基于《電機(jī)史話》的電機(jī)學(xué)課程思政元素梳理

張 僑，胡 勝，許湘蓮

（武漢理工大學(xué)，湖北 武漢 430070）

0 引言

大學(xué)教育緊緊圍繞“培養(yǎng)什么人、怎么培養(yǎng)人、為誰(shuí)培養(yǎng)人”這個(gè)根本問(wèn)題，牢牢把握立德樹(shù)人這一根本任務(wù)，充分發(fā)揮本科課堂教學(xué)主渠道作用，與思想政治理論課同向同行[1]。

“電機(jī)學(xué)”課程作為電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要技術(shù)基礎(chǔ)課，是基礎(chǔ)課和專(zhuān)業(yè)課之間的橋梁和紐帶，其知識(shí)、技能、素養(yǎng)和價(jià)值方面的培養(yǎng)都會(huì)直接影響到后面專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)[2]。本課程旨在教學(xué)中須將理論聯(lián)系實(shí)際、辯證唯物主義等觀點(diǎn)方法與電機(jī)學(xué)科知識(shí)有機(jī)融合，注重培養(yǎng)自動(dòng)化類(lèi)學(xué)生正確認(rèn)識(shí)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法和能力，強(qiáng)化學(xué)生精益求精、腳踏實(shí)地的大國(guó)工匠精神，同時(shí)通過(guò)實(shí)例激發(fā)學(xué)生科技報(bào)國(guó)的家國(guó)情懷和使命擔(dān)當(dāng)。

1 “電機(jī)學(xué)”課程思政元素的挖掘與梳理

精神塑造是課程思政的主要教學(xué)目標(biāo)。精神塑造主要包括思想認(rèn)識(shí)與道德規(guī)范兩個(gè)方面。身為教師，立德樹(shù)人的執(zhí)行者，要在教學(xué)過(guò)程與生活中傳遞正能量，傳遞正確的思想觀念，引領(lǐng)學(xué)生感悟科學(xué)法中過(guò)程中人類(lèi)的奇思妙想，貫引領(lǐng)學(xué)生體會(huì)工程師的巧奪天工，幫助學(xué)生建立科學(xué)創(chuàng)新理念；探討電機(jī)工程科學(xué)發(fā)展史和中國(guó)電機(jī)工程發(fā)展史，感受老一輩科學(xué)家忘我探索科學(xué)技術(shù)，將個(gè)人理想與祖國(guó)發(fā)展目標(biāo)結(jié)合；通過(guò)探討電機(jī)史話，引領(lǐng)學(xué)生牢記科技創(chuàng)新是生產(chǎn)力發(fā)展的根本，引導(dǎo)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)，為科技發(fā)展獻(xiàn)策獻(xiàn)力；強(qiáng)調(diào)道德規(guī)范，科技發(fā)展需要忠于國(guó)家、保護(hù)環(huán)境、遵紀(jì)守法。精神塑造融入知識(shí)傳授與能力培養(yǎng)中，是課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，在知識(shí)傳授與能力培養(yǎng)中潤(rùn)物細(xì)無(wú)聲地進(jìn)行精神塑造，將精神塑造不留痕跡地貫穿教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)。

2 閱讀電機(jī)史話，結(jié)合《電機(jī)學(xué)》課程教學(xué)內(nèi)容，可以從以下幾個(gè)思政教學(xué)目標(biāo)融入思政內(nèi)容

