《電機學》課程教學改革的探討

摘要：《電機學》是電氣工程與自動化專業重要的專業基礎課，課程的特點是理論性強、概念抽象、專業性特征明顯，它涉及的基礎理論和知識面較廣，涉及電、磁、熱、機械等綜合知識。教學難度較大，并且隨著專業技術的發展，要求課程的教學方法和教學手段也要進行改革。本文對應用性本科《電機學》課程的課程內容、教學方法、教學手段和實踐教學等方面進行了探討。

關鍵詞：電機學；教學方法；教學手段；實踐教學

中圖分類號：G642.0 ？搖文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）45-0039-02

一、引言

《電機學》課程是電氣信息類學生的一門專業基礎課，它既是一門理論性很強的技術基礎課，又有專業課的性質，所涵蓋的基礎內容涉及電、磁、熱、機械等基礎理論知識，具有理論性強、概念抽象的特點。在學生學習的過程中，存在著教師難教、學生難學的“兩難”現象。因此如何調動學生學習的興趣和學習積極性是電機學教學過程中極為重要的問題。結合電氣工程及其自動化專業教學改革，我校就本科《電機學》課程從課程內容、教學方法和手段及實踐教學等方面做了有益的探索和實踐，取得了一定的成效，本文針對教學過程中的一些問題進行探討。

二、課程內容

在課程內容上，以工程應用能力培養為主線，強調以掌握直流電機、變壓器、異步電機和同步電機四類電機的基礎結構、工作原理、運用特性以及分析和試驗為教學重點，并將理論和實踐有機的結合，著重培養學生分析問題和解決問題的能力。具體體現在兩個方面：一是理論體系上，與專業有關的知識面力求寬廣，在深度上要求略降，對于煩瑣的推導、證明適當省略，注重結論和實際應用；二是在應用能力上，強調實踐應用能力和綜合能力。在實踐教學內容中減少了驗證性的實驗內容，增加了帶有綜合性和設計性的實驗內容。同時在課程內容中增加介紹了一些工程中已經應用且較為成熟的新技術內容，如增加了全密封變壓器，Y3系列異步電動機、伺服電機、交直流兩用電機、直流無刷電動機等新技術內容，用來滿足以應用為目的的要求。

三、教學方法

采用多種教學方法與先進的教學手段，其目的就是增加學生的學習興趣，啟發學生積極思維，培養學生的邏輯能力，并提高學生利用所學知識解決問題的能力。我們在教學中采用了以下幾種有效的教學方法。

（一）比較法

在教學中，采用比較方法將不同的電機聯系起來進行對比，將起到事半功倍的效果。比如在交流繞組電動勢的學習上采用了與變壓器相比較：

在同步發電機對稱負載時的電樞反應學習中，對勵磁磁動勢Ff與電樞磁動勢Fa的特點進行比較：

（二）啟發式教學

將啟發式教學引入到《電機學》的教學過程中，可以取得較好的學習效果。

啟發式教學分為三個階段：一是激起學生的疑問；二是強化動機；三是深入探究。這種教學可以激發學生的學習興趣和潛能。例如：在講授變壓器二次側端電壓變化率時，先把變壓器帶不同性質負載時二次側端電壓變化的曲線告訴學生，并提出造成這種變化的原因是什么。在講述三相對稱交流流通入到三相對稱繞組中會產生圓形旋轉的磁動勢基波，而該磁動勢基波正是我們電動機得以旋轉的原因，那為什么我們使用的電扇是單相交流電，此時電機內部應該是脈振磁動勢，但電扇為什么會旋轉？通過對現實生活中電機的使用提出問題，促進學生思考，更好地去理解電機理論。

四、教學手段

為了加深學生對電機的感性認識和提高教學質量，在《電機學》的教學過程中，將傳統教學方式和多媒體教學有效地結合在一起，交替使用。

1.建立圖片庫。對經常出現在我們周圍的各種電機照相成冊，同時通過網上資源收集各種新型電機的圖片，將其加以分類，在課堂講授各章電機概述時給學生觀看，加深學生的認識。

2.制作多媒體動畫庫。電機的學習對學生而言很抽象，尤其是電磁關系是學習的難點，為了消除學生學習時的畏難情緒，在制作多媒體動畫時，把電機內部存在的磁場，電場與時間和空間概念生動、形象、清晰地聯系起來，讓學生從不同角度方位去了解和認識電機。磁路是磁通走過的路徑，通過動畫的形式表現出磁通在電機內的流通路徑。交流電機繞組的結構、交流電機繞組的脈振磁動勢和旋轉磁動勢以及它們隨時間和空間變化的波形等內容都通過多媒體的動畫方式以形象、直觀的方式表現出來。

3.建立matlab電機仿真庫。電機的暫態過程有：變壓器空載和短路、同步發電機的突然短路、電動機的起動等。暫態時間雖短，但電磁關系復雜，其分析需要用到較多的數學公式。而作為本科階段的學習，對電機的暫態只需要了解知道電機暫態引起的現象和后果。通過引入軟件Matlab/Simulink，對電機的暫態進行模擬，通過觀察仿真結果，加深認識，既能解決學習中的難點，又可以充實專業理論。

五、實踐教學

實踐教學環節在本科生創新能力的培養過程中具有非常重要的地位。通過實驗，可以讓學生更好地領會和掌握課堂傳授的概念和理論，同時可以促進學生自覺主動地去思考。讓學生通過所學的理論去應用，如通過觀察電機銘牌上的轉速去區分同步機和異步機；通過對電機外形的觀察去區分繞線式異步電動機和同步發電機。讓學生帶著問題做實驗，在實驗前教師要提出一些問題，讓學生在實驗中尋找答案，并分析原因，最后得出結論。如當三相電源斷線時，三相異步電動機能否啟動？而三相異步電動機啟動后，電源出現斷線、電機的狀態是什么？通過實驗使學生掌握變壓器、異步機、同步機和直流機這四類常用電機的實驗方法，對課堂理論知識進行驗證；同時通過實驗去分析現象、加深理解；最后以實驗報告的形式對實驗進行總結，完成現象的分析和對理論的提升。

六、結論

《電機學》是電氣專業的一門重要的基礎課程，但隨著迅速發展的電氣技術又賦予其許多新的內容。《電機學》課程改革是一項系統工程，不是一朝一夕能完成的，它需要我們深入地進行現場調研，并在教學中要隨時加入新技術和現場實用內容。作為該課程教師，應該不斷加強學習，深入研究課程的前沿和課堂教學藝術，更好地擴展學生的知識面和培養他們的實際分析問題、解決問題的能力。

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作者簡介：胡亞娟（1973-），女，湖北襄陽人，碩士，講師，主要從事電機和電力系統及其自動化領域的教學工作。