新科技在电机拖动控制教学中的应用
摘 要
新科技在电机拖动控制教学中的应用已经为学生们带来了更加丰富和实践性的学习体验。通过虚拟仿真技术，学生可以在电脑上模拟操控各种类型的电机，从而更好地理解其原理和控制方式。通过智能手机或平板电脑，学生可以通过观察虚拟图像将电机的工作原理直观地呈现在眼前。可以根据学生的学习进度和能力，提供个性化的教学内容和反馈，帮助学生更好地掌握电机拖动控制的知识和技能。总的来说，新科技为电机拖动控制教学提供了更多互动性和实践性，提升了学生的学习效果和兴趣。
关键词：新科技；虚拟仿真技术；电机拖动控制；实践教学
中图分类号：
项目：2023年度泰山科技学院教育教学改革研究项目（编号：2023zz007）。
作者：王惠，泰山科技学院讲师，研究方向为控制工程、电机运动控制（271000）；
王文，泰山科技学院讲师，研究方向为控制工程、电机运动控制（271000）；
游玲玲，泰山科技学院讲师，研究方向为电气控制、电力系统继电保护（271000）。
0引言
电机拖动教学作为电气工程领域的重要组成部分，其在培养学生实际操作技能、提高工程应用能力方面具有不可替代的地位。然而，随着科技的快速发展，传统的电机拖动教学方法面临着越来越多的挑战。传统方法往往依赖于教室中的理论讲解和实验室中的简单演示，无法满足学生在复杂电机系统中应用知识的需求。为了适应时代发展的要求，将新科技引入电机拖动教学中已经成为当务之急。
1研究背景
1.1电机拖动教学的重要性
电机拖动作为电气工程学科的重要分支，涉及电机的原理、运行、控制和应用等方面，对培养学生的实际动手能力和工程实践经验至关重要。通过电机拖动教学，学生能够深入了解电机系统的结构和工作原理，掌握电机的调试与控制技术，提高在实际工程项目中应对电机问题的能力。然而，传统的电机拖动教学模式往往局限于教室板书和简单的实验，难以满足学生对于真实电机系统的理解和应用需求。在泰山科技学院，早先的电机拖动教学正是采取传统教学模式，通过教师的讲述和实验向学生展示知识，晦涩难懂的同时，降低了学生的兴趣，为电机拖动的学习增加了难度。
1.2科技在教育领域的迅猛发展
随着信息技术、人工智能、虚拟现实等先进技术的崭露头角，教育领域也在不断发生革命性的变革。这些新兴技术为教学提供了前所未有的机会，为传统的电机拖动教学注入了新的活力。从虚拟实验室到在线学习平台，新科技的引入为电机拖动教学带来了更广阔的发展空间。因此，本论文将聚焦于新科技在电机拖动教学前沿中的应用，旨在深入探讨这些先进技术如何改变传统的教学模式，提高学生的学习效果和实践能力，更以泰山科技学院引入控制系统虚拟仿真实验室前后学生学习情况的变化，展示新科技在电机拖动控制教学中的重要意义[1]。
3论文目的与意义
3.1探讨新科技在电机拖动教学中的应用
本论文的首要目的是系统地研究和分析新科技在电机拖动教学中的应用情况。通过深入挖掘虚拟现实、人工智能和在线模拟实验等先进技术在电机拖动教学中的实践案例，旨在为教育从业者和决策者提供有益的参考，帮助教师们更好地了解并应用这些技术，也为泰山科技学院电机拖动控制的教学提供新思路。
3.2提高教学效果，培养学生实际操作能力
论文的意义不仅仅在于呈现新科技在电机拖动教学中的应用情况，更在于探讨这些应用如何促进教学效果的提升和学生实际操作能力的培养。通过分析实际案例，本论文旨在总结新科技在教学中的优势，为教育改革提供可行性建议，促使更多学校和机构在电机拖动教学中积极应用新科技，提高教育质量[2]。
4电机拖动教学的发展历程
4.1传统教学方法的优缺点
传统的电机拖动教学方法主要依赖于课堂授课和基础的实验演示。在课堂上，教师通过白板和幻灯片向学生介绍电机拖动的理论知识，而在实验室中进行简单的电机启停和速度调节等实验演示。这种教学方法有助于快速传递基本概念，但其局限性在于无法真实还原电机系统在实际工程中的复杂应用。
