電機學(xué)實驗教學(xué)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(xué)是電氣工程及其自動化專業(yè)的重要主干課程之一，實驗環(huán)節(jié)是該課程的重要組成部分，有助于學(xué)生更好地領(lǐng)會和掌握電機學(xué)理論知識，提高學(xué)生的動手能力。文章針對電機教學(xué)存在的一些問題，提出一些改進方案。

關(guān)鍵詞：電氣工程；電機學(xué)；實驗教學(xué)；改進；方案

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

一、引言

電機學(xué)作為各種電氣工程及其自動化專業(yè)的主干課，具有理論性強、概念多且抽象、理論復(fù)雜，同時與其他學(xué)科交叉的特點，它是一門具有普遍性和實用性的基礎(chǔ)學(xué)科。隨著社會高速發(fā)展，迫切需要熟練掌握理論知識與動手能力強的復(fù)合型人才，因此在開設(shè)電機學(xué)課程時，應(yīng)當(dāng)考慮培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、自主學(xué)習(xí)能力和動手實踐能力，這也是國家部委提出的教學(xué)改革目標(biāo)。

電機學(xué)包含大量電、磁、機械學(xué)科的知識，學(xué)生學(xué)起來普遍比較吃力，通過增設(shè)實驗教學(xué)，既可以加深學(xué)生對抽象電機學(xué)知識的理解，又能培養(yǎng)學(xué)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(xié)作能力。因此，實驗教學(xué)顯得尤其重要[1，2]。

二、現(xiàn)有條件下電機實驗中存在的問題

以往電機學(xué)實驗教學(xué)中，一般是教師在理論課程結(jié)束后安排學(xué)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(dǎo)。大部分學(xué)生動手意識比較淡薄，很多學(xué)生更多的是重視理論課，將實驗環(huán)節(jié)定位為附屬關(guān)系，二者為從屬地位，僅僅在學(xué)習(xí)書本知識后就來做實驗，沒有充分預(yù)習(xí)，缺乏實驗預(yù)習(xí)報告，導(dǎo)致實驗效果不甚理想。

2.實驗學(xué)時過少。參考相關(guān)資料[1]，與發(fā)達國家相比，我國電機學(xué)實驗教學(xué)占總課時之比過低。以某校為例，其電機學(xué)總學(xué)時為88學(xué)時，其中實驗環(huán)節(jié)有10學(xué)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(diào)整。

3.實驗時間和場地有限。一般一次實驗為2學(xué)時，時間十分有限，在教師講解理論知識和注意事項后，學(xué)生從熟悉實驗設(shè)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(shè)備數(shù)量，只能以小組形式進行，導(dǎo)致每個學(xué)生獨立操作儀器設(shè)備的時間大打折扣，不能達到理想的實驗教學(xué)效果。

4.考核機制不健全。以往實驗環(huán)節(jié)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(xué)生思想上的足夠重視，存在敷衍了事的現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)抄襲等學(xué)術(shù)不端行為。

5.實驗設(shè)備較為單一，創(chuàng)新性不足。目前，電機學(xué)專業(yè)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(xué)活動中督促學(xué)生學(xué)習(xí)的重要手段，但發(fā)揮考核方式的導(dǎo)向和監(jiān)督作用，是保證實驗教學(xué)改革順利進行的關(guān)鍵?？茖W(xué)而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目己朔绞?，可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，促進學(xué)生思想發(fā)生轉(zhuǎn)變，從而更加重視電氣專業(yè)基礎(chǔ)課程實驗環(huán)節(jié)，達到教學(xué)大綱要求，實現(xiàn)培養(yǎng)復(fù)合型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。相關(guān)改革方案如下：（1）以電機學(xué)為例，考核成績包括三部分：理論課考試占70%，實驗環(huán)節(jié)占20%，作業(yè)及考勤占10%。其中，對實驗成績評定再進行細(xì)分，增設(shè)實驗預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，因為電機專業(yè)屬于強電范疇，除了理論比較復(fù)雜外，還有一定的危險性，因此要求學(xué)生做實驗之前做好充分預(yù)習(xí)，對實驗?zāi)康?、步驟、原理做到了然于心，寫好預(yù)習(xí)報告，在教師檢查后與實驗報告一起上交，規(guī)定預(yù)習(xí)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(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度和實驗器材操作熟練程度的考核，并細(xì)化打分，在實習(xí)過程中，對問題采取果斷措施進行處理。（3）增設(shè)現(xiàn)場提問環(huán)節(jié)。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(guān)知識點，融會貫通，這樣才能實現(xiàn)較好的實驗效果。（4）實驗報告占實驗總成績的40%。實驗結(jié)束時，每個學(xué)生要上交實驗結(jié)果，記錄好后讓學(xué)生簽字確認(rèn)，將有學(xué)生簽字的預(yù)習(xí)報告同實驗報告一同上交，大大降低學(xué)生抄襲應(yīng)付的可能性。

