电机学实验课程教学改革与探索

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　　[摘要]结合长沙理工大学电机学实验课程教学的具体实际，基于对电机学实验课程教学的客观性、可行性和创新性的认识，提出了选择实验教学内容、合理安排学时和构建实验教学考核测评指标体系的改革方法。从采取启发式和讨论式教学方法、运用现代化教学手段和分组实验考核等三个方面，深化和探索电机学实验课程的教学改革。
　　[关键词]电机学 实验课程教学 教学改革 创新
　　引言
　　电机学是电气工程及其自动化专业的重要课程之一。 电机学实验是本课程不可缺少的重要教学环节。电机学实验课程理论性强，涉及的基础理论和知识面广，牵涉到电、磁、热、力、光等综合知识，教学内容与工程实际联系紧密，既带有基础性又带有专业性。通过实验课的教学，学生加深对各类电机基本工作原理和基本性能的理解，有助于掌握各类电机的运行特性及分析、计算方法，为毕业后从事电力系统及电气工程相关专业的运行、调试和维护打下坚实的基础。
　　一、电机学实验课程教学的客观现状分析
　　作为培养学生实践能力、综合能力和创新能力的实验教学，其改革进程滞后理论教学改革的进程。长期以来，实验教学在高等学校教学过程中得不到实质性的重视，所形成的实验教学模式自然就不能适应教学改革和人才培养的要求。长沙理工大学电机学实验教学现状归纳起来主要表现为以下几个方面：
　　（1）学校招生规模的不断扩大，学生人数大大地增加，但实验指导人数却没有相应增加，相对地增加了指导教师的压力，使指导教师疲于应付，业务水平得不到提高。
　　（2）实验设备全部采用直观性好的原型机（变压器、直流电机、同步电机和异步电机各8套），但仍停留在相当陈旧的水平，实验设备缺乏有效的保护与监控措施，实验安全存在隐患，教学工作量大，严重影响教学质量，不能适应新形势下的教学需要。
　　（3）传统教学中，教学观念落后。教学的主要目的是锻炼学生的基本操作技能，无法满足新时代新技术发展的要求。应突破传统模式，向设计、应用和创新的综合训练方式过渡。
　　（4）实验教学每学年有10多个班、500人左右，学时多，实验内容陈旧，一学期完成，教学手段和教学方法落后，缺乏针对性和应用性。
　　（5）实验课程未单独开课，实验教学环节采取考查方式，实验考核成绩作为电机学专业课程总成绩的一部分，占15%，不利于提高学生参与实验教学的积极性和主动性。实验考核方法以班为单位成建制进行，验证型实验占了较大的比例，不利于培养学生的创新意识。实验课的考核成绩是以实验报告为依据进行评定的。无形中造成了一种错误的导向，学生只重视理论学习，不重视实验操作，不利于达到开设实验课的真正目的。缺少一个科学、合理的实验教学考核测评指标体系，使实验教学考核在项目、内容、方式、成绩划分等环节上缺乏整体构思和设计，不利于实验教学内容整合和体系的建立。
　　二、电机学实验课程教学改革的基本思路
　　长期以来，电机学实验课程的教学目的停留在使学生巩固和加深对理论课程某些理论和概念的理解，掌握电机实验基本方法、掌握电机实验技术和常用仪器的构造原理及使用方法，培养学生的动手能力和观察能力及处理实验结果能力的基础上。随着新技术的不断发展和新知识的不断增加，以往的教学内容和模式不能适应21世纪培养人才的要求。基于对电机学实验课程教学的客观性、可行性和创新性的认识，在教学内容、课时安排、考核测评指标体系及教学改革措施等多方面进行探索，对以前的传统教学方式进行改进。[1]
　　（二）基于客观性选择实验课程教学内容 合理安排学时
　　结合电机学实验课程教学的客观现状，根据电气工程及其自动化专业的特点（专业方向为电力系统及其自动化，培养的学生将来择业的方向主要为电力系统，而变压器和同步电机是电力系统生产电能和输、配电的关键设备，有针对性地选择实验教学内容。）、结合专业教材（选用华中科技大学辜承林等编著的《电机学》教材）、参照教学大纲（先浅后深、先易后难，不至于一开始就感到难度太大而失去学习的信心和兴趣）、编写增加“三性”实验内容（占实验总项目的50%）、采用电机实验室自编的实验教材（与直观性好的原型机配套）、确定必做和选做实验内容（设计综合性实验多于验证性实验）、采取分小组完成实验（每组不超过3人）。在教学内容、教学顺序和教学学时（实验课程已减为16学时，两学期完成）上进行了相应的调整[2]，具体安排如下：
　　表1：电机学实验项目一览表
　　（二）构建可行性的实验课程教学考核测评指标体系
　　考核测评指标体系是成绩评定的依据，在广泛征求同行专家意见的基础上，我们建立了一套可行的实验教学考核测评指标体系，实施全程的、动态的、综合性的评分标准和考核方法，突出对学生动手能力和综合分析问题能力的考核。主要针对学生的预习及课堂提问（3分）、操作技能（4分）、实验记录（2分）、实验纪律（2分）、实验报告（4分）等指标分几个等级逐项评分，综合后得出实验总成绩。
