電機(jī)學(xué)課堂教學(xué)的思考與探索

權(quán) 悅，徐朝勝，國 海，葉愛琴

（安徽科技學(xué)院 機(jī)電與車輛工程學(xué)院，安徽 鳳陽 233100）

電機(jī)學(xué)課程是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是一門理論與實(shí)際結(jié)合較為緊密的課程，在專業(yè)課程體系和人才培養(yǎng)中起著承上啟下的作用.但電機(jī)學(xué)又是公認(rèn)的一門難學(xué)難教的課程，文獻(xiàn)[1]指出造成這種結(jié)果的原因主要是該課程自身的特點(diǎn)和教學(xué)中客觀存在的一些問題引起的：教材內(nèi)容不斷簡化導(dǎo)致學(xué)生對(duì)理論理解下降；課程內(nèi)容繁多、理論推導(dǎo)過于抽象，這都給學(xué)生的學(xué)習(xí)和老師的教學(xué)帶來了一定的難度.目前，應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式對(duì)電機(jī)學(xué)的教學(xué)提出了更高的要求.怎樣合理的安排電機(jī)學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容，如何在有限的學(xué)時(shí)下使學(xué)生掌握電機(jī)的基本內(nèi)容，是一個(gè)值得探討的內(nèi)容.文獻(xiàn)[2-4]分別從課程體系優(yōu)化、理論教學(xué)改革、實(shí)踐教學(xué)改革等方面，闡述了對(duì)電機(jī)學(xué)課程教學(xué)的看法.針對(duì)電機(jī)學(xué)教學(xué)過程中的問題，本文將從安排教學(xué)內(nèi)容、改進(jìn)教學(xué)手段等方面對(duì)電機(jī)學(xué)課程的建設(shè)進(jìn)行探索，希望能以此提高電機(jī)學(xué)的教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)效果.

1 結(jié)合本校實(shí)際，提煉課堂教學(xué)內(nèi)容

教材的選擇是整個(gè)教學(xué)的前提，文獻(xiàn)[5]介紹了教材選擇的一般原則.結(jié)合本校電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)方案的要求，以及在教學(xué)計(jì)劃中電機(jī)學(xué)課程對(duì)其他后續(xù)課程的影響，選擇了哈爾濱理工大學(xué)湯蘊(yùn)璆、史乃教授主編的《電機(jī)學(xué)》（第三版）作為課程的基本教材.該教材的內(nèi)容豐富，包括磁路、變壓器、直流電機(jī)、異步電機(jī)、同步電機(jī)以及常用的各種控制電機(jī)，還有關(guān)于電機(jī)仿真的一些內(nèi)容.在有限的課堂教學(xué)時(shí)間內(nèi)，不可能面面俱到，完成整本教材的教學(xué).為此，結(jié)合作者幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和本校電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的實(shí)際情況，有針對(duì)性的對(duì)教材內(nèi)容做了取舍，例如將磁路、變壓器、異步電機(jī)及控制電機(jī)作為課堂講解的主要內(nèi)容，同步電機(jī)作為選講內(nèi)容，教材關(guān)于電機(jī)仿真計(jì)算問題作為課后的擴(kuò)展內(nèi)容.同時(shí)為了更好的在課堂中提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，還選擇了一些常用電機(jī)的基本應(yīng)用作為案例，在課堂進(jìn)行討論，分析.通過這種內(nèi)容的整合、擴(kuò)展，既可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又避免了學(xué)生反映的“學(xué)完電機(jī)學(xué)，不知所以然”的尷尬局面，在教學(xué)中取到了較好的效果，也得到了大部分學(xué)生的認(rèn)可.

2 充分利用多媒體技術(shù)，改進(jìn)教學(xué)手段

電機(jī)學(xué)與工程實(shí)際聯(lián)系比較緊密，并且理論推導(dǎo)繁瑣、內(nèi)容抽象，不易理解掌握.為了使學(xué)生更好的理解課程內(nèi)容，我們充分的運(yùn)用多媒體技術(shù)，使抽象的概念形象化.

2.1 精心制作PPT課件

PPT課件是多媒體教學(xué)的基礎(chǔ)，如何制作簡潔明了、形象生動(dòng)的課件是課堂教學(xué)順利進(jìn)行的前提.在準(zhǔn)備多媒體課件的時(shí)候，主要遵循以下原則：背景顏色主要以白色為主，采用黑色字體，對(duì)于主要的概念、公式及結(jié)果采用其他顏色的字體以示其重要性；在內(nèi)容的組織上，避免長篇幅的文字內(nèi)容，以框圖、公式為主，文字?jǐn)⑹鰹檩o；對(duì)所必須的文字?jǐn)⑹鲋涣谐鳇c(diǎn)；適當(dāng)?shù)囊雱?dòng)畫內(nèi)容，對(duì)比較抽象的概念盡可能以動(dòng)畫的形式加以演示；公式的必要推導(dǎo)過程應(yīng)該有邏輯的分步顯示，并且對(duì)引用的定理、結(jié)論標(biāo)出出處，以方便學(xué)生的理解.

