主頁（yè） > 技術文章 > 關於“電機學”課程教學的改（gǎi）革與實踐 2025-08-15

關於“電機學”課程教學的改革與實踐

摘要：《電機學》是電氣工程及自動化等（děng）專業的一門主要（yào）技術基礎課,是工科大學公共（gòng）基礎課與專（zhuān）業（yè）技術課之間（jiān）的一座橋梁,具有與工程實際密切聯係的特點。本（běn）文結合多年（nián）來的電機教學實踐、教學改革（gé）以及（jí）課程（chéng）係統建（jiàn）設所取得的初步成果，從課程特點、專業特（tè）點、教學實踐、教（jiāo）材建設、教學改革、課程輻射、科研拉動等方麵入手，總結了電機學課程（chéng）教學改革的方法和電（diàn）機及電（diàn）氣技術（shù）實踐經（jīng）驗，使學生不僅學習理論（lùn）知識,而且了解和掌握解決工程問題的一般方（fāng）法,以及培養解決電（diàn）機及電氣技術實訓裝置具（jù）體問題的動手能力（lì）,為此我們在《電（diàn）機學》課程的教學內容、教學（xué）方法、電機及電氣技術實驗等方麵進行了有益的探索與實踐．

　　“電機學”課程是電（diàn）氣工程專業的一門（mén）專業基礎課。課程（chéng）主（zhǔ）要內容包括：變壓器，交流電機繞組理論，異（yì）步電（diàn）機和同步電機以及直流電機，共五篇。課程的特點是理論性強、概念多，與工程實際聯係密切。學生（shēng）通（tōng）過本課程的學習，將獲得電機的基本理論知識、基本分析方法和基本實驗技能，為進（jìn）一步學習專業課和從事相關專業（yè）工作打下堅實基礎。
一、電氣工程專業學習特點：
　　在基於我（wǒ）校信（xìn）息與電氣工程學院國家級重點學科“農業電氣化（huà）與自（zì）動化”的基礎上，著眼（yǎn）於地方電網，從控製與運行的角度進行講授。本專業培（péi）養能夠從事與電氣工程（chéng）有關的係統運行、自動控製、電力電子技術、信息處理、實驗分析、研製開（kāi）發、經濟管理、工程設計與施工以及電子與計算機應用等領域工作的寬口徑複合型（xíng）高級工程技術人才。課程設置（zhì）偏重於電力係統及其自動化，主（zhǔ）要學習電力係統的運（yùn）行分析（xī）、係統規劃、自動化技術應用等方麵的知識。知識結構上（shàng）體現了（le）強電與弱電（diàn）相結合，電工技術（shù）與電子技術（shù）相結合（hé），軟件與硬件相結合，工程與科技開發相結合的特（tè）點。
二、課程（chéng）特點（diǎn）：
　　本課程基於在電力係統中運行的（de）各種電機進行分析與研究，因此電機的（de）“功（gōng）率”特征十分明顯；著重於穩（wěn）態分析，與先期課程銜接緊密，如普通物理、電路（lù）原理等；因普遍涉及鐵（tiě）磁材料，故非線性（飽（bǎo）和）問題是必須麵對的；一方麵，課（kè）程在遵循經典電（diàn）工與電磁理論的（de）基礎上，推導嚴密，教學嚴謹，邏輯性強，另一方麵（miàn），許多結論是在合理（lǐ）的忽略（luè）次要因素後（hòu）得出（chū）的，因此工程（chéng）意（yì）義上的允許偏差與數學意義上的精確，在學生（shēng）課程學習中麵臨衝突；實驗中，學生開始接（jiē）觸更加真實的電機控製、運行與測量，結合實際緊密，是鍛煉（liàn）綜合動（dòng）手能力的很好機會。特別是在電力係統中運行的各種電機，彼此既相對獨立又相互關聯（lián），這些在增加了學生課程（chéng）學習（xí）難度的同時（shí），也打開了一扇幫助學生了解電機、電器以及電力係統知識（shí）的窗戶。較好的課程教學成果，不僅（jǐn）能夠擴大學生的知識麵，而且還能培養學生掌握電機及電氣技術基礎理論知識的能力、係統的分析方法以（yǐ）及（jí）綜合運用所學知識解（jiě）決具（jù）體問題的能力。另外，課程的實踐性教（jiāo）學環節對理論聯係實際、培養學生對電機及電氣技術動手能力、分析解決工程（chéng）中（zhōng）的實際（jì）問（wèn）題（tí）和科學研究能（néng）力的培養尤為重要，是課程教學不可缺少的重要組成部分。
