電機學實驗教學改進與探索

李思澤 張繼紅 張富全 魏毅立 張飛 任曉穎

摘要：電機學是電氣工程及其自動化專業的重要主干課程之一，實驗環節是該課程的重要組成部分，有助于學生更好地領會和掌握電機學理論知識，提高學生的動手能力。文章針對電機教學存在的一些問題，提出一些改進方案。

關鍵詞：電氣工程；電機學；實驗教學；改進；方案

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）28-0275-02

一、引言

電機學作為各種電氣工程及其自動化專業的主干課，具有理論性強、概念多且抽象、理論復雜，同時與其他學科交叉的特點，它是一門具有普遍性和實用性的基礎學科。隨著社會高速發展，迫切需要熟練掌握理論知識與動手能力強的復合型人才，因此在開設電機學課程時，應當考慮培養學生的創新能力、自主學習能力和動手實踐能力，這也是國家部委提出的教學改革目標。

電機學包含大量電、磁、機械學科的知識，學生學起來普遍比較吃力，通過增設實驗教學，既可以加深學生對抽象電機學知識的理解，又能培養學生的動手能力、分析和解決問題的能力；多人組成實驗小組，能鍛煉彼此的協作能力。因此，實驗教學顯得尤其重要[1，2]。

二、現有條件下電機實驗中存在的問題

以往電機學實驗教學中，一般是教師在理論課程結束后安排學生實驗，但存在以下一些問題。

1.過于局限于課本知識，缺乏一定的實踐指導。大部分學生動手意識比較淡薄，很多學生更多的是重視理論課，將實驗環節定位為附屬關系，二者為從屬地位，僅僅在學習書本知識后就來做實驗，沒有充分預習，缺乏實驗預習報告，導致實驗效果不甚理想。

2.實驗學時過少。參考相關資料[1]，與發達國家相比，我國電機學實驗教學占總課時之比過低。以某校為例，其電機學總學時為88學時，其中實驗環節有10學時，僅僅占11.4%，反觀美國為25%，英國為25%[3]，可以看出差距尤為明顯，亟須調整。

3.實驗時間和場地有限。一般一次實驗為2學時，時間十分有限，在教師講解理論知識和注意事項后，學生從熟悉實驗設備到動手操作也要消耗一定的時間，同時限于實驗場地和設備數量，只能以小組形式進行，導致每個學生獨立操作儀器設備的時間大打折扣，不能達到理想的實驗教學效果。

4.考核機制不健全。以往實驗環節僅僅將實驗報告的成績作為理論課成績的一部分，沒有引起學生思想上的足夠重視，存在敷衍了事的現象，甚至出現抄襲等學術不端行為。

5.實驗設備較為單一，創新性不足。目前，電機學專業的實驗多為驗證書本理論知識，如變壓器空載實驗，多人一組在試驗臺上進行操作，難以起到好的實踐效果。

三、改革措施

1.加強考核。雖然考核只是教師教學活動中督促學生學習的重要手段，但發揮考核方式的導向和監督作用，是保證實驗教學改革順利進行的關鍵。科學而嚴謹的考核方式，可以提高學生學習的積極性，促進學生思想發生轉變，從而更加重視電氣專業基礎課程實驗環節，達到教學大綱要求，實現培養復合型人才的培養目標。相關改革方案如下：（1）以電機學為例，考核成績包括三部分：理論課考試占70%，實驗環節占20%，作業及考勤占10%。其中，對實驗成績評定再進行細分，增設實驗預習環節，因為電機專業屬于強電范疇，除了理論比較復雜外，還有一定的危險性，因此要求學生做實驗之前做好充分預習，對實驗目的、步驟、原理做到了然于心，寫好預習報告，在教師檢查后與實驗報告一起上交，規定預習報告成績占實驗總成績的20%。（2）加強對實驗過程的考核，而不是單單地對出勤率進行考核，尤其是加強對學生學習態度和實驗器材操作熟練程度的考核，并細化打分，在實習過程中，對問題采取果斷措施進行處理。（3）增設現場提問環節。一個實驗包含許多理論知識點，要達到好的實驗效果，需要熟練掌握相關知識點，融會貫通，這樣才能實現較好的實驗效果。（4）實驗報告占實驗總成績的40%。實驗結束時，每個學生要上交實驗結果，記錄好后讓學生簽字確認，將有學生簽字的預習報告同實驗報告一同上交，大大降低學生抄襲應付的可能性。

2.加強實驗室建設。延長實驗室和實驗設備對學生開放的時間，開通實驗預約系統，并對實驗室安裝門禁系統。學生預約后可以刷卡進入，充分利用實驗室設備，增強學生對實驗的了解。同時，加強實驗室建設，購買一些新型電機設備，并引入一批實物模型，使學生在實驗前能明確電機的各個部件及其作用。另外，增加實驗設備的數目，由原來的4—5人一組降低到2—3人。考慮到實驗難免造成器件損耗發生故障，提前準備好備用原件，保障實驗順利進行。以上措施既培養學生掌握基本的實驗方法和操作技能，又達到理論教學與生產實際相結合的目的。

3.改變實驗教學方式。針對電機實驗中存在的弊端，提出一些實驗教學方法進行改進。（1）加強理論教學與實驗環節的銜接。通常，實驗環節是安排在理論課程之后，那么，實驗和理論內容的銜接就存在一些問題。例如，學習感應電機基本理論后就開始進行三相感應電機參數測定，但由于學生缺乏對感應電機整體的足夠、深刻理解，對電機結構及工作原理的知識掌握不到位。所以，在安排電機實驗之前，應該先讓學生到實驗室初步了解一下電機，對其形成整體認識，并結合多媒體教學，對學生進行電機理論和結構及實驗的講解。最后，有一定的理論基礎之后，再讓學生動手操作，激發學生學習積極性，達到理論與實踐相結合的教學目的[4]。（2）加強實驗教學環節。實驗開始前，通過指導書與實驗室具體設備結合的方式進行講解，包括相關的理論知識、重難點、操作注意事項。也可以在實驗過程中結合一些具體電機運行現象向學生提出問題，并作為參考成績，促使學生在實驗前做好預習準備工作，明確實驗目的和操作規程。指導學生時，采用啟發式方式，注意提示或激發學生獨立思考。這樣不僅可以調動學生的學習積極性，還可以提高學生分析問題、解決問題的能力。（3）引入輔助仿真軟件。實驗教學中，可以引入ANSYS、Flux等電機仿真軟件。由于電機的一些參數難以直接測量，可以通過軟件仿真與實驗結合的方式，使學生對電機穩定或者啟動時刻的參數有更直觀的感受，解決電機理論抽象不易直觀了解的問題，梳理電機學知識脈絡，讓學生系統地掌握電機學知識。

四、結論

電機學作為電氣專業的一門非常重要的主干課程，需要將理論基礎和動手實踐能力結合起來。電機學實驗課程的教學方法改革工程需要我們針對以往實驗環節暴露的弊端加以改進，并在教學中隨時調整，與時俱進，達到最佳教學效果。該課程教師應當不斷加強學習，提高自身能力，更好地培養學生的學習能力和分析解決問題的能力。

參考文獻：

[1]惠阿麗.直流電機教學方法新探討[J].教育教學論壇，2016，（12）：165-166.

[2]胡亞娟，蘇韜.《電機學》實驗課程教學方法的改進[J].教改創新，2013：22-23.

[3]林慧聰.電機實驗教學的改革與實踐[J].教育時空，2007，（49）：171-172.

[4]徐文斌.基于職業能力培養的高職《電機與電氣控制》教學改革[J].教改創新，2016，（49）：91-92.