课程简介

      《电机与拖动基础》课程是本科自动化、电气工程及其自动化专业和专科电气自动化技术的专业基础课，将电机学、电力拖动两门课程有机结合而成。本课程主要内容包括：直流电动机原理与拖动，变压器，交流电动机原理与拖动，电动机的选择等。本课程以电力拖动系统中采用最广泛的电机及拖动基础为重点，对电机和变压器的原理与特性，以及在生产实践中的基础应用进行了阐述，具有很强的基础性，又有一定的实践性，注重理论与实践的密切结合。在电力工业中，发电机和变压器是电站和变电所中的主要设备；在工业企业中，大量应用电动机作为原动机去拖动各种生产机械。因此本课程具有重要的地位和作用。

      本课程的目标是使学生掌握常用电机的基本结构、工作原理、内部电磁关系、运行特性、起动、制动和调速方法，以及分析计算和实验操作的基本方法和基本技能。为后续如《电气控制PLC技术》、《电力电子技术》和《电力拖动自动控制系统---运动控制系统》等专业课程打下基础，同时为从事电气自动化工程技术工作和科学研究奠定初步基础。

      本课程的学习方法是首先要了解问题是如何提出的。特别要注意对基础物理概念、基础工作原理、基本电磁关系、基本公式的理解和掌握，学会分析问题的思路和方法，注意各章节和各部分内容之间的联系，使认识和理论进一步深化，然后去做教材中有关的思考题和习题，借以检验所学内容的掌握程度。

      《电机与拖动基础》是本科自动化、电气工程及其自动化专业的专业基础课。本课程选用机械工业出版社出版的“十一五”国家级规划系列教材，由顾绳谷编写的。该教材从培养应用型创新人才入手，注重传统技术与高新技术结合，注重基本理论与应用实例结合。

      课程教学大纲是执行教学计划，实现培养目标的指导性文件。该课程1989年开设以来，分别进行了3次修订。2002年制定了该课程本科教学大纲，并经过多次修订。

      从1989年开始正式建立该课程配套实验室。2013年学校对“电机与拖动”实验室设备进行了补充，2014年预购入两套PLC实验装置，目前设备台套数达到10套，设备总价值达到100多万元，可以开出20个实验项目，实际对学生开设必做实验项目6个、选做实验项目8个。实验指导书紧密结合设备和课程大纲要求编写，经过多次修订后定稿印刷成册。

      本课程组成员在教学过程中对课程教学内容不断进行改革，理论与应用并重，在保持课程本身系统性基础上注重与其他课程的衔接与配合。教学手段上进行了较大改进，结合教学实际经过多年努力，完整的自制了适合课堂教学使用的多媒体课件。该课程2002年被评为省级优秀课程。

      在师资队伍的培养方面，重视青年教师的培养，注重师资力量的整合，目前已基本形成结构较为合理的教学梯队。

      《电机及拖动基础》课程在整个专业教学中具有承上启下的作用。本课程在《电路》、《电子技术》等课程的基础上进行学习，并为后续课程（如《电力电子技术》、《运动控制技术》、《工厂供电》、《电气控制技术与PLC》等）、创新活动、毕业设计以及今后工作提供专业技术基础知识、基本分析方法和基本实验技能。

      课程的特点是理论性强、概念抽象、专业性特征明显，与工程实际联系密切，它涉及的基础理论和知识面较广，牵涉电、磁、热、机械、化学等综合知识。为体现应用型人才培养目标的要求，教学改革的基本思路是以技术应用能力培养为主线，强调以掌握电机的基本原理、基本概念、基本特性和强化应用、以培养应用能力作为教学的重点，并将理论与实践的有机结合为突破点，加强理论教学与实验教学，从而培养学生的分析问题、解决问题的能力。

