多種教學方法和教學手段在“電機學”教學中的應用

摘要：分析了“電機學”課程難教和難學的原因，并且從選用適合的教學方法和教學手段兩個方面介紹了如何提高教學質量。指出選用適合的教學方法和教學手段可以降低教學難度，從而達到提高教學質量的作用。

關鍵詞：電機學；教學方法；教學手段

作者簡介：鄭孝東（1972-），男，安徽淮南人，華北科技學院機電工程系電氣工程教研室，講師。（河北 三河 065201）

中圖分類號：G640 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）19-0063-02

“電機學”課程是電氣工程及其自動化專業一門重要的學科基礎課程，在專業培養方案中具有重要地位。其研究對象具有實用性和普遍性，講述的內容不僅是后續專業課的理論基礎，而且是電氣工程領域實踐問題的理論依據。另外，它介紹的一些分析方法也是該領域工程問題的基本分析方法，因此它是一門必須教好和學好的課程。但由于該課程理論性和實踐性均較強，且具有復雜性與綜合性、抽象性與具體性的特點，既重知識傳授又重能力培養，所以也是一門公認的難教和難學的課程。如僅采用傳統的教學方法和教學手段，很難達到預期的教學效果，因此需根據教學內容的具體情況采用適合的教學方法和教學手段，以達到解決或化解教學難題的效果，全面提升教學質量。

一、合理選用教學方法，提升教學質量

各種不同的教學方法各有各自的的優點和長處，同時也有各自的缺點和短處；如傳統的講述式教學方法注重的是知識傳授，它能使學生在短時間內系統地掌握學科知識和打好專業基礎，但學生始終處于被動的學習狀態，學生學習的積極性和主動性不高，不利于發揮學生學習的潛能，也不利于學生能力的培養；啟發式等現代教學方式注重的是能力培養，能充分發揮學生學習的積極性和主動性，激發學生學習的潛能，有利于培養學生的創新思維能力和分析問題、解決問題的能力；但采用這種方法進行教學時需要教學雙方的配合，需要教師在備課環節付出更大的心血，也要求學生在上課前做充分的準備。

1.啟發式教學方法的應用

啟發式教學方法是建立在以學生為中心的基礎上的。它能充分發揮教師的主導作用和學生的認知主體作用；在啟發式教學中，教師由知識的傳播者變成了知識的啟發者，學生由知識的接受者變成了知識的發現者和創造者，這樣有利于調動教學雙方教和學的積極性、主動性，同時也有利于培養學生獨立思考能力和分析問題、解決問題能力，既有利于知識傳授也有利于能力培養，能大大提高教學效率和教學質量。采用啟發式教學時需要注意的是問題情境的創設要放在重點、難點和容易混淆的內容上，且有一定難度。例如在講解直流電機電樞繞組展開圖電刷的位置應放在磁極軸線上這一問題時，可以采用啟發式教學，先問學生電刷不放在軸線上會出現什么問題，再問一個極相組合成電動勢不是最小有什么問題，就這樣一步一步地深入啟發學生答案。再如在講述變壓器外特性的感性、阻性負荷端電壓隨負載增加而下降、容性負載端電壓隨負載增加上升問題時，啟發學生利用變壓器簡化等效電路來分析這一現象；具體分析時可采用不完全歸納法來總結規律，即通過畫負荷電流逐漸增加的相量圖來證明感性、阻性負荷端電壓隨負載增加而下降、容性負載端電壓隨負載增加上升這一規律。

