基于“理工融合”理念的《電機學》教學改革研究

摘要：電機學是電氣工程學科中一門極其重要的專業基礎課，該課程難教難學的這一問題一直困擾著該課程的教學人員。本文從電機學教材內容組織和編排的角度入手，基于理工融合理念，提出了理工融合的內容組織方式。通過對電機學教材內容的重新組織和編排，積極推動電機學課程的教學改革。

關鍵詞：教學改革；電機學；理工融合；教材內容

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）37-0027-02

一、引言

電機學是電氣工程及其自動化專業的一門主干專業基礎課程，主要講授電機基本結構、工作原理、分析方法和運行特性等方面的內容。該課程具有較強的理論性和實踐性，強調知識、能力、素質的協調發展，注重培養學生分析問題的能力和動手實驗能力[1-5]。電機學課程對后續專業課程的學習有很大影響，但同時，電機學也是一門難學、難教的課程。該課程綜合了電學、磁學、力學、熱學、機械學等多個學科的知識，這種多學科交叉、理論結合實際的特點使得學生在學習電機學的時候普遍感到困惑和困難。

電機學課程在電氣類專業課程中具有鮮明的特點和很強的代表性。根據多年教學實踐經驗，要開展好電機學教學工作，需要從理學和工學兩個角度來進行。理工融合的特點在電機學教學中體現得非常明顯，教學人員只有既具備理學思維模式也具備工學思維模式，才能真正開展好電機學教學工作。

二、“理工融合”的思想和理念

理學和工學是兩個非常重要、緊密關聯且具有豐富內涵的學科門類。理學是研究數學、物理學、生物學等各領域的基礎科學，其問題意識的根本在于對現象進行本質分析和解釋，一般所說的科學家往往就屬于理學領域。工學是覆蓋面最廣的一門學科，工學問題意識的根本在于實用性和具體應用，肩負著提出解決問題的辦法并將其產業化的重要作用。一般所說的工程師、技術員往往就屬于工學領域。換言之，理學的興趣在于解釋“為什么”，工學的興趣在于“怎么辦”。

從基礎到應用的過程中，理學和工學在截然不同的方向上發展，前者注重對事物本質規律的思考，后者注重解決實際具體問題。對于理學和工學，很少人能夠兼顧二者加以研究，大多數人往往會偏向其中一個方面。長期以來，在我國高等理工科教育的格局中，理工分離現象比較嚴重；只注重理學或者只注重工學，都會造成理學和工學各行其是、無法進行有效結合的問題。隨著科學技術快速發展、探索研究越來越深入和復雜，科技人員理工分離所帶來的弊病隨之更加突顯出來。許多工科專業的畢業生經過若干年工作實踐之后明顯感覺創新乏力、后勁不足；許多理科專業的學生由于所學課程跟工程應用脫節嚴重，就業面狹窄，難以適應實際工作需要，發揮不出應有的作用。因此，理學和工學融合在當前變得尤為重要，只有“理工融合”才能真正培養出適應社會發展需要的創新型拔尖人才。

三、教材內容組織中的問題及分析

由于電機這個研究對象本身的復雜性，為了盡可能清楚地把更多內容包含到電機學教材中，傳統電機學教材的內容顯得很龐雜，內容多而且編排比較雜亂，非常不利于初學者學習，其主要問題及分析如下。

1.電機學涉及的內容包含工學和理學兩部分，這兩部分內容在教材中交叉出現，其線條和脈絡不清晰；初學者往往不能對教材中工學和理學部分進行有效區分，并采取有針對性的學習方法。電機分析使用的基本理論工具是電磁學和數學，二者屬于理學領域；而電機分析的對象本身（直流電機、交流電機、變壓器等）屬于工學（電氣工程）領域。長期以來，由于國內高等教育在專業劃分上太細，學生基本上只能在限定的學科專業范圍內學習，很少能夠有機會去了解其他學科門類的特點和學習方法。然而，理學的學習方法和工學的學習方法有很大區別，如果學生由于對理學和工學各自學科特點認識不足，不能采用合適的學習方法，學習上勢必會事倍功半。采用理學的學習方法學習工學，或者采用工學的學習方法學習理學，是學生學習電機學的時候常走入的誤區，造成了學生在學習上的困惑和困難。

