《電機(jī)學(xué)》實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)方法的改進(jìn)

摘要：《電機(jī)學(xué)》是電氣工程與自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，而電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)是《電機(jī)學(xué)》課程的一個(gè)重要組成部分。為了讓學(xué)生更好地領(lǐng)會(huì)和掌握課堂傳授的概念和理論，并促進(jìn)學(xué)生自覺(jué)主動(dòng)地去思考，本文通過(guò)對(duì)應(yīng)用性本科《電機(jī)學(xué)》實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)方法進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)方法；教學(xué)考核

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0？搖 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）47-0022-02

一、引言

《電機(jī)學(xué)》課程是電氣信息類(lèi)學(xué)生的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，所涵蓋的基礎(chǔ)內(nèi)容涉及電、磁、熱、機(jī)械等基礎(chǔ)理論知識(shí)，具有理論性強(qiáng)、概念抽象的特點(diǎn)。在學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程中，存在著教師難教、學(xué)生難學(xué)的“兩難”現(xiàn)象。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)可以讓學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解加深，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、分析和解決問(wèn)題的能力就顯得尤其重要。實(shí)驗(yàn)教學(xué)在應(yīng)用性本科生的學(xué)習(xí)階段有重要的地位。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生更好地領(lǐng)會(huì)和掌握課堂傳授的概念和理論；同時(shí)可以促進(jìn)學(xué)生自覺(jué)主動(dòng)地去思考。

二、目前電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題

目前電機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)存在一些問(wèn)題，如：（1）學(xué)生的動(dòng)手操作意識(shí)淡薄，學(xué)生在思想上認(rèn)為實(shí)驗(yàn)實(shí)踐沒(méi)有理論知識(shí)重要；（2）現(xiàn)行本科的教學(xué)中重理論而輕實(shí)踐，理論與實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)之比多于8∶1；（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)由于學(xué)生人數(shù)多，而相應(yīng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量不足，往往使得實(shí)驗(yàn)臺(tái)安排不過(guò)來(lái)，有的學(xué)生根本沒(méi)有動(dòng)手的機(jī)會(huì)；（4）實(shí)驗(yàn)室的成套設(shè)備利用率低；（5）實(shí)驗(yàn)考核體系不夠嚴(yán)格，學(xué)生抄襲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)結(jié)論現(xiàn)象嚴(yán)重；（6）在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排上也存在著一些問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)安排與理論內(nèi)容銜接不夠密貼，有可能理論內(nèi)容在學(xué)習(xí)異步機(jī)，而實(shí)驗(yàn)卻在做變壓器內(nèi)容。

三、電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改進(jìn)

在電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法上從以下幾個(gè)方面做出改進(jìn)：

1.增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)和理論內(nèi)容的銜接。通常，電機(jī)實(shí)驗(yàn)的安排是在學(xué)完課程的某一部分或某個(gè)章節(jié)之后。那么實(shí)驗(yàn)和理論內(nèi)容的銜接就存在一些問(wèn)題，例如，在上完變壓器的參數(shù)測(cè)量后安排變壓器的空載和短路的實(shí)驗(yàn)；在學(xué)完三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理和特性及啟動(dòng)與調(diào)速之后進(jìn)行異步電動(dòng)機(jī)的工作特性、M-S曲線測(cè)試以及測(cè)試各種情況下的啟動(dòng)電流等等。但由于學(xué)生開(kāi)始缺乏對(duì)電機(jī)的感性認(rèn)識(shí)，使得教師在講解電機(jī)尤其是交流繞組電機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理時(shí)，學(xué)生們沒(méi)有見(jiàn)過(guò)實(shí)物，而感覺(jué)抽象，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解感到困難，教學(xué)效果也不理想。實(shí)驗(yàn)實(shí)際是理論的升華，所以在學(xué)習(xí)電機(jī)結(jié)構(gòu)理論和安排電機(jī)實(shí)驗(yàn)之前應(yīng)該先讓學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室對(duì)實(shí)物有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，結(jié)合實(shí)物講解結(jié)構(gòu)和組成，再回到課堂理論教學(xué)進(jìn)行理論分析，最后在有一定的理論基礎(chǔ)后學(xué)生再進(jìn)實(shí)驗(yàn)室動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，最終使理論與實(shí)踐結(jié)合，這樣能更好地理解理論，同時(shí)也激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.啟發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行觀察。在理論學(xué)習(xí)到一定階段后，可以讓學(xué)生通過(guò)所學(xué)的理論去應(yīng)用，如通過(guò)觀察電機(jī)銘牌上的轉(zhuǎn)速去區(qū)分同步機(jī)和異步機(jī)；通過(guò)對(duì)電機(jī)外形的觀察去區(qū)分繞線式異步電動(dòng)機(jī)和同步發(fā)電機(jī)。這種方式使學(xué)生在比較中進(jìn)行學(xué)習(xí)，了解實(shí)物，而不是一味地、被動(dòng)地學(xué)習(xí)。