2.加強實驗室建設(shè)。延長實驗室和實驗設(shè)備對學(xué)生開放的時間，開通實驗預(yù)約系統(tǒng)，并對實驗室安裝門禁系統(tǒng)。學(xué)生預(yù)約后可以刷卡進入，充分利用實驗室設(shè)備，增強學(xué)生對實驗的了解。同時，加強實驗室建設(shè)，購買一些新型電機設(shè)備，并引入一批實物模型，使學(xué)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(shè)備的數(shù)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(fā)生故障，提前準(zhǔn)備好備用原件，保障實驗順利進行。以上措施既培養(yǎng)學(xué)生掌握基本的實驗方法和操作技能，又達到理論教學(xué)與生產(chǎn)實際相結(jié)合的目的。

3.改變實驗教學(xué)方式。針對電機實驗中存在的弊端，提出一些實驗教學(xué)方法進行改進。（1）加強理論教學(xué)與實驗環(huán)節(jié)的銜接。通常，實驗環(huán)節(jié)是安排在理論課程之后，那么，實驗和理論內(nèi)容的銜接就存在一些問題。例如，學(xué)習(xí)感應(yīng)電機基本理論后就開始進行三相感應(yīng)電機參數(shù)測定，但由于學(xué)生缺乏對感應(yīng)電機整體的足夠、深刻理解，對電機結(jié)構(gòu)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(yīng)該先讓學(xué)生到實驗室初步了解一下電機，對其形成整體認(rèn)識，并結(jié)合多媒體教學(xué)，對學(xué)生進行電機理論和結(jié)構(gòu)及實驗的講解。最后，有一定的理論基礎(chǔ)之后，再讓學(xué)生動手操作，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，達到理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)目的[4]。（2）加強實驗教學(xué)環(huán)節(jié)。實驗開始前，通過指導(dǎo)書與實驗室具體設(shè)備結(jié)合的方式進行講解，包括相關(guān)的理論知識、重難點、操作注意事項。也可以在實驗過程中結(jié)合一些具體電機運行現(xiàn)象向?qū)W生提出問題，并作為參考成績，促使學(xué)生在實驗前做好預(yù)習(xí)準(zhǔn)備工作，明確實驗?zāi)康暮筒僮饕?guī)程。指導(dǎo)學(xué)生時，采用啟發(fā)式方式，注意提示或激發(fā)學(xué)生獨立思考。這樣不僅可以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，還可以提高學(xué)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(xué)中，可以引入ANSYS、Flux等電機仿真軟件。由于電機的一些參數(shù)難以直接測量，可以通過軟件仿真與實驗結(jié)合的方式，使學(xué)生對電機穩(wěn)定或者啟動時刻的參數(shù)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(xué)知識脈絡(luò)，讓學(xué)生系統(tǒng)地掌握電機學(xué)知識。

四、結(jié)論

電機學(xué)作為電氣專業(yè)的一門非常重要的主干課程，需要將理論基礎(chǔ)和動手實踐能力結(jié)合起來。電機學(xué)實驗課程的教學(xué)方法改革工程需要我們針對以往實驗環(huán)節(jié)暴露的弊端加以改進，并在教學(xué)中隨時調(diào)整，與時俱進，達到最佳教學(xué)效果。該課程教師應(yīng)當(dāng)不斷加強學(xué)習(xí)，提高自身能力，更好地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)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(xué)方法新探討[J].教育教學(xué)論壇，2016，（12）：165-166.

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

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

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