特色專業(yè)，特色教學(xué)—電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐

陶彩霞++張蕊萍

【摘要】論文針對(duì)電氣工程特色專業(yè)“電機(jī)學(xué)”課程特點(diǎn)及我校該課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)目前存在的問(wèn)題，從課程實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)考核方法改革等多方面進(jìn)行了探討與實(shí)踐。形成了自身的實(shí)驗(yàn)教學(xué)特色和多樣化風(fēng)格，鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得了良好的教學(xué)效果。

【關(guān)鍵詞】電機(jī)學(xué) ?實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革 ?教學(xué)方法

【中圖分類號(hào)】G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A ? ? ?【文章編號(hào)】2095-3089（2016）11-0084-02

我校電氣工程專業(yè)是國(guó)家級(jí)特色專業(yè)，而“電機(jī)學(xué)”課程則是該專業(yè)高達(dá)5學(xué)分的一門理論性很強(qiáng)的難教、難學(xué)的“老虎”專業(yè)基礎(chǔ)課程，涉及電、磁、熱、力學(xué)等綜合知識(shí)[1]，教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)際聯(lián)系緊密，學(xué)習(xí)中要有一定的空間想象能力與抽象思維能力[2]，而電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)則是該課程的一個(gè)重要組成部分。如何把電機(jī)理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，使抽象的問(wèn)題形象化，讓學(xué)生不再有“畏難”情緒，形成特色專業(yè)特色教學(xué)，是一個(gè)值得探討的問(wèn)題。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在問(wèn)題

我?！半姍C(jī)學(xué)”課程目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式主要存在這樣幾個(gè)方面的問(wèn)題：一是學(xué)生的動(dòng)手操作意識(shí)淡薄、能力差，實(shí)驗(yàn)存在“等、靠、混”現(xiàn)象;二是由于是課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，相對(duì)于理論教學(xué)課時(shí)較少，學(xué)生重理論、輕實(shí)踐現(xiàn)象嚴(yán)重;三是實(shí)驗(yàn)時(shí)間有限、設(shè)備有限，學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)少;四是實(shí)驗(yàn)設(shè)備少，重復(fù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)多，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師少;五是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)抄襲風(fēng)嚴(yán)重，另實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理能力低;六是缺乏一套嚴(yán)格科學(xué)的實(shí)驗(yàn)考核體系。這些問(wèn)題的存在使得課程的實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩茧y以達(dá)到，更不用說(shuō)通過(guò)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立操作和創(chuàng)新能力;這些問(wèn)題的存在亟待我們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與考試方法的探索與改革。

二、電機(jī)學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建

我們針對(duì)“電機(jī)學(xué)”課程特點(diǎn)將其規(guī)劃為企業(yè)課程，結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)，從實(shí)踐教學(xué)體系的規(guī)劃、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)手段實(shí)驗(yàn)方法的采用等方面進(jìn)行改革，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目緊緊圍繞電機(jī)學(xué)課程的研究對(duì)象直流電機(jī)、變壓器、異步電機(jī)、同步電機(jī)四類通用電機(jī)，通過(guò)認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、課程實(shí)驗(yàn)、企業(yè)課程設(shè)計(jì)、拆裝實(shí)習(xí)和課外開放性實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，以實(shí)物實(shí)驗(yàn)結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)，加深對(duì)電機(jī)學(xué)課程的理解，達(dá)到對(duì)于學(xué)生動(dòng)手能力、工程意識(shí)培養(yǎng)的目的，如圖1所示。企業(yè)課程設(shè)計(jì)是指將這門課程定為企業(yè)課程，課程在學(xué)習(xí)中邊授課邊去電機(jī)廠、變壓器廠實(shí)習(xí)，做課程設(shè)計(jì)時(shí)也是在電機(jī)廠、變壓器廠學(xué)習(xí)的同時(shí)完成“變壓器鐵心電磁優(yōu)化設(shè)計(jì)”、“異步電動(dòng)機(jī)電磁優(yōu)化設(shè)計(jì)”等實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。

圖1 ?電機(jī)學(xué)課程實(shí)踐教學(xué)框圖

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改進(jìn)

盡管實(shí)踐教學(xué)計(jì)劃中有5個(gè)方面的內(nèi)容，但真正學(xué)生能自己動(dòng)手且記憶深刻的還是課程課內(nèi)實(shí)驗(yàn)。為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，我們從多方面進(jìn)行了探討與實(shí)踐。