传统方法中学生缺乏足够的实际操作机会，难以在实验中深刻理解电机拖动的实际应用场景。而且，为了安全起见，实验室电机密封完整，无法看到内部构造和工作情况，仅仅通过外部的转轴转动，无法还原电机的工作原理和实际运行情况。此外，由于缺乏真实性和互动性，学生的学习兴趣和动手能力可能受到限制[3]。
通过对泰山科技学院2022级电气自动化专业82名学生不记名问卷调查发现，过半的学生对电机拖动理论课堂兴趣一般甚至不感兴趣。
表1 学生对电机拖动理论课堂的问卷
类别
兴趣度 非常感兴趣 感兴趣 一般 不感兴趣 厌烦 共计
人数 3 11 46 19 3 82
占比 3.65% 13.41% 56.09% 23.17% 3.65% 100%
图1 学生对电机拖动理论课堂的问卷调查结果分析
4.2电机拖动教学的案例分析
目前，一些高校和研究机构已经开始尝试采用新科技来改善电机拖动教学。例如，一些学校引入了在线模拟实验平台，通过云计算技术，学生可以随时随地访问平台进行电机拖动实验，不再受限于实验室的时间和地点。这种方式既提高了学生的学习灵活性，又降低了实验设备的成本。
另外，一些学校也尝试引入虚拟实验室技术，通过计算机仿真展示电机拖动系统的运行过程。虚拟实验室能够模拟各种工况，为学生提供更接近实际的学习体验，同时避免了传统实验中可能涉及的安全风险。
2022年12月，泰山科技学院为适应教学的需要，在工程实训楼二楼建立了控制系统虚拟仿真实验室。经过1年的运行，对智能工程学院2020-2023级随机100名学生不记名问卷调查发现，超过90%的学生认为虚拟仿真实验室里更能学到知识。
表2 学生对虚拟仿真实验室教学情况的问卷
类别
兴趣度 收获非常大 有收获 一般 收获不大 无收获 共计
人数 68 24 7 1 0 100
比例 68% 24% 7% 1% 0 100%
图2 学生对虚拟仿真实验室教学情况分析
5新科技在电机拖动教学中的应用
5.1在线模拟实验的发展
随着云计算和高速网络的普及，在线模拟实验平台逐渐成为一种受欢迎的电机拖动教学工具。学生可以通过互联网访问平台，进行与电机拖动相关的实验，模拟真实工程场景，了解电机系统的运行和调试过程。这种学习方式强调实践性，有助于提高学生的实际操作技能和动手能力[4]。
在线模拟实验平台的优势在于学生可以在任何时间、任何地点进行实验，大大增加了学习的灵活性。同时，学校无需投入大量资金购置实验设备，降低了教学成本。
5.2虚拟实验室技术的应用
虚拟实验室技术通过计算机仿真，为学生提供电机拖动系统的虚拟实践环境。学生可以在虚拟场景中进行实验，模拟电机的启停、调速等操作，深入理解电机拖动的原理。虚拟实验室技术的引入不仅提高了学生对电机拖动实际应用的理解，还强调了实践性和互动性。学生通过与虚拟环境互动，增强了对电机拖动系统的认知，培养了解决实际问题的能力[5]。
泰山科技学院新建的控制系统虚拟仿真实验室利用计算机平台，完成了硬件向软件的过渡，既能通过硬件直接完成接线实验，又能通过虚拟仿真技术，将实验过程和数据直接立体化的展现在眼前，为电机拖动教学提供了一种新思路。
表3 可以通过虚拟仿真实验室完成的电机拖动实验举例
序号 实验名称
1 直流电机实验
2 他励直流电动机启动
3 直流并励电动机工作特性
4 直流并励电动机调速特性
5 三相鼠笼式异步电动机的不对称运行
...... 等
6新科技应用的挑战与机遇
教学改革是任何教育体系中不可避免的一环，电机拖动教学也面临着各种挑战与机遇。在引入新科技的同时，需要认真考虑和解决一系列的问题，以确保教学改革的顺利推进。
6.1挑战一：技术设备的成本与更新
引入新科技涉及到教学设备的采购和更新，这可能会成为一项巨大的经济负担。科技设备的更新换代速度也很快，学校需要持续投入资源以保持教学设备的先进水平。泰山科技学院坚持“四位一体”双院制教学，为技术设备的采购和更新提供了政策支持。
6.2挑战二：教师教学理念的更新与适应
