電機與電力拖動課程教學方式改革的探索研究

謝超 朱銀龍

摘 要：電機與電力拖動是一門內容繁雜、概念抽象、實踐性強的專業基礎課，傳統的教學方法難以適應現階段該門課程的教學需要。有鑒于此，本文首先從教學內容、教學安排、教學手段三方面對該門課程的教學現狀及存在問題進行分析。進而針對現存問題，對電機與電力拖動課程的教學方式改革進行探索與研究，并提出一系列相應的優化調整措施，旨在改善傳統教學模式，滿足課程教學需求，提高課程教學質量。

關鍵詞：電機與電力拖動;教學方式;教學改革;探索研究

電機與電力拖動課程是為機電一體化、電氣工程、自動化等專業所開設的一門專業基礎課，是電機學和電力拖動基礎兩門課程的有機結合。[1]該門課程旨在讓學生掌握電機的基本原理、運行特性、控制方式、電力拖動系統的分析與計算等方面的知識和專業技能，為職業能力的培養做準備。因此，該門課程在上述專業人才培養方案中起著承上啟下的作用，其教學質量的優劣將對后續專業課程的學習產生極大的影響。然而，長期以來，電機與電力拖動這門課程因其涵蓋知識面廣、理論性強、概念抽象、內容復雜等特點，在教學過程中一直存在著教師難教、學生難學的“兩難”境地，[2]這使得傳統的教學方法難以適應現階段課程教學的需要。因此，開展對該門課程的教學現狀分析及教學方式改革的探索與研究具有重要意義。[3，4，5，6]有鑒于此，本文將根據我校在電機與電力拖動課程中的教學現狀，并結合自身的教學體會，重點分析該門課程在現階段教學過程中所存在的問題，發現癥結所在。進而在此基礎上，對電機與電力拖動課程的教學方式改革進行探索與研究。

1 教學現狀及問題分析

作為一門非常關鍵的專業基礎課程，電機與電力拖動這門課程既強調科學理論性，又強調實際應用性，因此對教學質量提出了多方面的要求。本文結合從事該門課程的相關教學經驗，從以下三方面對該門課程的教學現狀及存在問題進行分析。

1.1 教學內容方面

一方面，電機與電力拖動課程將電機學和電力拖動內容有機地結合在一起，主要講授各類電機的基本原理與特性，以及利用電動機作為原動機來拖動生產機械按人們規定的要求進行運動的基本理論，涉及有關電、磁、力、熱以及結構、材料和工藝等多方面的知識。教學內容多而雜是該門課程的一大特點。因此，亟須對教學模式進行改革以應對內容多、知識廣與進度快、學時少之間的矛盾。

另一方面，教材的質量是影響課堂教學質量的另一個關鍵因素。首先，電機與電力拖動課程的相關教材在內容編寫方面運用了大量篇幅的數學公式，這使得在整個教學過程中不可避免地要去掌握并理解這些數學公式的變形及推導。晦澀的內容無疑加劇了教學的“兩難”困境，同時往往也忽略了對公式背后物理意義真正有意義的理解。其次，當前的教材大多對近年來電機領域涌現的先進技術、工程實踐等方面的內容編排過少，凸顯出一種知識滯后、偏重理論、脫離實際應用之感，影響教學質量。

1.2 教學安排方面

目前，國內高校普遍將電機與電力拖動課程的教學重點安排在課堂講授上，相較而言，實踐教學的課時比重過少。再加上當前這門課程的考核評價方式局限于理論考核，使得學生們將課程的學習重點過多地放在理論概念和數學公式的死記硬背上，忽略了關鍵的實驗與實訓課程的學習與鍛煉。這造成了在整個教學過程中重視理論知識考核，忽視對學生工程實踐應用能力培育的嚴重問題。再者，一些教學單位實驗設備的不足，這也是造成上述問題的一個原因，過多的學生被同時安排至一套實驗設備上，嚴重打擊了許多學生的實驗積極性，助長了實驗任務完成的依賴性。

此外，教師隊伍的整體素質也對課程的教學質量有著重要影響。目前，我校該門課程的任課教師主要來自海內外各大高校畢業的博士研究生，涵蓋了機械工程、控制科學與工程、物理學等多種專業。這些教師的年齡大多在35歲以內，年輕化是這支隊伍的一大特色。然而，其中鮮有教師是電氣工程及自動化專業出身，甚至有部分教師在授課前自身都未有系統地學習過該門課程。如此便帶來了一個嚴重的問題，即許多教師在課程的教學過程中，并不能準確地把握知識的難點和重點。加之青年教師教學經驗的不足、教學理念的匱乏，造成了該門課程照本宣科的現象比較嚴重，嚴重阻礙了課堂教學質量的提升。

