基于卓越工程師培養(yǎng)的電機(jī)學(xué)課堂教學(xué)方法探索

基于卓越工程師培養(yǎng)的電機(jī)學(xué)課堂教學(xué)方法探索基于卓越項(xiàng)目師培養(yǎng)的電機(jī)學(xué)課堂教學(xué)辦法探索

中圖分類號(hào)：G642.0文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1674-9324〔2022〕33-0195-02

一、電機(jī)學(xué)課堂教學(xué)辦法改革的必要性

自2022年教育部“卓越項(xiàng)目師〞人才培養(yǎng)方案在高等院校試點(diǎn)實(shí)施以來(lái)，全國(guó)各院校不僅在專業(yè)培養(yǎng)方案、課程體系、課堂教學(xué)等方面進(jìn)行大力改革，而且還在學(xué)生項(xiàng)目實(shí)踐能力培養(yǎng)、校企深度合作模式、學(xué)生綜合素質(zhì)提升等人才培養(yǎng)模式方面進(jìn)行著積極探索。電氣項(xiàng)目及自動(dòng)化“卓越項(xiàng)目師〞人才培養(yǎng)目標(biāo)，旨在培養(yǎng)一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、具有國(guó)際視野和項(xiàng)目實(shí)踐能力強(qiáng)的高素質(zhì)電氣項(xiàng)目類技術(shù)人才。其核心在于創(chuàng)新思維及項(xiàng)目實(shí)踐能力。但是，如何培養(yǎng)電氣項(xiàng)目專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新思維及解決問(wèn)題的實(shí)踐項(xiàng)目能力，打破傳統(tǒng)的教學(xué)辦法，采用適合電氣項(xiàng)目師培養(yǎng)的教學(xué)辦法，真正做到“因材施教、以學(xué)定教〞，讓靈活、有序、創(chuàng)新的“卓越式教學(xué)辦法〞成為新常態(tài)，這是當(dāng)前試點(diǎn)院校亟待解決的問(wèn)題。事實(shí)上，大多數(shù)試點(diǎn)院校把富有項(xiàng)目和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的老師及項(xiàng)目技術(shù)人員作為試點(diǎn)班級(jí)的專業(yè)課教師，但是在教學(xué)辦法上，大多采用以前傳統(tǒng)的模式進(jìn)行，這就不能很好地到達(dá)電氣卓越項(xiàng)目師質(zhì)量項(xiàng)目認(rèn)證的培養(yǎng)目標(biāo)。

武漢理工大學(xué)于2022年開(kāi)始招設(shè)電氣項(xiàng)目卓越試點(diǎn)班，筆者于2022年承當(dāng)了其?電機(jī)學(xué)》課程教學(xué)，現(xiàn)正在給2022電氣卓越班授課。這是電氣專業(yè)非常重要的一門(mén)主干課程，筆者將啟發(fā)式、直觀演示法、案例教學(xué)法、討論法、引導(dǎo)式、問(wèn)題探究式等多種教學(xué)辦法應(yīng)用于課堂，并采用靈活的評(píng)價(jià)體系，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)本專業(yè)課程興趣、提升教學(xué)質(zhì)量、優(yōu)化“教與學(xué)〞關(guān)系取得了較好功效。

二、電機(jī)學(xué)課程的特點(diǎn)及教學(xué)現(xiàn)狀

〔一〕電機(jī)學(xué)課程的性質(zhì)

電機(jī)學(xué)課程是電氣項(xiàng)目專業(yè)的一門(mén)重要的專業(yè)根底課程，以電磁學(xué)、大學(xué)物理、電路理論和機(jī)械等課程為根底的，又是后續(xù)電力傳動(dòng)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)等課程的根底，在整個(gè)教學(xué)體系中起著承上啟下的重要作用。

〔二〕電機(jī)學(xué)課程的特點(diǎn)

