改進(jìn)實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)電機(jī)學(xué)課程教學(xué)的影響研究

王曉光 劉凌云 王娟 陳俊 陳輝 馮晶晶

摘要：課程具有涉及到的知識(shí)領(lǐng)域較多、理論性較強(qiáng)、物理概念較抽象等特點(diǎn)，學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握較困難。本文從提高學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)興趣出發(fā)，在傳統(tǒng)理論學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，增加了實(shí)踐環(huán)節(jié)。通過現(xiàn)代化的教學(xué)手段，以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)電機(jī)結(jié)構(gòu)、基本原理、分析方法、運(yùn)行特性的學(xué)習(xí)效果，對(duì)課程的教學(xué)形式及教學(xué)方法的改革進(jìn)行了探索與實(shí)踐，取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：電機(jī)學(xué);學(xué)習(xí)興趣;實(shí)踐環(huán)節(jié)

一、引言

《電機(jī)學(xué)》課程是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，通過本課程的教學(xué)為后續(xù)專業(yè)課程和進(jìn)一步的專業(yè)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。首先，電機(jī)學(xué)的對(duì)象在日常生活中對(duì)教學(xué)內(nèi)容的接觸的較少。其次，課本中的電路、公式較多，教學(xué)內(nèi)容比較抽象、枯燥，學(xué)習(xí)起來比較困難。最后，該課程具有很強(qiáng)的邏輯性，教學(xué)內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)很難掌握，導(dǎo)致部分學(xué)生在后期越發(fā)失去了學(xué)習(xí)的動(dòng)力。學(xué)生普遍認(rèn)為電機(jī)學(xué)的學(xué)習(xí)難度較大。

為了改善傳統(tǒng)教學(xué)模式弊端，文獻(xiàn)[1]基于商業(yè)有限元仿真軟件創(chuàng)設(shè)了自選實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建異步電動(dòng)機(jī)的仿真平臺(tái)，通過仿真軟件可直觀的看到電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)的分布情況。文獻(xiàn)[2]將電機(jī)學(xué)整合成三個(gè)基本模塊：結(jié)構(gòu)模塊、原理模塊、維護(hù)模塊，將所有的典型電機(jī)類型融為一體，從更高的角度、更深的層次去理解和分析電機(jī)。文獻(xiàn)[3]在課程講授完基本原理以后，帶領(lǐng)同學(xué)們?nèi)ジ浇姍C(jī)廠參觀，進(jìn)行電機(jī)結(jié)構(gòu)的初步認(rèn)識(shí)。文獻(xiàn)[4]及文獻(xiàn)[5]均增加了實(shí)踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)，設(shè)置了三相異步電動(dòng)機(jī)相關(guān)的教學(xué)訓(xùn)練項(xiàng)目。文獻(xiàn)[6]電機(jī)學(xué)相關(guān)實(shí)訓(xùn)課程的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、實(shí)訓(xùn)模式、考核機(jī)制等方面進(jìn)行的改革與實(shí)踐，提高了學(xué)生的電機(jī)設(shè)計(jì)和應(yīng)用能力。由此可見，實(shí)踐環(huán)節(jié)在電機(jī)學(xué)教學(xué)改革中取得了較好的效果，得到了諸多院校的支持。

為了進(jìn)一步提高實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)課程教學(xué)的支撐效果，突出學(xué)生“主動(dòng)學(xué)習(xí)”的引導(dǎo)效果，增強(qiáng)學(xué)生的“自學(xué)能力”和“持續(xù)學(xué)習(xí)能力”。教學(xué)團(tuán)隊(duì)根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)及學(xué)生反饋意見，首先激發(fā)學(xué)生對(duì)電機(jī)學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生帶著問題進(jìn)行學(xué)習(xí);其次對(duì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)和準(zhǔn)備，即突出實(shí)踐環(huán)節(jié)中電機(jī)的先進(jìn)性、實(shí)用性，又要和電機(jī)學(xué)的教學(xué)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生隨著實(shí)踐環(huán)節(jié)的進(jìn)行對(duì)電機(jī)學(xué)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行反復(fù)學(xué)習(xí);最后，形成閉環(huán)教學(xué)反饋的評(píng)價(jià)機(jī)制，對(duì)本課程的教學(xué)方法進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。

二、教學(xué)方法的改革

電機(jī)學(xué)課程理論性和綜合性都比較強(qiáng)，眾多院校采用多種教學(xué)手段提高教學(xué)效果。但是再豐富的教學(xué)手段均沒有使得學(xué)生對(duì)電機(jī)的零距離接觸。而且，學(xué)生在課程中對(duì)電機(jī)學(xué)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)是單方向的，即老師教、學(xué)生被動(dòng)學(xué)，沒有形成互動(dòng)，沒有形成學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)，這也是電機(jī)學(xué)教學(xué)效果較差主要原因之一。