2.對比式教學方法的應用

電機學中有許多相似的內容，如直流電動機的各種調速方式 、異步電動機啟動、調速、制動和直流電動機啟動、調速、制動、隱極同步電動機和凸極同步電動機運行分析等，在這些教學內容中采用對比法進行教學可以起到事半功倍的教學效果。在具體采用這種教學方法時可根據教學內容的不同情況采取不同的辦法來講述。如對于某些簡單的教學內容可采用總結對比法來進行教學，就是在兩個教學內容都講述過后可以采用這種教學方法通過分析比較兩個教學內容之間的異同加深學生對兩個教學內容之間內在聯系和容易混淆問題的認識；如隱極同步電動機和凸極同步電動機運行分析這兩部分內容在都講解過后可采用這種辦法進行教學，具體進行分析比較時先找出兩者的相同點，從而了解和認識兩者的內在聯系，再找出兩者的不同點，從而了解和認識兩者容易混淆的地方。而在其他一些復雜的教學內容的講解中，可以采用啟發對比式進行教學，利用兩個教學內容的相似之處得出第二個教學內容的初步結果，再利用兩個教學內容的不同之處得出最終的結果。如在講述異步電動機“T”型等效電路這一內容可以采用這種教學方法，具體講述時可分兩步。第一步利用兩者相似之處，如電磁感應原理相同和感應電動勢產生機理相同等，先得出轉子靜止時的等效電路。第二步利用兩者不同之處，如異步機定轉子頻率不同而變壓器原副邊頻率相同，再得出轉子旋轉時的等效電路。這樣既降低了新知識的學習難度又加深了對舊知識的認識，另外還掌握了兩者的異同，一舉三得。

3.互動式和講授式教學方法的有機結合

在實際的教學過程中常常有這么一種現象，某些教學內容僅依靠一種教學方法很難起到預期的教學效果，這時需要根據同一教學內容的具體情況取不同的教學方法的長處，將不同教學方法進行有機結合，以期達到最好的教學效果。如在教學過程中將互動式和講授式教學方法進行有機結合就可使學生既在短時間內系統掌握知識，又能調動學生學習的積極性和主動性，而且還能培養師生之間相互配合、團結協作、共同解決問題的能力，一舉三得。這種教學方式一般用在同類型或具有相近分析思路的教學內容中，例如在三相異步電動機制動這一教學內容中就可采用這種辦法進行教學。這一部分內容屬同類型且具有相同的分析思路。在具體進行教學時可先精講能耗制動的步驟、原理和過程，然后布置學生自學反接制動和回饋制動。在下次上課時把學習心得拿出來分析和討論，教師作為組織者在參與討論時要注意對學生正確的地方予以充分肯定和深入引導，對學生錯誤的地方要予以批評和指正，讓學生在參與教學的過程中通過自身的努力和教師的幫助加深對所學知識的認識、了解。這樣既能發揮教師的主導作用又能發揮學生的主導作用，可大大提高授課效果。

二、合理選用教學手段，提高教學質量

現代教學手段作為輔助性教學手段可以為教學提供豐富的教學表現手法和先進的技術手段，使教學內容直觀、生動、簡單和易于理解，從而達到化解教學難度和提高教學效果的作用，具體在選用教學手段時要注意一點，就是要看是否有利于提高教學效果；也就是說選用的教學手段用在該教學內容上能否充分發揮該教學手段的長處；在教學中如能根據教學內容的特點選用適合的教學手段，則能使學生在很短時間內理解和掌握教學內容的效果。

1.多媒體教學手段的應用

多媒體教學相對傳統教學方式而言，更直觀新穎，可以創造出一個圖文并茂、有聲有色、生動逼真的教學環境。[1] CAI靈活的圖形、文字、聲音、動畫等形式豐富了教學表現手段，彌補了教材和口頭表達形式單調的缺陷。高水平生動的圖文動畫載體給啟發式教學提供了先進的技術手段，大大提升了教學效果。通過屏幕展現教學中使用的實物構成了全新的多媒體學習環境，既增加了學生的感性認識又實現了動靜結合和視聽結合，大大豐富和增強了教學表現力和感染力。另外，通過多媒體教學可以將更多有關學科前沿的新知識、新內容和新成果介紹給學生，可以激發學生的學習熱情和興趣。因此多媒體教學手段對提高教學質量有很大的輔助作用。在“電機學”教學中采用這種教學手段可以把比較復雜和抽象的問題變得簡單和形象，輕松化解教學中的一些難題，可以起到事半功倍的效果。如電機學教學上的難點——交流電機定子繞組展開圖畫法這一內容，具有復雜性和抽象性的特點，學生在學習時不易接受和理解。在具體進行教學時可以利用多媒體教學簡單、直觀和形象的特點化解教學難度，具體地說，可采用在簡單的參數計算采用板書的形式，在其他如畫槽、嵌放線圈、聯結極相組和聯結不同極相組等教學內容采用CAI圖形和動畫來進行理論教學，以奠定理論基礎，再利用錄像播放電機定子繞組拆裝過程進行實踐教學，以達到先理論后實踐、理論聯系實際的教學目的，可大大提高教學效果。再如凸極、隱極同步發電機和電動機的運行分析中相量圖這一部分教學內容，教師采用傳統講授式教學方法，學生在學習時常感到不好畫，掌握不了畫圖要領，如采用動畫的形式把畫圖過程分步展現給學生，再配上教師的講解就可使學生在很短的時間內掌握畫圖要領，提高了教學效果。

