老課程走新路，三個轉型提升“電機學”教學水平

摘 要：“電機學”是電氣類專業的基礎課，在高校工科教學中是一門老課程。在科技發展進入新時代的當下，電機作為傳動和控制的元器件，隨著自動化機器人等學科的快速發展，“電機學”的重要性沒有降低。為了更好地完成“電機學”的教學工作，本文從加強電機學實驗和圖片教學、深化電機參數認識、利用可變電源和智能化控制三個方面，展望“電機學”課程教學的轉型工作。

關鍵詞：電機學；教學轉型；提升水平

在外面旅游時，在景點時常可以看見水車在轉動，這是人們最初利用水力服務于勞作的勞動工具，現在已進化發展為主要能源設備之一的水力發電機組。目前社會，科技發展進入新時代，機器人的使用正以前所未有的速度在發展，工業物聯網的技術進步，使得電機作為傳動和控制的元器件，越來越多地被使用在生產制造和人民生活之中。

“電機學”是電氣類專業的基礎課，在高校工科教學中是一門老課程，湯蘊璆教授編著的國家級教材，已到第5版第8次印刷。電機作為傳動和控制的元器件，隨著自動化機器人等學科的快速發展，“電機學”的重要性沒有降低。

為了提高“電機學”的教學水平，本文提出以下三個方面的教學轉型工作。

1 加強實驗和圖片教學，提升學生感性認識

針對過去在學生學習中存在的死記硬背、機械訓練等以接受性學習為主的狀況，采用融“教、學、做”為一體的教學模式，以能力培養為根本，以提高學生綜合素質為目標，倡導在教學過程中采用發現學習、自主探究學習、研究性學習和合作學習等新的學習方式。在這樣的背景下，強調學生在學習中的親歷和體驗、強調直接經驗在學生學習和發展中的作用、強調學生問題意識的培養和探究能力的發展等在運用教學方法進行活動時的重要內容和顯著特點[1]。改變現行本科教育重理論輕實踐的現象，大幅提升“電機學”實驗課與理論課的比例，到1∶2，教、學和做相互協調。在電機實驗室里，學生可以仔細觀察單相變壓器、三相變壓器、直流電機、交流電機的銘牌結構。通過同步交流電機和異步交流電機轉速差異，引導學生分清兩種主要的交流電機。糾正部分學生一手拿實驗指導書，一手做實驗的不良習慣，要求學生做強電實驗時，一定要課前預習，熟悉具體操作程序，提高實驗成功的幾率。

“電機學”課程教學中，結合學生在電機廠認識實習和電機實驗室里得到的感性認識，把相關的電機圖片播放出來，針對各部件進行詳細解說。引導學生對相關的知識進行仔細的思考，并給學生相應的思考時間，針對學生進行積極思考之后不懂的知識點進行提問，進而引出電機相關參數的物理意義，強調電機的幾何、物理參數與物理概念之間的對應。

2 結合電機電磁場分布，深化電機參數認識

由于目前計算機輔助設計技術與電磁場數值解法的飛速發展，“電機學”理論也隨之發展，教材的內容也應根據當前的發展現狀不斷更新。教學過程中應根據本課程的特點，精心選擇教學內容，適當補充新的知識點，使教學內容與該領域的先進技術同步，激發學生的學習興趣。

常規電機是以磁場為機電能量轉換的媒介，把機械能轉變為電能，或者反之，把電能轉換成機械能。電機的氣隙主磁場和各相繞組的漏磁場，是學生學習過程中要碰到的一個難點，又是“電機學”課程教學繞不過去的一個重要環節。

近年來，電機及其驅動系統的仿真平臺不斷深入發展，在講授“電機學”時，就可以借用ANSYS等平臺計算各種電機電磁場，把圖像和波形曲線提取出來，舉一些實例說明，如氣隙主磁場、槽部漏磁場等例子，將理論和虛擬現實相結合，給學生以具體的目標對象，而不是純理論的感覺，這樣能激發學生的興趣。接著把電磁場的虛擬現實與電機的數學模型相對應，應用于電機學中電機起動和運行問題的理論分析，由低到高地循序漸進，有利于學生的理解和掌握。

3 了解直流可調電源和變頻器的使用，強調現代電機的可控性

電機出現之前，人類生產和生活中的動力水平體現在蒸汽機和內燃機的使用上。內燃機用途廣泛，廣泛用于汽車、輪船和飛機等交通工具上，實現了人類動力史上的飛躍。在電機出現之后，尤其是交流電機發明之后，電力拖動迅速占領了一席之地。電力配電網把質優價廉的電能送到各地，其中很大一部分用于電機拖動。

實現對電動機的有效控制，對于提高動力系統的效率、產品質量和企業效益意義重大。現代電梯的控制采用PLC+變頻器+電機+轎廂系統，用到交、直流調速的理論知識和實用技術；軌道交通都用到了高性能交流調速的知識；新能源電動汽車和電動摩托車的推廣使用越來越普遍；新能源風力發電核心技術是雙饋電機的串級調速；高檔數控機床的關鍵部件主軸電機和控制器，其核心技術為電機的控制[2]。這些工程項目應用中涉及到的控制系統其本質都是電機控制技術的具體應用。

上述電機調速現象的實質，就是直流可調電源和變頻器的使用，隨著后續自控原理、電力電子和檢測技術等課程的學習，現代電機控制把多個專業課程與實際的工業驅動自動化結合在一起。“電機學”學習的時候，可以提前解說這方面的內容，使學生了解，電機的控制技術也是與時俱進的。

“電機學”是我國電氣工程方向本科生必修的一門專業課，由于“電機學”課程所涉及的基本原理復雜、電機機種繁多，諸多知識點難以直觀的理解， 學生普遍反映非常難學[3]。為此， 本文從加強電機學實驗和圖片教育、利用電機電磁場分布深化電機參數認識、了解直流可調電源和變頻器的使用并強調現代電機的可控性三個方面，在教學中加以強調和提升，以期改善“電機學”的教學效果。

參考文獻：

[1]褚遠輝.談課改背景下教學方法的七個新特點[J].云南教育，2004（19）.

[2]林立，唐杰，邱雄邇.電力電子及運動控制教學方法探討[J].電氣電子教學學報，2012（4）.

[3]嚴柏平，洪俊杰.關于“電機學”精品課程的討論與設計[J].中國電力教育，2017，（07）：52-55.

作者簡介：杜世勤（1967-），男，漢族，博士，講師，主要從事電機設計及其控制教學和科研工作。