電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革與探索

王偉平 陳國(guó)麗

[摘要]結(jié)合長(zhǎng)沙理工大學(xué)電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的具體實(shí)際，基于對(duì)電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的客觀性、可行性和創(chuàng)新性的認(rèn)識(shí)，提出了選擇實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、合理安排學(xué)時(shí)和構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核測(cè)評(píng)指標(biāo)體系的改革方法。從采取啟發(fā)式和討論式教學(xué)方法、運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段和分組實(shí)驗(yàn)考核等三個(gè)方面，深化和探索電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革。

[關(guān)鍵詞]電機(jī)學(xué) 實(shí)驗(yàn)課程教學(xué) 教學(xué)改革 創(chuàng)新

引言

電機(jī)學(xué)是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的重要課程之一。 電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)是本課程不可缺少的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程理論性強(qiáng)，涉及的基礎(chǔ)理論和知識(shí)面廣，牽涉到電、磁、熱、力、光等綜合知識(shí)，教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)際聯(lián)系緊密，既帶有基礎(chǔ)性又帶有專業(yè)性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)，學(xué)生加深對(duì)各類電機(jī)基本工作原理和基本性能的理解，有助于掌握各類電機(jī)的運(yùn)行特性及分析、計(jì)算方法，為畢業(yè)后從事電力系統(tǒng)及電氣工程相關(guān)專業(yè)的運(yùn)行、調(diào)試和維護(hù)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

一、電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的客觀現(xiàn)狀分析

作為培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、綜合能力和創(chuàng)新能力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，其改革進(jìn)程滯后理論教學(xué)改革的進(jìn)程。長(zhǎng)期以來(lái)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高等學(xué)校教學(xué)過(guò)程中得不到實(shí)質(zhì)性的重視，所形成的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式自然就不能適應(yīng)教學(xué)改革和人才培養(yǎng)的要求。長(zhǎng)沙理工大學(xué)電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀歸納起來(lái)主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：

（1）學(xué)校招生規(guī)模的不斷擴(kuò)大，學(xué)生人數(shù)大大地增加，但實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)人數(shù)卻沒(méi)有相應(yīng)增加，相對(duì)地增加了指導(dǎo)教師的壓力，使指導(dǎo)教師疲于應(yīng)付，業(yè)務(wù)水平得不到提高。

（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)備全部采用直觀性好的原型機(jī)（變壓器、直流電機(jī)、同步電機(jī)和異步電機(jī)各8套），但仍停留在相當(dāng)陳舊的水平，實(shí)驗(yàn)設(shè)備缺乏有效的保護(hù)與監(jiān)控措施，實(shí)驗(yàn)安全存在隱患，教學(xué)工作量大，嚴(yán)重影響教學(xué)質(zhì)量，不能適應(yīng)新形勢(shì)下的教學(xué)需要。

（3）傳統(tǒng)教學(xué)中，教學(xué)觀念落后。教學(xué)的主要目的是鍛煉學(xué)生的基本操作技能，無(wú)法滿足新時(shí)代新技術(shù)發(fā)展的要求。應(yīng)突破傳統(tǒng)模式，向設(shè)計(jì)、應(yīng)用和創(chuàng)新的綜合訓(xùn)練方式過(guò)渡。

（4）實(shí)驗(yàn)教學(xué)每學(xué)年有10多個(gè)班、500人左右，學(xué)時(shí)多，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊，一學(xué)期完成，教學(xué)手段和教學(xué)方法落后，缺乏針對(duì)性和應(yīng)用性。

（5）實(shí)驗(yàn)課程未單獨(dú)開(kāi)課，實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)采取考查方式，實(shí)驗(yàn)考核成績(jī)作為電機(jī)學(xué)專業(yè)課程總成績(jī)的一部分，占15%，不利于提高學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的積極性和主動(dòng)性。實(shí)驗(yàn)考核方法以班為單位成建制進(jìn)行，驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)占了較大的比例，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。實(shí)驗(yàn)課的考核成績(jī)是以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為依據(jù)進(jìn)行評(píng)定的。無(wú)形中造成了一種錯(cuò)誤的導(dǎo)向，學(xué)生只重視理論學(xué)習(xí)，不重視實(shí)驗(yàn)操作，不利于達(dá)到開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課的真正目的。缺少一個(gè)科學(xué)、合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核測(cè)評(píng)指標(biāo)體系，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核在項(xiàng)目、內(nèi)容、方式、成績(jī)劃分等環(huán)節(jié)上缺乏整體構(gòu)思和設(shè)計(jì)，不利于實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容整合和體系的建立。

