電機學的教學改革與實踐

張金霞 王振華 韓進輝 樊 明 陳曉弢 李文秀

青海大學水利電力學院 青海西寧 810016

電機與工業的發展是分割不開的，也是廣泛應用于人們日常生活的。從電能的產生、變配到驅動礦山機械、輕工機械、農副產品加工機械，包括家用電器和醫療器械等，均有電機的存在。電機學的學習具有很強的實用性。同時，電機學又是電氣工程及其自動化專業重要的專業基礎課，在專業課程設置中占有關鍵性的地位。但是，電機學理論中的電量和磁量很抽象，隨時間和空間變化又是非線性的[1-3]，課程內容難以理解，常使初學者頭痛。另外，在全國高等教育改革的背景下，各學校均存在課時壓縮、實驗設備套數有限等問題。怎樣使學生在有限的時間內掌握電機學的基本理論，提高教學質量和教學效果，培養學生分析問題和解決問題的能力，是一個值得探討的問題。本文從教學內容、教學方法及實驗教學幾方面探索電機學教學改革。

1 教學內容的調整

我校2010年新使用的人才培養方案中，電氣工程及其自動化專業培養計劃中電機學的總學時壓縮為64學時，其中講課58學時，實驗6學時。為了適應新形勢下人才培養的需要，必須精簡教材中的部分內容，同時向學生傳授一些書中沒有的新知識。在教學實踐中做了以下幾方面的調整：

(1)略去關于“磁路”基礎知識的講解。考慮到大二下半學期的學生已經學過大學物理、電路的前修課程。對于磁和磁路的知識，學生已有基礎。另外，在同一學期學院開設有電磁場選修課，因此在電機學的教學中可以略去磁和磁路基礎知識的講解。

(2)減少直流電機所占學時。與交流電機相比，直流電機的原理、分析和計算相對簡單，沒有相位、不用相量知識，沒有功率因數等問題。復雜的部分是換向問題，直流電機換向有火花，不易高速化和大容量化。隨著電力電子技術的發展，直流電動機有被無換向器電機取代的趨勢，因此，換向部分可以略講，直流電機課時可以壓縮。但直流電機的機械特性好，調速系統簡單，在實際生產中常作為拖動的主要設備，直流電機也可作為小容量同步發電機的勵磁機。在很多方面，直流電機的內容又是交流電機的基礎，所以，不可將直流電機的課時壓縮過多。

(3)將部分不重要的知識等變為學生自學內容。如變壓器的暫態運行、同步發電機不對稱運行和暫態過程及電動機發熱和冷卻過程。

2 適當增加相關知識

在削減部分內容的同時，增加有關電機學發展史的知識。從奧斯特發現電生磁，法拉第的電磁回轉實驗，電磁感應，格拉姆發明直流電機，特斯拉發明交流電機，19世紀末美國出現電動機床到伏特汽車公司裝配流水線，沿著電機發展的“線”，介紹工業的變革。讓學生了解電機發展的來龍去脈以及電機在工業發展中的重要作用。同時介紹中國電機工業發展史，通過學習和比較，從思想上教育學生，使他們充分認識到學習電機學的必要性和重要性，同時還能培養學生的責任感。

另外，為了適應計算機的不斷發展，教學中適當增加有關Matlab/Simulink的相關知識，運用到電機仿真實驗上，該軟件能幫助學生更好地理解電機學中參數變化等現象。

3 采用多種教學手段提高教學質量

合理利用多種教學手段授課，對讓學生學好電機學，提高教學質量起到非常重要的作用。

3.1 充分利用多媒體這個平臺，優化教學內容

人的認識多是從感性到理性。電機學與工程實際聯系比較緊密。在講解每一種電機時，利用多媒體教學平臺，播放該種電機的實際應用場所以及電機設備的結構、繞線、組裝過程及電機運行等錄像，讓學生充分掌握電機實際結構的主要特點。有了第一步的感性認知，才能進一步講解相關理論。對于類似“磁場”“電場”這些實際看不見的概念，可以利用模型、動畫或演示實驗進行講解。如，旋轉磁場就可以利用模型實驗讓學生親眼看見在三相異步電機模型繞組中通入三相交流電后，小鐵球會跟隨著旋轉磁場旋轉。小實驗可以激發學生探究的興趣，有了這些基礎，再從數學的角度講解，效果將會提高很多。對于電機的電流、磁場、轉矩等隨時間和空間的變化情況可以通過仿真實驗進行描述。讓學生從不同角度全方位地加深對電機的了解與認識，提高學生的學習興趣。為后續課程的學習打下堅實基礎。