教育者需要适应新科技的引入，这可能需要调整传统的教学理念和方法。泰山科技学院年轻教师居多，尤其电气类教师，80后占比超过九成，他们对教学理念的更新和适应性更强，可以满足与时俱进的教学需要。
6.3挑战三：学科内容的整合和协调
教学改革涉及到整合和协调不同领域的知识和技术，以确保新科技能够有机地融入电机拖动课程。泰山科技学院坚持以赛促教，将学科竞赛完美的融入教学中，学生更好的接受不同学科和领域的知识，得以开阔视野。
6.4挑战四：学生学习习惯的培养
学生在传统教学模式下养成的学习习惯可能需要适应新的教学方法。在线学习和虚拟实验环境下，学生需要具备更强的自主学习和问题解决能力。在此时期，泰山科技学院加大宣传力度，通过举办在线学习和虚拟仿真类型的完满活动，在潜移默化中培养学生的学习习惯。
6.5机遇一：提高学生学习兴趣和参与度
新科技的引入可以使电机拖动教学更加生动有趣。通过在线模拟实验和虚拟实验室，学生可以在模拟的真实场景中进行实践，增加学科的趣味性，从而提高学生对学习的兴趣和参与度。尤其以00后学生为主体的教学，兴趣显得尤为重要。
6.6机遇二：创新教学方法，培养学生实际动手能力
新科技为创新教学方法提供了广泛的可能性。通过在线模拟实验平台和虚拟实验室，教师可以设计更加贴近实际工程场景的教学活动，培养学生实际操作电机系统的技能，提高其实际动手能力。为泰山科技学院培养技术型管理人才提供了实践的支持。
6.7机遇三：个性化学习路径的设计
在线平台和虚拟实验技术允许根据学生的学习能力和需求设计个性化的学习路径。通过数据分析和智能化系统，可以为学生提供针对性的学习资源和反馈，帮助其更有效地掌握电机拖动的知识。
6.8机遇四：实践经验的积累
新科技的应用为学生提供更多实践经验的机会。在线模拟实验和虚拟实验室技术使学生能够在安全、可控的环境中进行实际操作，更加深入地理解电机拖动的工作原理。这为学生将来从事实际工程项目奠定了基础。在应对挑战的同时，也应该充分认识到这些挑战带来的机遇。通过有计划的改革，希望使电机拖动教学更具前瞻性，更适应时代的需求。
7结论
通过对电机拖动教学中新科技应用的深入讨论，不仅深刻理解了在线模拟实验平台、虚拟实验室技术的优势，也充分认识到教学改革中可能面临的挑战和机遇。实践案例的分析表明，学生通过虚拟仿真实验能够更深入地理解电机拖动的原理，培养实际操作技能，为未来从事相关工程实践打下坚实基础。通过计算机仿真和图形处理技术，虚拟实验室技术为学生提供了电机拖动系统的虚拟实践环境。不仅增加了实践性和互动性，还培养了学生的问题解决能力，使抽象的理论知识更加具体化。
在应对挑战方面，需要解决技术设备成本、教师教学理念更新、学科内容整合和学生学习习惯培养等问题。这些挑战可能会成为教学改革的阻力，但通过有针对性的培训、资源投入以及全体教育从业者的共同努力，这些问题是可以逐步克服的。
在克服挑战的同时，新科技在电机拖动教学中带来的机遇也不可忽视。通过提高学生的学习兴趣和参与度、创新教学方法、设计个性化学习路径以及积累实践经验，新科技有望为电机拖动教学注入新的活力和动力。
参考文献
[1]李诣. 混合式教学模式在电机拖动与控制课程中的应用分析[J]. 中国科技期刊数据库科研. 2023(10): 76-79.
[2]冯利, 陈艳华. 混合式教学模式在电机拖动与控制课程中的应用[J]. 中国科技期刊数据库科研. 2023(05): 132-135.
[3]李冰, 刘洪丹, 綦志刚, 张兰勇. 虚拟仿真技术在自动化专业教学中的应用——评运动控制系统综合实验教程[J]. 中国油脂. 2023(03): 40-40.
[4]万军, 屈霞. 虚拟仿真技术在学生创新能力培养教学中的实践探究——以轨道交通信号与控制专业为例[J]. 电脑知识与技术:学术版. 2023(5): 160-162.
[5]郭锦涛, 王亚辉, 崔鹏. 浅谈虚拟仿真实验在控制类课程中的教学[J]. 中国科技期刊数据库科研. 2023(07): 158-162.