二、電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革的基本思路

長(zhǎng)期以來(lái)，電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)目的停留在使學(xué)生鞏固和加深對(duì)理論課程某些理論和概念的理解，掌握電機(jī)實(shí)驗(yàn)基本方法、掌握電機(jī)實(shí)驗(yàn)技術(shù)和常用儀器的構(gòu)造原理及使用方法，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和觀察能力及處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果能力的基礎(chǔ)上。隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展和新知識(shí)的不斷增加，以往的教學(xué)內(nèi)容和模式不能適應(yīng)21世紀(jì)培養(yǎng)人才的要求?；趯?duì)電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的客觀性、可行性和創(chuàng)新性的認(rèn)識(shí)，在教學(xué)內(nèi)容、課時(shí)安排、考核測(cè)評(píng)指標(biāo)體系及教學(xué)改革措施等多方面進(jìn)行探索，對(duì)以前的傳統(tǒng)教學(xué)方式進(jìn)行改進(jìn)。[1]

（二）基于客觀性選擇實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)內(nèi)容 合理安排學(xué)時(shí)

結(jié)合電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的客觀現(xiàn)狀，根據(jù)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的特點(diǎn)（專業(yè)方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)及其自動(dòng)化，培養(yǎng)的學(xué)生將來(lái)?yè)駱I(yè)的方向主要為電力系統(tǒng)，而變壓器和同步電機(jī)是電力系統(tǒng)生產(chǎn)電能和輸、配電的關(guān)鍵設(shè)備，有針對(duì)性地選擇實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。）、結(jié)合專業(yè)教材（選用華中科技大學(xué)辜承林等編著的《電機(jī)學(xué)》教材）、參照教學(xué)大綱（先淺后深、先易后難，不至于一開(kāi)始就感到難度太大而失去學(xué)習(xí)的信心和興趣）、編寫(xiě)增加“三性”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（占實(shí)驗(yàn)總項(xiàng)目的50%）、采用電機(jī)實(shí)驗(yàn)室自編的實(shí)驗(yàn)教材（與直觀性好的原型機(jī)配套）、確定必做和選做實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)多于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)）、采取分小組完成實(shí)驗(yàn)（每組不超過(guò)3人）。在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)順序和教學(xué)學(xué)時(shí)（實(shí)驗(yàn)課程已減為16學(xué)時(shí)，兩學(xué)期完成）上進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整[2]，具體安排如下：

表1：電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一覽表

（二）構(gòu)建可行性的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)考核測(cè)評(píng)指標(biāo)體系

考核測(cè)評(píng)指標(biāo)體系是成績(jī)?cè)u(píng)定的依據(jù)，在廣泛征求同行專家意見(jiàn)的基礎(chǔ)上，我們建立了一套可行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核測(cè)評(píng)指標(biāo)體系，實(shí)施全程的、動(dòng)態(tài)的、綜合性的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)和考核方法，突出對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力和綜合分析問(wèn)題能力的考核。主要針對(duì)學(xué)生的預(yù)習(xí)及課堂提問(wèn)（3分）、操作技能（4分）、實(shí)驗(yàn)記錄（2分）、實(shí)驗(yàn)紀(jì)律（2分）、實(shí)驗(yàn)報(bào)告（4分）等指標(biāo)分幾個(gè)等級(jí)逐項(xiàng)評(píng)分，綜合后得出實(shí)驗(yàn)總成績(jī)。

