“電機學(xué)”實驗引領(lǐng)理論教學(xué)的反轉(zhuǎn)模式探討

曾成碧 苗虹 段述江

【摘要】在四川大學(xué)雙創(chuàng)教學(xué)背景下，教學(xué)團隊根據(jù)多年來的教學(xué)經(jīng)驗，提出實驗引領(lǐng)理論教學(xué)的反轉(zhuǎn)教學(xué)模式，即學(xué)生通過電機實驗，觀察實驗現(xiàn)象，學(xué)生主動或被引導(dǎo)提出疑問，圍繞實驗現(xiàn)象與疑問組織理論教學(xué)、進行形象生動地課堂講解，也可拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)寬度與深度;還可培養(yǎng)學(xué)生通過現(xiàn)象分析研究事物本質(zhì)的創(chuàng)新探尋規(guī)律，提高雙創(chuàng)能力。

【關(guān)鍵詞】電機學(xué) ?實驗 ?理論教學(xué) ?反轉(zhuǎn)模式

【中圖分類號】G64 ?【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）27-0249-01

一、引言

“電機學(xué)”是電氣工程領(lǐng)域的一門重要基礎(chǔ)課和核心專業(yè)課，在課程教學(xué)體系中即起到承上啟下的紐帶作用，又是電機與電器方向的必備專業(yè)課，所以該課程兼有基礎(chǔ)性和專業(yè)性的特點，涵蓋電、磁、力、熱、機械等多門學(xué)科的理論知識。電機是廣泛應(yīng)用的重要設(shè)備，所以其課程具有強應(yīng)用性的特點。從結(jié)構(gòu)到理論的抽象，再到運行的分析，既具體又抽象，電機學(xué)是一門公認(rèn)的很難、很枯燥的課程[1]。

電機學(xué)的傳統(tǒng)教學(xué)模式是從理論教學(xué)到實驗驗證的過程。這樣的教學(xué)模式往往使學(xué)生理論學(xué)習(xí)時毫無感知，沒有足夠恒心與毅力，學(xué)生很難自覺地探討電機學(xué)的學(xué)習(xí)方法，嚴(yán)重影響學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)效果，所以電機學(xué)教學(xué)的關(guān)鍵點是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)情趣與探索熱情，適應(yīng)當(dāng)前雙創(chuàng)要求，不斷地探索和改革電機學(xué)教學(xué)模式勢在必行[1-2]。

根據(jù)我校電氣工程及其自動化專業(yè)特點和本科生培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合教學(xué)團隊理論和實踐教學(xué)的探索經(jīng)驗[1-3]，采用從實踐到理論的反轉(zhuǎn)教學(xué)模式，通過動手實驗看到現(xiàn)象，激發(fā)求知欲望，再到理論學(xué)習(xí)。此模式探索激發(fā)本科學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和全面掌握這門課程教學(xué)模式，而且培養(yǎng)從現(xiàn)象探索本質(zhì)的創(chuàng)新研究規(guī)律，為雙創(chuàng)培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)和創(chuàng)造機會。

二、實驗引領(lǐng)理論教學(xué)的反轉(zhuǎn)模式

根據(jù)我校電氣工程及其自動化專業(yè)特點和本科生培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合教學(xué)團隊理論和實踐教學(xué)，采用從實驗引領(lǐng)理論教學(xué)的反轉(zhuǎn)模式，即通過動手實驗觀察現(xiàn)象，產(chǎn)生好奇心，激發(fā)求知欲望，再引領(lǐng)理論教學(xué)學(xué)習(xí)。

實驗引領(lǐng)理論教學(xué)模式旨在探索激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)習(xí)主動性的措施和方法。興趣是最好的老師，興趣高昂的課程不再枯燥，學(xué)習(xí)不再煎熬，達到最佳學(xué)習(xí)狀態(tài)，從而全面主動學(xué)習(xí)和掌握這門課程。這樣的教學(xué)模式培養(yǎng)從學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象出發(fā)，培養(yǎng)探索現(xiàn)象背后的本質(zhì)的創(chuàng)新學(xué)習(xí)規(guī)律，為雙創(chuàng)培養(yǎng)奠定方法基礎(chǔ)和創(chuàng)造創(chuàng)新機會。而且此教學(xué)模式在日益壓縮教學(xué)學(xué)時的背景下，學(xué)生通過實驗，積極思考學(xué)習(xí)，可以彌補因教學(xué)學(xué)時不足引起教學(xué)內(nèi)容的不足。