（1）激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷，堅(jiān)定理想信念，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人。引入我國(guó)電機(jī)技術(shù)發(fā)展史、闡述電機(jī)技術(shù)現(xiàn)狀以及對(duì)未來(lái)技術(shù)發(fā)展的思考，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到盡管我國(guó)電機(jī)技術(shù)起步晚于發(fā)達(dá)國(guó)家，但是在科技工作者的刻苦鉆研下，我們奮起直追，取得了不菲的成果。1925年，畢業(yè)于德國(guó)柏林工業(yè)大學(xué)的四川瀘縣人稅西恒和彭玉富設(shè)計(jì)建成四川第一座水電站——四川瀘縣濟(jì)和水電廠，它是中國(guó)人自行設(shè)計(jì)、自行建造的第一座水電站。1979年，東方電機(jī)廠為葛洲壩電站研制成功170MW、54·6r/min轉(zhuǎn)槳式機(jī)組，該機(jī)組是當(dāng)時(shí)世界上單機(jī)容量最大的低水頭軸流式機(jī)組之一，也是迄今為止世界上水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑最大的水輪發(fā)電機(jī)組。新安江水電站是中國(guó)第一座自行設(shè)計(jì)、施工、自制設(shè)備和自行安裝的大型水電工程，電站安裝4臺(tái)75MW機(jī)組和5臺(tái)72.5MW機(jī)組，由哈爾濱電機(jī)廠負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)制造。長(zhǎng)江三峽電站是世界上最宏偉的水電工程，于1994年正式動(dòng)工興建。電站發(fā)電機(jī)組包括左岸電廠14臺(tái)機(jī)組、右岸電廠12臺(tái)機(jī)組和地下電廠6臺(tái)機(jī)組組成。2003年7月10日，左岸電廠第一臺(tái)機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電；2005年，左岸電廠最后一臺(tái)機(jī)組（9號(hào)機(jī)）發(fā)電；2007年6月11日，右岸電廠第一臺(tái)機(jī)組（22號(hào)機(jī)）投產(chǎn)發(fā)電；2008年，右岸電廠最后一臺(tái)機(jī)組（15號(hào)機(jī)）并網(wǎng)發(fā)電。2011年，三峽電站地下廠房頭4臺(tái)700MW機(jī)組投入運(yùn)行。到2012年上半年，三峽電站全部32臺(tái)700MW水電機(jī)組投入運(yùn)行,加上兩臺(tái)50MW電廠自備電源機(jī)組，三峽電站總裝機(jī)容量達(dá)到22500MW，雄踞世界首位。由東方電機(jī)廠制造的葛洲壩電站170MW 機(jī)組是目前世界上轉(zhuǎn)輪直徑最大的軸流式機(jī)組。1985年，葛洲壩170MW水電機(jī)組榮獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)。哈爾濱電機(jī)廠先后研制成功320MV·A，3200MV·A和6500MV·A沖擊發(fā)電機(jī)。特別是2003年制成的6500MV·A沖擊發(fā)電機(jī)是世界上最大容量沖擊發(fā)電機(jī)之一[3]。要求學(xué)生閱讀《電機(jī)史話》可以清楚地了解到中國(guó)雖然經(jīng)歷了抗戰(zhàn)，解放戰(zhàn)爭(zhēng)，經(jīng)濟(jì)上前期落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，但我國(guó)偉大的科學(xué)家和企業(yè)家迎難而上探索了電機(jī)的發(fā)展并發(fā)明了一部分電機(jī)，在電機(jī)行業(yè)上取得了不菲的成績(jī)。

