提高“電機與拖動”課程教學質量的探索與實踐

摘要：“電機與拖動”是機械類本科的一門重要專業基礎課，現結合安陽工學院的“電機與拖動”在教學過程中遇到的困難和問題，淺談如何讓學生通過本課程的學習能夠掌握電機的基本理論和基本分析法，為今后從事相關工作打好基礎。進行了教學改革的積極探索，在教學實踐中取得了良好的效果，顯著提高了教學質量，對二本院校相關課程的建設具有一定的指導意義。

關鍵詞：電機與拖動；教學改革；教學質量

作者簡介：宋強（1972-），男，山東新泰人，安陽工學院機械工程學院，副教授。（河南 安陽 455000）王瑞（1966-），女，河南安陽人，新鄉學院機電工程學院，高級實驗師。（河南 新鄉 453003）

中圖分類號：G647 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）33-0123-02

“電機與拖動”是安陽工學院（以下簡稱“我校”）機械專業一門重要的專業基礎課，譬如機械設計制造及其自動化、機械電子工程、機電一體化專業，是本科必修的考試課程，它在專業課程體系和教學大綱中占有重要的地位。由于該課程內容豐富、理論性強、知識面廣、信息量大、更新發展快，而且比較抽象，數學推導多，難度大，加上課時連續壓縮，因此如何提高在較短的學時內課堂電機與拖動的課程教學，在短期內收到良好的教學效果已成為任課教師不得不考慮的一個重要的問題。長期以來，“電機與拖動”課程一直采用“教師-黑板-學生”或“教師-電子課件-學生”的課堂教學方式。在黑板上講授中，教師在黑板上分析時，往往要畫大量的曲線，當分析的因素較多時，經常難以用有限的幾種顏色將它們區分，而且曲線的準確度也難以保證，系統分析結果缺乏可視化的直觀表現，使得學生難以理解和接受；可開始學習后，隨著課程的逐漸深入和難度的加大，一些學生越來越覺得力不從心，直到最后完全放棄學習此門課程。此外，實踐性教學環節也是該課程教學的重要環節，但在實驗中由于現有硬件設備條件的限制，經常會使實驗值與理論值不相吻合，達不到預期的實驗效果。因此有必要對“電機與拖動”課程進行教育教學進行改革。

一、“電機與拖動”課程教學目前存在的問題

1.學時分配太少

隨著高校教育教學改革的不斷深入，專業基礎課程、工程課程的課時明顯被壓縮，因此存在著教學內容與教學學時過少的矛盾。“電機與拖動”課程教學需要70個小時左右，有些專業課程甚至壓縮到40個小時，教師要在有限的時間內講解透徹顯然是困難的，學生要用很短的時間來完全理解教學內容也是不容易的。

2.概念復雜，公式多，學生難以理解

由于這個課程涉及許多基礎課，如大學物理、高等數學、電路和磁路、電工學等，因此如何將所有課程內容有機地結合在一起呈現給學生是一個很困難的問題。學生感覺它抽象而難以理解，特別是磁路、矢量分析內容糅合在里面，學生對磁路的理解也只能停留在表面，不知所云，對此毫無興趣，并隨著課程不斷加深而漸漸放棄了學習。為了防止學生在課堂上出現這種情形，教師需要補充更多的基本知識和基本概念，這就出現了教學內容和學時之間的矛盾。此外又由于理論推導公式很多，很難記住，學生學起來必然感覺索然無味。

3.理論與實踐脫節

“電機與拖動”課程教學，具有一定的理論深度，和實踐結合緊密，系統性和可操作性比較強。老師在課堂上說了很多的理論，雖然費盡口舌花了很多時間，但由于學生缺乏感性知識，依然無法理解所講內容，一旦面對實際的問題必然無從下手。理論課的實踐安排不合適、不緊湊，明顯與理論脫節，從而導致學生學習效率低下，動手能力差，不利于課程整體優化。

二、提高“電機與拖動”課程教學質量的探索與實踐

1.調整課堂教學內容，注重前展和后延

課堂教學的主要方式，不僅是傳授知識，還是訓練思維方式的一種重要方式，是其它教學環節的基礎。而課堂教學不僅僅是幾十分鐘的課，而是包括課堂教學前展、課堂教學和課堂教學后延三個環節，三者聯合形成一個完整的整體。