1.3 教學手段方面

電機與電力拖動這門課程的知識體系是建立在多門基礎課程之上的，這些基礎課程包括了高等數學、大學物理、電路原理等。因此，要學好這門課程，就必須要具備較強的理論基礎。然而，上述基礎課程均是本科學習中的難點課程，課程難度的大幅累加使得許多學生在該門課程的學習初始便屢屢受挫，因而心生恐懼，逐漸地產生了抵觸情緒，失去了學習的積極性和主動性，嚴重影響了自身的學習質量。

傳統的教學方式以教師的課堂講授為主，實驗實訓操作為輔。這種方式更側重于理論學習，而學生的實踐機會較少。同時，在教學過程中面臨著學時少、知識多、內容難、教學效果弱的矛盾。如此，教師往往按照自身對電機與電力拖動這門課程的理解，來傳授知識，而學生為了應對理論考試，不得不進行大量機械性的記憶，表現出了被動的學習行為。此外，在授課的過程中，教師未具備問題導向性，加之該門課程本身比較復雜，使得授課過程過于抽象，難以激發學生的學習主動性和興趣，學生的課堂參與程度不髙。這種傳統的教學方式使得學生無法對知識進行靈活的應用，缺乏創新能力，難以培養學生關鍵的工程和實踐能力。因此，以上種種跡象充分說明了傳統的教學方式并不完全適應電機與電力拖動這門課程的特性，阻礙了教學的進一步發展。

2 教學方式改革的探索與研究

2.1 針對教學內容

針對電機與電力拖動課程教學內容多、雜、晦澀、滯后的特點，我校課程教研組根據多年的相關教學經驗，同時結合學生的實際學習情況，推出了一系列的教學內容優化措施。

第一，淡化公式推導，強調基本應用。該門課程中許多結論的理論推導是非常煩瑣的，并且對先前的高數、物理基礎要求很高。許多學生在先前課程中學習得并不好，結果導致老師在推導這些公式時，常常已耗費了大量的課堂時間，學生仍難以真正理解。鑒于此，我校在教學中一直主張“以應用為導向”的教學思想，在課堂中對公式的推導過程只作簡單的介紹，而把講授的重點放在傳授學生如何應用方面，僅對結論公式作重要的說明，同時強調該結論公式的應用條件、方法及場合。而對于學有余力的學生，再將這部分略去的內容放入課后，當作一項附加任務，如此更能激發他們的學習研究興趣。這樣既滿足了該門課程的教學安排，又更好地響應了本科教育精神。

第二，增加形象演示，理論聯系實際。電機與電力拖動課程具有理論性強、概念抽象的特點，加之本科學生的感性認識和實踐認識不足，致使該門課程在教學中應當做到盡量使用實物、教具、模型、動畫等更直觀的演示手段。增加形象性演示，增強學生的感性認識，以此加深學生對理論知識的理解和掌握，從而獲得事半功倍的教學效果。例如，在講解交流電機原理時，若能利用一個拆解的舊電機來實物展示其具體結構及繞組情況，再配上相關的動畫演示，便能使學生一目了然，速度掌握此處知識，提升學生的學習效率，同時也降低教師的講解難度。

第三，優化教材內容，補充最新進展。近年來，電機技術日新月異，但該門課程的配套教材卻相較而言顯得滯后。有鑒于此，我校課程教研組對目前使用的配套教材內容進行了優化與更新。首先，在內容優化方面，我校教研組旨在做到因材施教，即根據學生及實際教學情況，重新整合并優化調整教學內容及授課體系，強調必要的理論基礎;刪減掉學科性過強而缺乏實踐意義的部分，以便學生日后走向工作能夠更好地理解與應用，從而實現教學安排與教學目標的有機統一。其次，在知識更新方面，任何一門課程只有把最新的知識理論傳授給學生，才能激發起學生的求知欲，真正地把這門課程教好。因此，該門課程的教師應當認真備課，積極查閱最新的信息資料，及時了解當前的科技動態，不斷更新、豐富、改進自己的授課教案與講稿，真正做到授課體系的實時更新及知識技術的與時俱進。

2.2 針對教學安排

針對電機與電力拖動課程在教學安排方面存在的問題，我校課程教研組對此進行了調整優化。

第一，鑒于電機與電力拖動是一門內容抽象而又實踐性頗強的課程，我校課程教研組始終認為，在該門課程的教學過程中，實踐教學與理論教學應具有同等重要的地位，彼此之間是相輔相成、相互促進的關系，因而一直主張增加實踐課程的學時和成績比重，并在初步課程調整下收獲了一定成效。將理論教學與實驗教學進行融合，將部分晦澀的理論課程內容轉移至實驗室內進行講解，通過直觀的實驗演示，達到事半功倍的教學效果。同時還主張理論和實驗課程均由同一名教師承擔，如此安排可以讓該名教師更合理規劃、統籌全局，使教學內容更具針對性和目的性，以改變傳統的理論課堂和實踐課題分離的教學弊端。