3.讓學(xué)生帶著問(wèn)題做實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)前教課教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提出一些問(wèn)題，讓學(xué)生帶著問(wèn)題在實(shí)驗(yàn)中尋找答案，并分析原因，最后得出結(jié)論。如：為什么變壓器空載實(shí)驗(yàn)時(shí)功率表的電流線圈要后接，電壓線圈要先接？而在做變壓器短路實(shí)驗(yàn)時(shí)功率表的電流線圈要先接，電壓線圈要后接？為什么變壓器空載實(shí)驗(yàn)一般在低壓方進(jìn)行，而變壓器短路實(shí)驗(yàn)一般在高壓方進(jìn)行？當(dāng)三相電源斷線時(shí)，三相異步電動(dòng)機(jī)能否啟動(dòng)？而三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，電源出現(xiàn)斷線，電機(jī)的狀態(tài)是什么？在做異步電動(dòng)機(jī)M-S曲線測(cè)繪實(shí)驗(yàn)時(shí)電機(jī)的降速特性和升速特性曲線不重合的原因？……讓學(xué)生帶著問(wèn)題去實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中思考，去加深對(duì)理論知識(shí)的理解。

4.教師在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)演示。在學(xué)生做實(shí)驗(yàn)前，實(shí)驗(yàn)教師要先按照實(shí)驗(yàn)要求，給學(xué)生詳細(xì)講解實(shí)驗(yàn)線路、注意事項(xiàng)以及安全措施，并給學(xué)生演示完整的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生了解該實(shí)驗(yàn)的要求和調(diào)試步驟，來(lái)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。

5.科學(xué)分組，相互配合，人人都有動(dòng)手的機(jī)會(huì)。實(shí)驗(yàn)是鍛煉動(dòng)手能力的好機(jī)會(huì)。做實(shí)驗(yàn)時(shí)盡量安排每組的實(shí)驗(yàn)人數(shù)，使每組的實(shí)驗(yàn)人數(shù)都有動(dòng)手的機(jī)會(huì)，一般實(shí)驗(yàn)人數(shù)為2人一組，兩個(gè)人相互配合，缺一不可。在分組上盡量掌握使積極主動(dòng)的學(xué)生與學(xué)習(xí)不夠主動(dòng)的學(xué)生相組合的原則，這樣既保證了積極主動(dòng)的學(xué)生的積極性，又無(wú)形帶動(dòng)了那些不愛(ài)動(dòng)手的學(xué)生，從而調(diào)動(dòng)了大多數(shù)學(xué)生的積極性，加大了人人動(dòng)手的機(jī)會(huì)。

