改進實踐環節對電機學課程教學的影響研究

王曉光 劉凌云 王娟 陳俊 陳輝 馮晶晶

摘要：課程具有涉及到的知識領域較多、理論性較強、物理概念較抽象等特點，學生對知識點的掌握較困難。本文從提高學生對本課程的學習興趣出發，在傳統理論學習和實驗教學環節的基礎上，增加了實踐環節。通過現代化的教學手段，以增強學生對電機結構、基本原理、分析方法、運行特性的學習效果，對課程的教學形式及教學方法的改革進行了探索與實踐，取得了較好的教學效果。

關鍵詞：電機學;學習興趣;實踐環節

一、引言

《電機學》課程是電氣工程及其自動化專業的一門重要專業基礎課，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。首先，電機學的對象在日常生活中對教學內容的接觸的較少。其次，課本中的電路、公式較多，教學內容比較抽象、枯燥，學習起來比較困難。最后，該課程具有很強的邏輯性，教學內容和知識點很難掌握，導致部分學生在后期越發失去了學習的動力。學生普遍認為電機學的學習難度較大。

為了改善傳統教學模式弊端，文獻[1]基于商業有限元仿真軟件創設了自選實驗，構建異步電動機的仿真平臺，通過仿真軟件可直觀的看到電機內部磁場的分布情況。文獻[2]將電機學整合成三個基本模塊：結構模塊、原理模塊、維護模塊，將所有的典型電機類型融為一體，從更高的角度、更深的層次去理解和分析電機。文獻[3]在課程講授完基本原理以后，帶領同學們去附近電機廠參觀，進行電機結構的初步認識。文獻[4]及文獻[5]均增加了實踐訓練環節，設置了三相異步電動機相關的教學訓練項目。文獻[6]電機學相關實訓課程的實驗室建設、實訓模式、考核機制等方面進行的改革與實踐，提高了學生的電機設計和應用能力。由此可見，實踐環節在電機學教學改革中取得了較好的效果，得到了諸多院校的支持。

為了進一步提高實踐環節對課程教學的支撐效果，突出學生“主動學習”的引導效果，增強學生的“自學能力”和“持續學習能力”。教學團隊根據多年的教學經驗及學生反饋意見，首先激發學生對電機學的學習興趣，使學生帶著問題進行學習;其次對實踐教學環節進行了詳細的設計和準備，即突出實踐環節中電機的先進性、實用性，又要和電機學的教學內容有機結合，使學生隨著實踐環節的進行對電機學教學內容進行反復學習;最后，形成閉環教學反饋的評價機制，對本課程的教學方法進行持續改進。

二、教學方法的改革

電機學課程理論性和綜合性都比較強，眾多院校采用多種教學手段提高教學效果。但是再豐富的教學手段均沒有使得學生對電機的零距離接觸。而且，學生在課程中對電機學理論知識的學習是單方向的，即老師教、學生被動學，沒有形成互動，沒有形成學生的主動學習和自主學習，這也是電機學教學效果較差主要原因之一。

為了改善以上存在問題，從本質上增加學生對電機學知識的學習欲望，教學團隊在傳統的教學方法上增加了實踐環節，即為“理論授課+實驗+實踐”的教學安排。使學生動手制作電機，在實踐過程中提出問題，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。學生在實踐過程中自己提出問題，帶著自己提出的問題再次返回課本、回顧課程的教學內容，對電機學的教學內容進行再次自學。

根據學生的興趣愛好，本次教學實踐環節分為以下板塊：永磁電機設計及裝配項目、直流有刷電機驅動控制項目、直流無刷電機驅動控制項目、永磁同步電機驅動控制項目、雙輪自平衡車項目，并專門制定了詳細的實踐要求和具體的實踐安排和計劃，要求學生在兩周內完成安排的實踐項目。涉及電路設計、電路仿真、有限元建模仿真、實物制作、電機裝配、硬件在環仿真和整體調試等內容。涉及到的相關軟件包括：有限元仿真軟件、電路設計軟件、仿真軟件Matlab/Simulink、DSP開發環境CCS、機械制圖軟件等。部分實踐設備及學生的實踐成果如圖1所示。

三、結束語

通過本次短學期實踐，絕大多數同學能夠完成電機或驅動系統的實物制作和調試，并撰寫出報告，加深了他們對理論課程、實際項目開發流程的認知。在對修課學生的調查中，97.6%的學生認為對課程目標的學習效果“非常好”或“比較好”，在反饋意見中絕大多數學生對本次實踐環節的改革給出了肯定的意見，學生的主觀評價效果較好。少數學生意見包括將實踐環節改在課程開課之前、實踐內容難度偏大等，后期需要對實踐環節的安排、實踐教學設計等進行持續改進。

參考文獻：

[1]李翠萍，李書權，初壯，李江，趙珩，金國彬，陳繼開，王健.《電機學》課程教學方法改革探討[J].課程教育研究，2019（11）：243-244.

[2]何笠，孫盼，周斌華，趙鏡紅，吳旭升.《電機學》模塊化教學改革實踐及思考[J].教育教學論壇，2019（02）：230-232.

[3]杜世勤.老課程走新路，三個轉型提升“電機學”教學水平[J].科技風，2018（36）：299.

[4]朱志瑩，萬琦，柏楊，朱晨菲.“電機學”課程混合式教學改革實踐[J].電氣電子教學學報，2018，40（06）：50-53.

[5]杜懌，孫宇新，潘偉，黃永紅，朱熀秋.面向工程教育專業認證的電機學課程改革探索與實踐[J].中國現代教育裝備，2018（21）：32-35.

[6]應黎明.科研反哺教學在“電機學”教學中的實踐[J].電氣電子教學學報，2018，40（05）：13-16.

作者簡介：王曉光（1984.10--），男，漢族，湖北武漢人，副教授，博士，碩士生導師，主要從永磁電機及其驅動系統研究。

本文由2018年湖北省高等學校省級教學研究項目“面向新能源汽車電機類人才培養電氣工程課程改革與實踐研究”（項目編號：省2018315），湖北工業大學研究生教學改革研究項目“電氣工程專業研究生“場路結合”學術素養培養研究”（項目編號：校2018032），“電氣工程及其自動化專業本科畢業設計標準化研究與設計”（項目編號：校2015012）資助。