第二，對實驗教學內容進行改革。傳統的實驗教學模式主要以對所授理論知識的驗證為主，學生僅需按照統一方法重復已驗證過的實驗，即可得到對應的實驗結果。雖然這種模式亦可在一定程度上培養學生的動手能力和技能，但更多的是重復性操作，且易讓學生產生實踐上的依賴，不利于調動學生的實踐積極性和培養創新意識，使得傳統實驗教學模式始終處于一種機械重復、缺乏主動創新的不良形態。因此，實驗教學應當盡量從機械重復性轉變到實踐創新性，即減少演示性、驗證性的實驗教學內容，增加綜合性、設計性的內容，旨在讓學生通過課程知識、文獻查閱、探索討論等來完成實驗任務，培養學生的實踐及協同創新能力。

第三，不斷提升任課教師的教學水平。毫無疑問，任課教師的教學水平直接關系到課程的教學質量，只有不斷提高教師隊伍的整體知識與實踐水平，才能不斷豐富課堂內容，提升教學質量，從根本上吸引學生參與到課程學習與實踐中去。因此，我校課程教研組對電機與電力拖動課程的教師提出了以下要求：首先，建立青年教師教學導師制，為新進青年教師分配教學導師。該導師由具有相關教學經驗和教學水平的資深教師擔任，對青年教師在課程教學上實施全方位的指導，同時制定相關的考核制度。其次，課程教師應通過精品課程等學習資料豐富完善自身的教學技巧，并定期組織教研組內進行集體學習，分享彼此的學習心得，旨在以名師為學習對象，不斷提升教研組專業水平，注重該學科的知識學習與積累。最后，課程教師應把握每次外出調研學習的機會，深入企業生產一線，了解與課程相關的生產過程、實際需求以及先進技術，以“雙師型”教師為努力方向，不斷前進。

2.3 針對教學手段

針對目前電機與電力拖動課程教學手段形式較為單一且效率不高的問題，前文已經有部分涉及。除此之外，對于上述問題，我校課程教研組還有以下建議。

增加輔助教學新手段，突破教學形式單一的瓶頸。如今，隨著信息技術的飛速發展，計算機及其各項軟件已經普及，并成為教學的重要手段之一。其中，MATLAB作為一款具有強大計算、繪圖、動態仿真功能的數學軟件，已在國外電機類基礎教學中得到了廣泛運用，而國內高校卻在普及此類軟件使用方面做得不足。為此，我校課程教研組建議加大MATLAB等軟件的使用力度，并主張將此類軟件融入電機與電力拖動課程的教學過程中，突破當前教學形式單一的瓶頸。

MATLAB軟件在電機與電力拖動課程中的輔助教學功能主要可歸結為3個方面：第一，數值計算。利用MATLAB中豐富的函數資源、計算資源，可以快捷、高效、準確地解決電機與電力拖動課程中的各類計算問題。因此，將MATLAB的數值計算功能與電機與電力拖動課程充分結合，不但可以簡化繁雜的數學計算，而且還可以充實該門課程原有的知識結構體系，使學生更好地學習和研究。第二，曲線繪制。在電機與電力拖動課程的整個知識結構體系中，充斥著大量的公式和對應特性曲線。利用MATLAB則能以簡潔的步驟將抽象的理論公式轉化為更加直觀、形象的圖形，為多角度、多方面進行思考，引進創新思維提供良好的實踐環境。第三，運動仿真。利用MATLAB提供的Simulink仿真工具，可以對電機與電力拖動課程中電機的穩態、瞬態運行過程進行模擬仿真。因為上述仿真操作簡單易學，并且其中模塊參數和仿真參數又便于調整，所以具有很大優勢。同時，采用Simulink進行電機與電力拖動仿真實驗，來代替相應的實物實驗，也不失為對教學單位實驗設備的不足的一種有效補充辦法。

3 結語

本文根據我校在電機與電力拖動課程中的教學現狀以及自身教學體會，分析了現階段該門課程教學過程中存在的問題。結合這些現存問題，對電機與電力拖動課程的教學方式改革進行了探索與研究，并提出了一系列優化措施。這些調整措施主要集中在教學內容、教學安排、教學手段3個方面，旨在充分調動學生的學習興趣，平衡理論學習與實踐學習的關系，改善傳統的教學模式，提高課程的教學質量，更好地滿足本科教學目標。

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作者簡介：謝超（1987—），男，江蘇南京人，博士，講師。

朱銀龍（1981—），男，江蘇東海人，博士，副教授。