6.將Matlab/Simulink仿真工具融合到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。由于各類(lèi)電機(jī)存在不穩(wěn)定區(qū)域，常用儀表難以測(cè)量，因此制約了電機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究。通過(guò)引入軟件Matlab/Simulink，可以對(duì)電機(jī)的暫態(tài)進(jìn)行模擬，通過(guò)觀察仿真結(jié)果，加深認(rèn)識(shí)，即解決學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)電機(jī)學(xué)課程的理解，并可以充實(shí)專(zhuān)業(yè)理論。如：籠式異步電動(dòng)機(jī)空載起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流很大，一般是額定電流的4～7倍，帶載啟動(dòng)電流更大；籠式異步電動(dòng)機(jī)空載起動(dòng)時(shí)，其電磁轉(zhuǎn)矩實(shí)際上是存在振蕩的，這個(gè)振蕩時(shí)間很短，用儀表是無(wú)法測(cè)量的，而用Simulink仿真可以讓學(xué)生直觀地觀察到空載啟動(dòng)時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩的振蕩和轉(zhuǎn)速上升至穩(wěn)定的波形以及啟動(dòng)電流的變化。不僅在異步電動(dòng)機(jī)上，Simulink仿真技術(shù)在同步電機(jī)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用是以三相同步發(fā)電機(jī)的不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行和過(guò)渡過(guò)程作為同步發(fā)電機(jī)研究的重點(diǎn)，通過(guò)對(duì)選擇不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行的方式和故障時(shí)間的不同設(shè)置，觀察電流、電壓的曲線加深認(rèn)識(shí)，解決學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)。

7.增加綜合性和創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)。在做電機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)，增加綜合性和創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如利用繼電器接觸器星/三角（Y/△）起動(dòng)實(shí)驗(yàn)；增加異步電動(dòng)機(jī)的順序啟動(dòng)和反序停止的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等。目的是激發(fā)他們的創(chuàng)造性熱情和才能，加大學(xué)生學(xué)習(xí)電機(jī)的興趣。

四、偏重對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的考核

考核是所有教學(xué)的一個(gè)重要的輔助手段，考核的目的是為了讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能夠多動(dòng)手多動(dòng)腦，從而更好地促進(jìn)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。同時(shí)也在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中培養(yǎng)動(dòng)手能力和解決問(wèn)題的能力。電機(jī)的實(shí)驗(yàn)考核應(yīng)更加偏重于實(shí)驗(yàn)過(guò)程的考核，只有在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中才能反映學(xué)生的動(dòng)手能力和分析問(wèn)題的能力。電機(jī)實(shí)驗(yàn)考核包括以下幾個(gè)方面：（1）預(yù)習(xí)報(bào)告占15%。要求學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前做好的預(yù)習(xí)，充分了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)線路。（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程操作占40%。實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程包括實(shí)驗(yàn)線路的連接、實(shí)驗(yàn)步驟的正確與否以及遇到問(wèn)題時(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中回答問(wèn)題占25%。實(shí)驗(yàn)前的提問(wèn)在這個(gè)部分要得到回答。光做好實(shí)驗(yàn)、得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。通過(guò)回答問(wèn)題可以聯(lián)系到相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，了解這些相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)對(duì)實(shí)驗(yàn)的目的很重要。同時(shí)回答這些提問(wèn)也可以反映學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)的應(yīng)用能力。（4）實(shí)驗(yàn)報(bào)告占20%。實(shí)驗(yàn)報(bào)告關(guān)注測(cè)量數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)測(cè)繪曲線，并對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析。通過(guò)加大對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的考核可以有效地避免實(shí)驗(yàn)報(bào)告的抄襲現(xiàn)象，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性。

五、結(jié)論

《電機(jī)學(xué)》是電氣專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的基礎(chǔ)課程，學(xué)好這門(mén)技術(shù)課程，扎實(shí)的理論基礎(chǔ)、獨(dú)立的實(shí)踐動(dòng)手能力是缺一不可的。《電機(jī)學(xué)》實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)方法改革是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，不是一朝一夕能完成的，它需要我們深入地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，并在教學(xué)中要隨時(shí)不斷根據(jù)學(xué)生的能力進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，達(dá)到最佳的狀態(tài)。作為該課程教師，應(yīng)該不斷加強(qiáng)學(xué)習(xí)，更好地?cái)U(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面和培養(yǎng)他們的實(shí)際分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和動(dòng)手能力。

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作者簡(jiǎn)介：胡亞娟（1973-），女，湖北襄陽(yáng)人，碩士，講師，主要從事電機(jī)和電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化領(lǐng)域的教學(xué)工作。