為了改善以上存在問題，從本質(zhì)上增加學(xué)生對(duì)電機(jī)學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)欲望，教學(xué)團(tuán)隊(duì)在傳統(tǒng)的教學(xué)方法上增加了實(shí)踐環(huán)節(jié)，即為“理論授課+實(shí)驗(yàn)+實(shí)踐”的教學(xué)安排。使學(xué)生動(dòng)手制作電機(jī)，在實(shí)踐過程中提出問題，利用課程學(xué)到知識(shí)和自學(xué)方法分析問題，利用團(tuán)隊(duì)合作、個(gè)人創(chuàng)新等能力解決問題。學(xué)生在實(shí)踐過程中自己提出問題，帶著自己提出的問題再次返回課本、回顧課程的教學(xué)內(nèi)容，對(duì)電機(jī)學(xué)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行再次自學(xué)。

根據(jù)學(xué)生的興趣愛好，本次教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)分為以下板塊：永磁電機(jī)設(shè)計(jì)及裝配項(xiàng)目、直流有刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制項(xiàng)目、直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制項(xiàng)目、永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制項(xiàng)目、雙輪自平衡車項(xiàng)目，并專門制定了詳細(xì)的實(shí)踐要求和具體的實(shí)踐安排和計(jì)劃，要求學(xué)生在兩周內(nèi)完成安排的實(shí)踐項(xiàng)目。涉及電路設(shè)計(jì)、電路仿真、有限元建模仿真、實(shí)物制作、電機(jī)裝配、硬件在環(huán)仿真和整體調(diào)試等內(nèi)容。涉及到的相關(guān)軟件包括：有限元仿真軟件、電路設(shè)計(jì)軟件、仿真軟件Matlab/Simulink、DSP開發(fā)環(huán)境CCS、機(jī)械制圖軟件等。部分實(shí)踐設(shè)備及學(xué)生的實(shí)踐成果如圖1所示。

三、結(jié)束語

通過本次短學(xué)期實(shí)踐，絕大多數(shù)同學(xué)能夠完成電機(jī)或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)物制作和調(diào)試，并撰寫出報(bào)告，加深了他們對(duì)理論課程、實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)流程的認(rèn)知。在對(duì)修課學(xué)生的調(diào)查中，97.6%的學(xué)生認(rèn)為對(duì)課程目標(biāo)的學(xué)習(xí)效果“非常好”或“比較好”，在反饋意見中絕大多數(shù)學(xué)生對(duì)本次實(shí)踐環(huán)節(jié)的改革給出了肯定的意見，學(xué)生的主觀評(píng)價(jià)效果較好。少數(shù)學(xué)生意見包括將實(shí)踐環(huán)節(jié)改在課程開課之前、實(shí)踐內(nèi)容難度偏大等，后期需要對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的安排、實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)等進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李翠萍，李書權(quán)，初壯，李江，趙珩，金國彬，陳繼開，王健.《電機(jī)學(xué)》課程教學(xué)方法改革探討[J].課程教育研究，2019（11）：243-244.

[2]何笠，孫盼，周斌華，趙鏡紅，吳旭升.《電機(jī)學(xué)》模塊化教學(xué)改革實(shí)踐及思考[J].教育教學(xué)論壇，2019（02）：230-232.

[3]杜世勤.老課程走新路，三個(gè)轉(zhuǎn)型提升“電機(jī)學(xué)”教學(xué)水平[J].科技風(fēng)，2018（36）：299.

[4]朱志瑩，萬琦，柏楊，朱晨菲.“電機(jī)學(xué)”課程混合式教學(xué)改革實(shí)踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2018，40（06）：50-53.

[5]杜懌，孫宇新，潘偉，黃永紅，朱熀秋.面向工程教育專業(yè)認(rèn)證的電機(jī)學(xué)課程改革探索與實(shí)踐[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2018（21）：32-35.

[6]應(yīng)黎明.科研反哺教學(xué)在“電機(jī)學(xué)”教學(xué)中的實(shí)踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2018，40（05）：13-16.

作者簡(jiǎn)介：王曉光（1984.10--），男，漢族，湖北武漢人，副教授，博士，碩士生導(dǎo)師，主要從永磁電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究。

本文由2018年湖北省高等學(xué)校省級(jí)教學(xué)研究項(xiàng)目“面向新能源汽車電機(jī)類人才培養(yǎng)電氣工程課程改革與實(shí)踐研究”（項(xiàng)目編號(hào)：省2018315），湖北工業(yè)大學(xué)研究生教學(xué)改革研究項(xiàng)目“電氣工程專業(yè)研究生“場(chǎng)路結(jié)合”學(xué)術(shù)素養(yǎng)培養(yǎng)研究”（項(xiàng)目編號(hào)：校2018032），“電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化研究與設(shè)計(jì)”（項(xiàng)目編號(hào)：校2015012）資助。