“交流電機(jī)的繞組理論”課程的實(shí)踐教學(xué)方法改革探索

鮑曉華 倪有源 馬明娜 陳秋明

[摘 要] 以電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院的非學(xué)位課程“交流電機(jī)的繞組理論”為例，探索全日制研究生非學(xué)位課程的實(shí)踐教學(xué)方法的改革。建立以加強(qiáng)能力為導(dǎo)向的個(gè)性化教學(xué)大綱，運(yùn)用重點(diǎn)突出、案例教學(xué)、實(shí)踐導(dǎo)向等多元化課堂教學(xué)方法。從課程教學(xué)、實(shí)踐環(huán)節(jié)、專(zhuān)題論文等方法提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，并重點(diǎn)突出實(shí)踐能力。總結(jié)課程與實(shí)踐教學(xué)的主要做法、經(jīng)驗(yàn)與特色，分析影響教學(xué)質(zhì)量的因素，并提出了解決方法。研究成果對(duì)引導(dǎo)研究生建立實(shí)踐與理論的緊密結(jié)合具有積極意義。

[關(guān)鍵詞] 教學(xué)大綱;非學(xué)位課程;實(shí)踐教學(xué);交流電機(jī);繞組理論

[基金項(xiàng)目] 2017—2018年度合肥工業(yè)大學(xué)研究生教學(xué)改革研究項(xiàng)目“以能力為導(dǎo)向的電機(jī)與電器專(zhuān)業(yè)研究生課程教學(xué)方法研究”

[作者簡(jiǎn)介] 鮑曉華（1972—），男，工學(xué)博士，合肥工業(yè)大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院教授，主要從事電機(jī)設(shè)計(jì)理論和技術(shù)、電機(jī)電磁場(chǎng)理論分析及計(jì)算研究;倪有源（1976—），男，工學(xué)博士，合肥工業(yè)大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院副教授，主要從事各類(lèi)電機(jī)設(shè)計(jì)、電磁設(shè)備電磁場(chǎng)分析研究。

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A ? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）29-0159-02 ? ?[收稿日期] 2019-09-17

在《教育部關(guān)于做好全日制專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)工作的若干意見(jiàn)》中提到了對(duì)課程教學(xué)的要求：“課程設(shè)置要以實(shí)際應(yīng)用為導(dǎo)向，以職業(yè)需求為目標(biāo)，以綜合素養(yǎng)和應(yīng)用知識(shí)與能力的提高為核心”。為了更好地達(dá)到這種目標(biāo)，在制定研究生非學(xué)位課程的教學(xué)大綱中，需要突破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，不能純粹地解讀書(shū)中的理論，應(yīng)結(jié)合當(dāng)代企業(yè)的實(shí)際發(fā)展情況，挑選與課程相關(guān)聯(lián)的實(shí)際案例，探究實(shí)際案例內(nèi)部存在的數(shù)學(xué)模型、物理模型，注重培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力[1]。本文以電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院的非學(xué)位課程“交流電機(jī)的繞組理論”為例，重點(diǎn)探討實(shí)踐教學(xué)在課程教學(xué)中的重要作用，針對(duì)這些問(wèn)題提出了教學(xué)方法的改革研究，相關(guān)成果對(duì)提升全日制專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生實(shí)踐課程的教學(xué)質(zhì)量具有積極的指導(dǎo)意義。

一、以加強(qiáng)實(shí)踐能力為導(dǎo)向的個(gè)性化教學(xué)大綱

以“交流電機(jī)的繞組理論”為例，在教學(xué)大綱中，包括課程目標(biāo)、專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)方式、評(píng)估方式等方面內(nèi)容（下表）。該大綱在電氣工程、電機(jī)與電器專(zhuān)業(yè)碩士的理論課程“交流電機(jī)的繞組理論”教學(xué)過(guò)程中試點(diǎn)，并逐步改進(jìn)，旨在提高學(xué)生的理論水平和學(xué)習(xí)能力。同其他專(zhuān)業(yè)課相比，“交流電機(jī)的繞組理論”課程的特殊性體現(xiàn)在內(nèi)容多、涉及面廣，尤其是應(yīng)用性強(qiáng)。筆者在長(zhǎng)期的電機(jī)與電器類(lèi)課程的教學(xué)實(shí)踐中，注重理論聯(lián)系實(shí)際，注重對(duì)本課程的教學(xué)實(shí)踐與改革研究，取得了一些認(rèn)識(shí)。