教学队伍

      教师队伍由教授、副教授、讲师构成了老、中、青相结合的稳定的教师队伍和课程建设梯队，90%具有博士、硕士学历，具有丰富的科研和工程实践经验，知识结构合理；40岁以下青年教师占近50%，50岁以下具有博士学位4名，教师队伍学科基础深厚，有活力；这些教师分别来自哈尔滨工业大学、吉林大学大学、长春工业大学等知名高校的电气工程和控制科学与工程学科专业，学缘结构良好，具有扎实的不同学校的学习经验；在辅导、实验教师的分配上考虑到课程内容的知识体系与相关学科的关系，目前长期从事主讲教师3名，教学辅导教师2名，专职实验教师2名，配合实验和实训的教师3名，实验辅导保持教师与学生的比例为1：20，以取得良好的实践效果。

一、学历结构：

主讲教师中具有博士、硕士学位的9人，比例为90 %。

二、年龄结构：

主讲教师中35岁以下的青年教师4人，比例为40%，35岁-50岁的中青年教师4人，比例为40%。

三、学缘结构：

从不同学校取得学历的为8人，占主讲教师80%。

四、师资配置：

从1989年开始，我校就开设与《电机与拖动基础》相关的课程，教研室具有自学严谨、敬业协作、重视教师梯队建设的传统。近几十年来，经过前几代教师的辛勤努力和培养，本课程组师资队伍整齐，年龄结构合理，高学历中青年教师成为主力，学缘构成多元化。高级职称100%的承担教学任务。课程建设小组目前有教师10名，其中教授2名，副教授2名，高级实验师1名，辅导教师或实验老师与学生的比例约为1：20 ，课程组主讲教师下实验室，与实验教师一起带学生实验。本课程组承担全院电气工程及其自动化和工业自动化本科专业的《电机与拖动基础》、《控制电机》、《交直流调速系统》等课程的教学任务，教学效果优良。

五、主要成员教学经历、年终考核成绩：

课程教学主要成员长期从事《电机与拖动基础》、《控制电机》等专业基础课和专业课的主讲和实验指导工作，教学效果受到好评，年终考核全部合格，大部分考核为优秀。

六、中青年教师培养计划与效果

鼓励课程组青年教师在职攻读博士学位，在青年教师的培养上做到在精神上给予关心，在业务上给予指导，在生活上给予帮助；使他们能够情绪饱满的投入到教学和科研工作当中。近五年博士毕业2名；硕士毕业1名；职称晋升的教师3人。

总结：

1．课程的师资队伍稳定，结构合理；

2．课程改革与建设能力强，均主持过教改项目；

3．教学水平高，讲课水平位居学院前列，获得多项讲课比赛大奖，学生对课程教学评价长期优秀；

4．课程组教师近五年来每个学年都从事本课程的教学工作（包括课堂、实验、实习教学）；

5．《电机与拖动基础》主讲教师的产生需要严格的挑选程序，需要1-2轮非主干课的主讲锻炼或电机与拖动基础的辅导才有机会主讲课程，保障了本课程的教学效果。

教学内容

一、课程定位与课程目标 

　　我校是以经、管、工为主，经、管、工、理、文、法、史等学科相互支撑、协调发展的多科性大学，并确立了把学校建设成为一所办学特色鲜明、竞争优势明显的多科性、高水平教学研究型大学的奋斗目标。学校坚持以先进教育思想为指导，以培养复合性应用型人才为目标，注重人才培养模式创新。学校以本科教育为主，积极发展研究生教育，形成了从本科、硕士研究生到联合培养博士研究生的人才培养体系；坚持以学科建设为龙头，以优势学科为主干，走多学科协调发展之路；坚持以教学为中心，以人才培养质量为生命线，积极探索构建与经济社会发展相适应、科学合理的人才培养模式。明确培养“厚基础、宽口径、强能力、高素质”人才的总体要求，进一步强化实践教学在我校教学工作中的重要地位,彰显人才培养特色。 
　　结合我校的人才培养目标，电气工程及其自动化，自动化等本科专业，就业岗位主要是面向智能建筑、城市交通运输、机械制造、电气元件的生产与销售、自动化系统集成工程公司等。由于自动控制技术的飞速发展，社会需求大量的掌握电机与电力拖动技术的高技能人员，在目前大的就业形势下，我校电气工程及其自动化、自动化专业就业状况良好，近几年的就业率一直在95%以上，从毕业学生反馈的信息看，用人单位对我们的学生高度认可，毕业学生在各岗位发挥着技术和管理骨干作用。 
　　本课程经过二十多年的教学改革与实践，对专业的建设起到了引领作用，促进了学科建设。对该课程有了明确的定位——面向电气信息类和各相关非电机专业本科学生的专业技术基础领域。教学目标是以精品课程指标体系要求为抓手，争创各项指标一流：知识结构合理的一流课程建设队伍、遵从教学规律的一流教学方法、符合教学内容要求的一流的课堂和实践教材、培养技能提高能力的一流实践教学，使学生扎实基础，掌握电机与拖动技术基础理论，掌握其应用领域的技能，了解其前沿新技术和新方法，开阔眼界。

