自主创新与科技强国

他励直流电动机的调速——课程思政教学案例

一、案例教学目标

1.知识目标

能够掌握直流电动机的三种调速方法，调速过程的分析，调速过程中电机转速和电枢电流的变换情况，并能对调速瞬间和调速稳定后的两种状态进行分析和计算。

2.能力目标

能够对电动机的调速过程，进行清晰有条理的总结；对调速过程中转速和电枢电流的变化，能够经过主动探究，解决问题。

3.价值目标

守正创新、科技强国、节能环保意识、科学思维，培育学生坚持守正创新、坚持系统观念，激发科技兴国的理想信念。

二、案例主要内容

回顾上节课内容,直流电动机直接起动时起动电流很大，直接起动会引起电网电压下降，影响电网上其他用户，使电动机的换向严重恶化，甚至会烧坏电动机，过大的冲击转矩，机械轴过度冲击，损坏传动机构，因此直流电动机一般不允许直接起动。由于电机是一个具体的工业设备，在实际使用时必须首先考虑设备安全问题。由此引入中国工程院马伟明院士在遇到电机“固有振荡”问题时，是如何带领团队解决问题的，通过观看短视频和学习马伟明院士先进事迹，引导学生从国宝级科学家身上汲取精神的力量，学习他们刻苦钻研、自主创新、追求卓越的工作态度和矢志强军、科技强国的责任担当。

在讲解他励直流电动机，采用串电阻调速稳定后，电机的运行效率很低，由此告诉同学们，电动机在工业自动化领域应用非常广泛。根据调查，工业领域电机年平均运行时间约在3000h左右，耗能大。为了节约电能，希望采用超高效率电机。引入中船重工712所研制的兆瓦级高温超导电机实现了满负载稳定运行，超导技术可以成倍的提升动力，让所有电能全部转化为动能。该电机具有完全自主知识产权，达到了世界先进水平，用科技的力量推进了中国梦的实现。

三、案例教学设计

1.案例导入

（1）问题引入：由他励直流电动机直接起动引发的严重后果，引导学生思考如何解决工业问题。具备安全生产责任意识和创新意识。

由于电机是一个具体的工业设备，在实际使用时必须首先考虑设备安全问题。由此引入中国工程院马伟明院士在遇到电机“固有振荡”问题时，是如何解决的。通过观看短视频和学习马伟明先进事迹，让中国潜艇真正拥有“中国心”，鼓励学生从国宝级科学家身上汲取精神的力量，学习他们刻苦钻研、自主创新、追求卓越的工作态度和矢志强军、科技强国的责任担当。

图1 科研团队刻苦钻研、矢志强军的精神

图2 科研团队自主创新，持续突破

图3 激发学生社会责任感、树立科技强国的信念

（2）教学内容引入：由串电阻调速稳定后电机运行效率较低，引出电机

节能是一个牵涉到电机设计与运行的重大工程问题。介绍中船重工712所研制的兆瓦级高温超导电机实现了满负载稳定运行，超导技术可以成倍的提升动力，让所有电能全部转化为动能。该电机具有完全自主知识产权，达到了世界先进水平，用科技的力量推进了中国梦的实现。

图4 由电机运行效率引入我国高温超导电机技术

2.教学方法

(1)采用归纳分析法、图形比较法讲解本节主要内容

图5 归纳总结直流电机调速过程分析方法

（2）采用图解分析法比较两种调速方法的电流和转速变化情况

图6 图解法比较两种调速方法的电流和转速变化情况

（3）采用类比比较教学法总结三种调速方法的特点

图7 类比比较三种调速方法特点

（4）布置课外任务：

①解决了他励直流电动机的调速问题后，布置课外小组任务：总结三种调速方法，调速过程分析方法,三种调速方法的优缺点，做思维导图，规定时间内在MOOC平台提交。

②线上讨论：电动机的调速方式为什么要与负载性质匹配？不匹配时有什么问题？

四、教学反思

在教学过程中，将调速方法和调速过程讲深讲透，在传授知识的同时，结合马伟明先进事迹、前沿科技等，在课程中植入思政教育元素，引导学生勤奋好学，激发学生勇于创新、科技报国，具备工程伦理和工匠精神。在学习中，注意拓宽专业学习的深度和广度，及时了解电机行业发展与最新动态。使学生在课程实践中具备安全责任意识和节能环保意识。

在备课过程中要思考如何将思政要素自然的融入到讲授的专业知识中，达到润物无声的效果。团队教师需要加强思想政治理论知识学习，提高自身思想政治素质。教学团队应定期开展教学研讨，思政论坛，提升团队教师整体课程思政教学能力。