2.2 充分利用多媒體平臺(tái)，課堂引入相應(yīng)的仿真環(huán)節(jié)

電機(jī)學(xué)中磁場的分布，以及電磁關(guān)系比較抽象，也是在課堂教學(xué)過程中學(xué)生反映比較難以理解的部分.針對(duì)這一部分的教學(xué)，除了在課件上加以描述外，還引入了一些相關(guān)的電磁場仿真實(shí)例，來加深學(xué)生的理解.例如，在介紹直流電機(jī)電樞反應(yīng)的過程中，在課堂上采用有限元軟件Ansoft對(duì)電機(jī)的磁場分布、磁隙密度進(jìn)行相應(yīng)的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)分析，運(yùn)用圖形和動(dòng)畫的形式描述電樞反應(yīng)的產(chǎn)生過程.在講解異步電機(jī)定子旋轉(zhuǎn)磁場的內(nèi)容時(shí)，應(yīng)用Flash動(dòng)畫來演示磁場隨三相交流電壓的變化，將抽象的概念形象化.這樣，既能活躍課堂的學(xué)習(xí)氛圍，擴(kuò)展學(xué)習(xí)內(nèi)容，又能對(duì)書本上的內(nèi)容進(jìn)行生動(dòng)的描述.

2.3 利用視頻教程，加深學(xué)生對(duì)電機(jī)構(gòu)造、應(yīng)用的理解

電機(jī)內(nèi)部繞組的組成是電機(jī)學(xué)的中一個(gè)重要內(nèi)容.如果單純的按照教程內(nèi)容講解，學(xué)生反映難以理解，尤其是三相電機(jī)繞組的分布，這部分內(nèi)容的最好結(jié)合實(shí)物.由于受到學(xué)校教學(xué)條件的限制，沒有電機(jī)供學(xué)生拆裝.為此，作者利用豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，下載了相應(yīng)電機(jī)的拆裝視頻教程和各種電機(jī)的控制系統(tǒng)視頻教程.這些視頻，一部分用來對(duì)課堂內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充，一部分可以拷貝給學(xué)生進(jìn)行課外觀摩.通過這種在課堂中穿插視頻的方式，既可以活躍課堂氣氛提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能將教材中抽象的描述以接近實(shí)物的方式引入課堂，加深學(xué)生的理解.

2.4 建立教學(xué)網(wǎng)站，加強(qiáng)師生的學(xué)習(xí)交流

電機(jī)學(xué)由于其內(nèi)容多、公式繁瑣、概念抽象，與工程實(shí)際聯(lián)系緊密，又受到課時(shí)不斷縮減的影響，是電氣工程及其自動(dòng)化主業(yè)公認(rèn)的一門難教難學(xué)的課程.除了在教學(xué)過程中采取以上措施外，還建立了相應(yīng)的教學(xué)網(wǎng)站，以方便學(xué)生的課后復(fù)習(xí).網(wǎng)站的主要內(nèi)容包括課堂教學(xué)的所有內(nèi)容，有限元軟件的教程、各種電機(jī)的視頻教程、電機(jī)的實(shí)際應(yīng)用案例分析及補(bǔ)充的各種習(xí)題.網(wǎng)站中還設(shè)有的討論專區(qū)，學(xué)生可以將學(xué)習(xí)心得、學(xué)習(xí)遇到的問題掛在網(wǎng)上；教師定期對(duì)討論專區(qū)的內(nèi)容進(jìn)行回復(fù)，并對(duì)典型問題進(jìn)行匯總.教學(xué)網(wǎng)站可以作為學(xué)生的第二課堂，加深學(xué)生對(duì)電機(jī)學(xué)內(nèi)容的認(rèn)識(shí)；也可以作為教師與學(xué)生互動(dòng)的平臺(tái)，讓教師及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，以便對(duì)教學(xué)內(nèi)容作出調(diào)整.教學(xué)網(wǎng)站必將對(duì)本課程的教學(xué)起到很大的輔助作用.

2.5 強(qiáng)調(diào)課后復(fù)習(xí)，鞏固所學(xué)知識(shí)

由于教學(xué)內(nèi)容比較多，課堂的信息量也比較大，很難保證學(xué)生充分掌握課堂的教學(xué)內(nèi)容.為此，每堂課都會(huì)布置一定量的的課堂作業(yè)，督促學(xué)生對(duì)課堂的重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行鞏固和吸收.對(duì)于課后作業(yè)的完成情況，定期進(jìn)行檢查，結(jié)果會(huì)作為平時(shí)成績計(jì)入最后的成績.對(duì)作業(yè)中存在的問題，會(huì)在后面的課堂教學(xué)過程中進(jìn)行討論、分析.