二、课程内容及其学时分配、教学要求

      本课程的内容包括：直流电动机原理及拖动，变压器，三相异步电动机原理及拖动，控制电机及新型电机的原理及特性，电动机的选择等。课程以电力拖动系统中采用最广泛的电机及拖动基础为重点，对电机原理与特性，以及在生产实践中的基础应用进行了阐述，具有很强的基础性，又有一定的实践性，注重理论与实践的密切结合。

（一）课程内容及学时分配

第一部分  绪论 (2学时)

1.1电机与电力拖动在国民经济中的重要作用

1.2课程的性质教学要求及学习方法

1.3常用的基本定律与定则

第二部分  直流电机(14学时)

2.1直流电机的工作原理

2.2直流电机的结构和额定值

2.3直流电机的电枢绕组

2.4直流电机的磁场

2.5直流电机的感应电动势和电磁转矩

2.6直流电动机

2.7他励直流电动机的机械特性

2.8直流发电机

2.9直流电机的换向

第三部分  变压器(14学时)

3.1变压器的结构和铭牌数据

3.2变压器的空载运行

3.3变压器的负载运行

3.4用试验方法测定变压器的参数

3.5变压器的运行特性

3.6三相变压器及联结组标号

3.7三相变压器并联运行

3.8特种变压器

第四部分  交流异步电动机(16学时)

4.1三相异步电动机的工作原理及结构

4.2三相异步电动机的定子绕组

4.3三相异步电动机定子绕组的感应电动势

4.4三相异步电动机定子磁动势

4.5三相异步电动机的等值电路和相量图

4.6三相异步电动机的功率和转矩

4.7三相异步电动机的工作特性

4.8三相异步电动机的机械特性

4.9单相异步电动机

第五部分  同步电动机（8学时）

5.1同步电动机的结构及工作原理

5.2同步电动机的电磁关系

5.3同步电动机的功率关系及功角特性和矩角特性

5.4同步电动机功率因数的调节

第六章  特种电机（6学时）

6.1伺服电机

6.2测速发电机

6.3步进电机

6.4直线电动机与磁悬浮装置

（二）教学要求：

1、了解各种典型电机的基本结构，掌握各种常用电机的工作原理、运行特性、实验方法和操作技能。

2、 掌握电机的分析方法，能正确建立电动势平衡方程式和转矩方程式，明确电机中的能量传递关系，熟练地运用复数运算、等效电路、向量图、谐波分析等分析方法。具有分析未学过的电机或新电机的能力。

