察到理论知识在实践中的运用结果，从而为之后的实际操作打下坚实的基础，还可以加深学生对于三相异步电动机起动控制相关知识的了解和掌握。

（三）开展小组协作，提升实践合作能力

电机拖动与控制课程实践教学中学生个体通常很难处理复杂实践项目。通过进行小组协作可以发挥学生之间优势互补的作用。教师可以通过项目任务的辅助，对学生进行合理的分组，发掘每一位学生的专长，并指导他们找准自己在小组中的位置，共同实践任务【3】。

例如：在电机控制系统搭建的实践中，教师可依据学生的学习能力、动手能力以及性格特点等因素，将学生分成若干小组，每组4—5人。组内，部分学生具有扎实的理论知识，能够承担电机控制系统方案设计工作，根据已学电机拖动原理确定电机选型，计算需要功率，设计控制电路初步架构；部分学生具有出色的实践操作能力，在获得设计方案之后，他们会负责实际硬件的搭建工作，并精确地将电机与各种控制元件，例如继电器、接触器和传感器等连接起来，以确保电路连接的准确性和可靠性；也有沟通能力突出的学生负责协调组员工作进展和教师交流工程上的难题等。项目进展期间，组员之间经常沟通和探讨，解决电机运行不稳和控制信号不准的难题。教师在旁边观察并及时进行指导，如学生们在电机转速控制方法上有差异时教师指导学生们比较各种控制算法的优劣，有助于团队进行合理的抉择，并最终推动各个团队顺利地构建一个稳定工作的电机控制系统。

（四）引入案例分析，深化实践理论认知

电机拖动与控制这门课程具有很强的理论性，仅仅通过理论讲解，学生很难真正理解知识在实践中的运用。在介绍案例分析时，教师可以选择工业生产或者生活中电机应用的典型案例来指导学生解剖案例中原理，过程以及解决问题的思路，使学生把抽象理论知识和实际场景密切结合起来。通过深入剖析案例，可以使学生对课程理论有更加深入的了解，并学会用所学理论知识去解决现实中的问题，促进知识迁移。

以电梯中电机拖动及控制系统为例，老师在课中详细描述了电梯整个运行过程。在电梯启动阶段，电机在启动过程中如何利用变频调速技术达到平滑加速并克服轿厢和配重之间重力差的目的，根据牛顿第二定律和电机转矩特性计算出启动时所需要的转矩以及功率；到匀速运行阶段，电机如何维持恒定转速，保持轿厢的稳定上升或下降，这涉及电机的稳态运行理论以及闭环控制系统的调节作用；再到制动阶段，电机又如何实现快速且安全的制动，防止轿厢冲顶或蹾底，此过程需运用电机的制动原理，如能耗制动、反接制动等知识。随后，教师引导学生分析电梯控制系统中各类传感器（例如，位置传感器、速度传感器等）采集的数据如何反馈给控制器，控制器依据这些数据如何调整电机的运行参数，实现对电梯运行速度、位置的精准控制。在分析的过程中老师们提出了一些假设性问题，如电梯负载骤增时电气控制系统应该怎样调节才能确保电梯的正常工作等，使学生利用已学过的电机拖动及控制理论来推理和分析，加深对本课程知识的了解和把握。

三、结语

在工业转型和新工科建设的大背景下，电机拖动与控制课程的实践教学模式优化具有深远意义。通过巧妙设计实践项目，合理使用模拟软件，引入小组协作模式和案例分析方法等一系列优化措施，在理论到实践之间架起一座桥梁，帮助学生提高综合素养和专业能力。放眼未来，不断探索创新实践教学模式将会进一步促进教育和产业的深度融合，培养出更加符合产业发展需要的复合型社会人才，使其在智能制造等前沿领域发挥关键作用，有力地促进工业技术的持续进步与创新发展。

参考文献

[1]孙道兵.混合式教学模式在电机拖动与控制课程中的应用[J].科技风，2021，（13）：23-24.

[2]田秀梅.理论与实践相结合在“电机拖动与控制”课程中的应用[J].内燃机与配件，2017，（23）：166-167.

[3]赵新凯.电机拖动与控制课程教学改革的实践[J].现代职业教育，2016，（15）：171.