“電機學”課程實驗教學改革的研究與實踐

閆群民

（陜西理工學院，陜西 漢中 723003）

0 引 言

電機學是電氣工程及其自動化專業(yè)重要的專業(yè)基礎課程之一。主要講授電力系統(tǒng)中的變壓器、直流電機、同步電機及異步電機等電力設備。它是學習電力系統(tǒng)分析、電力系統(tǒng)繼電保護、發(fā)電廠變電站電氣部分等后續(xù)課程的基礎。實驗教學是多學科知識的綜合,在工科專業(yè)教學中占有舉足輕重地位，必須重視[1,2]。電機學課程既有基礎課的性質，同時具有工程實驗的性質。目前許多授課教師對課程的教學內容闡述很詳盡，往往忽略了課程實驗環(huán)節(jié)的教學，沒有認識到實驗教學環(huán)節(jié)在工程應用中有著非常重要的位置。結果由于該門課程理論性較強，實驗教學環(huán)節(jié)跟不上，導致了學生學習興趣的降低，大大削弱該門課程的教學效果[3]。因此，如何改變“電機學”現有的實驗教學環(huán)節(jié)就成為亟待解決的問題。文中針對電機學課程實驗教學的現狀進行了分析，分別從實驗內容的合理設置、對比性實驗的開設、引入計算機仿真技術及加強工程實訓等方面提出了實驗教學改革措施。這些改革措施和建議，為今后培養(yǎng)適應社會發(fā)展的高素質電氣類工程師有一定的實踐意義。

1 實驗教學現狀

1.1 課程實驗方面

目前，大部分學校對“電機學”課程的教學均采用課堂教學，并結合課后驗證性實驗的教學模式。實驗中大多數采用實驗臺、實驗箱來完成實驗內容，基本上所有與實驗相關的電路、元件、設備或系統(tǒng)都是封閉式的。在這些基礎實驗過程中，實驗內容的設置往往以傳統(tǒng)的電機學實驗內容為主，學生們習慣于在老師或實驗指導書的指導下按部就班的連結電路、記錄實驗數據等。實驗僅僅是對教材中部分理論的驗證，不能很好地與工程實際應用聯(lián)系起來，在實驗方法上基本是簡單的模仿、重復等，學生始終處于被動地位，沒能很好的發(fā)揮主觀能動性，沒有積極的思維創(chuàng)新，也沒有探索的目標和方向。此外，“電機學”課程實驗具有一定的危險性，在實驗條件本身就很有限的情況下，如果學生在實驗過程中導致設備不能正常工作的話就很有可能影響到實驗效果或導致延長實驗時間，有些課程實驗內容為了學生的安全著想，往往都是老師在進行操作，只讓學生記錄實驗數據。這樣做電機學實驗既浪費時間也浪費資源，達不到實驗教學的目的?；谏鲜龇治?，可以看出原有的實驗教學方式已不能充分實現應用型人才的培養(yǎng)目標，學生應掌握的知識和應具備的能力培養(yǎng)沒有體現出來，因此對“電機學”課程實驗教學改革就勢在必行。

1.2 實踐環(huán)節(jié)

電機學是一門難教難學的專業(yè)基礎課，課程的主要內容以變壓器、直流電機、同步電機和異步電機為主，該門課程的特點是理論性強，概念較多、知識抽象等，與工程實際聯(lián)系密切，它的實踐環(huán)節(jié)方式與其他課程的實踐環(huán)節(jié)方式區(qū)別較大，需要的實訓電氣設備、工具、器材及儀表較多，學生操作練習難度較大，而且有些實驗具有一定的危險性。該課程的實踐環(huán)節(jié)目前存在以下問題：

1）實踐環(huán)節(jié)和理論教學聯(lián)系不夠緊密，理論課程不能指導實驗。理論課程中以基本理論闡述較多，好多知識點需要學生認真學習體會；而實踐環(huán)節(jié)又以培養(yǎng)工程素質為目標，具體鍛煉學生的動手能力和實驗基本技能。這種情況導致理論課與實踐環(huán)節(jié)的銜接性較差，使得理論教學和實驗教學的效果一般。

2）實踐環(huán)節(jié)課時較少，實驗內容比較單一。由于重理論輕實踐，在課時分配上實驗課程環(huán)節(jié)課時是理論課時的六分之一左右，因此實驗人員只能根據課時多少安排基本的實驗內容，譬如變壓器參數測定，直流電動機工作特性、同步發(fā)電機并網實驗、異步電動機參數測定等，這些實訓內容只是電機學課程的最基本的實驗項目，而永磁電機、雙饋電機、開關磁阻電機等特種電機的實驗內容根本就沒有相應的實驗內容。

3）實驗人員的認識和學生的主觀能動性均沒有發(fā)揮。由于電機學實驗的電壓等級較高，有些實驗內容具有一定的危險性。一方面實驗人員出于學生的安全著想，另一方面學生有害怕心里。因此，這些實驗內容要么不做，要么以演示的形式進行。導致實驗教學結果較差，學生的實驗水平沒有很大的提高。