2.MATLAB仿真軟件的應用

MATLAB仿真軟件是一個很好的教學輔助性工具，它能給學生的學習提供很大的幫助，并且能起到別的教學手段起不到的作用。例如，通過仿真各種電機的運行狀態模擬各種電機的運行過程，使學生在課堂上就可以對各種電機的運行過程有比較清晰的認識，從而可以減少實驗教學的負擔，并且在理論教學環節就可以使學生理論聯系實際，解決了電機學課程實踐性強、教學效果不好的問題。如在三相異步電動機啟動、調速和制動這一教學內容的教學中就可采用MATLAB仿真軟件仿真模擬三相異步電動機啟動、調速和制動過程。另外，還可采用MATLAB軟件完成電機學中復雜的參數計算，從而使學生把更多的精力放在研究各參數的相互關系和其他問題上，大大提高了授課效果和學習效率。

三、將傳統教學方法和現代教學手段有機結合，提高教學質量

傳統教學方法有傳統教學方法的長處，現代教學手段有現代教學手段的長處，如能將這兩者有機結合、取長補短，則能充分發揮兩者的長處，避開兩者的短處，可以最大限度地提高教學質量。教師在傳統教學方法中是教學的主體，教師通過這種教學方法可以向學生施加專業素質的影響，有利于發揮教師在教學中的主導作用；但這種教學方法存在信息容量少、學生學習的積極性和主動性不高以及教學形式單一等問題。學生在多媒體教學中是教學的主體，教師可通過這種教學手段提高學生學習的積極性和主動性，有利于發揮學生的主體作用，但存在不便于因材施教和相關教學內容講述深度不夠等問題。把傳統教學方法和多媒體教學手段有機結合起來后就可以既發揮教師的主導作用又發揮學生的主體作用，這就會大大提高教學質量，而且學生的自主學習能力也能得到大大提高。具體做法如下：對需要深入講述的、信息量不多且較抽象的教學內容可采用以傳統教學為主、多媒體教學為輔的方式進行教學；如對異步電動機工作原理的講解可采用以傳統教學為主、多媒體教學為輔的辦法。具體來說可以分三步：首先，板書推導定子繞組磁動勢在α軸上水平移動，并加以動畫演示；其次，把α軸還原為圓，并以動畫演示磁動勢的旋轉；最后，用板書講解轉子旋轉的原理。對于信息量大、不需深入講述且較形象的教學內容可采用以多媒體教學為主、傳統教學為輔的方式進行教學，如對變壓器聯結組別標號的講解可先用文本講解時鐘表示法，再用文本配合動畫講解步驟和相量的畫法。

四、結束語

“電機學”課程是一門重要的專業基礎課。通過對“電機學”課程的學習可以使學生掌握電機領域的基本理論和基本分析方法，可以為后續課程的學習和日后從事的專業工作打下一定的理論基礎，但由于該課程理論性和實踐性均較強，且具有復雜性與綜合性、抽象性與具體性的特點，既重知識傳授又重能力培養。所以也是一門公認的難教和難學的課程，教師如能在教學中能根據不同教學內容的具體情況選用不同的教學方法和教學手段，充分發揮各種不同教學方法和教學手段的長處，就能降低教學難度，從而達到既重知識傳授又重能力培養的教學效果，大大提高教學質量。

參考文獻：

[1]祈強，張廣溢.電機與拖動基礎多媒體教學的體會[J].高等教育研究，2008，25（3）：33-36.

[2]鄭孝東.提高“電機學”課程教學質量的途徑和措施[J].中國電力教育，2009，（9）：134-135.

（責任編輯：王祝萍）