三、教學（xué）實踐：
　　多年來的本（běn）科“電機學”課程教學實踐，基本（běn）形成了較為完整的教學思路（lù）與做法，主要體現出如（rú）下幾點（diǎn）：
　　（1）課程內容講授中，體現了加強基（jī）礎，重點突（tū）出，注重啟發，強調實踐，綜合評（píng）價。加強基礎就是力求使（shǐ）學生掌握（wò）本課程要求的基本理（lǐ）論和分析方法，以及發展前沿、技（jì）術焦（jiāo）點（diǎn）等問題；重點突出是指課程中的最重要的一些概念與（yǔ）結論（lùn），必須講好、講透，比如“T”型等效電路、磁勢平衡、電樞反（fǎn）應等；注重啟發包括（kuò）課堂（táng）講授中的啟發互動做法，以及實驗、討（tǎo）論中的語言與角色把握；強調實踐是指注重實（shí）驗教（jiāo）學與課程講（jiǎng）授之間互動以（yǐ）及相輔相成的有機聯係；綜合評價是全麵評價學生課（kè）程學習的整體表現（xiàn），多年來，一直堅持平（píng）時成績與期末考試成績按比例計入總評成績。
　　（2）課程（chéng）內容組織上，注意結合（hé）本專業需求，在“基礎與精髓不漏”的前提下，對一些涉及設計、製造及（jí）在少學時（shí）情況下較難理解的內容，如交、直流電機繞組、時-空向量分析（xī）等，進行刪減，適當精簡或簡化電機（jī）電磁理論的闡述及推導（dǎo），注重結（jié）論的理解與應用。在每一篇（piān）的最後，講授一些典型應用（yòng），比（bǐ）如變壓器之後，介紹互感器；異步（bù）電機（jī）之後，介紹單相異步電動機以及變（biàn）頻驅動；同步電機之後，介紹永磁同步風力發電機；直流電機之後，介紹無刷直流電（diàn）動機等。這樣（yàng），既鞏固了學生對（duì）本篇主要結論的印（yìn）象，又避免了“通篇學完電機學，隻知四種（zhǒng）電機”的尷尬局麵。
（3）注重語言表達和（hé）多媒體的合（hé）理應用。課堂上，介紹概念需要表（biǎo）達準確（què），推導過程需要嚴謹，但好的課堂講授（shòu）效（xiào）果，與表達方式有很大關係，這裏不僅有語言表達和口齒的問題，更有良好的語言運用、知識積累和直觀形象展示的問題。如，介紹到（dào）變壓器勵磁電（diàn）流性質時，會涉及到在鐵芯磁路飽和時，正（zhèng）弦分布的基波勵磁電流，會產生平頂形態的磁（cí）通波形，反之，欲獲得正弦分布的磁通波形，則需配（pèi）合適當非正弦分布的勵磁電（diàn）流供給。這樣的（de）內容，學生第（dì）一次接（jiē）觸，難理解，不易記憶，用一句成語，“魚翅與熊掌不可（kě）兼得”去概括，收效（xiào）很好；在講授交流電機三相合成旋（xuán）轉磁勢時，自製（zhì）的Flash動畫，直觀、形象地演示出了駐波、行波以及合成等曲線圖形，有助於學生理解和記憶。再比如，在用電磁轉矩物理公式，解釋異步電動機起動電流大的（de）現象時，需說明主磁通大幅減小，且轉子回路功率因（yīn）數很低，從而造成轉子電流幅值很大的局（jú）麵，用一句成語，“屋漏偏逢連陰雨”去描述，就很（hěn）形象（xiàng）。在（zài）多媒體（tǐ）課（kè）件設計（jì）上（shàng），著重兩個思路：循序漸進層層深入的思維過程的啟發式引導，形（xíng）象直（zhí）觀的物理過程可視化展示。顯然在（zài）課件中，大量的文字堆（duī）砌，無助於脫稿講授（shòu），大量公（gōng）式（shì）的（de）粘貼，替代不了（le）連貫（guàn）的現（xiàn）場推導與演繹。多年的教學過程證明，良好的授課表達方式（shì）可（kě）有效地提高教（jiāo）學效果和學生的學習興趣（qù）。