二、多元化的教學(xué)方法建立

“交流電機(jī)的繞組理論”在個(gè)性化教學(xué)大綱的基礎(chǔ)上，開(kāi)啟重點(diǎn)突出、案例教學(xué)、實(shí)踐導(dǎo)向的教學(xué)模式，建立多元化課堂教學(xué)方法[2]。

（一）課程教學(xué)

以“交流電機(jī)的繞組理論”為例，課堂講授32學(xué)時(shí)，共4章內(nèi)容，前兩章為重點(diǎn)內(nèi)容，在實(shí)際工程中應(yīng)用廣泛。如何結(jié)合教材內(nèi)容和教學(xué)案例，是充分發(fā)揮學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力的關(guān)鍵之一。同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)時(shí)，往往從認(rèn)識(shí)無(wú)窮大電網(wǎng)開(kāi)始。無(wú)窮大電網(wǎng)的特點(diǎn)是頻率恒定，嚴(yán)格的正弦波。繞組理論一開(kāi)始就將同學(xué)們帶到諧波分析中來(lái)，不是電網(wǎng)的諧波，而是磁導(dǎo)諧波。通過(guò)類(lèi)比等方法，在課堂上讓學(xué)生接受磁導(dǎo)諧波的概念，這樣為后續(xù)諧波分析、繞組理論分析打下良好的基礎(chǔ)。

（二）案例教學(xué)法注重新技術(shù)應(yīng)用

開(kāi)展案例教學(xué)，可提升學(xué)生對(duì)基本理論的理解能力，同時(shí)，亦可增加學(xué)生對(duì)相關(guān)工程實(shí)際問(wèn)題的分析能力與解決能力。傳統(tǒng)的繞組理論是從槽矢量星形開(kāi)始講述的，槽號(hào)相位表的引入給繞組分相帶來(lái)了極大的便利。但是當(dāng)遇到有的電機(jī)每極每相槽數(shù)小于1的情況的時(shí)候，利用手算的辦法，然后列表、填表就顯得及其煩瑣并且容易出錯(cuò)。這時(shí)候可以借助計(jì)算機(jī)Excel工具進(jìn)行分析，編程能力比較強(qiáng)的同學(xué)，也可以借助MATLAB語(yǔ)言編寫(xiě)簡(jiǎn)單分相分組程序完成繞組設(shè)計(jì)。最后，鼓勵(lì)學(xué)生利用課外時(shí)間，搜集合適的案例，在充分理解、吃透案例的基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)工具來(lái)找尋通用的計(jì)算方法。

（三）實(shí)踐導(dǎo)向法

在“交流電機(jī)的繞組理論”近幾年的課堂教學(xué)中，實(shí)踐導(dǎo)向與案例教學(xué)是緊密結(jié)合在一起的[3]。“交流電機(jī)的繞組理論”課本上的案例有36槽8極和36槽10極的異步電機(jī)，學(xué)生按照理論指導(dǎo)一步步也是能夠畫(huà)出槽號(hào)相位表的。在教學(xué)過(guò)程中，我們引入一個(gè)新的永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的案例，定子是60槽56極，如何把定子分成三相，并進(jìn)行繞組接線呢？部分同學(xué)在老師的指引下還是能夠根據(jù)基本理論一步步畫(huà)出槽號(hào)相位表，當(dāng)然這個(gè)表格是非常龐大的;在具體畫(huà)出繞組接線的時(shí)候，很少有學(xué)生能夠畫(huà)出來(lái)。每極每相槽數(shù)小于1，繞組節(jié)距小于1，表面看來(lái)是沒(méi)有辦法實(shí)現(xiàn)的。事實(shí)上，電機(jī)的制造過(guò)程中，繞組的節(jié)距最小就是1，也就是當(dāng)遇到這種情況的時(shí)候就變成了單齒繞情況了。后來(lái)在網(wǎng)上找了一個(gè)電動(dòng)自行車(chē)的定子繞組（51槽46極）接線并給同學(xué)們?cè)敿?xì)講解，大家才明白實(shí)踐導(dǎo)向的重要性。

