“電機與拖動”課程教學(xué)改革探索

楊友平　李濤

摘要：“電機與拖動”課程具有理論性和實踐性都很強的特點。根據(jù)目前長江大學(xué)電子信息學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀，對“電機與拖動”課程做相應(yīng)的教學(xué)改革。改革方向主要表現(xiàn)在教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化、教學(xué)方法的多樣化、期末考核的標準化三個方面，目的在于引導(dǎo)學(xué)生進行工程實踐，提高學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力。

關(guān)鍵詞：電機與拖動 實驗教學(xué) 案例教學(xué)

隨著教學(xué)改革的不斷深入，“電機與拖動”這門課程的教學(xué)內(nèi)容也在不斷發(fā)生著變化。怎樣適應(yīng)學(xué)科的發(fā)展去創(chuàng)新“電機與拖動”學(xué)科的教學(xué)，是我們教授這門課的教師必需面臨的新課題。運用傳統(tǒng)的教學(xué)方式教學(xué)往往是老師講起來枯燥吃力，學(xué)生學(xué)起來則感到空洞乏味。教學(xué)矛盾的日漸突出，往往使教學(xué)效果事倍功半。我講授這門課程已多年，對這門課程的基本特點比較了解，近幾年的教學(xué)實踐中我一直在進行著教改方面的探索，現(xiàn)將我對“電機與拖動”這門課程的教學(xué)改革的一些想法總結(jié)如下，望與同仁們共同商榷。

1“電機與拖動”教學(xué)改革的現(xiàn)狀和目的

1.1“電機與拖動”教學(xué)改革現(xiàn)狀

為了提高“電機與拖動”的課堂效果，幫助學(xué)生掌握相關(guān)知識。各大院校的教師們在提高自身專業(yè)水平的同時，絞盡腦汁提出各種改革方案并加以實踐來提高課堂效果，幫助學(xué)生學(xué)好這門課。在各種改革方案中，針對學(xué)生自身特點的不同，提出了不同方案，但大多研究的是理論教學(xué)的改進，把重心更多地放在教師如何教，而對學(xué)生如何學(xué)這塊提及很少。教學(xué)是教師教和學(xué)生學(xué)的互動過程，兩者缺一不可，要想達到良好的教學(xué)效果，要想學(xué)生能確實地學(xué)好所需的知識，教師在研究如何教的時候，也應(yīng)該在如何引導(dǎo)學(xué)生學(xué)方面下功夫。興趣是最好的老師，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是幫助學(xué)生順利掌握知識的有效途徑。

“電機與拖動”其理論性和工程實踐性都比較強，其理論性尤為抽象，它是將實際生活中發(fā)生的一些電磁現(xiàn)象，用電學(xué)的基本定律、定理進行科學(xué)的解釋，再上升到理論的高度加以總結(jié)。如在電磁學(xué)中場的概念是個抽象的概念，學(xué)生接受起來比較困難，為了讓學(xué)生更好的理解場的概念，通過采用案例分析的方式，加深學(xué)生的感性認識，然后挖掘其中相關(guān)知識點，幫助學(xué)生在掌握理論知識的同時熟悉其應(yīng)用場所。本文提出在理論教學(xué)過程中穿插實際應(yīng)用的案例分析方法，引導(dǎo)學(xué)生從身邊熟悉的應(yīng)用中學(xué)習(xí)相關(guān)的理論知識，然后再借助“電機與拖動”中幾個典型的實驗鞏固所學(xué)基礎(chǔ)知識。

1.2“電機與拖動”教學(xué)改革方向和目的

針對我校電氣工程及其自動化專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點，結(jié)合本專業(yè)培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才的宗旨，提出在理論教學(xué)中穿插案例分析的教學(xué)方法和將動手能力的考查作為期末考核標準的改革方案。將案例分析引入理論教學(xué)，輔以實驗驗證的改革方向是為了在完成教學(xué)任務(wù)的同時，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。將案例分析能力和動手能力納入考查范圍有助于提高學(xué)生動手、動腦意識，避免期末考查只注重考查學(xué)生的理論知識，而忽視學(xué)生動手能力和工程思維的考查。這樣不僅讓學(xué)生既注重理論知識的學(xué)習(xí)，又注重工程思維、動手能力的培養(yǎng)。因而將案例分析能力和動手能力考查作為考核標準是十分必要的。

2“電機與拖動”教學(xué)改革方案

為了讓更多學(xué)生更好地學(xué)好這門專業(yè)基礎(chǔ)課程，要求不僅要掌握“電機與拖動”的相關(guān)理論和技術(shù)，還要用這些理論和技術(shù)理解和解決實際問題，真正地做到理論和實踐相結(jié)合。對課程教學(xué)方面進行了如下研究：