3、掌握各种电机的个性和特点，认识各种电机的共同点，能够对电机有一个比较系统和完整的认识，能触类旁通。灵活运用所学知识。

4、透彻理解各种电机内的各种电磁关系、各种参数的物理概念以及各物理量的时间关系和空间关系。

（三）实验

1、可开设实验的项目：

(1)认识实验

(2)直流发电机

(3)直流电动机

(4)单相变压器

(5)三相变压器

(6)三相变压器的联接和不对称短接

(7)三相异步电动机的工作特性

(8)异步电动机的M～S自动测绘

(9)三相异步电动机作发电机运行

(10)三相同步发电机综合实验

(11)三相同步发电机的并联运行

(12)三相同步电动机的并联运行

(13)三相同步发电机的参数测定

(14)直流他励电动机机械特性

教学方法与手段

      课题组在对课程进行教学设计时，首先对整门课程及各教学单元进行教学目标分析，在此基础上进行 “协作环境”、“自主学习环境”、“自主学习方法”、“学习效果评价”、“知识‘外化’”等方面的设计，为学生自主学习创造良好的条件。同时在教学中每章都从最基本的应用实例出发，由实际问题入手引入相关知识和理论。首先是教师提出学习的内容、目的、要求及其他相关事项，学生自主预习有关内容，再通过自己观察模型和课堂教学以及实践环节的实际操作来加深对所学知识的理解。这种在教师指导下，感性认识与理性认识交互进行，对学生自主学习起到良好的促进作用。通过演示得到感性认识，经过课堂教学理论分析和自学上升到理性认识，再经过实验操作和测试，用理论去指导实践和解决实践中的问题，使理性认识进一步升华，然后再经过后续课程的应用、毕业实习、毕业设计等环节，学生对课程重点知识的掌握会以循环向上的方式达到更高的程度。教学过程中增强计算机辅助教学，不断增加课堂信息量，开阔学生的视野，使教学形式更加生动，使原来较难理解和想象的东西形象的显现出来，学生的学习变得轻松、有趣，学习效果有了很大的改善。多媒体课件的应用对教学方法和教学手段的改革起到了极大的推动作用。

教学方法

1、教学内容更新和教材选择

随着学院教学改革的发展和高校教材的建设，我们根据专业特色前后选择了几种不同版本的教材，教学内容也作了相应的调整，以满足高校教育以应用为主旨的需要。我们选择教材确定教学内容的原则是：强调基本理论的实际应用，能体现高校教学以必需、够用为度的特点，理论的深、广度适中。

2、完善教学文件

修订了教学大纲、实习大纲、实习指导书和实验指导书，既考虑通用性，又考虑针对性。随着学院的发展，教学改革的需要，专业有了调整，课程增加了，理论学时数减少了。因此根据发展需要，重新修订的教学文件在教学指导中更注重专业特点。

3、使用先进的教学手段

《电机及拖动基础》课程全部在多媒体教室上课，多媒体课件增大了信息量，还可以配合工程图片、视频，演示电机拖动的实际应用，解析电机内部复杂的结构，获得了很好的教学效果。教师在教学过程中逐步建立起“以能力培养为主线”的教学理念，根据教学内容，做到每节课有明确的课堂教学设计，尝试采用不同教学方法(启发、讨论、案例、演示、实际操作等)，借助各种电机实物、教具，充分利用教学资源(教材、电子教案、板书、多媒体课件、互联网资源、挂图、生产现场等)进行教学。近几年电机及拖动课程努力尝试了多种教学方法的改革，例如，以问题为中心的单元课程；学习英国 “以学生为中心”的教学方式，采用学生自学、设疑答疑、课堂讨论等形式，积极鼓励学生参与课堂教学，调动学生的学习积极性；教师注重精讲，突出重点，讲难点，讲思路，讲方法，注意启发学生提出问题等，使学生打好技术知识和能力基础，得到学生的欢迎，连续几年学生对教师教学的测评成绩都比较高。

4、课程实践环节

实验教学要求学生熟练掌握各种电机的试验操作步骤、计算、数据处理等各个环节，并了解在实际工程中电机实验的意义，使学生通过实验掌握分析问题、解决问题的方法。

电机实习使学生通过对电机拆装、检修和测试等实践，加深对电机结构的认识，掌握电机安装检修的基本技能，掌握电动机嵌线工艺，培养学生处理实际问题的能力

深入电机生产厂家使学生能够通过企业真实生产过程，了解电机制造工艺、产品规范、标准的应用。为将来从事专业工作打下基础。同时培养良好的职业道德和严谨的工作作风。

实践教学与国家职业技能鉴定相结合。通过实验、实习训练，对学生参加电工中级证、高级证实际操作能力有很大的帮助。

教学手段

1、采用先进的多媒体技术

随着学校的发展，特别是新校区的建设，教学设施有了很大的改善，近两年《电机及拖动基础》课程全部在多媒体教室上课，多媒体课件增大了信息量，还可以配合工程图片、视频，演示电机拖动的实际应用，解析电机内部复杂的结构，获得了很好的教学效果。