首先，電機(jī)學(xué)課程又是一門(mén)既抽象又具體的課程。學(xué)生理解的難點(diǎn)就在于無(wú)法把抽象的電磁理論與具體的電機(jī)構(gòu)造聯(lián)系起來(lái)。電機(jī)本身是一個(gè)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的具體裝置，其原理主要是電磁感應(yīng)定律及電磁力定律，學(xué)生很難想象出其看不見(jiàn)摸不著的電磁關(guān)系在具體電機(jī)中的情況。其次，電機(jī)學(xué)中的直流電機(jī)、交流電機(jī)、變壓器及微控電機(jī)等內(nèi)容都是并列平行的關(guān)系，彼此之間不存在邏輯關(guān)系，導(dǎo)致內(nèi)容多且重點(diǎn)不突出。再者，電機(jī)學(xué)中電磁力關(guān)系復(fù)雜，概念多，公式多。

〔三〕傳統(tǒng)的教學(xué)現(xiàn)狀

在傳統(tǒng)課堂教學(xué)中，教師往往采用灌輸式，忽略教學(xué)辦法及技巧。經(jīng)常教師在臺(tái)上滔滔不絕，學(xué)生在下面茫然不解，最后形成“講的難受、學(xué)的痛苦〞的現(xiàn)象。筆者結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，以卓越項(xiàng)目師的培養(yǎng)目標(biāo)為宗旨，針對(duì)電機(jī)學(xué)特點(diǎn)及學(xué)生不同的時(shí)代特征，在電機(jī)學(xué)教學(xué)辦法上進(jìn)行相關(guān)探索，引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)其學(xué)習(xí)能力，力求形成和諧的開(kāi)放式教學(xué)，做到“愉快地授課、開(kāi)心的學(xué)習(xí)〞。

三、電機(jī)學(xué)多種課堂教學(xué)辦法的探索與實(shí)踐

〔一〕目標(biāo)驅(qū)動(dòng)法，激發(fā)自主性學(xué)習(xí)興趣

大學(xué)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)目的有別于高中的根底課程，因而其教與學(xué)的辦法都必須有所改變。電機(jī)學(xué)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，但其電磁關(guān)系抽象而復(fù)雜，因而課程一開(kāi)始我們就應(yīng)該激發(fā)學(xué)生的探索興趣。比方在剛才接觸課程時(shí)，舉例說(shuō)我們的生產(chǎn)生活離不開(kāi)電機(jī)，大到航空航天、小到家用電器都有其應(yīng)用，由PPT展示一些電機(jī)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)的圖片，然后提出：對(duì)于這樣一個(gè)具體的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，我們應(yīng)該了解它的什么？是不是應(yīng)該理解裝置的構(gòu)造、工作原理、功率關(guān)系及工作特性等內(nèi)容？學(xué)生就會(huì)帶領(lǐng)學(xué)習(xí)目標(biāo)迫不及待的想去了解電機(jī)，有了學(xué)習(xí)的激動(dòng)及方向。又比方，我們?cè)谥v解變壓器原理一章時(shí)，直接告訴學(xué)生說(shuō)，分析變壓器電磁關(guān)系后要得到變壓器的數(shù)學(xué)模型、根本方程式及向量圖，有了這一既定目標(biāo)，授課時(shí)就目的明確、條理清晰，學(xué)生就會(huì)主動(dòng)跟隨課堂一起來(lái)探求如何得到這些結(jié)論的，到達(dá)水到渠成的效果，且記憶深刻。