（1）課堂教學前展。這是很好的準備，并堅持常備常新。備課是上好課的前提，它是課堂教學的出發點和基礎，課堂教學是決定教學質量的一個重要組成部分。備課包括：熟悉教材，閱讀相關文獻的鏈接，深入了解學生，制訂教學計劃，編寫教案，隨著每一輪授課教學經驗的不斷積累和豐富，不斷調整和完善備課環節。

（2）課堂教學。第一，注意好“緒論”課程。所謂“良好的開端是成功的一半”，所以在教學中一定要講好緒論。筆者將“電機與拖動”的教學內容進行了優化組合，并融入了實際生產中電機拖動的應用案例，這樣的教學，使學生產生強烈的求知欲望，提高學習興趣。第二，注意調整教學內容，定位精度要準確，概念的定義深度、難度適中。第三，注重精講例題或典型習題，目的是使學生學會應用基本概念、基本理論和基本方法去分析和處理問題。同時，加強學生的基本概念、基本理論和基本方法的深刻理解。

（3）課堂教學的后延。思考題和習題是“電機與拖動”課程的一個重要的教學內容，是教學內容的進一步理解和鞏固，通過大量的習題和問題，通過提問和思維的訓練，不僅可以鞏固基礎理論，而且還可以掌握基本的工程計算方法，提高分析和解決工程實際問題的能力。

2.合理運用多種教學方法和手段

（1）歸納教學法。課堂講授的顯著特點是在較短的時間內傳授大量的知識，信息量大、內容多、涉及知識面寬，教師對內容要歸納出要點，總結為結論性知識，使之系統化、條理化，并提煉出重點、難點。

（2）討論學習法。通過自主學習，可以很快掌握教學的一部分，但問題是理解的深度不夠，對學生的問題，部分內容，這樣可以緩解學時過少的矛盾，將課堂教學、課堂討論、課外學習三者有機結合。

（3）啟發式教學法。啟發式教學法不僅是向學生提問，并提示學生考慮解決，提出問題，啟發學生積極思考，這指出了問題的本質，進而鼓勵學生獲得解決問題的辦法。

（4）比較教學法。為了使學生掌握基本概念，可以通過比較的方法，找出兩個比較對象的共同點和不同點，通過類比教學可以大大提高學生的興趣。例如，對直流電機工作原理的分析，可以將直流電動機和直流發電機對比學習，變壓器的空載運行和負載運行可以和三相異步電動機轉子靜止、轉子運動進行比較，可以有效地提高學生對知識的理解和掌握，而且使厚厚的教材變薄了。

（5）教師應該盡可能地尋找合適的方法呈獻給學生。在講到三相變壓器的連接組別判定時，教材所述的方法是時鐘法，由于學生的電工基礎不是很好，加之向量概念很抽象，學生對此法的理解和掌握并不是很理想，于是筆者查閱學術論文總結出了一個方法——數字法，即“同名12異名6，原逆加，副逆減，鐵心柱，順序移，加4加8看情況”。學生反映此法非常好，判斷精度高，判斷簡單，容易理解，很容易掌握。

（6）學生參與教學的教學方法。當然是更容易理解和掌握前面的章節，鼓勵學生參與課堂教學。例如，學生參與課堂教學的三相籠型異步電動機定子對稱起動電阻的計算內容，有效地調動學生學習的積極性和主動性。

3.重視實踐創新能力的培養

工程教育的發展離不開動手能力和創造性思維的火花的迸發，“電力與拖動”課程也應該與時俱進地培養學生的創造性思維。安陽工學院的人才培養模式，注重學生實踐能力和創新能力的提高。堅持個性化地培養知識和能力俱佳的拔尖人才。學校可以安排所有的學生到電機制造的大企業中進行實習，實習時間可以在兩周左右，并且實習的每一位學生分配不同的實習任務。通過實踐，學生普遍具有較強的實驗、計算、繪圖、測試、設計、計算機應用能力，具有一定的工程獨立分析，解決實際問題的能力。學校希望每一個從安陽工學院走出去的畢業生都可以成為“創新工程”中積極成員，成為企業中可以獨當一面的高級技術人才。安陽工學院的課程極具分析性，需要很強的創造性思維和解決問題的能力。在安陽工學院，一位資深教育教授說：“教育是解決問題的關鍵，要學得有創造性，獨立思考和大膽創新。”通過創造性思維的培養，使學生普遍具有豐富的想象能力、準確判斷能力、敏銳的觀察能力、自主創新能力。

