特種電機課程教學模式改革探討

0 引言

隨著科技的迅猛發展和全球競爭日益激烈，高層次人才培養成為國家發展戰略的重要一環。研究生教育作為培養高水平專業人才的關鍵階段，其教學模式的創新與改革顯得尤為重要[1-2]。特種電機作為電氣工程及其自動化專業研究生的核心課程，不僅承載著傳授專業知識的重要任務，還肩負著培養學生創新能力、實踐技能和社會責任感的歷史使命[3]。然而，當前特種電機課程教學存在一系列問題，如理論與實踐脫節、教材內容滯后、思政元素融入不足等，這些問題嚴重影響了教學效果和人才培養的質量[4-5]。基于此，本文針對特種電機課程提出一系列創新性的教學模式改革方案，通過引入項目式教學、加強實踐教學、優化課程內容與結構以及深度融入思政元素等措施，全面提升課程教學質量，培養既具有深厚專業素養又具備高尚道德情操的新時代研究生人才，為我國的高等教育事業和社會經濟發展貢獻力量。

1教學模式改革的必要性

深入剖析特種電機這一專業課程的教學現狀，發現存在一系列與課程本質緊密相連且亟待解決的問題。

1.1理論與實踐脫節

理論與實踐脫節是目前研究生特種電機課程存在的普遍問題，也是教學改革亟待解決的首要問題。當前，課堂教學過程過度側重理論知識的傳授，而實際操作與現場應用的訓練機會稀缺。這種分離現象導致學生難以將理論知識轉化為解決復雜工程問題的能力，進而可能削弱他們在未來工程技術領域的競爭力。

1.2 課程內容更新滯后

課程內容更新滯后在研究生特種電機課程教學中亦是一個不容忽視的問題。隨著特種電機技術的飛速發展，新興材料、先進工藝與創新控制策略層出不窮，而現有的課程教學內容與教材往往未能緊跟這些技術變革的步伐，導致學生的知識體系難以與行業發展保持同步，不僅限制了學生對新技術、新趨勢的學習，還降低了他們畢業后迅速適應崗位的能力[6]。

1.3 思政元素融入不足

在新時代背景下，將思政元素融入專業課程是提升人才培養質量的關鍵一環[7]。然而在特種電機課程教學實踐中，專業教育與思政教育未能有效融合，既不利于學生思想政治素質的提升，也使他們難以深刻理解所學技術在推動社會經濟發展中的重要作用和自身所應承擔的社會責任。

2教學模式改革方案

針對上述問題，本文提出一系列創新性改革措施，旨在提升課程教學質量，培養學生的社會責任感、使命感和解決實際問題的能力，助力他們成長為既有深厚專業素養又具備高尚道德情操的新時代人才。在特種電機課程教學改革中，課程組教師團隊展現了高度的創新精神和責任感，不僅深刻領悟社會主義核心價值觀的精髓，還積極探索將思政元素融入專業課程教學的有效路徑，通過一系列精心設計的改革措施，成功實現知識傳授與價值引領的雙重目標。

2.1 引入項目式教學，強化理論與實踐結合

為了拓展學生對不同特種電機在不同場合工程應用的理解，課程組針對各特種電機均引入項目式教學，如展示特種電機在新能源電動車、軌道交通牽引、全電飛機、超導電機等新技術領域的應用實例。以直線電機教學為例，課堂教學中引入“直線電機在高鐵與波浪發電中的創新應用”項目，旨在讓學生深入研究直線電機的獨特優勢及其在高速列車推進系統和波浪能發電領域的應用。學生需分組參與，每組負責一個具體的研究方向：一組專注于分析直線電機如何提升高鐵的加速性能、運行穩定性和能效，另一組則探索直線電機在波浪發電裝置中的設計原理、能量轉換效率和環境適應性。在項目實施過程中，學生將學習直線電機的基本原理、控制策略與系統設計方法，同時利用目前流行的有限元軟件輔助電機分析，引入特種電機的設計仿真與實驗課題，將教學模式由傳統轉變為“案例+討論 ⁺ 啟發 + 實踐教學”相結合。實施操作過程中，要求學生利用模擬軟件進行性能仿真，優化設計方案；通過查閱最新科研成果、行業報告和專利文獻，緊跟技術前沿，了解直線電機技術的最新進展和潛在應用；將工程過程訓練與工程科研創新有機融合，在知識傳授與價值引領的同時，培養學生科學嚴謹、創新自信的精神。

采用項目式教學，不僅可以加深學生對特種電機知識的理解，還能夠培養他們的科研能力、創新思維和團隊協作精神。更重要的是，通過探討直線電機在綠色交通和可再生能源領域的應用，學生能夠深刻認識技術創新對推動社會可持續發展、實現綠色低碳生活的重要意義。