3 結(jié)合大學(xué)生競賽，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性

全國每年都會(huì)舉辦方方面面的大學(xué)生競賽，靈活地將課堂內(nèi)容與相關(guān)的競賽結(jié)合，也可以在很大程度上激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，改進(jìn)電機(jī)學(xué)的教學(xué)效果.我們學(xué)校每年都會(huì)舉行校內(nèi)的智能車競賽，并且會(huì)挑選成績優(yōu)秀的組別參加安徽省的智能車競賽.為此，將智能車引入電機(jī)學(xué)的課堂教學(xué)，是近幾年在電機(jī)學(xué)教學(xué)中的一次小的創(chuàng)新.由于智能車的方向控制與動(dòng)力驅(qū)動(dòng)都是通過電機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，以此為突破口可以輕易的將智能車的一些競賽內(nèi)容搬入課堂.例如，在第一堂課的時(shí)候，將智能車實(shí)物帶入教師，通過實(shí)物演示和往年的比賽視頻來調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣；通過不斷的啟發(fā)式引導(dǎo)，讓學(xué)生對(duì)電機(jī)的作用有一個(gè)大概的認(rèn)識(shí)，為以后的教學(xué)留下鋪墊.在介紹到相關(guān)內(nèi)容時(shí)，學(xué)生就會(huì)有很高的熱情，教學(xué)自然會(huì)取到事半功倍的效果.通過近三年的實(shí)踐，也在一定程度上驗(yàn)證了這種方法的可行性.每年，我校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生都會(huì)在校內(nèi)、校外的智能車競賽中取得較好的成績，當(dāng)然這些學(xué)生對(duì)電機(jī)學(xué)的內(nèi)容也都有了比較深刻的理解.

4 全程管理，改革課程的考核方式

本校的電機(jī)學(xué)課程的最終成績有三部分組成，包括卷面成績、實(shí)驗(yàn)成績和平時(shí)成績，分別在最終成績中所占比例為60%、15%和25%.其中實(shí)驗(yàn)成績包括實(shí)驗(yàn)課的出勤、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫、實(shí)驗(yàn)過程的完成情況；平時(shí)成績包括課堂作業(yè)、課堂測試、課堂考勤以及與主講教師的互動(dòng)情況.考慮到電機(jī)學(xué)的特點(diǎn)，借鑒其他學(xué)校的考試方法[6、7]，在最后的閉卷考試的試卷上附上重要的公式，為了體現(xiàn)靈活性，不對(duì)公式及其中的變量進(jìn)行標(biāo)示.這種變化，可以使學(xué)生應(yīng)考從背誦轉(zhuǎn)換到理解，使考試有單純的對(duì)學(xué)生考核轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的延伸.通過一學(xué)期的實(shí)踐，這種新的考核方式，在一定程度促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性.

5 結(jié)束語

電機(jī)學(xué)是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)公認(rèn)的一門難教難學(xué)的課程.如何更好地讓學(xué)生理解電機(jī)學(xué)的內(nèi)容是電機(jī)學(xué)主講教師值得深思的問題.筆者根據(jù)自己的教學(xué)體會(huì)，介紹了自己在教學(xué)工作中采取的一些有效措施，希望能對(duì)以后的電機(jī)學(xué)的課堂教學(xué)有所幫助，也期盼能得到更多電機(jī)教育工作者的指正.

〔1〕張華,陳玉國.應(yīng)用型人才培養(yǎng)方案下的電機(jī)學(xué)課程教學(xué)實(shí)踐[J].中國電力教育，2008(146）：113-114.

〔2〕翟慶志,張?bào)慊?電機(jī)學(xué)課程教學(xué)的改革與實(shí)踐[J].中國電力教育,2012（3）:76-77.

〔3〕謝寶昌,劉長紅,王君艷，等.電機(jī)學(xué)課程體系的優(yōu)化[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2011,3(4):18-20.

〔4〕王鐵軍,方芳,饒翔等.電機(jī)學(xué)課程改革的技術(shù)要點(diǎn)探討[J].電力教學(xué),2011（208）:187-188.

〔5〕曹永娟,張群.電機(jī)學(xué)課程改革探討[J].中國電力教育,2008(110):83-84.

〔6〕代紅,陳剛,肖修建等.電機(jī)學(xué)課程教學(xué)改革的探討[J].中國電力教育,2010（33）：68-69.

〔7〕劉桂榮.考試改革初探.嘉興學(xué)院學(xué)報(bào)，2002,14（1）:234-236.