項目引導式教學法在電機學課程教學中應用的探討

王曉光 劉凌云 馮晶晶 陳俊 陳輝

摘要：電機學是電氣工程及其自動化專業的重要專業基礎課程，通過該課程的學習，使學生系統地掌握電機的基本理論、分析方法和基本實驗技能，培養學生對于電氣工程問題分析與設計的初步能力。為了改善電機學難學的問題，本文提出項目引導式的教學方法，以實際的項目設計流程引導學生對電機學基本知識點、分析方法的學習效果，培養學生解決復雜工程問題的能力。

關鍵詞：電機學;項目引導;復雜工程問題

一、引言

電機學課程是專業核心課程之一，通過本課程的教學為后續專業課程和進一步的專業學習奠定基礎。電機學的基本概念、理論較多，涉及到的磁場、電磁轉換過程較為復雜，學生普遍認為電機學的學習難度較大，號稱“四大天書之一”。但是，電機學是基本電磁學的典型應用，同時具有基礎性和專業性。所以，電機學的教學效果直接影響著學生對其他專業核心課的學習效果。

為了改善傳統教學模式弊端，文獻[1]將工程項目引導的教學模式應用在“機械設計”課程中。文獻[2]對項目引導實踐教學模式在現代材料科學與工程專業的應用進行了探索。文獻[3]將項目引導和任務驅動兩種教學方法融合用于數字信號處理課程的教學當中。文獻[4]將項目教學法用于PLC 應用技術教學環節當中。文獻[5]在Matlab與工程計算課程教學實踐中采用了工程項目引導的教學方式。由此可見，項目引導式教學法在諸多工科相關的課程教學中得到應用，并取得了較好的教學效果。

為了提高電機學課程的教學效果，培養學生解決復雜工程問題的能力，更加符合專業認證對本科教學的要求及對學生培養的指標，教學團隊根據多年的教學經驗及項目實踐經歷，將實際的項目引入電機學的教學環節當中，將項目開發與電機學的教學內容有機結合，使學生隨著項目的進展對電機學的教學內容進行學習。

二、項目引導式教學法的實施

2.1 傳統的電機學教學方法

以我校電機學課程體系安排，電機學課程包括四部分內容：變壓器、交流繞組共同理論、同步電機、直流電機，主要講解各個內容的基本結構、工作原理和特性、基本分析方法。課程理論性和綜合性都比較強，教學方法以課堂講授基本原理為主，以實驗、平時作業、課上討論為輔，多種形式共同實施教學過程。

首先，在電機學每章講授之前，將設計好的項目課題展示給學生。例如在講授變壓器章節之前，先拋給學生們一個設計變壓器的任務，設計一個手機充電器用小型變壓器、充電電流3A;在講解交流繞組共同理論章節之前，給出一個教室用風扇的電機繞組，實現繞組通電后產生一個圓形旋轉的磁場;在講解交流繞組共同理論章節之前，要求大家思考如何設計一個小型手持發電機;在講解直流電機之前，要求大家先設計一款電動玩具用直流電動機。

其次，每次給出設計任務，均要符合以下原則：1. 標準化，設計任務均按照標準的產品設計要求給出項目需求書、設計標準、應用場合等詳細的要求。2. 通用化，應用場合一定要貼合日常生活，最好是學生們日常使用的設備，從而提高學生們的興趣和設計欲望。3. 簡單化，設計的項目需要的原理簡單、功能簡單，部分學生通過已經學過的高中物理、工程電磁場等課程、對電機學的預習，輔以網絡資料可以擬出一個大概的設計方案，使學生具有一定的成就感，從而對接下來將要學習的教學內容具有一定的求知欲，從而使學生由 “被動學習”轉為“自發學習”或“主動學習”。4.先進化，拋給學生的設計任務或產品具有一定的先進性，而不是老舊的技術或產品，使得學生對設計的項目具有一定期待感，也使得學生對自己設計的項目具有一定是實用性。

最后，根據項目的設計要求以及學生對該項目設計中存在的問題，對電機學各個章節內容進行詳細的講解。以項目的設計開發流程為主線，將教學內容重新組織和優化，由簡單到困難，逐步深化講解的內容。先講解原理、概念性的知識，再講解公式及特性，最后講解分析方法，以線蓋面，逐層深入。

項目引導式教學法的實施過程中，使學生在項目開發過程中提出問題，利用課程學到知識和自學方法分析問題，利用團隊合作、個人創新等能力解決問題。項目引導式教學設計與學生能力對應關系如圖1所示。所以，該方法使學生由“被動學習”變成了“主動式學習”，增加了學生的學習欲望、鍛煉了學生的自學能力、提高了提出問題分析問題解決問題的能力。激發學習興趣，同時促進學生自覺主動地去思考、去探索，進一步從理論和實踐中汲取知識，開拓思維，從而培養學生的創新能力。

通過精心設計的項目任務和設計內容，引導學生在項目開發的過程中對電機學的教學內容進行學習，將工程實例和教學內容有機結合，融入了因材施教、創新引導和工程結合等理念，系統性地培養學生作為一名工程師所需的基本素養，解決當前理論教學不足的問題。

參考文獻

[1] 朱林劍， 陳慶紅. 工程項目引導的“機械設計”教學模式探討[J]. 機械設計， 2018， 35（S2）：95-97.

[2] 谷龍艷， 雷巖， 呂金洲， 等. “項目引導”實踐教學模式的探索和實施[J]. 廣州化工， 2018， v.46（12）：148-150.

[3] 張峰， 石現峰， 趙黎. 項目引導多任務驅動在數字信號處理教學中的應用[J]. 教育教學論壇， 2017（48）：163-164.

[4] 段志群， 張淑艷， 張金紅. 以項目為引導，進行《PLC應用技術》教學內容整合研究[J]. 信息通信， 2017（10）：293-294.

[5] 陳慶光，黃愛愛，祝磊，薛凌云.工程項目引導的《Matlab與工程計算》課程教學實踐[J].教育現代化，2019，6（05）：129-132+142.