電機學課堂教學的思考與探索

權(quán) 悅，徐朝勝，國 海，葉愛琴

（安徽科技學院 機電與車輛工程學院，安徽 鳳陽 233100）

電機學課程是電氣工程及其自動化專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是一門理論與實際結(jié)合較為緊密的課程，在專業(yè)課程體系和人才培養(yǎng)中起著承上啟下的作用.但電機學又是公認的一門難學難教的課程，文獻[1]指出造成這種結(jié)果的原因主要是該課程自身的特點和教學中客觀存在的一些問題引起的：教材內(nèi)容不斷簡化導致學生對理論理解下降；課程內(nèi)容繁多、理論推導過于抽象，這都給學生的學習和老師的教學帶來了一定的難度.目前，應用型人才培養(yǎng)模式對電機學的教學提出了更高的要求.怎樣合理的安排電機學課程的教學內(nèi)容，如何在有限的學時下使學生掌握電機的基本內(nèi)容，是一個值得探討的內(nèi)容.文獻[2-4]分別從課程體系優(yōu)化、理論教學改革、實踐教學改革等方面，闡述了對電機學課程教學的看法.針對電機學教學過程中的問題，本文將從安排教學內(nèi)容、改進教學手段等方面對電機學課程的建設進行探索，希望能以此提高電機學的教學質(zhì)量與教學效果.

1 結(jié)合本校實際，提煉課堂教學內(nèi)容

教材的選擇是整個教學的前提，文獻[5]介紹了教材選擇的一般原則.結(jié)合本校電氣工程與自動化專業(yè)人才培養(yǎng)方案的要求，以及在教學計劃中電機學課程對其他后續(xù)課程的影響，選擇了哈爾濱理工大學湯蘊璆、史乃教授主編的《電機學》（第三版）作為課程的基本教材.該教材的內(nèi)容豐富，包括磁路、變壓器、直流電機、異步電機、同步電機以及常用的各種控制電機，還有關(guān)于電機仿真的一些內(nèi)容.在有限的課堂教學時間內(nèi)，不可能面面俱到，完成整本教材的教學.為此，結(jié)合作者幾年的教學經(jīng)驗和本校電氣工程與自動化專業(yè)學生的實際情況，有針對性的對教材內(nèi)容做了取舍，例如將磁路、變壓器、異步電機及控制電機作為課堂講解的主要內(nèi)容，同步電機作為選講內(nèi)容，教材關(guān)于電機仿真計算問題作為課后的擴展內(nèi)容.同時為了更好的在課堂中提高學生的學習積極性，還選擇了一些常用電機的基本應用作為案例，在課堂進行討論，分析.通過這種內(nèi)容的整合、擴展，既可以提高學生的學習興趣，又避免了學生反映的“學完電機學，不知所以然”的尷尬局面，在教學中取到了較好的效果，也得到了大部分學生的認可.

2 充分利用多媒體技術(shù)，改進教學手段

電機學與工程實際聯(lián)系比較緊密，并且理論推導繁瑣、內(nèi)容抽象，不易理解掌握.為了使學生更好的理解課程內(nèi)容，我們充分的運用多媒體技術(shù)，使抽象的概念形象化.

2.1 精心制作PPT課件

PPT課件是多媒體教學的基礎(chǔ)，如何制作簡潔明了、形象生動的課件是課堂教學順利進行的前提.在準備多媒體課件的時候，主要遵循以下原則：背景顏色主要以白色為主，采用黑色字體，對于主要的概念、公式及結(jié)果采用其他顏色的字體以示其重要性；在內(nèi)容的組織上，避免長篇幅的文字內(nèi)容，以框圖、公式為主，文字敘述為輔；對所必須的文字敘述只列出點；適當?shù)囊雱赢媰?nèi)容，對比較抽象的概念盡可能以動畫的形式加以演示；公式的必要推導過程應該有邏輯的分步顯示，并且對引用的定理、結(jié)論標出出處，以方便學生的理解.

2.2 充分利用多媒體平臺，課堂引入相應的仿真環(huán)節(jié)

電機學中磁場的分布，以及電磁關(guān)系比較抽象，也是在課堂教學過程中學生反映比較難以理解的部分.針對這一部分的教學，除了在課件上加以描述外，還引入了一些相關(guān)的電磁場仿真實例，來加深學生的理解.例如，在介紹直流電機電樞反應的過程中，在課堂上采用有限元軟件Ansoft對電機的磁場分布、磁隙密度進行相應的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)分析，運用圖形和動畫的形式描述電樞反應的產(chǎn)生過程.在講解異步電機定子旋轉(zhuǎn)磁場的內(nèi)容時，應用Flash動畫來演示磁場隨三相交流電壓的變化，將抽象的概念形象化.這樣，既能活躍課堂的學習氛圍，擴展學習內(nèi)容，又能對書本上的內(nèi)容進行生動的描述.

2.3 利用視頻教程，加深學生對電機構(gòu)造、應用的理解

電機內(nèi)部繞組的組成是電機學的中一個重要內(nèi)容.如果單純的按照教程內(nèi)容講解，學生反映難以理解，尤其是三相電機繞組的分布，這部分內(nèi)容的最好結(jié)合實物.由于受到學校教學條件的限制，沒有電機供學生拆裝.為此，作者利用豐富的網(wǎng)絡資源，下載了相應電機的拆裝視頻教程和各種電機的控制系統(tǒng)視頻教程.這些視頻，一部分用來對課堂內(nèi)容進行補充，一部分可以拷貝給學生進行課外觀摩.通過這種在課堂中穿插視頻的方式，既可以活躍課堂氣氛提高學生的學習興趣，又能將教材中抽象的描述以接近實物的方式引入課堂，加深學生的理解.

