特色專業，特色教學—電機學實驗教學改革與實踐

陶彩霞++張蕊萍

【摘要】論文針對電氣工程特色專業“電機學”課程特點及我校該課程實驗教學目前存在的問題，從課程實踐教學體系構建、實驗教學方法改進、實驗考核方法改革等多方面進行了探討與實踐。形成了自身的實驗教學特色和多樣化風格，鍛煉了學生的動手能力，提高了學生的學習興趣，取得了良好的教學效果。

【關鍵詞】電機學 ?實驗教學改革 ?教學方法

【中圖分類號】G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標識碼】A ? ? ?【文章編號】2095-3089（2016）11-0084-02

我校電氣工程專業是國家級特色專業，而“電機學”課程則是該專業高達5學分的一門理論性很強的難教、難學的“老虎”專業基礎課程，涉及電、磁、熱、力學等綜合知識[1]，教學內容與工程實際聯系緊密，學習中要有一定的空間想象能力與抽象思維能力[2]，而電機學實驗則是該課程的一個重要組成部分。如何把電機理論教學與實驗教學有機結合起來，使抽象的問題形象化，讓學生不再有“畏難”情緒，形成特色專業特色教學，是一個值得探討的問題。

一、實驗教學存在問題

我校“電機學”課程目前的實驗教學模式主要存在這樣幾個方面的問題：一是學生的動手操作意識淡薄、能力差，實驗存在“等、靠、混”現象;二是由于是課內實驗，相對于理論教學課時較少，學生重理論、輕實踐現象嚴重;三是實驗時間有限、設備有限，學生動手機會少;四是實驗設備少，重復實驗次數多，實驗指導教師少;五是實驗數據抄襲風嚴重，另實驗數據處理能力低;六是缺乏一套嚴格科學的實驗考核體系。這些問題的存在使得課程的實驗目的都難以達到，更不用說通過實驗培養學生的獨立操作和創新能力;這些問題的存在亟待我們進行實驗教學方法與考試方法的探索與改革。

二、電機學課程實踐教學體系構建

我們針對“電機學”課程特點將其規劃為企業課程，結合學生特點，從實踐教學體系的規劃、實驗內容的設計、實驗手段實驗方法的采用等方面進行改革，實驗項目緊緊圍繞電機學課程的研究對象直流電機、變壓器、異步電機、同步電機四類通用電機，通過認識實習、課程實驗、企業課程設計、拆裝實習和課外開放性實驗等實踐教學環節，以實物實驗結合計算機仿真實驗，加深對電機學課程的理解，達到對于學生動手能力、工程意識培養的目的，如圖1所示。企業課程設計是指將這門課程定為企業課程，課程在學習中邊授課邊去電機廠、變壓器廠實習，做課程設計時也是在電機廠、變壓器廠學習的同時完成“變壓器鐵心電磁優化設計”、“異步電動機電磁優化設計”等實訓項目。

圖1 ?電機學課程實踐教學框圖

三、實驗教學方法改進

盡管實踐教學計劃中有5個方面的內容，但真正學生能自己動手且記憶深刻的還是課程課內實驗。為激發學生的學習興趣，達到好的實驗教學效果，我們從多方面進行了探討與實踐。

1.避免實驗盲目性，帶預習報告進實驗室

實驗前提出預習要求，讓學生帶著問題做實驗，需要哪些實驗儀器及掛件？實驗應該怎樣做？為什么這么做？不這樣做會怎樣？要求學生實驗前做充分的準備，帶預習報告進實驗室。如直流發電機特性測試實驗，原動機電樞回路為什么要串電阻？電源電壓為什么要降？若不降壓、不串電阻會怎樣？而在啟動起來之后為什么又要將該電阻切除？如果不切除會怎樣？原動機勵磁回路串接電阻啟動前應該放在什么位置？不放在相應位置會怎么樣？為什么先開勵磁電源、后開電樞電源？而在關的時候又是先關電樞電源、后關勵磁電源？如果操作順序反了，會有什么后果或發生什么現象？一旦出現問題，又該如何處理？在發電機空載實驗中勵磁為什么要單方向調節？如果沒有單方向調節會怎樣？這樣學生帶著問題做實驗，在實驗過程中邊思考、邊結合實際操作及實驗結果進行分析，既可以提高學生實驗興趣，同時能夠激發學生的求知欲，還可以加深對理論知識的理解和鞏固[3]。

2.培養學生實驗助手

為解決實驗重復次數多，實驗指導教師少的矛盾，我們培養了一些實驗助手。實驗助手的選拔采用對電機學實驗感興趣的同學自愿報名方式，實驗前，教師先指導這部分學生做一遍實驗，由學生歸納、總結實驗中出現的問題及解決辦法，由這些學生在實驗中協助任課教師指導本班同學。這樣既減少了教師的工作量，又提高了實驗的可靠性，減少了實驗設備的損耗，更重要的是鍛煉了學生的動手能力，提高了學生的實驗興趣，增強了學生的主人翁意識（有同學為了能很好的指導同學做實驗，同一個實驗自己做了3遍）。

3.實驗通電前自查線路

實驗前教師先講解實驗原理、目的、方法、步驟、接線技巧及線路檢查方法，實驗線路接好后，不再是教師檢查線路，而是引導由學生自己來檢查。應該學生動手的實驗，教師不做演示實驗，避免學生盲目照搬。