2.2加強實踐教學，提升動手能力與職業素養

為了讓學生在實際操作中深化對特種電機技術的理解，課程組采取了一系列具體的措施。

1）增設校企聯合實訓項目，與多家電機制造企業建立合作關系，讓學生參與企業的真實生產環境，通過實習實訓親身體驗電機從設計到生產的全過程。

2）引入先進的虛擬仿真技術，開發電機運行與維護的虛擬實訓平臺，使學生在虛擬環境中進行電機拆裝、調試和故障排查等技能訓練。

3）定期組織技能競賽（如電機創新設計大賽），以賽促學，激發學生的學習興趣和創造力，提升他們的團隊協作和問題解決能力。

4）貫徹“做中學、學中做”的教學理念，讓學生在實踐中發現問題、解決問題，從而加深對專業知識的理解。

5）注重培養學生的職業素養，通過模擬職場環境、引入行業標準等方式，讓學生提前適應未來的職業要求。

2.3優化課程內容與結構，實現知識深度與廣度并重

為了讓學生系統地掌握電機技術的知識體系，課程組對特種電機課程內容進行全面優化與整合，形成圖1所示兼具深度與廣度的模塊化課程結構。課程內容包括電機基礎理論模塊、特種電機原理模塊、電機系統專題模塊、應用案例分析模塊。

1）電機基礎理論模塊是特種電機課程學習的理論根基，包括電磁學基礎、電機學概論和電機磁路分析等。為了確保學生扎實掌握電機領域的核心概念與分析方法，為后續特種電機原理及其應用的深入學習奠定堅實理論基礎，課程系統講解電磁感應定律、磁路歐姆定律、電機能量轉換原理等核心內容，并配套設計磁路參數計算、電磁場仿真等基礎訓練，幫助學生建立清晰的理論框架與分析思路。

2）特種電機原理模塊是在電機基礎理論基礎上深入剖析特種電機的工作機理和運行性能，主要涵蓋永磁同步電機、開關磁阻電機、直線電機與步進電機等主流及前沿技術，同時簡要介紹其他新型特種電機，以拓寬學生視野。其中，永磁同步電機內容包括永磁體材料特性、轉子結構設計、電磁轉矩產生機制、控制策略；磁阻類電機重點圍繞開關磁阻電機、同步磁阻電機、雙凸極電機、磁通切換電機、磁通反向電機等類型逐一展開，詳細分析和對比各類電機在結構、工作原理、數學模型、控制技術方面的異同點；直線電機聚焦解析無接觸傳動原理、動態特性與應用場景；步進電機則重點說明步進角控制、細分驅動技術及其應用；其他新型特種電機重點聚焦新型特種電機的技術特點、發展現狀與潛在應用等知識點。

3）為了使學生能夠將特種電機原理與實際控制系統設計及工程應用有效結合，深入理解特種電機的控制策略、控制技術和應用案例，課程設置特種電機系統專題模塊，涵蓋電機控制技術基礎、微控制器與編程、電力電子技術等核心知識，強調系統集成與調試的實踐技能，助力學生將理論知識應用于實際控制系統設計。特種電機的應用案例分析模塊選取行業典型應用案例，深入剖析電機選型、控制系統設計、性能優化及故障診斷與維護等關鍵環節，可以增強學生的實踐能力和解決問題的能力。

圖1特種電機課程框架圖

4）此外，課程注重跨學科融合，將自動控制、電力電子、材料科學等相關學科的知識融入教學，通過跨學科講座、聯合實驗等方式，拓寬學生的學術視野和知識面；同時，定期邀請行業專家進行專題講座和交流，確保課程內容的時效性和前沿性，使學生能夠及時掌握最新的科研成果和技術趨勢。

在具體實施上，采用模塊化教學方法，為每個模塊配備相應的教學資源和案例庫，方便學生自主學習和探究，進一步強化跨學科知識的融合與行業前沿信息的傳遞。

2.4借助案例分析深度融入思政元素，培養具有社會責任感的高素質人才

課程思政要求教師不僅向學生傳遞專業知識、還要塑造學生的思想品格。在特種電機這樣的研究生專業課程教學中，融入思政元素不僅能夠加深學生對專業知識的理解，更能激發他們的職業熱情與使命感。在教學中，課程組注重將思政元素與專業知識相結合，充分發揮電氣特色，在立德樹人視角下發掘特種電機相關思政元素，制定課程教學目標，拓展廣度、挖掘深度，培養學生的道德品質和社會責任感。從教學方式、教學內容、教學方案、教學理念四方面實施課程思政全方位課程改革，建立如圖2所示課程思政體系，并收集大量國內外電機領域的典型案例，特別是那些能體現創新精神、社會責任和人文關懷的案例。在課堂上，通過案例分析、小組討論等方式，引導學生思考電機技術進步如何服務于社會可持續發展、如何促進人與自然和諧共生等重大問題。

