摘要：为了提高“电机与拖动”课程教学效率和质量，文章首先分析了“电机与拖动”课程实验教学现状，然后 阐述了线上线下虚实结合的“电机与拖动”课程实验教学模式构建。

　　关键词：电机与拖动课程,实验教学模式,线上线下,虚实结合

　　“电机与拖动”课程是电气工程及其自动化专业的 一 门专业背景主干课程，涉及典型电机的原理、参数 测定、机械特性测定和电力拖动等内容，与工程实际 联系紧密，实践性强。对该课程而言，传统实验教学模 式中，实物实验是重点环节，但存在预习效果差、操作 流程不规范、实物实验效益不高和数据分析处理难这四个问题 。针对以上问题，本文构建了线上线下虚实 结合的“电机与拖动”课程实验教学模式，共有三个教学环节，其中线上实验视频推送加虚拟实验平台操 作的组训模式构成实验预习环节，线下实物实验指导加实物实验平台操作的组训模式构成实物实验环节， 虚拟实验平台操作的组训模式构成数据分析环节[1]。

　　一、“电机与拖动”课程实验教学现状

　　目前，“电机与拖动”课程实验教学以实物实验为主，包括实验预习、实物实验和实验总结等环节，主要 存在以下四个问题 。一是预习效果差 。除了实验指导 书，几乎再无预习资料。学生除了简单了解实验项目， 只能参照实验指导书查看实验过程和注意事项，预习 后无过深印象，预习效果不佳。二是操作流程不规范。 由于实验电压均为强电 380 V，且电机转速较高，同时 学生均为首次操作， 易出现操作流程不规范等问题， 导致接线错误和其他安全事故的发生。三是实物实验 效益不高。传统实物实验通常是学生照着实验指导书 上的详细步骤进行实验操作，若实验中出现故障便找 教师排除，之后再记录数据，撰写实验报告。学生进行 实验操作前未设定明确的能力目标，很难提升归纳总 结理论与技能关系的能力 。四是数据分析处理难 。实 验过程中及实验后，需要人为对大量数据进行分析与 处理，如绘制机械特性等，这样易受绘制人主观因素的影响，形成误差，且手工绘制的图表在参数变化趋 势的呈现上不够直观、简洁[2]。

　　二、线上线下虚实结合的“电机与拖动”课程实验 教学模式构建

　　基于“电机与拖动”课程实验教学中存在的问题， 亟须重新构建教学模式 。为此，本文构建了线上线下 虚实结合的教学模式，按照实验预习、实物实验、数据 分析三个环节开展实验教学，如图 1 所示。

　　(一)实验预习环节

　　预习环节是实验教学中的基础环节，主要作用是 引导学生理解实验原理，预演实验全过程，为有条不 紊地开展实物实验奠定理论基础 。该环节主要采用线 上实验视频推送、虚拟实验平台操作的组训模式，目 的是提升预习效果，规范操作流程[3]。

　　1.线上实验视频推送。针对学生实际，以能力培养 为准绳，教师在实验室录制实验视频，并于微信群适 时推送 。视频将一个实验分割为数个小实验， 时间控制在 2 分钟以内，如图 2 所示 。视频的重点是操作规 范、操作流程及测试数据分析 。学生可根据自己的时 间灵活把握观看时机。

　　线上视频推送以学生自主学习为主，这样做一方 面可引导学生理解实验原理、熟悉实验流程、撰写预 习报告，另一方面可促进学生思考，使其带着问题进 入虚拟平台操作，做到有的放矢，提升预习效果，规范 实验流程[4]。

　　2.虚拟实验平台操作 。虚拟实验依托电机性能测 试平台系统进行操作， 该平台系统利用 Qt 编程软件 和 MATLAB 软件自主开发，涵盖的实验项目与实验教 学大纲完全契合，具有操作界面人机交互强，功能模 块贴合实际需求，兼顾本地远程、预留相应拓展接口 等特点，其功能模块如图 3 所示[5]。

　　该系统主要包括实验基础、虚拟实验操作、实验 数据分析三大模块：实验基础涵盖实验原理讲解、仿真软件 MATLAB/Simulink 简介及实验演示视频范例 等，学生可利用平台系统预习实验原理;虚拟实验操 作涵盖课程全部实验项目， 具备参数设置及实验仿 真等功能，学生可利用平台系统熟悉实验流程、模拟 实验操作;实验数据分析涵盖数据显示、曲线绘制及 虚拟报告打印等功能， 学生可利用平台进行数据分 析与处理，其主界面如图4 所示 。该环节可为学生顺 利完成实验预习 、实物实验及数据分析提供平台和 支撑[6]。

　　以“三相变压器参数测定实验”为例，进入电机性 能测试平台主界面，点击“三相变压器参数测定实验” 按钮，进入“三相变压器空载实验”子实验界面 。该界 面分为五个部分：黑色字体部分为实验操作的简要说 明;左上白色字体部分为电机输出负载参数的输入窗 口;右边上半部分为数据记录表;右边中下部分为特 性曲线展示区域;左下角为功能按钮 。学生可通过输 入窗口输入电机参数给定值，点击“开始仿真”按钮 ， 读取仿真界面数据显示模块的数据， 填写到表格中 ， 最后根据需求绘制相应的曲线。