三、實驗課程學(xué)時及內(nèi)容安排

32學(xué)時設(shè)計的實驗項目覆蓋電機學(xué)四大部分，設(shè)計實驗12個，實驗臺操作24學(xué)時;實驗需要現(xiàn)象級引導(dǎo)講學(xué)12學(xué)時。同步電機4個，變壓器類3個實驗，異步電機類3個實驗，直流電機2個，滿足我校專業(yè)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和面向發(fā)電公司和電網(wǎng)公司就業(yè)的基本要求。

1.根據(jù)理論教學(xué)進度保證完成的實驗

三相變壓器的空載與短路;三相變壓器的聯(lián)接組別測定;三相異步機的空載與短路;三相同步發(fā)電機的運行特性。

2.創(chuàng)新反轉(zhuǎn)調(diào)整完成的實驗

他勵直流發(fā)電機的外特性與空載特性實驗;直流電動機的工作特性;單相變壓器的空載與短路;三相異步機的工作特性;三相同步機的并聯(lián)運行;同步電機穩(wěn)態(tài)參數(shù)的實驗測定。

3.創(chuàng)新引領(lǐng)級的實驗

三相異步機起動、調(diào)速;三相同步發(fā)電機的瞬變參數(shù)的動態(tài)測定。

四、實驗引領(lǐng)理論教學(xué)的實施過程

教學(xué)老師根據(jù)實驗設(shè)置，進行實驗引導(dǎo)，但不深入到理論講解，學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生透過現(xiàn)象提出疑問，然后引領(lǐng)理論的教學(xué)。

以直流發(fā)電機實驗為例，實驗的目的是測定直流發(fā)電機他勵、并勵、積復(fù)勵三種勵磁方式下的基本特性，通過實驗觀察現(xiàn)象：并勵發(fā)電機的自勵過程，反復(fù)設(shè)定不能自勵的情況，引導(dǎo)思考自勵條件。

1.實驗觀察

實驗室觀察直流發(fā)電機的可以測的物理量有哪些，保持哪些物理量不變時，哪兩個物理量的對應(yīng)關(guān)系是什么特性;實驗室的接線讓學(xué)生形象了解他勵、并勵、積復(fù)勵三種勵磁;通過改變并勵勵磁繞組兩端的接線、改變勵磁回路的電阻，實驗觀察并勵發(fā)電機的建立電壓的條件，當(dāng)發(fā)電機不能建立電壓時如何改變可行。實驗空載特性實驗時，勵磁電流雙向調(diào)節(jié)的測量結(jié)果。

2.實驗引領(lǐng)

通過實驗，觀察實驗現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生提出疑問：什么是特性？直流發(fā)電機的基本特性有哪些？并勵發(fā)電機的自勵條件有哪些？當(dāng)發(fā)電機不能自勵時應(yīng)如何處理？做空載特性實驗時，勵磁電流雙向調(diào)節(jié)的測量結(jié)果如何？所以得出結(jié)論：勵磁電流必須保持單方向調(diào)節(jié)。

圍繞實驗現(xiàn)象與疑問組織課堂理論教學(xué)，既解決了實驗現(xiàn)象引出的疑問，又全面地讓學(xué)生了解直流電機的結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)理論和運行特性。整堂課形象、生動、充滿教學(xué)與學(xué)習(xí)熱情。

其次還鼓勵學(xué)生理論學(xué)習(xí)后再進一步實驗探尋，加深理論知識的理解和動手能力。

五、結(jié)束語

電機學(xué)教學(xué)團隊根據(jù)教學(xué)與實驗經(jīng)驗，不斷探索教學(xué)模式與方法，實施了多種的教學(xué)模式、教學(xué)方法的改革與試點，本文采用的實驗引領(lǐng)理論的反轉(zhuǎn)教學(xué)模式，取得很好的教學(xué)效果，通過實驗現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲望，理論教學(xué)更形象，可以拓展課程學(xué)習(xí)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生透過現(xiàn)象研究事物本質(zhì)的規(guī)律，為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)奠定理論與實驗基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]曾成碧等.雙創(chuàng)示范基地背景下的“電機學(xué)”教學(xué)改革探討[J].教育現(xiàn)代化，2018（28）：64-65

[2]謝和平.以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育為引導(dǎo)全面深化教育教學(xué)改革[J].中國高教研究，2017（3）：1-5

[3]曾成碧等.“電機學(xué)”非標(biāo)答案考試的探討[J]. 教育教學(xué)論壇[J]，2019（1）196-197

作者簡介：

曾成碧（1969-），女，博士，教授，在四川大學(xué)電氣信息學(xué)院從事電機學(xué)教學(xué)及實驗。

段述江（1963-），男，工程師，在四川大學(xué)電氣信息學(xué)院從事電機學(xué)實驗與實踐指導(dǎo)。