實(shí)驗(yàn)前要求學(xué)生寫(xiě)出預(yù)習(xí)報(bào)告，針對(duì)學(xué)生應(yīng)掌握的主要環(huán)節(jié)，采取抽查與普查、討論（容易出現(xiàn)錯(cuò)誤的內(nèi)容）與提問(wèn)（關(guān)鍵性的問(wèn)題）等方式讓學(xué)生對(duì)所做實(shí)驗(yàn)有初步了解，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)實(shí)驗(yàn)作風(fēng)。實(shí)驗(yàn)操作主要考查實(shí)驗(yàn)態(tài)度是否嚴(yán)肅認(rèn)真、操作是否規(guī)范等，任課教師在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中堅(jiān)持巡查指導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是學(xué)生對(duì)該實(shí)驗(yàn)原理的掌握程度和實(shí)驗(yàn)技能好壞的反映，要求實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)必須科學(xué)、真實(shí)，這是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)時(shí)求是、一絲不茍的科學(xué)態(tài)度的有利措施。每次實(shí)驗(yàn)完畢，都要求學(xué)生把該次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)或結(jié)果當(dāng)場(chǎng)交給任課老師，由老師檢查簽字。如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有錯(cuò)，則指出原因后重做。如有偽造者，則取消該次成績(jī)，并對(duì)學(xué)生進(jìn)行嚴(yán)肅的批評(píng)教育。實(shí)驗(yàn)紀(jì)律主要考查學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度是否端正。如通過(guò)簽到對(duì)學(xué)生進(jìn)行考勤，實(shí)驗(yàn)中是否遵守實(shí)驗(yàn)紀(jì)律、愛(ài)護(hù)儀器設(shè)備，實(shí)驗(yàn)后儀器、儀表在桌面上擺放是否整齊等。實(shí)驗(yàn)報(bào)告按照學(xué)院制訂的統(tǒng)一格式書(shū)寫(xiě)，要求寫(xiě)清數(shù)據(jù)處理的過(guò)程、對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析討論、在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)問(wèn)題的處理過(guò)程及體會(huì)，啟發(fā)和鼓勵(lì)學(xué)生以論文的形式寫(xiě)出，培養(yǎng)學(xué)生概括科學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力[3]。

（三）圍繞創(chuàng)新性深化實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革

新時(shí)期對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性有了新的評(píng)價(jià)，加大創(chuàng)新力度，培養(yǎng)具有創(chuàng)新素質(zhì)人才成為當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新要求。圍繞創(chuàng)新性這一原則，我們深化和探索電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革。

1.采取啟發(fā)式和討論式教學(xué)方法

電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)既有時(shí)間概念又有空間概念、既有電磁知識(shí)又有機(jī)械知識(shí)、既有熱學(xué)、力學(xué)原理又有光學(xué)原理、既有靜止電機(jī)又有旋轉(zhuǎn)電機(jī)、既有單相又有三相、既有電動(dòng)機(jī)又有發(fā)電機(jī)、既有直流電機(jī)又有交流電機(jī)、既有同步電機(jī)又有異步電機(jī)等，學(xué)生要掌握各類電機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行特性和分析方法倍感困難。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，改革教學(xué)方法，把原來(lái)的灌輸式教學(xué)改為啟發(fā)式和討論式。要善于引導(dǎo)學(xué)生思考，善于提出問(wèn)題并給學(xué)生留出充分的思考空間。

例如，在進(jìn)行同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性（外特性和調(diào)整特性）實(shí)驗(yàn)時(shí)，因?yàn)榍懊孀鲞^(guò)了直流發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性實(shí)驗(yàn)，根據(jù)外特性和調(diào)整特性的概念、特性和分析方法，在實(shí)驗(yàn)前啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生對(duì)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性實(shí)驗(yàn)，作出充分的思考。一堂課，在什么地方提問(wèn)題、在什么階段提問(wèn)題、提什么問(wèn)題，都有講究，要求教師要精心做準(zhǔn)備，要注意課堂氣氛的平等和自由。討論中，要善于引導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生提出問(wèn)題，以點(diǎn)撥為主，不同的問(wèn)題，采取不同的啟發(fā)方法。