　　实验前要求学生写出预习报告，针对学生应掌握的主要环节，采取抽查与普查、讨论（容易出现错误的内容）与提问（关键性的问题）等方式让学生对所做实验有初步了解，培养学生严谨的科学实验作风。实验操作主要考查实验态度是否严肃认真、操作是否规范等，任课教师在实验过程中坚持巡查指导。实验数据是学生对该实验原理的掌握程度和实验技能好坏的反映，要求实验数据必须科学、真实，这是培养学生实时求是、一丝不苟的科学态度的有利措施。每次实验完毕，都要求学生把该次实验的数据或结果当场交给任课老师，由老师检查签字。如果发现数据有错，则指出原因后重做。如有伪造者，则取消该次成绩，并对学生进行严肃的批评教育。实验纪律主要考查学生的学习态度是否端正。如通过签到对学生进行考勤，实验中是否遵守实验纪律、爱护仪器设备，实验后仪器、仪表在桌面上摆放是否整齐等。实验报告按照学院制订的统一格式书写，要求写清数据处理的过程、对实验结果进行分析讨论、在实验中出现问题的处理过程及体会，启发和鼓励学生以论文的形式写出，培养学生概括科学实验的能力[3]。 　　（三）围绕创新性深化实验课程教学改革
　　新时期对实验教学的重要性有了新的评价，加大创新力度，培养具有创新素质人才成为当前实验教学的新要求。围绕创新性这一原则，我们深化和探索电机学实验课程的教学改革。
　　1.采取启发式和讨论式教学方法
　　电机学实验课程教学既有时间概念又有空间概念、既有电磁知识又有机械知识、既有热学、力学原理又有光学原理、既有静止电机又有旋转电机、既有单相又有三相、既有电动机又有发电机、既有直流电机又有交流电机、既有同步电机又有异步电机等，学生要掌握各类电机的结构、工作原理、运行特性和分析方法倍感困难。在实验教学中，改革教学方法，把原来的灌输式教学改为启发式和讨论式。要善于引导学生思考，善于提出问题并给学生留出充分的思考空间。
　　例如，在进行同步发电机的运行特性（外特性和调整特性）实验时，因为前面做过了直流发电机的运行特性实验，根据外特性和调整特性的概念、特性和分析方法，在实验前启发和引导学生对同步发电机的运行特性实验，作出充分的思考。一堂课，在什么地方提问题、在什么阶段提问题、提什么问题，都有讲究，要求教师要精心做准备，要注意课堂气氛的平等和自由。讨论中，要善于引导，鼓励学生提出问题，以点拨为主，不同的问题，采取不同的启发方法。
　　实际教学中，还有许多内容可以采用“启发式”和“讨论式”教学方法。如：同步发电机的并网与三相变压器的并联运行、同步发电机的工作原理与直流发电机的工作原理、异步电动机的启动、调速与直流电动机的启动、调速等。通过运用“启发式”和“讨论式”教学方法，对前后知识进行相似比较，使学生温故知新，提高学习效率。
　　2.运用现代化教学手段
　　在实验教学方法和手段上，应打破原来“语言+黑板+教材+演示”的传统教学模式，利用多媒体教学和网络等多种现代化教学形式，提高实验教学效率。在实验教学时数有限的情况下，如何利用有限的实验教学时数搞好实验教学一直是值得探讨的问题。
　　例如：我们将电机学实验课程结合实验项目的内容和教学大纲的要求，制作成集文字、图形、图像、动画、声音和影像于一体的多媒体实验课件，清晰、逼真、形象地将相关内容展现出来。利用网络建设好电机学实验课程网站。一方面可更加有效地指导学生完成实验，提高动手能力。另一方面可通过观看实验演示，延伸实验教学范围，弥补课堂教学的不足，以求达到“以点带面”的教学效果。充分体现教师的教育思想和教学特点，实现实验教学手段现代化。
　　3.分组实验考核
　　考核，是任何教师和学生完成课程学习后必须经过的程序。考核方法是否得当，对学生的培养影响较大。好的考核方法，可以改善学习风气，提高教学质量。
　　我们根据工科学生的专业特点及课程实验的具体要求，制定实验分组原则。即根据学生的层次、志愿、平时成绩和能力，进行双向选择，分成三大组（每个大组包含若干个小组）。
　　第一大组主要是针对所有按教学计划要求进行电机学实验的学生，实验成绩占课程总成绩的15%，学生需完成教学大纲要求的八个基本实验。
　　第二大组主要是针对部分想在该方面再提高的所有按教学计划要求进行电机学实验的学生，实验成绩占课程总成绩的20%，学生需完成教学大纲要求的八个基本实验及自主设计两个创新实验。
　　第三大组主要是针对部分特别优秀的本科生，实验成绩占课程总成绩的30%，除需完成八个基本实验外，还需参与完成一项科研课题、或参与完成一项科研产品设计、或独立完成一篇科研论文[4]。
　　三、结语
　　实验是科学理论的源泉，是工程技术的基础。这就要求国家、地方和高校加大实验室建设的资金投入，改善实验室的办学条件，正确对待实验教学人员的地位和作用，进而提高实验教学质量。我们将进一步深化改革，使电机学实验教学工作在各方面更趋完善成熟，为高等教育事业贡献力量，为社会培养有用之才。
　　[参考文献]
　　[1]王旭红，欧阳明，吴素平.电机学课程教学改革探索[M].中国电力教育，2007，（9）：62-64.
　　[2]辜承林，陈乔夫，熊永前.电机学[M].武汉：华中科技大学出版社，2001.
　　[3]肖金凤，朱荣辉，盛义发.电气工程及自动化专业电机学教学改革研究 [J].电力系统及其自动化学报，2003，15（5）：97-99.
　　[4]程金林，吴斌，靳晓枝，黄铮.高校实验教学考核模式的改革与实践[J].实验室研究与探索，2005，24（4）：76-78.
　　（作者单位：长沙理工大学电气与信息工程学院 湖南 长沙）
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