（2）激發(fā)學(xué)生的責(zé)任擔(dān)當(dāng)，樹(shù)立正確的人生觀，明確為什么學(xué)習(xí)，為誰(shuí)而學(xué)。已經(jīng)應(yīng)該擁有怎樣的學(xué)習(xí)態(tài)度。通過(guò)科技案例的引入分析，使學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)到科技的來(lái)原型、權(quán)屬性以及服務(wù)性是具有國(guó)界屬性的[4]。從電能、電機(jī)的發(fā)明到使用，從電磁基本定理以及力學(xué)基本定律的發(fā)現(xiàn)到應(yīng)用，處處體現(xiàn)出科技的國(guó)界性。當(dāng)前，我們知道，實(shí)現(xiàn)科技強(qiáng)國(guó)的基礎(chǔ)是掌握關(guān)鍵核心技術(shù)?？萍紡?qiáng)國(guó)，為了國(guó)家發(fā)展，為了人民幸福，需要每一位國(guó)人承擔(dān)起責(zé)任。通過(guò)《電機(jī)史話》一至三章了解電學(xué)的歷史、電機(jī)的誕生和各種電機(jī)萌芽發(fā)明、改進(jìn)的歷程，通過(guò)各位科學(xué)家們對(duì)各種電機(jī)問(wèn)題提出的思度與見(jiàn)解明確自己在《電機(jī)學(xué)》以及大學(xué)其他課程的一個(gè)自我學(xué)習(xí)態(tài)度的培養(yǎng)。樹(shù)立正確的學(xué)習(xí)態(tài)度以及探索態(tài)度，樹(shù)立正確的人生觀、價(jià)值觀，學(xué)習(xí)電機(jī)學(xué)科家們務(wù)真求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。例如《電機(jī)史話》作者戴永進(jìn)先生多年來(lái)致力于技術(shù)情報(bào)工作，在發(fā)電設(shè)備行業(yè)和圖書(shū)情報(bào)領(lǐng)域德高望重，由于知道自己想要學(xué)習(xí)什么，并且對(duì)電機(jī)方面有著強(qiáng)烈的求知欲望，盡管年近七旬還是從各種渠道以各種途徑，精心收集、組織、整理、提煉有關(guān)電機(jī)的史料，把分散的電機(jī)資料整理成集，細(xì)心斟酌花費(fèi)心思編著《電機(jī)史話》這一著作。電學(xué)、磁學(xué)泰斗吉爾伯特一開(kāi)始攻讀的是醫(yī)學(xué)和數(shù)學(xué)，只因自己興趣十分廣泛，在給英皇伊麗莎白一世做御醫(yī)的空余時(shí)間不懈地進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)和電、磁方面的實(shí)驗(yàn)研究工作，他進(jìn)行了多種物質(zhì)的摩擦生電實(shí)驗(yàn)，還應(yīng)用琥珀力相互吸引的原理，制成了能測(cè)定電的性質(zhì)的原始儀器。吉爾伯特是世界上第一個(gè)對(duì)電、磁進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)和研究的科學(xué)家，是建立近代電學(xué)、磁學(xué)的先行者，被譽(yù)為“磁學(xué)之父”“磁學(xué)的伽利略”“電學(xué)之父”。德國(guó)技師魯姆科爾夫他在理論上并無(wú)建樹(shù)，但他善于研究他人建議，并利用他心靈手巧的特長(zhǎng)付諸實(shí)踐，制造了一些優(yōu)良的感應(yīng)線圈，他制作的線圈由于功率較大，可用作實(shí)驗(yàn)，還可以用作放電治療，所以說(shuō)魯姆科爾夫線圈是第一個(gè)有實(shí)用價(jià)值的線圈。