4）對于電氣專業(yè)的學生在實踐環(huán)節(jié)中還包括認識實習環(huán)節(jié)和生產實踐環(huán)節(jié)，但是這些環(huán)節(jié)由于是在相應的電力生產企業(yè)中參觀，企業(yè)處于生產安全著想，只是講講課，了解一下企業(yè)電力的生產過程，學生只能走馬觀花看看，對學生的實驗技能、工程素質并沒有太大的提高作用。

2 改革采取的措施

2.1 合理設置實驗內容

電機學實驗是加強學生對電機原理認識的一個非常重要的實踐環(huán)節(jié)，學生經常在實驗室內做一些傳統(tǒng)的驗證性實驗，如同步發(fā)電機的空載、短路實驗，異步電動機的參數測定等，這些實驗內容可以加強學生的感性認識，但是，這些實驗內容并不能加強學生對電機內部結構的理性認識，更談不上能啟發(fā)學生的創(chuàng)新性思維，針對這種現狀，我們在實際的實驗教學環(huán)節(jié)中，應該適當地采取一些措施，合理地設置實驗內容，以在加強學生對這方面知識的掌握和理解。

2.2 進行對比性實驗

電機的種類很多，在有限的實驗學時內，學生不能做完所有的實驗。因此，在電機學的實驗教學過程中，教師可以應用對比方法來授課，以培養(yǎng)自學能力去探索其它的實驗。同時，每個學校都進行過實驗室擴建，我們一方面可以讓學生在新的教學集成實驗臺做實驗，同時同一個實驗內容可以用以前的離散器件來做，譬如，同步發(fā)電機并網實驗可以用電力系統(tǒng)自動化集成實驗臺來做，也可以采用傳統(tǒng)的直流電動機-同步發(fā)電機組并結合燈光旋轉法來做。通過這兩者的對比使學生能更好的學習和掌握同步發(fā)電機并網的條件和方法。

2.3 引入計算機仿真實驗

近年來，隨著仿真技術的發(fā)展，出現了一些專用電氣的或包含電氣模塊的仿真軟件，這些軟件既可以用于研發(fā)產品、設計產品，也可以用于實驗學習，其中比較常用的有MATLAB、SABER、ORCAD 及EMTP 等，如果把現代仿真技術引入電機學課程，一方面可以通過仿真把傳統(tǒng)的抽象的理論概念變成感性認知過程。另一方面也使學生在掌握知識的同時學會一門軟件，不斷增強學生的學習興趣以及探索新知識的動力，通過引入仿真技術，除了對基本理論知識進行驗證外，學生也可以根據自己的興趣和掌握的知識進行探索性仿真實驗。如直雙饋風力發(fā)電、直驅式風力發(fā)電等，這樣我們既培養(yǎng)學生興趣，提高了實驗效果，又降低了教學成本和實驗風險。

2.4 加強工程實訓改革

充分利用電力系統(tǒng)退役設備，把這些退役設備進行解體，使學生對電氣設備在結構上有一定的了解和認識。我校已建成一個電氣專業(yè)工程實訓室，該實訓室包括了電力系統(tǒng)的大部分電氣設備，譬如變壓器、各種互感器、同步電機、異步電機、斷路器等。因此，把理論課堂和實訓課堂一體化，把教室與實訓場地合二為一，使用實訓場地進行現場教學就顯得非常重要。譬如在講解變壓器結構、直流電機結構、同步發(fā)電機結構及異步電機結構時，就可以在實訓室進行，在這些解體設備上逐一向學生解釋每個部件的作用。在這種情況下我們可以根據專業(yè)培養(yǎng)目標大綱，編寫授課計劃，以及與之相對應的實訓內容，使理論教學和實訓教學環(huán)環(huán)相扣、有機結合，盡可能讓學生的操作貼近實際生產。由淺入深、循序漸進，在實踐中逐步培養(yǎng)學生發(fā)現問題、分析問題、解決問題的能力，不斷提高學生的專業(yè)技術應用水平和工程素質[4,5]。

3 結束語

通過對目前“電機學”課程實驗教學現狀的分析，從實驗內容的合理設置、對比性實驗的開設、引入計算機仿真技術及加強工程實訓等方面提出了實驗教學改革措施。通過這些改革措施使學生對電機學課程及其實驗產生濃厚的學習興趣。使得學生不論從實驗的基本方法和操作技能方面，還是理論聯(lián)系實際的同時加深對理論知識的理解、掌握和鞏固方面都會起到積極的作用。

[1] 王瑾，史厚強.基礎力學實驗教學研究與實踐[J].實驗技術與管理，2007,24（10）：353-354.

[2] 朱娟娟.實驗教學的改革建議與見解[J].中國現代教育裝備，2008（6）：89-90.

[3] 李穎峰.《電機學》教學改革的探索[J].中國電力教育,2008（7）：62-63.

[4] 解念鎖.在工程材料學課程中培養(yǎng)學生工程意識[J].機械管理開發(fā),2009,24(5):164-165.

[5] 朱娟娟.加強電氣專業(yè)課實驗安全的必要性和措施[J].中國科技信息，2008（17）：80.