2.電機學教材中理學內容和工學內容各自所占的比例不合適。理學部分在電機學中是基礎內容，但是電機學教材對這部分內容的介紹往往過于簡單，使得學生在學習的時候常常感覺理論基礎不夠。工學部分是電機學的主要部分，工學部分主要是對電機進行建模和分析，對于這部分內容，學生在學習的時候也有很多問題。工學部分學習的問題在于教材上內容多而且雜，知識線條和脈絡不清晰。工學部分應該注重電機工程分析方法的講解，許多與之無關的內容可以去掉。例如，在直流電機的分析中，傳統電機學教材總是用很大篇幅來講解直流電機繞組的各種聯結方法，學習這部分內容的時候學生總是感覺太抽象。但是，有實踐經驗的人都知道，電機繞組的聯結方法只要在工作中多接觸就會不言自明；電機繞組的聯結其本身是個很簡單的問題，但是在書本上來講解這部分內容卻顯得很難理解。

3.電機學教材中知識點很多，但是眾多知識點和核心概念缺乏合適的組織編排結構，使得初學者在學習的時候感覺很費力。根據多年教學經驗，如果在學習中能夠先對所有知識點的框架結構有個整體認識，然后再深入進去學習各個知識點，學習效果會好得多。傳統電機學教材往往忽略了知識點的系統性和連貫性，初學者學習的時候始終有種只見樹木不見森林的感覺，抓不住學習的重點。

四、教材內容組織編排的改進措施

根據上述分析，基于“理工融合”理念對傳統電機學教材內容重新進行組織和編排的教學改革勢在必行，其具體措施如下：

1.在電機學教材中增加對理學和工學特點進行介紹的內容，讓學生從學科角度來認識理學和工學各自的認知規律和學習方法。由于電機學教材中理學和工學的內容交叉在一起，因此要盡量把理學內容和工學內容按照知識單元模塊各自規整在一起，同時在教材中對這些知識單元模塊進行一定的標識，指明該知識單元模塊是屬于理學領域還是屬于工學領域。

2.根據專業培養目標要求，調整電機學教材中理學內容和工學內容的比重。如果專業培養目標是科研型人才，那么教材中應該加大理學內容部分的份量，著重培養學生的抽象思維能力，以利于以后從事基礎科研工作或進一步深造學習；如果專業培養目標是技術型人才，那么教材中應該加大工學部分內容的份量，著重培養學生工程應用和解決實際問題的能力。

3.盡量把教材中眾多知識點按照一個整體的框架結構組織和編排起來，并給出知識單元模塊的索引以便于對照查找。通過這種組織和編排方式，學生在學習的時候，就能夠明白為什么要學習某個知識點以及該知識點在整個框架中的位置和重要性。通過這種組織和編排方式，學生很容易克服以前學習中只見樹木不見森林，知其然不知其所以然的問題，從而極大地提升學習興趣和學習效果。

五、結論

理科教育和工科教育有著明顯的不同，二者的差異主要體現在邏輯思維方式、人才培養目標和課程內容安排等幾個方面。隨著科學技術的發展和社會需求的變化，高等院校學科設置和專業建設在高度分化的基礎上越來越呈現出交叉、融合的趨勢；在理工院校中促進理工融合的教育教學改革早已成為教育界共識。本文正是在這個背景下，基于電機學教學中現有問題的分析，對傳統電機學教材編寫方式提出了一些改進措施，這些措施將有力地推動該課程的教學改革。

參考文獻：

[1]湯蘊璮，史乃.電機學[M].北京：機械工業出版社，2004.

[2]王善銘.電機學[M].北京：清華大學出版社，2006.

[3]李發海，朱東起.電機學[M].北京：科學出版社，2004.

[4]徐德淦.電機學[M].北京：機械工業出版社，2004.

[5]閻治安.電機學[M].西安：西安交通大學出版社，2008.

作者簡介：劉想德（1976-），男，湖北云夢人，重慶郵電大學自動化學院，講師，研究方向：制造信息化；李彥（1981-），女，四川開江人，重慶郵電大學計算機學院，助教。