特色专业,特色教学―电机学实验教学改革与实践

【摘要】论文针对电气工程特色专业“电机学”课程特点及我校该课程实验教学目前存在的问题，从课程实践教学体系构建、实验教学方法改进、实验考核方法改革等多方面进行了探讨与实践。形成了自身的实验教学特色和多样化风格，锻炼了学生的动手能力，提高了学生的学习兴趣，取得了良好的教学效果。

【关键词】电机学 实验教学改革 教学方法

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）11-0084-02

我校电气工程专业是部级特色专业，而“电机学”课程则是该专业高达5学分的一门理论性很强的难教、难学的“老虎”专业基础课程，涉及电、磁、热、力学等综合知识[1]，教学内容与工程实际联系紧密，学习中要有一定的空间想象能力与抽象思维能力[2]，而电机学实验则是该课程的一个重要组成部分。如何把电机理论教学与实验教学有机结合起来，使抽象的问题形象化，让学生不再有“畏难”情绪，形成特色专业特色教学，是一个值得探讨的问题。

一、实验教学存在问题

我校“电机学”课程目前的实验教学模式主要存在这样几个方面的问题：一是学生的动手操作意识淡薄、能力差，实验存在“等、靠、混”现象;二是由于是课内实验，相对于理论教学课时较少，学生重理论、轻实践现象严重;三是实验时间有限、设备有限，学生动手机会少;四是实验设备少，重复实验次数多，实验指导教师少;五是实验数据抄袭风严重，另实验数据处理能力低;六是缺乏一套严格科学的实验考核体系。这些问题的存在使得课程的实验目的都难以达到，更不用说通过实验培养学生的独立操作和创新能力;这些问题的存在亟待我们进行实验教学方法与考试方法的探索与改革。

二、电机学课程实践教学体系构建

我们针对“电机学”课程特点将其规划为企业课程，结合学生特点，从实践教学体系的规划、实验内容的设计、实验手段实验方法的采用等方面进行改革，实验项目紧紧围绕电机学课程的研究对象直流电机、变压器、异步电机、同步电机四类通用电机，通过认识实习、课程实验、企业课程设计、拆装实习和课外开放性实验等实践教学环节，以实物实验结合计算机仿真实验，加深对电机学课程的理解，达到对于学生动手能力、工程意识培养的目的，如图1所示。企业课程设计是指将这门课程定为企业课程，课程在学习中边授课边去电机厂、变压器厂实习，做课程设计时也是在电机厂、变压器厂学习的同时完成“变压器铁心电磁优化设计”、“异步电动机电磁优化设计”等实训项目。

图1 电机学课程实践教学框图

三、实验教学方法改进

尽管实践教学计划中有5个方面的内容，但真正学生能自己动手且记忆深刻的还是课程课内实验。为激发学生的学习兴趣，达到好的实验教学效果，我们从多方面进行了探讨与实践。

1.避免实验盲目性，带预习报告进实验室

实验前提出预习要求，让学生带着问题做实验，需要哪些实验仪器及挂件？实验应该怎样做？为什么这么做？不这样做会怎样？要求学生实验前做充分的准备，带预习报告进实验室。如直流发电机特性测试实验，原动机电枢回路为什么要串电阻？电源电压为什么要降？若不降压、不串电阻会怎样？而在启动起来之后为什么又要将该电阻切除？如果不切除会怎样？原动机励磁回路串接电阻启动前应该放在什么位置？不放在相应位置会怎么样？为什么先开励磁电源、后开电枢电源？而在关的时候又是先关电枢电源、后关励磁电源？如果操作顺序反了，会有什么后果或发生什么现象？一旦出现问题，又该如何处理？在发电机空载实验中励磁为什么要单方向调节？如果没有单方向调节会怎样？这样学生带着问题做实验，在实验过程中边思考、边结合实际操作及实验结果进行分析，既可以提高学生实验兴趣，同时能够激发学生的求知欲，还可以加深对理论知识的理解和巩固[3]。

2.培养学生实验助手

为解决实验重复次数多，实验指导教师少的矛盾，我们培养了一些实验助手。实验助手的选拔采用对电机学实验感兴趣的同学自愿报名方式，实验前，教师先指导这部分学生做一遍实验，由学生归纳、总结实验中出现的问题及解决办法，由这些学生在实验中协助任课教师指导本班同学。这样既减少了教师的工作量，又提高了实验的可靠性，减少了实验设备的损耗，更重要的是锻炼了学生的动手能力，提高了学生的实验兴趣，增强了学生的主人翁意识（有同学为了能很好的指导同学做实验，同一个实验自己做了3遍）。

3.实验通电前自查线路

实验前教师先讲解实验原理、目的、方法、步骤、接线技巧及线路检查方法，实验线路接好后，不再是教师检查线路，而是引导由学生自己来检查。应该学生动手的实验，教师不做演示实验，避免学生盲目照搬。