2、多媒体教学与传统教学相结合的教学模式

教师在教学过程中逐步建立起“以能力培养为主线”的教学理念，根据教学内容，做到每节课有明确的课堂教学设计，尝试采用不同教学方法(启发、讨论、案例、演示、实际操作等)，借助各种电机实物、教具，充分利用教学资源(教材、电子教案、板书、多媒体课件、互联网资源、挂图、生产现场等)进行教学。近几年电机及拖动课程努力尝试了多种教学方法的改革，例如，以问题为中心的单元课程；学习英国 “以学生为中心”的教学方式，采用学生自学、设疑答疑、课堂讨论等形式，积极鼓励学生参与课堂教学，调动学生的学习积极性；教师注重精讲，突出重点，讲难点，讲思路，讲方法，注意启发学生提出问题等，使学生打好技术知识和能力基础，得到学生的欢迎，连续几年学生对教师教学的测评成绩都比较高。

3、课程习题配合理论教学

《电机及拖动基础》课程设置了大量的习题和思考题，在课堂讨论和课后作业中，学生通过思考和练习，培养了分析问题和解决问题的能力。课程网站有在线测试、各章自测题测试及答案，习题解答、学习论坛等，对学生自主学习、扩展知识面等发挥了积极作用。

4、电机实习

实验教学要求学生熟练掌握各种电机的试验操作步骤、计算、数据处理等各个环节，并了解在实际工程中电机实验的意义，使学生通过实验掌握分析问题、解决问题的方法。

电机实习使学生通过对电机拆装、检修和测试等实践，加深对电机结构的认识，掌握电机安装检修的基本技能，掌握电动机嵌线工艺，培养学生处理实际问题的能力。

深入电机生产厂家使学生能够通过企业真实生产过程，了解电机制造工艺、产品规范、标准的应用。为将来从事专业工作打下基础。同时培养良好的职业道德和严谨的工作作风。

实践教学的效果达到以下技能要求：
1、通过实习了解交流电机的各种类型、结构，掌握交流绕组在铁芯中的分布规律及连接方式。
2、能用正确的方法拆装电机，学会电机常见故障的现象、原因分析及处理方法。学习异步电动机嵌线工艺，掌握单层交叉式绕组的嵌线规律和接线方法。
3、会正确的使用电工仪表对电机进行测试；会进行电动机三相绕组的极性测试；会进行电动机三相绕组的相间绝缘、相对地绝缘的测试；会通过电动机的空载试验判断电机的性能。

5、实践教学与国家职业技能鉴定相结合

通过实验、实习训练，对学生参加电工中级证、高级证实际操作能力有很大的帮助。

教学效果

自我评价

1. 更新教学思路和理念

注重学生对专业内涵的理解，授之以“渔”。通过各种形式的教学方法，培养学生综合分析问题和解决问题的能力。在教学中围绕“理解-分析-应用”的主线，强调“电机运行分析”，抓住“电机应用”重点，突出电机运行时“两大关系”（内部电磁关系、功率传递与转换关系），凸现电力拖动系统的“三大运行问题”（起动问题、调速问题、制动问题。在这样的教学思路和课程理念下实施教学，在全省同类课程的教学中具有一定创新性和先进性。

2. 更新教学内容

我们认真研究了国内近三年出版的“电机与拖动”教育部规划教材和21世纪课程优秀教材，根据学术界动态和后续课程内容的需要，选用了较为适合我们培养目标的课程教材，但是在教学过程我们不局限于教材，仅以教材作为主要参考资料，根据我们的课程教学大纲结合新近科研成果来组织教学内容。在实验教学方面，利用现有实验设备，对学生开设选做实验项目，允许优等生进行综合设计性实验，为学生自主学习和自我加强实践能力提供了更大的空间。

3. 采用启发与激疑的教学方法

课堂教学过程中始终运用启发与激疑的教学方法。在课堂上经常提出一些问题，由学生即时回答，内容涉及专业各门课的知识；每次课都布置一些思考题，让学生课后思考，在下次课时由学生回答。布置课堂讨论，学生预先检索文献资料进行分析论证，在准备的基础上由学生讲述，并进行提问答辩；在知识点学习过程中，采用课堂上由点到面，阶段总结时再由面到点，即由目到纲，由纲及目。

