关于《电机学》课程教学的探讨
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作者: 丁晓冬
引言
《电机学》是电气工程及其自动化专业的一门重要的专业基础课，该课程研究的内容理论性强且注重工程实践，是电气工程专业系统知识中重要的承上启下的环节。该门课程涉及电、磁、运动学等理论，具有理论较为抽象深奥，具体研究对象种类繁多的特点，要求学生除了有扎实的理论基础知识外，还应有较强的动手能力。因此学生普遍感觉这门课程学习起来比较困难。
为了在有限的课时内帮助学生吸收消化课程的内容，培养学生分析解决工程实践问题的能力，结合笔者的教学实践，简单谈一下个人的体会。
一、 精心选择教学内容，注意使用对比的方法
电机出现迄今已有二百多年的历史，其基本原理没有改变。但是经过众多科学家和工程技术人员的不断努力，各种新技术、新材料、新工艺、新方法不断应用在电机的设计、制造和控制上。这就使电机学这门课程的内容既有理论上的经典性，又有实践上的创新性。这就要求教师在对教材内容研究的基础上，既要保留经典理论的知识体系要点，又要结合专业知识的新发展，对教学内容进行合理的取舍，使学生既能汲取到百年理论积淀的精华，又能感受到科学技术蓬勃发展的活力。
教师既要选择一部内容充实而且能及时反映电机领域新技术发展的教材，又要对教材中的教学内容进行合理选择，注意协调理论深度和应用广度的关系，注意满足学生后续专业课的学习要求，注重培养学生的工程意识和解决问题的能力。
电机学中有关直流电机部分的内容就比较有代表性。由于传统结构的直流电机本身存在一些固有的缺点，例如结构复杂，换向困难，又随着电力电子技术的发展，交流电动机的调速性能日益提高，直流电机赖以生存的调速优势也消失殆尽，因此实际生产中除了一些特别场合之外，几乎没有直流电机的身影。从技术发展的角度来看，压缩直流电机部分的内容和课时成为必然，有些高校就是这样做的。但是，不同情况要区别对待。笔者面对的学生是船舶电气专业方向，其后续的专业课程涉及船舶电站、船舶电力拖动，经过研究发现，为了满足专业课教学的需要，必须要把直流电机部分讲透，尤其是串励直流电机（包括电动机和发电机），船舶上用的较多，本来是略讲的内容，反而成为必讲的重点内容。由此可见合理取舍授课内容的重要性。
教师在分析电机基本理论时，要注意理清主线，将各种电机的结构和原理进行联系和对比。例如变压器的工作原理相对容易理解，那么可以在讲解异步电动机时将电机的定子和转子分别对应变压器的原边和副边；这两种电机的T型等效电路具有高度的相似性，可以放在一起，让学生对比两个电路结构和参数上的异同点，加深学生的理解。
学生毕业后从事电气方面的工作，大部分内容都与电机拖动即电机的实际使用相关联，对于电力拖动部分的内容，教师一定要理论联系实际，仍然可以采取对比的方式进行讲授。例如直流电动机和交流电动机都存在电力拖动系统的稳定性判断问题，判断条件的结论相同，但是涉及电动机的机械特性不同。又比如电动机的制动问题，直流电动机和交流电动机都可以使用反接制动、能耗制动和回馈制动，制动方法名称相同，但是具体的实现方法不同。
二、 合理运用多媒体手段，化抽象为具体
传统教学方法主要是借助于黑板书写，对各种电机进行理论分析，介绍原理，尤其是偏重建立数学模型，分析等效电路。这种方式对于电机实际工作情境的表达无能为力，抽象的理论与具体的对象脱节，无法激发学生研究电机的兴趣和动力，教学效果不好。
运用多媒体技术是解决这一矛盾的最佳途径。 笔者通过购买、网上下载等方式，获得了直流电机、交流电机、变压器和各种控制电机的视频资料、图片和动画，根据授课内容，对这些素材进行选择性的编辑，制作成为笔者所需要的多媒体资料。
在讲解电机结构和原理的过程中，对应教材的文字描述，有针对性地播放视频、图片和动画，素材的时间不一定要长，前后不一定要连贯，但是一定要重点突出，单元内容完整，能够使学生获得对电机结构的整体认识，使学生对涉及的电磁原理的认知由抽象变为具体，由不可见变为可见。例如交流电机内部产生的旋转磁场是一切交流电机的基础，但是磁场是看不见摸不着的一种物质，只进行书面的理论推导，学生难以理解，这时就可以利用多媒体动画动态地演示单相电流时产生的脉振磁场和三相对称电流时产生的旋转磁场，同时播放物理实验中相关磁场形成和工作的视频，帮助学生理解旋转磁场的形成过程。又比如电机绕组部分的内容，只看教材中的平面展开图效果不好，这时可以通过多媒体动画和电机制造视频完整地演示电机绕组的布置过程并配以解说。
合理使用多媒体技术，可以在短时间内将抽象的理论转变为学生感兴趣的影音信息，有利于学生的接受和理解，提高教学了效果。
三、 重视实验实践环节，了解电机故障与维修的知识
与其他专业技术课程相比较，《电机学》课程的实验学时比较多，很明显地体现出本课程与工程实践密切联系的特点。分析实验内容的设置就会发现，验证性的实验内容占据了主导地位，这也能体现出本课程理论性强的特点。正是因为“验证”的性质，所以学生往往是机械地按照实验指导书的步骤去操作，记录相应数据，完成实验报告，而不去思考实验过程为什么这样设计，不去动脑分析实验现象、实验数据表达出来的意义，这样根本就没有达到“验证”的目的。
要充分实现实验环节对理论教学的重要作用，笔者有如下几点体会;
（一）充分利用实验设备，增大设计性实验的比例，引导、鼓励学生创造性的思维，提高学生分析和解决问题的能力。但是验证性实验必须要选择性地保留，不能因为过分强调学生的主动性而忽视对基本理论的掌握，毕竟只有“先会走，才能跑”。
（二）实验就是一个认知的过程，学生实验过程出现问题和错误在所难免，在保证不损坏实验设备和学生人身安全的情况下，老师要大胆放手，不要干涉学生的操作，允许学生的多次失误，充分信任学生自己解决问题的能力。从笔者指导实验的经历来看，大多数学生完全有能力也很乐于自己分析解决问题，老师仅仅是在关键问题上进行提示。
（三）笔者所在实验室专门购置了2-3kw的电机让学生进行拆装练习，加深对电机结构的认识。通过参观企业，把电机的生产制作过程展示给学生；通过播放视频，把电机的故障现象、故障原因判断和维修过程介绍给学生。尽可能利用各种方式使学生接触工程实践的内容，锻炼学生的动手能力，为从事电气专业工作打下基础。
四、展望
随着科学技术的发展，在《电机学》课程的教学中，计算机仿真技术愈来愈多地被引入课堂教学，借助EDA、Matlab等专业软件，建立电机不同工作情况的模型，通过仿真来模拟电机的实际工作状态，分析实验数据反映出的电机运行的状况，可以有效地弥补实验设备不能完全表达实际生产工况的缺憾。
【参考文献】
［1］汤蕴璆，罗应立，梁艳萍. 电机学[M ] . 北京：机械工业出版社，2008 .
［2］王铁军，方芳，饶翔，吴旭升. 电机学课程改革的技术要点探讨[J]. 中国电力教育，2011（21）.
［3］廖艳娥，毛哲. 电机学教学的思考与探索[J]. 中国电力教育，2011（30）.
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