實(shí)際教學(xué)中，還有許多內(nèi)容可以采用“啟發(fā)式”和“討論式”教學(xué)方法。如：同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)與三相變壓器的并聯(lián)運(yùn)行、同步發(fā)電機(jī)的工作原理與直流發(fā)電機(jī)的工作原理、異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速與直流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速等。通過(guò)運(yùn)用“啟發(fā)式”和“討論式”教學(xué)方法，對(duì)前后知識(shí)進(jìn)行相似比較，使學(xué)生溫故知新，提高學(xué)習(xí)效率。

2.運(yùn)用現(xiàn)代化教學(xué)手段

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段上，應(yīng)打破原來(lái)“語(yǔ)言+黑板+教材+演示”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，利用多媒體教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)等多種現(xiàn)代化教學(xué)形式，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)數(shù)有限的情況下，如何利用有限的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)數(shù)搞好實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直是值得探討的問(wèn)題。

例如：我們將電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程結(jié)合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的內(nèi)容和教學(xué)大綱的要求，制作成集文字、圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)、聲音和影像于一體的多媒體實(shí)驗(yàn)課件，清晰、逼真、形象地將相關(guān)內(nèi)容展現(xiàn)出來(lái)。利用網(wǎng)絡(luò)建設(shè)好電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程網(wǎng)站。一方面可更加有效地指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)，提高動(dòng)手能力。另一方面可通過(guò)觀看實(shí)驗(yàn)演示，延伸實(shí)驗(yàn)教學(xué)范圍，彌補(bǔ)課堂教學(xué)的不足，以求達(dá)到“以點(diǎn)帶面”的教學(xué)效果。充分體現(xiàn)教師的教育思想和教學(xué)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段現(xiàn)代化。

3.分組實(shí)驗(yàn)考核

考核，是任何教師和學(xué)生完成課程學(xué)習(xí)后必須經(jīng)過(guò)的程序?？己朔椒ㄊ欠竦卯?dāng)，對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)影響較大。好的考核方法，可以改善學(xué)習(xí)風(fēng)氣，提高教學(xué)質(zhì)量。

我們根據(jù)工科學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)及課程實(shí)驗(yàn)的具體要求，制定實(shí)驗(yàn)分組原則。即根據(jù)學(xué)生的層次、志愿、平時(shí)成績(jī)和能力，進(jìn)行雙向選擇，分成三大組（每個(gè)大組包含若干個(gè)小組）。

第一大組主要是針對(duì)所有按教學(xué)計(jì)劃要求進(jìn)行電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)生，實(shí)驗(yàn)成績(jī)占課程總成績(jī)的15%，學(xué)生需完成教學(xué)大綱要求的八個(gè)基本實(shí)驗(yàn)。

第二大組主要是針對(duì)部分想在該方面再提高的所有按教學(xué)計(jì)劃要求進(jìn)行電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)生，實(shí)驗(yàn)成績(jī)占課程總成績(jī)的20%，學(xué)生需完成教學(xué)大綱要求的八個(gè)基本實(shí)驗(yàn)及自主設(shè)計(jì)兩個(gè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。

第三大組主要是針對(duì)部分特別優(yōu)秀的本科生，實(shí)驗(yàn)成績(jī)占課程總成績(jī)的30%，除需完成八個(gè)基本實(shí)驗(yàn)外，還需參與完成一項(xiàng)科研課題、或參與完成一項(xiàng)科研產(chǎn)品設(shè)計(jì)、或獨(dú)立完成一篇科研論文[4]。

三、結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)是科學(xué)理論的源泉，是工程技術(shù)的基礎(chǔ)。這就要求國(guó)家、地方和高校加大實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的資金投入，改善實(shí)驗(yàn)室的辦學(xué)條件，正確對(duì)待實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員的地位和作用，進(jìn)而提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。我們將進(jìn)一步深化改革，使電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作在各方面更趨完善成熟，為高等教育事業(yè)貢獻(xiàn)力量，為社會(huì)培養(yǎng)有用之才。

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（作者單位：長(zhǎng)沙理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院 湖南 長(zhǎng)沙）