1.避免實(shí)驗(yàn)盲目性，帶預(yù)習(xí)報(bào)告進(jìn)實(shí)驗(yàn)室

實(shí)驗(yàn)前提出預(yù)習(xí)要求，讓學(xué)生帶著問(wèn)題做實(shí)驗(yàn)，需要哪些實(shí)驗(yàn)儀器及掛件？實(shí)驗(yàn)應(yīng)該怎樣做？為什么這么做？不這樣做會(huì)怎樣？要求學(xué)生實(shí)驗(yàn)前做充分的準(zhǔn)備，帶預(yù)習(xí)報(bào)告進(jìn)實(shí)驗(yàn)室。如直流發(fā)電機(jī)特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)，原動(dòng)機(jī)電樞回路為什么要串電阻？電源電壓為什么要降？若不降壓、不串電阻會(huì)怎樣？而在啟動(dòng)起來(lái)之后為什么又要將該電阻切除？如果不切除會(huì)怎樣？原動(dòng)機(jī)勵(lì)磁回路串接電阻啟動(dòng)前應(yīng)該放在什么位置？不放在相應(yīng)位置會(huì)怎么樣？為什么先開勵(lì)磁電源、后開電樞電源？而在關(guān)的時(shí)候又是先關(guān)電樞電源、后關(guān)勵(lì)磁電源？如果操作順序反了，會(huì)有什么后果或發(fā)生什么現(xiàn)象？一旦出現(xiàn)問(wèn)題，又該如何處理？在發(fā)電機(jī)空載實(shí)驗(yàn)中勵(lì)磁為什么要單方向調(diào)節(jié)？如果沒(méi)有單方向調(diào)節(jié)會(huì)怎樣？這樣學(xué)生帶著問(wèn)題做實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中邊思考、邊結(jié)合實(shí)際操作及實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，既可以提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣，同時(shí)能夠激發(fā)學(xué)生的求知欲，還可以加深對(duì)理論知識(shí)的理解和鞏固[3]。

2.培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)助手

為解決實(shí)驗(yàn)重復(fù)次數(shù)多，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師少的矛盾，我們培養(yǎng)了一些實(shí)驗(yàn)助手。實(shí)驗(yàn)助手的選拔采用對(duì)電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)感興趣的同學(xué)自愿報(bào)名方式，實(shí)驗(yàn)前，教師先指導(dǎo)這部分學(xué)生做一遍實(shí)驗(yàn)，由學(xué)生歸納、總結(jié)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決辦法，由這些學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中協(xié)助任課教師指導(dǎo)本班同學(xué)。這樣既減少了教師的工作量，又提高了實(shí)驗(yàn)的可靠性，減少了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的損耗，更重要的是鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，增強(qiáng)了學(xué)生的主人翁意識(shí)（有同學(xué)為了能很好的指導(dǎo)同學(xué)做實(shí)驗(yàn)，同一個(gè)實(shí)驗(yàn)自己做了3遍）。

3.實(shí)驗(yàn)通電前自查線路

實(shí)驗(yàn)前教師先講解實(shí)驗(yàn)原理、目的、方法、步驟、接線技巧及線路檢查方法，實(shí)驗(yàn)線路接好后，不再是教師檢查線路，而是引導(dǎo)由學(xué)生自己來(lái)檢查。應(yīng)該學(xué)生動(dòng)手的實(shí)驗(yàn)，教師不做演示實(shí)驗(yàn)，避免學(xué)生盲目照搬。

如直流發(fā)電機(jī)特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)，線路接好后，先打開勵(lì)磁電源，確認(rèn)原動(dòng)機(jī)及發(fā)電機(jī)有沒(méi)有勵(lì)磁電流以檢查勵(lì)磁回路是否接通;再檢查勵(lì)磁電流大小確保勵(lì)磁調(diào)節(jié)電阻放在合適的位置;將原動(dòng)機(jī)起動(dòng)電阻放在合適的位置，降低電樞電源電壓，然后打開電樞電源開關(guān)讓電動(dòng)機(jī)起動(dòng)等。這樣就杜絕了實(shí)驗(yàn)中對(duì)老師的依賴性，提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，并能減少設(shè)備損耗，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

4.科學(xué)分組，人人動(dòng)手

實(shí)驗(yàn)之前先分組，每組2～3人，選出一名小組長(zhǎng)，由組長(zhǎng)分派各個(gè)同學(xué)的任務(wù)，如哪個(gè)同學(xué)接線、查線、調(diào)轉(zhuǎn)速、調(diào)負(fù)載、讀數(shù)據(jù)、記數(shù)據(jù)等要做到保證人人動(dòng)手，每次實(shí)驗(yàn)，同學(xué)扮演不同角色[4]。這樣既鍛煉了學(xué)生的實(shí)踐操作能力，又培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。

5.采用啟發(fā)式教學(xué)，加強(qiáng)引導(dǎo)