（4）努力使電機及電氣技術實驗教學與課堂（táng）教學相（xiàng）得益彰。主要做法包括：以驗證性實驗，作（zuò）為“規（guī）定動作”，用以（yǐ）強化對課堂中對應重要結論與概念的印證；以（yǐ）自選性實（shí）驗，提高學生實驗（yàn）的主動性與興趣，其中的內容，既有教師（shī）引（yǐn）導形成的，也有學（xué）生自己思考提出的。為此，我們進行了實驗課程的單獨設課，增加實踐教學的設計性、綜合性、趣味性；放手讓學生自己去準備、設（shè）計、接（jiē）線、調試、排除故障（zhàng）等。當學生在實驗中的主動性被（bèi）激（jī）發出（chū）來後，思考（kǎo）、興趣、想（xiǎng）法等會接踵（zhǒng）而來，不僅會有效地促進（jìn）課程內容學習（xí）理解，還會激發出一些學生因動手（shǒu）能力強，而產生的自信心，一些學生就是因此而產生出許多創新性的想法與做法，我們所教的學生中就有許多這樣的實例。
　　（5）著力培養嚴謹的科學作風。科學作風的（de）培養，是（shì）可以也應（yīng）該貫穿於課程教學始終的。課堂上，講課的邏輯性，推導的縝密性（xìng），批改作業的嚴謹性，是（shì）一種（zhǒng）基本體（tǐ）現，實驗中（zhōng）的科學作風更應注重。實際上，一（yī）次（cì）電機（jī）學實驗，就是一次微型的、科學的、有工程意義的科（kē）學訓（xùn）練（liàn）。學生們需課前認真設（shè）計實驗（yàn）內容，在實驗中，正常（cháng）、合理使用儀器設（shè）備操作（zuò），發現和解決（jué）問題；實驗後，對實驗數據的（de）分析整理，撰寫實（shí）驗報告。在（zài）這其中，學生得到的訓練是較為全麵的，其中任何一（yī）個環節出問題，都可能導致結論的不準確（què），這樣係統的科學訓（xùn）練，是課堂教學中（zhōng）不易找到的。
　　（6）堅持（chí）培養良好的學風。對學生要（yào）求嚴格，是“電機學”課程多年的傳統。課上，我（wǒ）們堅（jiān）持要求學生（shēng）不遲到，不無故（gù）缺席（xí），不抄襲作業，保持良好的課堂秩序，並屆屆相傳（chuán）。多年來的教學（xué）實踐表明，對學生的嚴格要求，並沒有使我們失去學生的尊重，我們以嚴以律己、一絲不苟的治學態度及對學生嚴與愛的統一之中，贏得了曆（lì）年的好評。事實證明（míng），我們的絕大部分學生是好學的、理智的、明辨是非的。我們（men）認（rèn）為，隻要教師的投入放在精通業務、全（quán）麵了解本學（xué）科狀況與動（dòng）向、提（tí）高教學質量和水平（píng）上，把（bǎ）身（shēn）段放在去了（le）解學生，關心和幫助學生，嚴格（gé）要求學生，使學生在學習中健康成長方麵，學生心裏的那杆稱，是公平（píng）的。
四、改編實驗教（jiāo）材（cái）：
實驗教材在實驗教學中起重要的作用。除了對教材的基（jī）本要求外，一本好的實驗教材應該有以下一些特點:
第一（yī）能自成體係，能係統、全麵地介（jiè）紹實（shí）驗原理、實驗方法。當學生遇到有關實際（jì）問題時，能（néng）從實（shí）驗教（jiāo）材上找到分析問題、解決問題的方法。
第二應與實驗設備緊密結合。第三能給（gěi）出較多思考題，學生實驗前能根據問題進行預習；實驗中帶著問題進行操作；實驗後能在實驗結果中找問題的答案（àn）。
我（wǒ）們以“MY-D2電機及電氣技術（shù）實驗裝置”為主線（xiàn）,與工科大學一起編寫了《電機及拖（tuō）動基礎實驗指導書》相應的（de）實驗指導,該教材係統（tǒng）介紹了電機學課程中（zhōng）的實驗原理、實（shí）驗方法。教材（cái）自成體係，在理論和（hé）實際結合的內容方麵留給學生充分（fèn）的思考（kǎo）餘度，以利培養和提高學（xué）生的實驗動手能力和獨（dú）立分析、解（jiě）決問題的能力。該實驗教材在實（shí）驗教學中取得了良好的效果。
五、加強實驗室建設：
為全（quán）麵（miàn）提高教學質量，深化學生（shēng）對理論知識的理解和認識，為今後工程能力的進一（yī）步培養打（dǎ）下基礎，在電機學課程實驗教學改革中，我們注重（chóng）加強實驗室的（de）建設。