2.4 建立教學網(wǎng)站，加強師生的學習交流

電機學由于其內(nèi)容多、公式繁瑣、概念抽象，與工程實際聯(lián)系緊密，又受到課時不斷縮減的影響，是電氣工程及其自動化主業(yè)公認的一門難教難學的課程.除了在教學過程中采取以上措施外，還建立了相應的教學網(wǎng)站，以方便學生的課后復習.網(wǎng)站的主要內(nèi)容包括課堂教學的所有內(nèi)容，有限元軟件的教程、各種電機的視頻教程、電機的實際應用案例分析及補充的各種習題.網(wǎng)站中還設有的討論專區(qū)，學生可以將學習心得、學習遇到的問題掛在網(wǎng)上；教師定期對討論專區(qū)的內(nèi)容進行回復，并對典型問題進行匯總.教學網(wǎng)站可以作為學生的第二課堂，加深學生對電機學內(nèi)容的認識；也可以作為教師與學生互動的平臺，讓教師及時了解學生的學習動態(tài)，以便對教學內(nèi)容作出調(diào)整.教學網(wǎng)站必將對本課程的教學起到很大的輔助作用.

2.5 強調(diào)課后復習，鞏固所學知識

由于教學內(nèi)容比較多，課堂的信息量也比較大，很難保證學生充分掌握課堂的教學內(nèi)容.為此，每堂課都會布置一定量的的課堂作業(yè)，督促學生對課堂的重點內(nèi)容進行鞏固和吸收.對于課后作業(yè)的完成情況，定期進行檢查，結(jié)果會作為平時成績計入最后的成績.對作業(yè)中存在的問題，會在后面的課堂教學過程中進行討論、分析.

3 結(jié)合大學生競賽，提高學生的學習能動性

全國每年都會舉辦方方面面的大學生競賽，靈活地將課堂內(nèi)容與相關(guān)的競賽結(jié)合，也可以在很大程度上激勵學生的學習積極性，改進電機學的教學效果.我們學校每年都會舉行校內(nèi)的智能車競賽，并且會挑選成績優(yōu)秀的組別參加安徽省的智能車競賽.為此，將智能車引入電機學的課堂教學，是近幾年在電機學教學中的一次小的創(chuàng)新.由于智能車的方向控制與動力驅(qū)動都是通過電機來實現(xiàn)的，以此為突破口可以輕易的將智能車的一些競賽內(nèi)容搬入課堂.例如，在第一堂課的時候，將智能車實物帶入教師，通過實物演示和往年的比賽視頻來調(diào)動學生的興趣；通過不斷的啟發(fā)式引導，讓學生對電機的作用有一個大概的認識，為以后的教學留下鋪墊.在介紹到相關(guān)內(nèi)容時，學生就會有很高的熱情，教學自然會取到事半功倍的效果.通過近三年的實踐，也在一定程度上驗證了這種方法的可行性.每年，我校電氣工程及其自動化專業(yè)的學生都會在校內(nèi)、校外的智能車競賽中取得較好的成績，當然這些學生對電機學的內(nèi)容也都有了比較深刻的理解.

4 全程管理，改革課程的考核方式

本校的電機學課程的最終成績有三部分組成，包括卷面成績、實驗成績和平時成績，分別在最終成績中所占比例為60%、15%和25%.其中實驗成績包括實驗課的出勤、實驗報告的書寫、實驗過程的完成情況；平時成績包括課堂作業(yè)、課堂測試、課堂考勤以及與主講教師的互動情況.考慮到電機學的特點，借鑒其他學校的考試方法[6、7]，在最后的閉卷考試的試卷上附上重要的公式，為了體現(xiàn)靈活性，不對公式及其中的變量進行標示.這種變化，可以使學生應考從背誦轉(zhuǎn)換到理解，使考試有單純的對學生考核轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生學習的延伸.通過一學期的實踐，這種新的考核方式，在一定程度促進了學生的學習主動性.

5 結(jié)束語

電機學是電氣工程及其自動化專業(yè)公認的一門難教難學的課程.如何更好地讓學生理解電機學的內(nèi)容是電機學主講教師值得深思的問題.筆者根據(jù)自己的教學體會，介紹了自己在教學工作中采取的一些有效措施，希望能對以后的電機學的課堂教學有所幫助，也期盼能得到更多電機教育工作者的指正.

〔1〕張華,陳玉國.應用型人才培養(yǎng)方案下的電機學課程教學實踐[J].中國電力教育，2008(146）：113-114.

〔2〕翟慶志,張筱慧.電機學課程教學的改革與實踐[J].中國電力教育,2012（3）:76-77.

〔3〕謝寶昌,劉長紅,王君艷，等.電機學課程體系的優(yōu)化[J].電氣電子教學學報,2011,3(4):18-20.

〔4〕王鐵軍,方芳,饒翔等.電機學課程改革的技術(shù)要點探討[J].電力教學,2011（208）:187-188.

〔5〕曹永娟,張群.電機學課程改革探討[J].中國電力教育,2008(110):83-84.

〔6〕代紅,陳剛,肖修建等.電機學課程教學改革的探討[J].中國電力教育,2010（33）：68-69.

〔7〕劉桂榮.考試改革初探.嘉興學院學報，2002,14（1）:234-236.