實(shí)驗(yàn)中教師強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作重點(diǎn)、難點(diǎn)及注意事項(xiàng)。實(shí)驗(yàn)中學(xué)生遇到問(wèn)題，不是教師幫著解決，而是采用啟發(fā)式教學(xué)加強(qiáng)引導(dǎo)，讓學(xué)生自己解決問(wèn)題。如直流發(fā)電機(jī)特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)，若啟動(dòng)時(shí)一直報(bào)警，則讓學(xué)生檢查報(bào)警原因，是因?yàn)檫^(guò)流還是過(guò)壓？若是過(guò)流，引起過(guò)流的原因有哪些？是電樞回路未串電阻還是電樞電源電壓未降？這樣引導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)中自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，用心去學(xué)習(xí)，會(huì)起到事半功倍的實(shí)驗(yàn)效果。

四、實(shí)驗(yàn)考核方法的改革

為避免“電機(jī)學(xué)”課程考試‘一卷定終身，引導(dǎo)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)，我們改革了電機(jī)學(xué)考試方案：總評(píng)成績(jī)=期末考試成績(jī)*50%+實(shí)驗(yàn)成績(jī)*15%+平時(shí)成績(jī)*35%+獎(jiǎng)勵(lì)分

規(guī)范實(shí)驗(yàn)考核制度，不再是以最后的實(shí)驗(yàn)報(bào)告給實(shí)驗(yàn)成績(jī)，而是采用過(guò)程評(píng)價(jià)[5]。實(shí)驗(yàn)成績(jī)依據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)情況（20%）、實(shí)驗(yàn)操作情況（20%）、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（20%）、實(shí)驗(yàn)報(bào)告處理（40%）分項(xiàng)對(duì)每一次實(shí)驗(yàn)打分。每一次實(shí)驗(yàn)即為一次實(shí)驗(yàn)考核，最終實(shí)驗(yàn)得分為各次實(shí)驗(yàn)平均分。每次實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)給出學(xué)生的預(yù)習(xí)成績(jī)、操作成績(jī)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)合理性成績(jī)（實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采取嚴(yán)格審核制度，保證能反映實(shí)驗(yàn)的真實(shí)性;實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有誤差者要求現(xiàn)場(chǎng)解答可能的原因，而數(shù)據(jù)錯(cuò)誤者則要求實(shí)驗(yàn)重做），之后等實(shí)驗(yàn)報(bào)告上交再給出實(shí)驗(yàn)報(bào)告處理能力、實(shí)驗(yàn)總結(jié)成績(jī)。

實(shí)驗(yàn)中擔(dān)當(dāng)實(shí)驗(yàn)助手的同學(xué)，根據(jù)指導(dǎo)同學(xué)的情況，在總評(píng)成績(jī)中加2-3分。

五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的完善

1.引導(dǎo)學(xué)生組織興趣小組

在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，開放實(shí)驗(yàn)室。為有興趣、有能力的學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)臺(tái)，開發(fā)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。鼓勵(lì)學(xué)生自己組織成立興趣小組，利用自己所學(xué)的知識(shí)和技能[3]，完成一些設(shè)計(jì)性、應(yīng)用性的實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的擬定、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)到實(shí)驗(yàn)的完成，都由學(xué)生自主完成，既鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新思維及動(dòng)手能力，開闊了眼界和思路[6]，又取得了創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)學(xué)分。

2.開發(fā)基于Matlab/Simulink的仿真實(shí)驗(yàn)

受實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的限制，有些實(shí)驗(yàn)不能在課堂完成，但學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力都較強(qiáng)，我們鼓勵(lì)學(xué)生開發(fā)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)。對(duì)于電機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速的動(dòng)態(tài)過(guò)程描述，利用仿真實(shí)驗(yàn)更為直觀，這部分內(nèi)容我們要求學(xué)生開發(fā)基于Matlab/Simulink的仿真實(shí)驗(yàn)。這樣理論與實(shí)踐相結(jié)合，既提高了實(shí)驗(yàn)效果，又激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，

六、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)近年對(duì)“電機(jī)學(xué)”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究，從課程實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)考核方法改革等多方面進(jìn)行了探討與實(shí)踐，形成了自身的實(shí)驗(yàn)教學(xué)特色和多樣化風(fēng)格[7]。在2011、2012、2013級(jí)自動(dòng)化專業(yè)的實(shí)踐表明，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查，75%的學(xué)生認(rèn)為解決了實(shí)驗(yàn)“等、靠、混、抄”現(xiàn)象，78%的同學(xué)認(rèn)為這種方法很好的調(diào)動(dòng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，得到了學(xué)生的好評(píng)。

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基金項(xiàng)目：本文系蘭州交通大學(xué)實(shí)驗(yàn)教改項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2015219）、蘭州交通大學(xué)教改項(xiàng)目（2015）的研究成果。