（3）培養(yǎng)學(xué)生辯證唯物主義世界觀。以直流電機(jī)、交流電機(jī)、變壓器三種電機(jī)為知識(shí)模塊，明確各個(gè)知識(shí)模塊之間的區(qū)別與聯(lián)系，培養(yǎng)辯證思維，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)事物變化規(guī)律的科學(xué)研究思維。通過(guò)《電機(jī)史話》可以更清楚的確認(rèn)這三種電機(jī)的區(qū)別與聯(lián)系。從1821年第一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)雛形誕生，到1831年法拉第率先提出電磁感應(yīng)現(xiàn)象，成為變壓器的發(fā)明人。亨利實(shí)驗(yàn)裝置是世界上第一個(gè)發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，是更接近于現(xiàn)代通用的變壓器。齊伯諾夫斯基—德里—布拉希（Z-D-B）變壓器是變壓器技術(shù)發(fā)展史上的重要里程碑，它所采用的閉路鐵心、原邊并聯(lián)等基本結(jié)構(gòu)一直沿用至今。可以說(shuō)，Z-D-B變壓器已使現(xiàn)代變壓器的結(jié)構(gòu)基本定型，從此變壓器正式進(jìn)入交流電流的輸電、配電領(lǐng)域,有力地推動(dòng)了交流電流的普及應(yīng)用，促進(jìn)了現(xiàn)代交流電機(jī)的發(fā)展。19世紀(jì)80年代，直流電在美國(guó)交直流之戰(zhàn)中敗北，加之1895年直流發(fā)電機(jī)在尼亞加拉瀑布Adams電站5000hp水輪發(fā)電機(jī)國(guó)際競(jìng)標(biāo)中的失利，兩大事件重創(chuàng)了直流電機(jī)所向披靡的發(fā)展勢(shì)頭，結(jié)束了直流電機(jī)稱霸世界的歷史。面對(duì)人們對(duì)交流電認(rèn)識(shí)的改變，面對(duì)交流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和交流電機(jī)發(fā)展咄咄逼人的勢(shì)頭，直流電機(jī)一方面收縮戰(zhàn)場(chǎng)，逐漸退出了沒(méi)有優(yōu)勢(shì)的領(lǐng)域（例如公用發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域直流汽輪發(fā)電機(jī)、直流水輪發(fā)電機(jī)等）；另一方面，攻克自身薄弱環(huán)節(jié)（例如換向問(wèn)題及換向裝置），充分認(rèn)識(shí)和發(fā)揮直流電機(jī)調(diào)節(jié)性能優(yōu)越的優(yōu)勢(shì)，不斷優(yōu)化改進(jìn)性能，明確優(yōu)勢(shì)，找準(zhǔn)方向，在電鍍電解設(shè)備、軋鋼設(shè)備、電動(dòng)牽引和起重吊車(chē)等領(lǐng)域大顯身手，不但消除了20世紀(jì)初部分人士對(duì)直流電機(jī)生存發(fā)展的擔(dān)憂，而且還在與交流電機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)中得到了較大發(fā)展。直流電機(jī)、交流電機(jī)以及變壓器三種相互競(jìng)爭(zhēng)，互相促進(jìn)，通過(guò)三種電機(jī)的發(fā)展過(guò)程可以培養(yǎng)學(xué)生辯證思維能力，多方面考慮問(wèn)題本身。

（4）培養(yǎng)學(xué)生辯證唯物主義價(jià)值觀。《電機(jī)學(xué)》課程將唯物辯證法融入“電機(jī)學(xué)”課程教學(xué)過(guò)程，可在達(dá)成課程思政教學(xué)目標(biāo)的同時(shí)有效提升課程教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生利用辯證性思維分析和解決問(wèn)題的能力。

普遍性和特殊性：利用唯物辯證法中矛盾的普遍性和特殊性關(guān)系，幫助學(xué)生分析不同電機(jī)類(lèi)型的“共性”和“個(gè)性”，通過(guò)對(duì)《電機(jī)史話》不同電機(jī)發(fā)展史的講述，從而提高對(duì)《電機(jī)學(xué)》課程知識(shí)體系掌握的效率。例如在《電機(jī)史話》直流電機(jī)和交流電機(jī)發(fā)展史介紹時(shí)，兩者的基本原理都是法拉第提出電磁感應(yīng)現(xiàn)象共性（普遍性），結(jié)合工作方式有無(wú)換向器，對(duì)比直流電機(jī)和交流電機(jī)“個(gè)性”（特殊性）區(qū)分；在由“直流電機(jī)”與“交流電機(jī)”發(fā)展史章節(jié)介紹時(shí)，可通過(guò)分析兩類(lèi)電機(jī)的基本原理都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象共性，輔助分析交流電機(jī)啟動(dòng)情況。

