改進實踐環(huán)節(jié)對電機學課程教學的影響研究

王曉光 劉凌云 王娟 陳俊 陳輝 馮晶晶

摘要：課程具有涉及到的知識領(lǐng)域較多、理論性較強、物理概念較抽象等特點，學生對知識點的掌握較困難。本文從提高學生對本課程的學習興趣出發(fā)，在傳統(tǒng)理論學習和實驗教學環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，增加了實踐環(huán)節(jié)。通過現(xiàn)代化的教學手段，以增強學生對電機結(jié)構(gòu)、基本原理、分析方法、運行特性的學習效果，對課程的教學形式及教學方法的改革進行了探索與實踐，取得了較好的教學效果。

關(guān)鍵詞：電機學;學習興趣;實踐環(huán)節(jié)

一、引言

《電機學》課程是電氣工程及其自動化專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，通過本課程的教學為后續(xù)專業(yè)課程和進一步的專業(yè)學習奠定基礎(chǔ)。首先，電機學的對象在日常生活中對教學內(nèi)容的接觸的較少。其次，課本中的電路、公式較多，教學內(nèi)容比較抽象、枯燥，學習起來比較困難。最后，該課程具有很強的邏輯性，教學內(nèi)容和知識點很難掌握，導致部分學生在后期越發(fā)失去了學習的動力。學生普遍認為電機學的學習難度較大。

為了改善傳統(tǒng)教學模式弊端，文獻[1]基于商業(yè)有限元仿真軟件創(chuàng)設(shè)了自選實驗，構(gòu)建異步電動機的仿真平臺，通過仿真軟件可直觀的看到電機內(nèi)部磁場的分布情況。文獻[2]將電機學整合成三個基本模塊：結(jié)構(gòu)模塊、原理模塊、維護模塊，將所有的典型電機類型融為一體，從更高的角度、更深的層次去理解和分析電機。文獻[3]在課程講授完基本原理以后，帶領(lǐng)同學們?nèi)ジ浇姍C廠參觀，進行電機結(jié)構(gòu)的初步認識。文獻[4]及文獻[5]均增加了實踐訓練環(huán)節(jié)，設(shè)置了三相異步電動機相關(guān)的教學訓練項目。文獻[6]電機學相關(guān)實訓課程的實驗室建設(shè)、實訓模式、考核機制等方面進行的改革與實踐，提高了學生的電機設(shè)計和應用能力。由此可見，實踐環(huán)節(jié)在電機學教學改革中取得了較好的效果，得到了諸多院校的支持。

為了進一步提高實踐環(huán)節(jié)對課程教學的支撐效果，突出學生“主動學習”的引導效果，增強學生的“自學能力”和“持續(xù)學習能力”。教學團隊根據(jù)多年的教學經(jīng)驗及學生反饋意見，首先激發(fā)學生對電機學的學習興趣，使學生帶著問題進行學習;其次對實踐教學環(huán)節(jié)進行了詳細的設(shè)計和準備，即突出實踐環(huán)節(jié)中電機的先進性、實用性，又要和電機學的教學內(nèi)容有機結(jié)合，使學生隨著實踐環(huán)節(jié)的進行對電機學教學內(nèi)容進行反復學習;最后，形成閉環(huán)教學反饋的評價機制，對本課程的教學方法進行持續(xù)改進。

二、教學方法的改革

電機學課程理論性和綜合性都比較強，眾多院校采用多種教學手段提高教學效果。但是再豐富的教學手段均沒有使得學生對電機的零距離接觸。而且，學生在課程中對電機學理論知識的學習是單方向的，即老師教、學生被動學，沒有形成互動，沒有形成學生的主動學習和自主學習，這也是電機學教學效果較差主要原因之一。

為了改善以上存在問題，從本質(zhì)上增加學生對電機學知識的學習欲望，教學團隊在傳統(tǒng)的教學方法上增加了實踐環(huán)節(jié)，即為“理論授課+實驗+實踐”的教學安排。使學生動手制作電機，在實踐過程中提出問題，利用課程學到知識和自學方法分析問題，利用團隊合作、個人創(chuàng)新等能力解決問題。學生在實踐過程中自己提出問題，帶著自己提出的問題再次返回課本、回顧課程的教學內(nèi)容，對電機學的教學內(nèi)容進行再次自學。

根據(jù)學生的興趣愛好，本次教學實踐環(huán)節(jié)分為以下板塊：永磁電機設(shè)計及裝配項目、直流有刷電機驅(qū)動控制項目、直流無刷電機驅(qū)動控制項目、永磁同步電機驅(qū)動控制項目、雙輪自平衡車項目，并專門制定了詳細的實踐要求和具體的實踐安排和計劃，要求學生在兩周內(nèi)完成安排的實踐項目。涉及電路設(shè)計、電路仿真、有限元建模仿真、實物制作、電機裝配、硬件在環(huán)仿真和整體調(diào)試等內(nèi)容。涉及到的相關(guān)軟件包括：有限元仿真軟件、電路設(shè)計軟件、仿真軟件Matlab/Simulink、DSP開發(fā)環(huán)境CCS、機械制圖軟件等。部分實踐設(shè)備及學生的實踐成果如圖1所示。

三、結(jié)束語

通過本次短學期實踐，絕大多數(shù)同學能夠完成電機或驅(qū)動系統(tǒng)的實物制作和調(diào)試，并撰寫出報告，加深了他們對理論課程、實際項目開發(fā)流程的認知。在對修課學生的調(diào)查中，97.6%的學生認為對課程目標的學習效果“非常好”或“比較好”，在反饋意見中絕大多數(shù)學生對本次實踐環(huán)節(jié)的改革給出了肯定的意見，學生的主觀評價效果較好。少數(shù)學生意見包括將實踐環(huán)節(jié)改在課程開課之前、實踐內(nèi)容難度偏大等，后期需要對實踐環(huán)節(jié)的安排、實踐教學設(shè)計等進行持續(xù)改進。

參考文獻：

[1]李翠萍，李書權(quán)，初壯，李江，趙珩，金國彬，陳繼開，王健.《電機學》課程教學方法改革探討[J].課程教育研究，2019（11）：243-244.

[2]何笠，孫盼，周斌華，趙鏡紅，吳旭升.《電機學》模塊化教學改革實踐及思考[J].教育教學論壇，2019（02）：230-232.

[3]杜世勤.老課程走新路，三個轉(zhuǎn)型提升“電機學”教學水平[J].科技風，2018（36）：299.

[4]朱志瑩，萬琦，柏楊，朱晨菲.“電機學”課程混合式教學改革實踐[J].電氣電子教學學報，2018，40（06）：50-53.

[5]杜懌，孫宇新，潘偉，黃永紅，朱熀秋.面向工程教育專業(yè)認證的電機學課程改革探索與實踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2018（21）：32-35.

[6]應黎明.科研反哺教學在“電機學”教學中的實踐[J].電氣電子教學學報，2018，40（05）：13-16.

作者簡介：王曉光（1984.10--），男，漢族，湖北武漢人，副教授，博士，碩士生導師，主要從永磁電機及其驅(qū)動系統(tǒng)研究。

本文由2018年湖北省高等學校省級教學研究項目“面向新能源汽車電機類人才培養(yǎng)電氣工程課程改革與實踐研究”（項目編號：省2018315），湖北工業(yè)大學研究生教學改革研究項目“電氣工程專業(yè)研究生“場路結(jié)合”學術(shù)素養(yǎng)培養(yǎng)研究”（項目編號：校2018032），“電氣工程及其自動化專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計標準化研究與設(shè)計”（項目編號：校2015012）資助。