　　具体操作如下：在界面左上方输入合适的电压值， 点击“开始仿真”按钮， 等待数据显示模块显示稳定具体操作如下：在界面左上方输入合适的电压值， 点击“开始仿真”按钮， 等待数据显示模块显示稳定后，在规定的区域记录相关数据，然后逐次改变输入 的电压值，重复实验 6~7 次，最后点击两个绘图按钮， 完成实验操作[7]。

　　虚拟实验平台操作以学生自主学习为主，这样一 方面可以引导学生进一步熟悉实验流程、掌握数据分 析技巧; 另一方面可以督促学生思考实物实验中需注 意的问题，规范操作流程，从而提升预习效果。

　　(二)实物实验环节

　　实物实验是检验学生线上预习效果的重要环节， 也是实现理论知识与操作技能深度融合的主要途径。 该环节主要采用实验前的教师线下实验指导和实验 中的学生实验平台操作的组训模式，目的是有效提升 实物实验教学效果，如图5 所示[8]。

　　1.线下实物实验指导。完成预习后，学生已经初步 具备了实物实验的基础， 但有可能还存在疑难点，此 时需要教师在实验室进行线下的实物实验指导，主要 是解答学生预习中存在的问题、强调注意事项、引导 学生树立正确的安全观等。

　　2.实物实验平台操作 。该环节主要采用 3~4 个学 生分组配合，实验前引入问题，实验中分组探讨，实验 后教师总结点评的组训模式[9]。

　　第一， 问题引入。实验开始前，教师针对实验注意事项布置数个问题，如表 1 所示，供学生在实验中思 考，从而提升实验教学效果。

　　第二，分组探讨。实验过程中，学生带着问题进行 实验操作，边操作边思考，如遇到故障等突发事件，组 里先讨论如何排除故障，最后再请教师解决，从而提 高分析故障、排除故障的能力。

　　第三，教师点评。完成实验后，教师引导学生小组 分析实验数据，交流实验前布置的问题，帮助学生完 成理论知识的巩固和技能的转化，促使学生更加高效 地学习。

　　(三)数据分析环节

　　虚拟实验平台操作和实物实验平台操作完成后， 学生记录了大量数据，如表 2 所示 。学生需对这两类 数据进行分析与处理，如计算变压器等效电路中的参 数或绘制机械特性等 。如何分析和处理这两类数据， 且尽量剔除人的主观因素，直观、简洁地呈现参数变 化趋势是很现实的问题[10]。

　　1.虚拟实验平台数据处理 。利用虚拟实验平台中 的数据处理功能，学生可直接查出不同电压(如 55 V) 下的励磁参数，如表 3 所示 。学生应借助虚拟实验平 台中给出的数据，利用预习时掌握的励磁参数计算方法，自主计算励磁参数，并验算结果的正确性，或者利 用虚拟实验平台绘制参数变化曲线的优势，观察在实 物实验中不易绘制的转速及机械特性等曲线，进而分 析研判电机运行趋势，如图6 所示。

　　2.实物实验平台数据处理 。此时学生已经掌握了 数据处理的方法， 可直接分析实物实验平台数据，计 算对应的参数，如表 3 所示，可借助虚拟实验平台数 据判断分析参数正误，对比两者误差 。同时，学生还可 利用实物实验平台数据，按照与虚拟实验平台类似趋 势，手工绘制相应参数变化曲线，从而提升数据分析 效率，降低数据分析难度[11]。

　　三、结语

　　笔者针对“电机与拖动”课程构建了线上线下虚 实结合的实验教学模式， 按照不同环节开展教学，可 达到改善预习效果、规范操作流程、提升实物实验教 学效益、降低处理实验数据难度等效果 。该实验教学 模式取得了一定的效益，但是也存在考核系统不完善 等问题，需要在后续的教学实践中继续探索。

参考文献：

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　　[4] 师建军,寇文华.线上线下混合教学模式的探索与实施:以《传感 器技术及应用》课程为例[J].天津职业院校联合学报,2021.23(10): 13-18.

　　[5] 孙静,李珍辉,李延平,等.线上线下混合式教学模式改革与实践: 以“电路理论”课程为例[J].湖南工程学院学报(社会科学版),2021.31 (4):100-105.

　　[6] 于英华,张庆国,韩刚,等.线上线下混合式教学模式在教学中的 应用研究[J].黑龙江科学,2021.12(19):28-29.

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　　[8] 刘淑平,马引群,李传亮.“Peers instruction”教学模式在大学物理 教学中的实践[J].教育现代化,2020.7(21):109-110.

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　　[11] 张国艳,刘艳姝, 隋洪玉.讨论式教学和传统教学在肾脏内科病 理教学中的效果研究[J].医学信息,2018.31(15):12-13.