主要矛盾和次要矛盾：關(guān)于科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)電機(jī)理論、電磁感應(yīng)現(xiàn)象、電路原理，可引出“主要矛盾”和“次要矛盾”概念，幫助學(xué)生理解科學(xué)家們?cè)诎l(fā)現(xiàn)不同現(xiàn)象之間的辯證關(guān)系。從發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的發(fā)明可以看出，當(dāng)主要矛盾為“法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象”時(shí)，發(fā)電機(jī)根據(jù)其理論進(jìn)行研制；當(dāng)主要矛盾為“電池、電磁鐵的發(fā)明和奧斯特電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)”時(shí)，電動(dòng)機(jī)根據(jù)其理論誕生。

量變與質(zhì)變：在講述《電機(jī)史話》直流電機(jī)、交流電機(jī)發(fā)展史時(shí)，關(guān)于直流電機(jī)、交流電機(jī)從成長(zhǎng)到成熟的時(shí)期電機(jī)結(jié)構(gòu)方面的不斷改進(jìn)可引入量變與質(zhì)變的辯證關(guān)系。例如，19世紀(jì)末，現(xiàn)代直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式已經(jīng)初步形成，由前期五花八門(mén)的直流結(jié)構(gòu)在揚(yáng)棄中基本走向統(tǒng)一，磁極鐵芯方面早期方面選用，現(xiàn)在中小型機(jī)多采用實(shí)心磁軛。直流電機(jī)換向是20世紀(jì)初葉橫亙?cè)谥绷麟姍C(jī)發(fā)展中的第一大難題，也是人們對(duì)直流電機(jī)詬病較多的問(wèn)題。解決直流電機(jī)換向問(wèn)題成為20世紀(jì)初關(guān)乎直流電機(jī)生存、發(fā)展和安全可靠運(yùn)行的重大問(wèn)題。因此，自19世紀(jì)末期開(kāi)始，世界上許多科學(xué)家、工程師對(duì)直流電機(jī)換向問(wèn)題進(jìn)行了大量的理論研究和實(shí)驗(yàn)研究工作，提出了多種換向理論和許多解決換向問(wèn)題的措施。經(jīng)過(guò)眾多科學(xué)家的努力直流電機(jī)換向問(wèn)題最終得到解決。