2.1教材的選擇

根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)特點和培養(yǎng)目標選擇教材?！半姍C與拖動”課程經(jīng)典教材很多，有純理論教學(xué)的如國外的教材《電機學(xué)》（Stephen D.Umans）；國內(nèi)的《電機學(xué)》（辜承林，陳喬夫，熊永前），《電機原理及拖動》（彭鴻才）等。這些教材比較注重基礎(chǔ)知識的講解，涉及相關(guān)建模方面較少，可作為教師備課輔助教材。根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)特點，注重工程應(yīng)用型方向的培養(yǎng)，經(jīng)過仔細對比和查閱，選擇了《電機與拖動MATLAB仿真》，這本教材包含了電機方面基礎(chǔ)知識，同時對經(jīng)典的電機用MATLAB軟件實現(xiàn)并給出了對應(yīng)的程序，更加注重理論和實踐的結(jié)合，可以為學(xué)生課后利用仿真軟件學(xué)習(xí)提供參考，加深對知識點的理解。

2.2教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化

（1）緒論部分不可少。緒論介紹課程的知識結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)的目的和意義，學(xué)生可以通過緒論的學(xué)習(xí)了解課程的特點和要求，可以對要接觸的課程有一個感性認識。

（2）基本知識要講透。對于電學(xué)基礎(chǔ)知識較弱的學(xué)生，初步接觸這門課時會很難，需花較多時間抓一些基本概念。如電場與磁場、電路與磁路等的關(guān)系，如何將“場”轉(zhuǎn)換為“路”，以及各種物理量之間的關(guān)系等。

（3）重物理意義輕推導(dǎo)過程。本課程有四大部分（變壓器、直流電機、感應(yīng)電機和同步電機等），其內(nèi)容多，公式多，推導(dǎo)過程繁瑣，在教學(xué)過程中可以就推導(dǎo)過程做個簡單介紹，重點是通過物理意義的講解來加深學(xué)生對其本質(zhì)的理解，引導(dǎo)學(xué)生如何用這些公式建立數(shù)學(xué)模型解決實際問題，再通過MATLAB工具編寫相關(guān)程序進行仿真，加深對各種電機的理解。

（4）實際應(yīng)用的介紹。在理論教學(xué)過程中，為了將抽象的概念具體化，用3個實際應(yīng)用的案例幫助學(xué)生學(xué)習(xí)理解，在課堂上進行討論和總結(jié)。根據(jù)教學(xué)內(nèi)容選定有代表性的3個實際應(yīng)用案例，如家用電風(fēng)扇故障分析、變壓器相序分析、家用吊扇的結(jié)構(gòu)分析。

（5）驗證實驗的介紹。“電機與拖動”課程中設(shè)有3個實驗即變壓器參數(shù)的測試；他勵直流電機的機械特性測試；三相異步電動機的機械特性測試。通過相關(guān)實驗，測量電機的相關(guān)參數(shù)，分析其機械特性，通過這3個實驗加深對所學(xué)知識的理解和掌握。課后再給學(xué)生布置作業(yè)要求用MATLAB工具進行編程仿真。

2.3教學(xué)方法的多樣化

（1）案例分析法

如在緒論的介紹過程中，可以引入家用電器中常出現(xiàn)的一些現(xiàn)象，如吊扇轉(zhuǎn)動時，為什么會擺動；洗衣機脫水時，為什么脫水機脫水效果不好等，是可以用“電機與拖動”課程中單相電機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理來解釋的。因為，說到底它們都是一種電磁現(xiàn)象。通過案例分析讓學(xué)生對整個課程有個總認識，要學(xué)什么，干什么。在該課程教學(xué)過程中，可根據(jù)實際情況引入幾個案例分析。

（2）課堂教學(xué)和課下鞏固相結(jié)合

課堂時間有限，在教學(xué)過程中應(yīng)靈活應(yīng)用課堂時間，可以適當(dāng)?shù)夭捎瞄_放式教學(xué)方式，以提問、啟發(fā)、解惑的方式進行，努力讓學(xué)生加入課堂學(xué)習(xí)，以工程思維學(xué)習(xí)專業(yè)課。如采取每章學(xué)完后，學(xué)生同步上交1份本章小結(jié)；課后布置用MATLAB工具進行仿真的同步練習(xí)作業(yè)。采用這種牽引式的學(xué)習(xí)方式，可以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。