4.運用現代教育技術和手段

與傳統的教學方法相比，多媒體教學具有更好的視覺吸引與沖擊。但是多媒體教學中，老師不要只是關注多媒體而忘記了教學的主人——學生。還可以結合傳統教學方法與現代教學方法，在課堂教學中使用計算機輔助設計軟件，來滿足各種形式的課堂教學需要。教師如果能夠在課前將枯燥乏味的抽象知識剔除，在課上和學生做到互動以活躍課堂氣氛，這樣不僅有助于提高學生課堂學習的積極性主動性，同時也提高了教學效果。在教學中，還應該嘗試開展一些應用計算機技術講座，利用復習課，通過各種教學活動，豐富學生的知識，充分調動學生的積極性，激發了學生的學習熱情。教師也可以通過電子郵件、即時通訊、手機短信、微信等通訊手段與學生討論，進行網上答疑，使用網絡共享，節約教學資源，欣賞學生作品。

5.注重團隊合作精神，增強學生的主動性

對一些大型的電機實踐項目，可以把學生分成若干組，每一組成立了一個探究小組，每個小組的成員分配一個不同的任務，任務整合最后由團隊完成。這種方式貼近學生的實際，學生喜聞樂見，所以每個學生都積極參與，發揮個人的創新能力和團隊合作精神和競爭意識的體現。當學生看到自己的作品、創意顯示在屏幕上，他會滿臉笑容，十分自得地體驗成功的快樂，在快樂活動的同時，不僅獲得了知識，還增強了學習的主動性。

6.全面引入Matlab仿真軟件

計算機仿真工具在“電機與拖動”教學上的全面應用可以解決復雜的數學推導、抽象的數學建模、沒完沒了的數學計算。MATLAB仿真工具的全面引入，為學生學習這門課程帶來了一線生機，可以大大簡化過程中復雜的數學推導和計算，有效地減輕學生在學習過程中的情感問題，從而激發學生的學習熱情和興趣，也為后續理論研究奠定堅實的基礎。仿真結果與計算結果表明，為了加深對各種影響因素的理解，使學生增強互動，最終對電機系統有一個更全面的了解。由于有很多基于simulink的電機模型，學生可以自由使用模塊，自由組合自己的實驗項目，建立虛擬實驗項目，這為培養學生的創新能力有很大的幫助。

7.學習效果評價方法的設計

課程考試改革采用了“平時作業+實驗考核+課堂問答+參與課堂討論程度”綜合考核方法。考試的改革注重了對學生能力與素質的培養，尤其是增加了提出問題和運用所學知識解決問題能力的考核，建立了以綜合評價與過程評價為主的考試評價制度，有效地調動了學生學習的自覺性和積極性，培養了綜合應用能力、自學能力。現在，考試命題組又提出了一個大膽的考試改革，將受教學生分成四個大組，每一組按照課程教學大綱和考試大綱來命題出考試卷兩套，這樣的話學生的學習積極性會大大提高。他們必須通讀教材，把握每一章的難點和重點，將教學內容爛熟于胸才能出一張合理的考卷，任課老師從學生卷中抽取50%的考試內容，教師添加50%課程內容，這樣一份由學生和老師共同完成的試卷就誕生了。現在本改革還在試點之中，希望能收到良好的效果。

三、結論

針對“電機與拖動”課程的教學內容，改革教學方法，提高了學生的學習興趣，提高了學習的主動性和實踐能力，對培養學生創新能力起到了重要的作用。基于層次性、全面性、先進性的三項原則，從教學內容、教學方法、評價方法等方面進行具體的實踐和教學改革。實踐證明，這些教育教學改革能更好地培養學生的創新精神和實踐能力，將收到良好的教學效果，大大提高了教學質量。

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