（5）培養(yǎng)學(xué)生忘我探索科學(xué)的精神?！峨姍C(jī)學(xué)》課程是以電磁定律、電路理論與力學(xué)規(guī)律為基礎(chǔ)的一門(mén)課程，把電磁現(xiàn)象的物理本質(zhì)應(yīng)用到電機(jī)發(fā)明上，利用力學(xué)規(guī)律和電路理論分析電機(jī)的運(yùn)行特性，整個(gè)知識(shí)體系中都蘊(yùn)含著將基礎(chǔ)知識(shí)運(yùn)用到復(fù)雜問(wèn)題的分析中，蘊(yùn)含著如何將復(fù)雜問(wèn)題抽象出其本質(zhì)，即復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，看似簡(jiǎn)單的基礎(chǔ)知識(shí)解決復(fù)雜問(wèn)題的思想體系。《電機(jī)學(xué)》課程這五個(gè)課程思政目標(biāo)，蘊(yùn)含著辯證唯物主義思想，體現(xiàn)了社會(huì)主義核心價(jià)值觀，貫徹了創(chuàng)新求實(shí)的工程理念。電學(xué)、磁學(xué)泰斗吉爾伯特通過(guò)對(duì)電、磁進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)和研究，建立現(xiàn)代電、磁學(xué)的先行者，許多科學(xué)家沿著他開(kāi)辟的道路繼續(xù)進(jìn)行電、磁學(xué)的探索。富蘭克發(fā)現(xiàn)尖端導(dǎo)體放電現(xiàn)象、提出著名的單電流體理論、提出電負(fù)荷守恒原理。在從本質(zhì)上研究電、磁現(xiàn)象的理論長(zhǎng)河中，庫(kù)侖定律是從定性研究到借用力學(xué)方法進(jìn)行定量研究的具有決定意義的第一步。庫(kù)侖定律為靜電學(xué)奠定了科學(xué)基礎(chǔ)，從此電、磁學(xué)研究插上了數(shù)學(xué)翅膀。伽伐尼是人類(lèi)歷史上第一個(gè)發(fā)現(xiàn)并研究電流的人，他使人類(lèi)對(duì)電的認(rèn)識(shí)產(chǎn)生了一個(gè)飛躍，從靜電領(lǐng)域擴(kuò)展到動(dòng)電領(lǐng)域。他的實(shí)驗(yàn)和發(fā)現(xiàn)還大大激發(fā)了人們對(duì)動(dòng)電研究的熱情。伏特在人類(lèi)歷史上第一次提供了一種可以控制的產(chǎn)生電流的電源裝置，它是電學(xué)由靜電發(fā)展到動(dòng)電的轉(zhuǎn)機(jī)，為電解、電弧、電流研究等準(zhǔn)備了條件，開(kāi)創(chuàng)了電流的應(yīng)用領(lǐng)域，并對(duì)現(xiàn)代電磁學(xué)的建立和電工技術(shù)的發(fā)展起到了重要作用。丹麥科學(xué)家?jiàn)W斯特發(fā)現(xiàn)當(dāng)電流流過(guò)時(shí)，磁針有偏轉(zhuǎn)傾向。這一發(fā)現(xiàn)是電流產(chǎn)生磁效應(yīng)的第一個(gè)明確的證據(jù)，它打開(kāi)了電磁學(xué)的大門(mén)，是電學(xué)史上的重大發(fā)現(xiàn)。法國(guó)科學(xué)家安培不僅發(fā)現(xiàn)了磁針轉(zhuǎn)動(dòng)方向和電流轉(zhuǎn)動(dòng)方向之間的關(guān)系，還提出了“同向電流相吸，反向電流相斥”的法則，也是首先區(qū)分了“靜電學(xué)”和“動(dòng)電學(xué)”，提出了“電壓”“電流”的概念，將測(cè)量電荷性質(zhì)的儀器用于電流測(cè)量，并將其命名為電流計(jì)的偉大科學(xué)家。安培是電力動(dòng)學(xué)的創(chuàng)始人，他的研究對(duì)電磁理論的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。德國(guó)科學(xué)家霍夫提出基爾霍夫定律為直流電機(jī)的設(shè)計(jì)提出理論分析。在直流電機(jī)理論探索階段，楞次闡明電機(jī)的可逆性原理，使發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)的研究殊途同歸。德國(guó)電學(xué)家歐姆發(fā)表論文“動(dòng)電電路的數(shù)學(xué)研究”，提出由基爾霍夫定律定型的歐姆定律。麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論是現(xiàn)代電工技術(shù)的基礎(chǔ)，是研究一切電磁場(chǎng)現(xiàn)象的出發(fā)點(diǎn)。1820年奧斯特電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)和1831年法拉第感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，拉開(kāi)了人類(lèi)對(duì)電機(jī)理論的研究序幕，開(kāi)始了人類(lèi)對(duì)電機(jī)基礎(chǔ)理論的不斷探索和研究。法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)為電能的大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，并成為發(fā)明電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器的理論基石，它使人類(lèi)獲得了打開(kāi)電能寶庫(kù)的鑰匙，跨入輝煌的電氣時(shí)代。

3 結(jié)語(yǔ)

將思政融入《電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)內(nèi)容，踐行“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，將能力提升與精神塑造融于一體，培養(yǎng)既具有扎實(shí)專(zhuān)業(yè)知識(shí)又具有責(zé)任擔(dān)當(dāng)家國(guó)情懷的新時(shí)代大學(xué)生。