（3）采取以學(xué)為主，以教為輔的教學(xué)方式

高等教育應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力，教學(xué)中應(yīng)采取以學(xué)為主，以教為輔的教學(xué)方式。教師在教學(xué)過程中只應(yīng)起到一種引導(dǎo)作用。教師應(yīng)該通過一些獨特的教學(xué)方法和手段培養(yǎng)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動起學(xué)生思考的主觀能動性，從而讓學(xué)生在探究式學(xué)習(xí)中產(chǎn)生思維火花，激發(fā)他們自主學(xué)習(xí)的無限潛能。教師在教學(xué)過程中應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生找到適合自身的學(xué)習(xí)方法，給學(xué)生創(chuàng)造出良好的學(xué)習(xí)氛圍和學(xué)習(xí)自由的空間。“電機與拖動”課程教學(xué)，可從以下幾方面貫徹以學(xué)生為主體，以教師為輔助的教學(xué)方式：①教師傳授知識過程中多設(shè)問，讓學(xué)生通過課本或查閱資料自尋答案，對于共性的疑難問題再適時解答。②有些歸納性結(jié)論可在學(xué)生充分思考或反復(fù)實踐后給出，留給學(xué)生一定的思考理解的空間。③成立學(xué)習(xí)興趣小組或創(chuàng)新實踐團隊，提高學(xué)生學(xué)習(xí)和實踐中溝通、交流和協(xié)作動手的能力。④鼓勵學(xué)生在學(xué)習(xí)中大膽質(zhì)疑，在實踐中大膽創(chuàng)新，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識。

2.4考核評價標準化

課程考核用于測評“教”和“學(xué)”的效果，是課程教學(xué)體系的一個重要組成部分。通過考核可以督促學(xué)生平時的學(xué)習(xí)，也可以鞏固課程的相關(guān)知識，教師還可以通過課程考核了解每個學(xué)生對課程的掌握情況。“電機與拖動”這門課程考核的內(nèi)容和測評的方式是多樣的。從考核內(nèi)容上看，它有理論知識的考核也有工程實踐能力的考核。從測評方式上，有試卷式的，有實踐操作式的，也有課題式的。教師可結(jié)合教學(xué)實際采用不同的考核方法。傳統(tǒng)考核方式，不能客觀、有效地反映學(xué)生的真實學(xué)習(xí)狀況，只注重考核學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果，忽視了學(xué)生的學(xué)習(xí)過程。根據(jù)新時期人才培養(yǎng)目標的要求和該課程特點，需要建立科學(xué)合理的課程學(xué)習(xí)評價體系。我認為應(yīng)該改革現(xiàn)有課程評價體系，重視過程評價。在整個教學(xué)實踐中，教師認真記錄學(xué)生課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)、討論答疑、單元小結(jié)和仿真設(shè)計實踐報告等學(xué)習(xí)情況，及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。進行過程評價，并根據(jù)評價反饋對教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)策略進行調(diào)整。

新的課程評價體系包括過程評價和終端考核（期末考試）兩部分。過程評價的結(jié)果占總成績30%，過程評價項目包括平時（作業(yè)、考勤、小組討論）、綜合作業(yè)、實驗等幾個方面，其中平時10%，綜合作業(yè)10%，實驗10%。該課程共安排3次實驗，根據(jù)實驗教學(xué)內(nèi)容，每個實驗有多個項目供學(xué)生選擇，根據(jù)實驗項目的完成情況和實驗項目的難易程度進行評分。期末考核成績占總成績70%。經(jīng)過這幾年教學(xué)實踐，采取新的課程評價體系，能夠比較全面客觀地評定學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。感覺收到了預(yù)期的教學(xué)效果。

3結(jié)語

“電機與拖動”是電氣工程及其自動化專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，涉及各種電機繁雜的電磁關(guān)系分析，學(xué)生普遍感到困難。通過采用現(xiàn)代教學(xué)理念，有針對性地選擇所用教材，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，采取多樣化的教學(xué)方法，借助標準化的考核方式等新型教學(xué)模式進行課程教學(xué)改革。這種新型教學(xué)模式通過連續(xù)兩年的教學(xué)實踐表明，該教學(xué)模式行之有效。與以往傳統(tǒng)教學(xué)班相比，課堂參與度與參與面明顯增強與擴大，學(xué)生的自學(xué)能力得到提高，一些學(xué)生在自主學(xué)習(xí)中有不少新發(fā)現(xiàn)，對電機有了更深入了解。2014年組織的統(tǒng)一命題的期末考試中，我授課的教學(xué)班考試通過率為94.3%，有20%的學(xué)生卷面成績?yōu)?0分及90分以上。

本文提出的一些教學(xué)改革思想，豐富了課堂教學(xué)的方法，提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力，對提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新意識起到積極作用。

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基金項目：長江大學(xué)教學(xué)研究項目（項目編號：JY2014031）。