以講解特種電機的基本原理為例，課程組引入我國科學家在電機技術領域的杰出貢獻。例如：馬偉明院士帶領團隊經過多年的艱苦攻關，成功突破電磁彈射技術的關鍵瓶頸，使我國成為世界上少數掌握這一尖端技術的國家之一；東北大學楊東升教授團隊研制的大功率高速磁懸浮電機成功試運行，這標志著我國高速磁懸浮電機研發取得重要新成果，可比普通電機節能 30% 以上，同時大幅減少碳排放、降低環境污染，提升了我國電機產品的國際競爭力，為實現碳達峰、碳中和目標貢獻了重要力量；湖南大學黃守道教授團隊成功研發大型直驅永磁風力發電機關鍵技術，并在實際應用中取得優異成績，直驅永磁風力發電機采用先進的永磁同步發電技術，不僅實現了高效率和穩定性，還具有更小的體積和更輕的重量，為風力發電行業的進一步發展提供了有力支撐。這樣的實例分析不僅可以讓學生感受電機技術的魅力，更能激發他們的自豪感，樹立為國家科技進步貢獻自己力量的決心。

同時，課堂教學還緊密結合電機的最新研究成果，如智能電機、永磁同步電機在新能源汽車、工業自動化等領域的廣泛應用，引導學生思考這些技術革新如何推動社會經濟的綠色轉型，以及作為未來的工程師，他們將如何參與這場科技革命。這樣的討論不僅可以增強學生的專業自豪感，也能讓他們意識到自己所學知識對國家發展、社會進步的重要性，從而樹立起強烈的責任感和使命感。在講授航天用特種電機、深海探測用特種電機等內容時，課程組詳細介紹這些電機在極端環境下的工作特性及其對國家航空航天、深海探測等戰略領域的重要意義。通過這些實例，學生可以深刻體會科技進步對國家安全和國家國際地位的重要性，進而激發他們的愛國情懷和民族自信心。

3 實施效果與評估

特種電機課程教學改革實施成效顯著，不僅體現在學生學習狀態的轉變上，還深刻影響了他們的實踐能力、綜合素質乃至未來的職業發展。

首先，項目式教學和實踐教學的引入極大地激發了學生的學習興趣和主動性。這些教學方法打破了傳統課堂界限，讓課程內容更貼近實際，生動有趣。學生在參與項目實踐過程中親身體驗知識的力量和價值，主動探索、積極思考，更加珍視每一次學習的機會，對特種電機技術的熱情與日俱增。

其次，實踐教學與項目式教學深度融合，為學生提供了全方位的能力提升平臺。在動手實踐過程中，學生不僅掌握了特種電機的操作技能和調試方法，還學會了如何運用所學知識解決實際問題。同時，團隊協作和項目管理的經歷讓學生學會了如何與人溝通、協調，如何在團隊中發揮自己的長處，這些都將為他們未來的職業生涯打下堅實基礎。此外，思政元素的融入更是讓學生在技術學習之外也能關注社會責任和使命感，培養他們的家國情懷和人文關懷。

最后，為了確保教學改革的有效性，課程組實施了全面的教學效果評估方案，通過問卷調查、學生反饋、教師評價等多種方式，收集了大量關于特種電機教學改革效果的數據和信息。這些評估結果不僅為課程組提供了寶貴的參考和依據，也讓課程組更加清晰地認識到教學改革中存在的不足，便于依據評估結果不斷調整和優化教學方案，努力為學生提供更加優質、高效的教學服務。

4結束語

本文通過對特種電機課程教學模式進行改革，有效解決了理論與實踐脫節、課程內容滯后與思政元素融入不足等問題，通過引入項目式教學強化實踐、加強實踐教學提升動手能力、優化課程內容促進知識更新，以及深度融入思政元素培養社會責任感等措施，顯著提升了教學質量，激發了學生的學習興趣，培養了他們的科研能力、創新思維、團隊協作能力和社會責任感。未來將繼續深化教學改革，為培養高素質研究生人才貢獻力量。

5 參考文獻

[1]宋澤章，聶美怡，羅情勇，等．“雙一流”背景下地質資源與地質工程研究生專業核心課建設：以油氣勘探開發地質理論技術前沿課程為例[J].高教學刊，2024，10（28） ：38-41.

[2]陳波．“立德樹人”背景下研究生導師師德提升途徑：內驅力激發[J].現代商貿工業，2024，45（20）：133-135.

[3] 郭冀嶺．“電機學”中特種電機內容的教學［J］.電氣電子教學學報，2011，33（6）：106-108.

[4] 趙建勇，于彥雪，吳敏，等．“新工科”背景下電氣工程專業課程實驗教學改革研究［J].實驗科學與技術，2024，22（4）：25-33.

[5] 王開艷，卜越，黃蓓，等．《電機學》課程思政多元融合教學模式探索[J].中國電力教育，2024（6）：81-82.

[6] 李靜，劉喜梅，于沙家.電機課程群實驗教學體系的構建與實踐[J].實驗科學與技術，2023，21（2）：92-96.

[7] 鄒宇新.混合式教學在驅動電機與控制課程中的探索[J].農機使用與維修，2023（5）：148-150.