（四）激發(fā)學(xué)生思考，側(cè)重于啟發(fā)式教學(xué)

結(jié)合教材、設(shè)計(jì)規(guī)范存在的一些問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生改變被動(dòng)接受的填鴨式學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)他們勇于“懷疑”、學(xué)會(huì)“懷疑”和掌握“懷疑”。只有勇于“懷疑”，才會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題、解決問(wèn)題[4]。如正弦波繞組設(shè)計(jì)問(wèn)題。同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)“電機(jī)學(xué)”“電機(jī)設(shè)計(jì)”等課程中知道，正弦繞組主要用于單相電機(jī)，在家用電器用電機(jī)等市場(chǎng)上已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用。那么，從諧波分析、繞組系數(shù)等入手，三相或多相繞組有沒(méi)有可能形成正弦繞組呢？有的同學(xué)認(rèn)為三相正弦就是大小相帶繞組或者在一些參考資料上看到的低諧波繞組等，當(dāng)從磁勢(shì)分析及繞組系數(shù)分析理解三相正弦繞組的時(shí)候，他們才明白這里面還有很多變化的空間。

三、課外綜合能力提升

近幾年選“交流電機(jī)的繞組理論”這門(mén)課的學(xué)生研究方向大多都是與電機(jī)相關(guān)，最近有不少?gòu)氖驴刂萍靶履茉雌?chē)技術(shù)的學(xué)生選課。

（一）課堂報(bào)告法

所謂課堂報(bào)告法，即學(xué)生和教師進(jìn)行角色互換，學(xué)生匯報(bào)，老師傾聽(tīng)。在匯報(bào)之前，學(xué)生需要查閱與搜集資料，精心準(zhǔn)備匯報(bào)材料，并在課堂中面向老師和其他學(xué)生進(jìn)行匯報(bào)。不可能每個(gè)學(xué)生都有機(jī)會(huì)和時(shí)間來(lái)做報(bào)告，隨著研究生數(shù)量的增加，采取自薦的方式來(lái)做報(bào)告。同學(xué)們自己按照導(dǎo)師或?qū)W科相關(guān)來(lái)進(jìn)行分組，每組推薦一個(gè)學(xué)生來(lái)做報(bào)告，課堂報(bào)告鼓勵(lì)聽(tīng)課同學(xué)發(fā)問(wèn)、質(zhì)疑、咨詢(xún)和討論。

（二）專(zhuān)題論文法

在“交流電機(jī)的繞組理論”的教學(xué)大綱中，專(zhuān)題論文法已被列入教學(xué)內(nèi)容。專(zhuān)題論文的內(nèi)容力求與課程教學(xué)的內(nèi)容相吻合，以書(shū)面形式提交專(zhuān)題論文材料。在形式上有很多變化，主要是不能純粹是理論綜述，要求結(jié)合實(shí)際案例采用編程（excel或MATLAB等）辦法或用有限元軟件（ansoft等）仿真分析，并給出合理化建議。

參考文獻(xiàn)

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[3]吳嬌蓉，孫海浩，魏明.“卓越工程師”研究生專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)方法研究——以《交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理的實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐》課為例[J].教育教學(xué)論壇，2012（30）：135-138.

[4]李力，曾德學(xué)，姜愷.實(shí)踐導(dǎo)向教學(xué)方法在研究生課程中的應(yīng)用研究[J].中國(guó)電力教育，2013（10）：79-80.