3.2 教學中充分利用比較和總結法

直流電機、三相異步機和同步電機均有定、轉子，但它們的結構和性能有相似處也有不同點，利用比較法可以使學生更加清楚地了解它們的結構和特點。表1列出了部分比較項目。另外，對于初學者來說有很多的物理量要記、公式要背，考試和練習中常常搞混。若抓住某一規律就能起到事半功倍之效。如，所有電機無論是直流電機、交流異步機還是交流的同步電機，額定功率均指輸出功率。發電狀態不乘效率，電動狀態須乘效率；對于額定功率還有：直流電機不存在功率因數，交流電機一定不能忘記有功率因數和相數問題；交流電機的電勢平衡方程、功率平衡及機械特性等相關公式復雜、難記，但要依靠等效電路和相量圖就會顯得非常簡單。

圖1 三種電機的比較

3.3 教學以多媒體電子課件為主，板書為輔的方式進行

多媒體教學的特點是：進程快，單位時間內信息量大，在相同的時間內可以講授更多的知識。為了適應學生掌握知識和反應思考的過程，課件的放映盡量使用動畫，一步一步地演示，循序漸進地引導學生，達到較好的教學效果。針對公式推導較多的內容或需要比對的知識點，則采用傳統的“板書”方式，板書教學在公式推導及分析等方面能更好地引導學生跟著教師的思路，師生之間形成更好的互動效果。但在作圖方面，板書需要花大量時間，要么需提前準備掛圖。在專業圖像上，尤其是在三維圖像上“板書”又幾乎難以適合現代教學的要求。教學中兩種方式交替使用更符合人對事物認識和學習過程的需要，有利課程實習時間調整到三年級上學期5月份的第3周和第4周，這個時間段廣東周邊海水及淡水養殖場的病害發生率均是全年中最高的，這樣學生在課程實習過程中能觀察到許多不同類型的病害，如海水魚的小瓜蟲病、弧菌病，淡水魚的草魚出血病、堅鱗病等水產中典型的疾病。其次，實習過程中工作人員的監管是否到位，是決定實習質量的重要環節。在課程實習過程中，應采取指導教師和實習基地工作人員共同管理學生的措施。學院及學校督導小組采取不定期抽查的方式，監督學生實習情況、指導教師工作情況及實習基地的配合情況等[7]。應要求實習基地工作人員和指導教師一起商討后給每個學生預先安排具體實習內容，制定考核出勤情況和評價實習效果，在實習過程中對學生在實習中遇到的問題進行分析和講解，并對典型病害案例進行總結。讓學生大量分離鑒定病原、記錄水產動物病理組織及病原切片，為本門課程實驗積累豐富的材料。

3 結束語

將水產動物疾病學課程劃分為理論課、實驗課及課程實習三大模塊是非常合理的，這樣的設置可以解決本門課程知識點多而學時少的問題，同時也可以加深學生對這門課程的知識點的理解，增強學生理論聯系實踐的能力。對這門課程教學過程中存在的問題進行改革，理論課內容與時俱進，使學生盡可能了解國內外有關水產動物疾病的最新動態；增加創新型及綜合型實驗模塊的比例，從而提高課程實習效果，讓學生在學習過程中能將理論知識應用于實踐中。在教學改革的同時，增加學生從網絡，課堂外獲得知識的機會，引導學生自學，使得本門課程的教學水平能上一個新的臺階。

[1] 段彪,陳建,向梟.水產專業教學生產實習基地建設模式的探索與實踐[J].西南農業大學學報∶社會科學版,2008,6(1)∶182-184.

[2] 張偉妮,林旋.水產動物疾病學課程教學改革的探索與實踐[J].福建農林大學學報∶哲學社會科學版,2011,14(2)∶100-102.

[3] 周永燦.優化海水養殖動物病害學教學的探索與思考[J].高等農業教育,2002,132(6)∶49-50.

[4] 陸宏達,張慶華.改革水產動物疾病學教學內容,提高教學質量[J].高等農業教育,2001,120(6)∶63-64.

[5] 鄒社校.水產專業生產實習存在的問題與對策[J].長江大學學報∶自然科學版,2010,7(4)∶93-95.

[6] 劉煥亮,王吉橋,趙興文.水產養殖學專業生產實習質量評價指標體系的研究與實踐[J].高等農業教育,2004,156(6)∶69-71.

[7] 趙文,蒲紅宇.通過生產實習實現水產養殖學專業理論教學內容的應用型轉變[J].中國農業教育,2008,15(4)∶3-5.

[8] 陸宏達,張慶華,楊先樂.改革水產動物疾病學教學內容,提高教學質量[J].高等農業教育,2001(6)∶63-64.