如直流發電機特性測試實驗，線路接好后，先打開勵磁電源，確認原動機及發電機有沒有勵磁電流以檢查勵磁回路是否接通;再檢查勵磁電流大小確保勵磁調節電阻放在合適的位置;將原動機起動電阻放在合適的位置，降低電樞電源電壓，然后打開電樞電源開關讓電動機起動等。這樣就杜絕了實驗中對老師的依賴性，提高了學生的實驗動手能力，并能減少設備損耗，提高了實驗教學效果。

4.科學分組，人人動手

實驗之前先分組，每組2～3人，選出一名小組長，由組長分派各個同學的任務，如哪個同學接線、查線、調轉速、調負載、讀數據、記數據等要做到保證人人動手，每次實驗，同學扮演不同角色[4]。這樣既鍛煉了學生的實踐操作能力，又培養了學生的團結協作能力。

5.采用啟發式教學，加強引導

實驗中教師強調實驗操作重點、難點及注意事項。實驗中學生遇到問題，不是教師幫著解決，而是采用啟發式教學加強引導，讓學生自己解決問題。如直流發電機特性測試實驗，若啟動時一直報警，則讓學生檢查報警原因，是因為過流還是過壓？若是過流，引起過流的原因有哪些？是電樞回路未串電阻還是電樞電源電壓未降？這樣引導學生實驗中自己發現問題、解決問題，用心去學習，會起到事半功倍的實驗效果。

四、實驗考核方法的改革

為避免“電機學”課程考試‘一卷定終身，引導學生平時學習，我們改革了電機學考試方案：總評成績=期末考試成績*50%+實驗成績*15%+平時成績*35%+獎勵分

規范實驗考核制度，不再是以最后的實驗報告給實驗成績，而是采用過程評價[5]。實驗成績依據學生預習情況（20%）、實驗操作情況（20%）、實驗數據（20%）、實驗報告處理（40%）分項對每一次實驗打分。每一次實驗即為一次實驗考核，最終實驗得分為各次實驗平均分。每次實驗現場給出學生的預習成績、操作成績、實驗數據合理性成績（實驗數據采取嚴格審核制度，保證能反映實驗的真實性;實驗數據有誤差者要求現場解答可能的原因，而數據錯誤者則要求實驗重做），之后等實驗報告上交再給出實驗報告處理能力、實驗總結成績。

實驗中擔當實驗助手的同學，根據指導同學的情況，在總評成績中加2-3分。

五、實驗教學內容的完善

1.引導學生組織興趣小組

在基礎實驗基礎上，開放實驗室。為有興趣、有能力的學生提供實驗臺，開發創新實驗。鼓勵學生自己組織成立興趣小組，利用自己所學的知識和技能[3]，完成一些設計性、應用性的實驗，從實驗項目的擬定、實驗方案的設計到實驗的完成，都由學生自主完成，既鍛煉了學生的創新思維及動手能力，開闊了眼界和思路[6]，又取得了創新實驗學分。

2.開發基于Matlab/Simulink的仿真實驗

受實驗室設備的限制，有些實驗不能在課堂完成，但學生的計算機應用能力都較強，我們鼓勵學生開發計算機仿真實驗。對于電機的起動、制動、調速的動態過程描述，利用仿真實驗更為直觀，這部分內容我們要求學生開發基于Matlab/Simulink的仿真實驗。這樣理論與實踐相結合，既提高了實驗效果，又激發了學生的學習興趣，

六、結束語

通過近年對“電機學”課程實驗教學的研究，從課程實踐教學體系構建、實驗教學方法改進、實驗考核方法改革等多方面進行了探討與實踐，形成了自身的實驗教學特色和多樣化風格[7]。在2011、2012、2013級自動化專業的實踐表明，激發了學生學習興趣，通過問卷調查，75%的學生認為解決了實驗“等、靠、混、抄”現象，78%的同學認為這種方法很好的調動了學生的實驗積極性，提高了實驗教學效果，得到了學生的好評。

參考文獻：

[1] 李輝，季海婷，韓力.基于工程問題學習的“電機學”教學探討[J].南京：電氣電子教學學報，35（1），2013：23-24.

[2] 吳黎麗，姜衛東.“電機學”課堂教學質量的保障與實踐[J].南京：電氣電子教學學報，2010，32（1）：65-67.

[3] 李朝生，李先允.應用型本科電機學實驗教學改革與探討[J].北京：中國現代教育裝備，2010，19：105-107.

[4] 李輝，季海婷，韓力.基于工程問題學習的“電機學”教學探討[J].南京：電氣電子教學學報，2013，35（1）：23-24.

[5] 肖金鳳，朱榮輝，盛義發.電氣工程及其自動化專業電機學教學改革研究[J].天津.電力系統及其自動化學報，2003，15（6）：97-99.

[6] 張強，王微慶，江波等.基于ANSOFT軟件建立電機學虛擬實驗室[J].上海：實驗室研究與探索，2013，32（2）：171-174.

[7] 方瑞明，盧小芬，王加賢，鄭力新.電機學課程實踐教學改革的研究與實踐.哈爾濱，第六屆全國高等學校電氣工程及其自動化專業教學改革研討會論文，2009.8，779-781.

基金項目：本文系蘭州交通大學實驗教改項目（項目編號：2015219）、蘭州交通大學教改項目（2015）的研究成果。