近年來我校（xiào）電機實驗室在原有設（shè）備基礎上，大幅度（dù）改善了實驗教學條件（jiàn），投資百餘萬購進多台上海红桃视频app科教設備有（yǒu）限公司研製的“MY-D2電機及電氣技術（shù）實（shí）驗裝（zhuāng）置”。該裝置是一種（zhǒng）功能齊全的新型綜合性實驗裝置，具有配置（zhì）齊全、功能齊全、結（jié）構緊湊、使用方便、體積小而適應麵廣、且有擴展能力等特（tè）點，能開（kāi）設出20多個電機類（lèi）的教學實驗（yàn）。
實驗條（tiáo）件為電機學實驗教學改革提供了（le）有力的物質保證。因設備台數增加，實驗小組人數減少，一般以2人（rén）一組比較合適，合理的分（fèn）組使得每個（gè）學生都（dōu）能認真進行實驗，避免了以往實驗（yàn）時出現的有人操作，有人旁觀的現象，增加了學生的動手機會，有利於學生能力培（péi）養，取得了（le）明顯的（de）教學效
五、電機學課程輻射：
　　課程主講教師曾經的一個電機（jī）專業教學“一條龍”不（bú）間斷培養的設想，在一些學生身上實現了。例（lì）如，一個電（diàn）機課代表，對電機產生了（le）濃厚的興趣，在課程學習後期主動找（zhǎo）到主講教師，要求參加（jiā）科研項（xiàng）目，當時（shí）一個與電機相關的科研（yán）項目是小型離網風力發電，於是，學生從擰螺絲釘固定機組開（kāi）始，到學習變頻電動機控製、異步發電機的並（bìng）接（jiē）電（diàn）容器自勵，到完整的進行科研實驗測試、撰寫文章，不到一年的時間，全麵進入科研角色；在大四免試推薦研究生（shēng）階段，僅在最後一刻，與一所國內一（yī）流大學失之交臂，但隨後，被另一所首批國家 “985工程”的大（dà）學很快錄取了，理由就是科研能力好（當然學習成績也（yě）不差）；在之後自（zì）然選擇主講教（jiāo）師（shī）作為指導教師的畢業（yè）設計中，由於題目的前期積累，也獲得了學校百篇優秀本（běn）科畢業論文的獎勵。一門專業基礎課的內容，能夠延續到畢業論文階（jiē）段，作為課程教師，我們深感欣慰。
六、科研拉動：
　　對於高校工科教師而言，教學與科研相得益彰。比如，結合與企業合作設計生產雙速自製動三相異步電動機（jī）的項（xiàng）目，直（zhí）接參與（yǔ）了雙速繞組、鐵芯、磁場與性能校驗等電磁設計，以及樣機試製、實驗，到（dào）批量生產的全過程。這些（xiē）一手電機設（shè）計與生產（chǎn）經（jīng）驗，不僅加（jiā）深了對課程相關內容的理解和（hé）掌握，同時很大（dà）程度的豐富了教學內容，課堂以及（jí）實驗教學實踐中，自然（rán）心中有底，言之有物。又例如，在（zài）我們所承擔的有關農村新能源（yuán）發電的國家“十一五”科技支撐（chēng）項目（mù）子（zǐ）課題中，所涉及的內容較為繁（fán）多，但多年來電機學課程教學（xué）所積累（lèi）的較為（wéi）紮（zhā）實的基本概念和（hé）學（xué）科知識，使我們能（néng）夠與團（tuán）隊成員一起，交（jiāo）出了較為圓滿的課題任務答卷，取得了多項具有自主知識產權的成（chéng）果、技術與裝備。
七、結束語：
　　“電（diàn）機學”課程是一（yī）門自動化、電氣工程及其自（zì）動化專業等專業（yè）的傳統課程，在新形勢下，需要教師（shī）實際投入。從電機及（jí）電氣技術（shù）實驗課（kè）程（chéng）教學內涵而言，應該多思考，勤實踐，不斷豐富和完善課程教學體係；從課程教學外延來看，應該從電機及電氣技術（shù）實驗專（zhuān）業係統（tǒng）培養，工程應（yīng）用需（xū）求，動手能（néng）力培養，後續課程拉動等多方麵、多角度，去思考課程教學的改革與內容的更新。

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