實驗簡介：

大力發(fā)展電氣化、智能化現(xiàn)代農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)，不僅能有力推動鄉(xiāng)村全面振興，也是維護(hù)國家糧食安全，經(jīng)濟(jì)發(fā)展穩(wěn)定的重大戰(zhàn)略需求；是國家農(nóng)業(yè)國際核心競爭力的重要體現(xiàn)之一。隨著綠色高效農(nóng)業(yè)裝備的快速發(fā)展，對農(nóng)業(yè)電氣化等專業(yè)人才需求十分迫切。課程實驗所涉及的電機(jī)設(shè)計、制造與測試，存在周期長，風(fēng)險大，測試條件苛刻等困難?，F(xiàn)普遍采用的觀摩、演示等實驗教學(xué)方式，與新一代農(nóng)業(yè)裝備電驅(qū)動領(lǐng)域高質(zhì)量本科人才的需求，矛盾突出。

實驗背景：

大力發(fā)展電氣化、智能化現(xiàn)代農(nóng)機(jī)裝備產(chǎn)業(yè)，不僅能有力推動鄉(xiāng)村全面振興，也是維護(hù)國家糧食安全，經(jīng)濟(jì)發(fā)展穩(wěn)定的重大戰(zhàn)略性需求；是國家農(nóng)業(yè)國際核心競爭力的重要體現(xiàn)之一。綠色高效農(nóng)業(yè)裝備的快速發(fā)展，對農(nóng)業(yè)電氣化、電氣工程類本科專業(yè)人才需求十分迫切。

《現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備電機(jī)及驅(qū)動基礎(chǔ)》，作為農(nóng)業(yè)電氣化、電氣工程及其自動化專業(yè)的特色核心課程，具有理論復(fù)雜，概念抽象、實驗性強(qiáng)等特點；課程實驗所涉及的電機(jī)設(shè)計、加工及性能測試，存在周期長，成本高，風(fēng)險大，測試條件苛刻等困難?，F(xiàn)普遍采用的觀摩性、演示性等實驗教學(xué)方式，與新一代農(nóng)業(yè)裝備電驅(qū)動領(lǐng)域高質(zhì)量本科人才的需求，矛盾突出。

本項目結(jié)合專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，根據(jù)《現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備電機(jī)及驅(qū)動基礎(chǔ)》教學(xué)大綱，將課程知識點與電動拖拉機(jī)電機(jī)領(lǐng)域需求有機(jī)融合，提出“電動拖拉機(jī)電機(jī)性能評估與故障分析虛擬仿真實驗”課程。

本項目以江蘇大學(xué)國家一流專業(yè)農(nóng)業(yè)電氣化、電氣工程及其自動化的專業(yè)實驗課程為基礎(chǔ)，將“智能+”與“教育”深度融合，構(gòu)建人人皆學(xué)、處處能學(xué)、時時可學(xué)的泛在化實驗環(huán)境，建設(shè)成在線開放、社會共享的實驗教學(xué)平臺。

設(shè)計原則：

本實驗課程緊密結(jié)合國家和社會行業(yè)發(fā)展對高校人才培養(yǎng)需求與專業(yè)特色最新成果，貫徹“高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度”的“兩性一度”虛擬仿真建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求，提出建設(shè)電動拖拉機(jī)電機(jī)性能評估與故障分析虛擬仿真實驗課程，解決《現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備電機(jī)及驅(qū)動基礎(chǔ)》課程實踐中電機(jī)制造、測試、故障等高危險、高成本、高消耗、不可逆操作的問題。本實驗立足現(xiàn)代仿真與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，靈活運(yùn)用互動式、研究型、團(tuán)隊式與探究式教學(xué)方法，巧妙應(yīng)用多途徑、多方案、設(shè)計性等實驗方法，融合交叉學(xué)科知識，構(gòu)建完整的電動拖拉機(jī)電機(jī)性能評估與故障分析知識體系。引入以客觀評級為主、主觀評價為輔的全過程實驗評價體系，建立映射實驗操作步驟和考核內(nèi)容的達(dá)成度評價模型，持續(xù)改進(jìn)實驗課程內(nèi)容。

根據(jù)科研成果反向設(shè)計理念，引入電動拖拉機(jī)，利用3D虛擬場景技術(shù)，從電動拖拉機(jī)整機(jī)系統(tǒng)、驅(qū)動電機(jī)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與工作原理入手，構(gòu)建電動拖拉機(jī)系統(tǒng)認(rèn)知與探究環(huán)節(jié)，有機(jī)融合知識能力素質(zhì)，提高學(xué)生對拖拉機(jī)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的感性認(rèn)識，深化學(xué)生對電動拖拉機(jī)及驅(qū)動電機(jī)原理的理解，拓寬學(xué)生本專業(yè)領(lǐng)域的知識面，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的綜合能力和高級思維，實驗課程具有高階性。