如直流发电机特性测试实验，线路接好后，先打开励磁电源，确认原动机及发电机有没有励磁电流以检查励磁回路是否接通;再检查励磁电流大小确保励磁调节电阻放在合适的位置;将原动机起动电阻放在合适的位置，降低电枢电源电压，然后打开电枢电源开关让电动机起动等。这样就杜绝了实验中对老师的依赖性，提高了学生的实验动手能力，并能减少设备损耗，提高了实验教学效果。

4.科学分组，人人动手

实验之前先分组，每组2～3人，选出一名小组长，由组长分派各个同学的任务，如哪个同学接线、查线、调转速、调负载、读数据、记数据等要做到保证人人动手，每次实验，同学扮演不同角色[4]。这样既锻炼了学生的实践操作能力，又培养了学生的团结协作能力。

5.采用启发式教学，加强引导

实验中教师强调实验操作重点、难点及注意事项。实验中学生遇到问题，不是教师帮着解决，而是采用启发式教学加强引导，让学生自己解决问题。如直流发电机特性测试实验，若启动时一直报警，则让学生检查报警原因，是因为过流还是过压？若是过流，引起过流的原因有哪些？是电枢回路未串电阻还是电枢电源电压未降？这样引导学生实验中自己发现问题、解决问题，用心去学习，会起到事半功倍的实验效果。

四、实验考核方法的改革

为避免“电机学”课程考试‘一卷定终身’，引导学生平时学习，我们改革了电机学考试方案：总评成绩=期末考试成绩*50%+实验成绩*15%+平时成绩*35%+奖励分

规范实验考核制度，不再是以最后的实验报告给实验成绩，而是采用过程评价[5]。实验成绩依据学生预习情况（20%）、实验操作情况（20%）、实验数据（20%）、实验报告处理（40%）分项对每一次实验打分。每一次实验即为一次实验考核，最终实验得分为各次实验平均分。每次实验现场给出学生的预习成绩、操作成绩、实验数据合理性成绩（实验数据采取严格审核制度，保证能反映实验的真实性;实验数据有误差者要求现场解答可能的原因，而数据错误者则要求实验重做），之后等实验报告上交再给出实验报告处理能力、实验总结成绩。

实验中担当实验助手的同学，根据指导同学的情况，在总评成绩中加2-3分。

五、实验教学内容的完善

1.引导学生组织兴趣小组

在基础实验基础上，开放实验室。为有兴趣、有能力的学生提供实验台，开发创新实验。鼓励学生自己组织成立兴趣小组，利用自己所学的知识和技能[3]，完成一些设计性、应用性的实验，从实验项目的拟定、实验方案的设计到实验的完成，都由学生自主完成，既锻炼了学生的创新思维及动手能力，开阔了眼界和思路[6]，又取得了创新实验学分。

2.开发基于Matlab/Simulink的仿真实验

受实验室设备的限制，有些实验不能在课堂完成，但学生的计算机应用能力都较强，我们鼓励学生开发计算机仿真实验。对于电机的起动、制动、调速的动态过程描述，利用仿真实验更为直观，这部分内容我们要求学生开发基于Matlab/Simulink的仿真实验。这样理论与实践相结合，既提高了实验效果，又激发了学生的学习兴趣，

六、结束语

通过近年对“电机学”课程实验教学的研究，从课程实践教学体系构建、实验教学方法改进、实验考核方法改革等多方面进行了探讨与实践，形成了自身的实验教学特色和多样化风格[7]。在2011、2012、2013级自动化专业的实践表明，激发了学生学习兴趣，通过问卷调查，75%的学生认为解决了实验“等、靠、混、抄”现象，78%的同学认为这种方法很好的调动了学生的实验积极性，提高了实验教学效果，得到了学生的好评。

参考文献：

[1] 李辉，季海婷，韩力.基于工程问题学习的“电机学”教学探讨[J].南京：电气电子教学学报，35（1），2013：23-24.

[2] 吴黎丽，姜卫东.“电机学”课堂教学质量的保障与实践[J].南京：电气电子教学学报，2010，32（1）：65-67.

[3] 李朝生，李先允.应用型本科电机学实验教学改革与探讨[J].北京：中国现代教育装备，2010，19：105-107.

[4] 李辉，季海婷，韩力.基于工程问题学习的“电机学”教学探讨[J].南京：电气电子教学学报，2013，35（1）：23-24.

[5] 肖金凤，朱荣辉，盛义发.电气工程及其自动化专业电机学教学改革研究[J].天津.电力系统及其自动化学报，2003，15（6）：97-99.

[6] 张强，王微庆，江波等.基于ANSOFT软件建立电机学虚拟实验室[J].上海：实验室研究与探索，2013，32（2）：171-174.

[7] 方瑞明，卢小芬，王加贤，郑力新.电机学课程实践教学改革的研究与实践.哈尔滨，第六届全国高等学校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文，2009.8，779-781.

基金项目：本文系兰州交通大学实验教改项目（项目编号：2015219）、兰州交通大学教改项目（2015）的研究成果。