4. 教学形式多样化

主要的创新教学形式有课堂讨论、撰写小论文、归纳总结、多媒体教学、开设选做实验及综合设计性实验。在各教学环节上努力实施教师为主导、学生为主体的教学理念和教学模式，充分发挥学生的主观能动作用。从课堂教学到实验教学，从知识传授到实践能力培养，从知识点的了解到课程内涵、系统、思路的掌握，都注重培养学生的分析问题和解决问题的培养。

督导组评价

《电机与拖动基础》是电气工程及其自动化、自动化专业的一门专业基础课，是我校电气与电子工程学院重点建设课程，2002年被评为省优秀课程。

课程组主讲教师教学态度严谨，专业知识扎实，教学经验丰富，能够结合先进的教学方法和手段，在教学内容的安排上能够理论联系实际，注重应用型本科人才实践能力和创新意识的培养，注重将电机控制方面的科研成果和计算机仿真技术引入到课堂教学中，融知识传授、能力培养、素质教育于一体。课程教学受到学生的欢迎和一致好评。校督导组多年跟踪调研，主讲教师评价均为优秀，现已形成了一支以中青年教师为主、富有朝气、稳定的教师队伍，教学实力雄厚，建设成果突出，具有一定的学习和借鉴作用。

学生评价

自动化2010级 崔弘同学（学号20100966）：

我对电机课还是比较感兴趣的，上课时老师给出了很多形象的图片、动画，还有工程应用的实例，上课时跟大家互动、讨论、启发，能够引起学习的兴趣。

上课学的知识对我做毕业设计很有帮助，感觉是一门非常有意义的课。

自动化2011级 孟令奎同学（学号20110821）：

《电机与拖动基础》课程比较难学，要掌握的知识太多，学起来比较困难，但是老师上课很认真，讲课很熟练，很抽象的地方能够讲得简单、易懂；同时老师对学生也严格要求，认真讲解习题和答疑。只有把这门课学好，后续课程《运动控制系统》才能学得轻松。

教学条件

教材及相关资料

　　本课程目前所用教材是机械工业出版社出版的“十一五”国家级规划系列教材，由顾绳谷编写的。有符合教学要求的教学大纲，提供了《电机及拖动基础》、《电机与电力拖动》、《电机与拖动基础》、《电机及电力拖动基础》等参考文献20余本。

实验教材配套齐全，能够满足教学的需要。结合新的电机实验台，自编了《电机与电力拖动基础实验指导书》，其内容符合大纲要求，有利于学生自主实验以及实践观察能力和综合素质的培养。

实践教学条件

　　我院实验室1989年购置了5套电机与控制教学实验台，2006年又更换了10套，使得实验台数达到了10套。2002年还购置了直流发电机、三相鼠笼式异步电动机、三相绕线式异步电动机、电力变压器等教学模型。学校现代教育与网络信息中心有电动机结构、工作原理等电教片。因此实践教学环境和设备能够基本满足实践教学的要求。

网络教学环境

　　目前学校网络教学资源建设已初具规模，并不断的加强和更新。具备运行机制良好的硬件环境，能满足本课程的教学需要，在教学中发挥了作用。

　　积极改革教学方法与教学手段，采用启发式、讨论式、对比式、互动式教学方法，注重理论联系实际，注重学生综合能力和创新意识的培养，将课堂讲授、习题讨论、实验教学、参观教学相结合，利用电化录象片观看教学、模型、典型实物等多种教学手段，使传统的教学手段和现代教育技术之间协调应用，收到了很好的教学效果。

　　近年来，随着计算机技术和多媒体技术的发展，学院积极稳妥地大力推进教学方法和教学手段的改革，研究人才培养模式、课程体系和教学内容改革的思路，积极倡导使用现代化教学手段，鼓励教师申报现代教育技术理论研究课题和制作CAI课件以及网络课程建设。