采用研究型教學(xué)模式，秉承虛實結(jié)合，能實則實，虛實并重的理念，設(shè)置電機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計和性能測試實驗環(huán)節(jié)，通過學(xué)生自主探究電機(jī)參數(shù)與性能特征關(guān)系，波形分析，實驗測試流程操作，實驗現(xiàn)象觀察，實驗故障處置等互動性操作，讓學(xué)生總結(jié)經(jīng)驗和規(guī)律，獲得個性化的設(shè)計實驗結(jié)果，同時掌握電機(jī)設(shè)計、電磁參數(shù)關(guān)系、實驗評估等一般方法與原理，實驗課程具有創(chuàng)新性。

結(jié)合電動拖拉機(jī)作業(yè)特征，設(shè)置“無人農(nóng)機(jī)裝備作業(yè)大賽”環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)，增強(qiáng)實驗趣味性。在競賽過程中，通過模擬智能電動拖拉機(jī)驅(qū)動電機(jī)不同故障類型、原因、特征，讓學(xué)生進(jìn)行故障判斷和分析，提高學(xué)生對電機(jī)性能參數(shù)設(shè)計與故障類型之間的聯(lián)系認(rèn)知，反饋電機(jī)參數(shù)設(shè)計要素，實驗課程具有挑戰(zhàn)度。

實驗?zāi)繕?biāo)：

為培養(yǎng)服務(wù)于我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的電驅(qū)動人才，實驗按照“能實不虛”的設(shè)計理念，圍繞無人電動拖拉機(jī)電驅(qū)動各環(huán)節(jié)打造可用于電氣工程及其自動化、農(nóng)業(yè)電氣化、自動化等專業(yè)的課程實驗，滿足包括《電機(jī)學(xué)》、《現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備電機(jī)及驅(qū)動基礎(chǔ)》等多課程的實驗需求。基于此設(shè)計本實驗課程的目標(biāo)包括以下三個方面：

知識與技能目標(biāo)

1.以電動拖拉機(jī)為例了解電力動力裝備的電機(jī)結(jié)構(gòu)、原理、正常運(yùn)行和故障工況下的性能特征，對相關(guān)知識建立直觀認(rèn)識。

2.掌握電機(jī)參數(shù)對電機(jī)性能的影響規(guī)律，能夠通過電機(jī)測試中的性能表現(xiàn)對電機(jī)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，能夠通過電機(jī)的故障現(xiàn)象判別故障類型并分析原因。

過程與方法目標(biāo)：

1.在交互性的仿真環(huán)境下，通過探究學(xué)習(xí)的形式，掌握電機(jī)設(shè)計和測試的過程和故障判別方法。

2.借助實驗測試的競技元素，以交往式學(xué)習(xí)的方式，掌握電機(jī)的“測試-優(yōu)化”迭代方法。

 情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)：

1.借助虛實結(jié)合的手段，引導(dǎo)學(xué)生在我國“碳中和”承諾背景下思考電動裝備相較于傳統(tǒng)燃油動力的環(huán)境優(yōu)勢，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣。

2.使學(xué)生了解我國前沿農(nóng)機(jī)發(fā)展技術(shù)，激發(fā)學(xué)生投身于祖國現(xiàn)代化建設(shè)的崇高使命感。

實驗要求：

1.電動拖拉機(jī)認(rèn)識：通過分解結(jié)構(gòu)圖，了解電動拖拉機(jī)結(jié)構(gòu)各組成部分，并通過細(xì)節(jié)展示各部分的主要功能和特性需求。

2.電機(jī)認(rèn)識：通過分解結(jié)構(gòu)圖，了解電驅(qū)動系統(tǒng)中的核心——電機(jī)結(jié)構(gòu)的組成部分，使學(xué)生建立直觀認(rèn)識。

3.故障認(rèn)知：介紹電機(jī)的典型故障（永磁體退磁、永磁體脫落、繞組匝間短路、相繞組斷路）的原因、特征和判斷方法。

4.電機(jī)參數(shù)設(shè)計，通過在界面上輸入或選擇基本電機(jī)參數(shù)，通過參數(shù)化建模的方式產(chǎn)生電機(jī)。

5.在上一模塊生產(chǎn)成型的電機(jī)，按照實際測試要求，在電機(jī)測試臺架上進(jìn)行測試。若達(dá)標(biāo)則進(jìn)行大田測試，若不達(dá)標(biāo)則重新回到上一個模塊，重新設(shè)計參數(shù)。6.電機(jī)通過臺架測試后，安裝到電動拖拉機(jī)上，進(jìn)行大田測試。按照實際測試情景，測試多工況下的作業(yè)情況，以測試評估設(shè)計電機(jī)的實際性能。

7.故障分析。根據(jù)四臺故障的電動拖拉機(jī)故障特征，判斷故障的類型，分析故障的原因。

8.測試結(jié)束后，給出實驗成績。