〔二〕鼓勵(lì)教學(xué)法，培養(yǎng)其創(chuàng)新性思維

電機(jī)學(xué)概念多、公式多，電磁關(guān)系繁雜而抽象。其中的磁場(chǎng)分布及繞組聯(lián)接是電機(jī)局部的難點(diǎn)。為了激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，解決一些課程難點(diǎn)問(wèn)題，在前一堂課結(jié)束時(shí)，給出下一堂課內(nèi)容的思考題，讓同學(xué)們做一些發(fā)明性學(xué)習(xí)。比方，講完電機(jī)的工作原理及根本結(jié)構(gòu)之后，留下問(wèn)題：電機(jī)工作原理是基于電磁感應(yīng)原理及電磁力原理。則，問(wèn)題1.電機(jī)中的氣隙磁場(chǎng)是如何分布的？問(wèn)題2.導(dǎo)體是如何排列連接成電路的？這是電機(jī)學(xué)原理中的難點(diǎn)。激勵(lì)學(xué)生自行設(shè)計(jì)動(dòng)畫(huà)展示電機(jī)的磁密波形、繞組的聯(lián)接。講出制作過(guò)程中的思考及體會(huì)，給出肯定及激勵(lì)。同學(xué)們受到這種鼓舞后會(huì)主動(dòng)去預(yù)習(xí)了解其磁場(chǎng)分布及繞組聯(lián)接，自己動(dòng)手制作圖片，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力與創(chuàng)新性思維。

〔三〕設(shè)置懸念，抓住學(xué)生注意力

電機(jī)學(xué)內(nèi)容干燥乏味，學(xué)生學(xué)習(xí)積極主動(dòng)性不高，上課容易產(chǎn)生疲乏懈怠，為了讓學(xué)生集中注意力，設(shè)置懸念并現(xiàn)場(chǎng)抽查局部學(xué)生的想法，再一起分析學(xué)習(xí)看看其結(jié)論與預(yù)想是否相符。比方我們?cè)谥v電機(jī)學(xué)的拖動(dòng)局部動(dòng)力學(xué)時(shí)，拋出懸念：如何分析多軸系統(tǒng)？同學(xué)們想法是：對(duì)于每根軸列方程式，聯(lián)立方程組打消中間變量求解。對(duì)，這是一種非常正確的辦法。但是在我們的項(xiàng)目實(shí)際中，這種辦法繁瑣而不直觀。那會(huì)有什么更好的辦法呢？我們的辦法是將多軸系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成單軸系統(tǒng)來(lái)處理，則為什么要轉(zhuǎn)換？如何轉(zhuǎn)換？原那么及辦法就順理成章引導(dǎo)出來(lái)。這樣比直接平鋪直敘的講解有吸引力。

〔四〕遞進(jìn)式教學(xué)法，培養(yǎng)其分析問(wèn)題的能力電機(jī)中電磁問(wèn)題非常復(fù)雜，在學(xué)習(xí)過(guò)程中引導(dǎo)學(xué)生由簡(jiǎn)入繁逐步分析問(wèn)題，掌握電機(jī)中用到的典型分析辦法。直流電機(jī)磁場(chǎng)分析時(shí)，先分析空載氣隙磁密波形，然后分析電樞反饋，再得出實(shí)際氣隙磁場(chǎng)分布。分析交流電機(jī)電樞繞組產(chǎn)生的基波感應(yīng)電勢(shì)時(shí)，先從一根導(dǎo)體產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)開(kāi)始分析。其遞進(jìn)過(guò)程為：一根導(dǎo)體―整距線匝―整距線圈―短距線圈―線圈組―一相繞組。最終得到一相繞組產(chǎn)生的基波感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)敘述式。后面分析交流電機(jī)磁場(chǎng)也是采用的這種分析辦法。這些辦法能讓學(xué)生更好地理解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生、磁場(chǎng)的形成過(guò)程及其結(jié)論。我們要學(xué)會(huì)并掌握這些分析辦法，應(yīng)用在以后的工作學(xué)習(xí)中，假設(shè)是遇到新型電機(jī)需要分析時(shí)就可以采用這種分析辦法。

〔五〕類比討論式教學(xué)法，提高教學(xué)效果

電機(jī)學(xué)中有很多相似類比的辦法原理，學(xué)習(xí)時(shí)注意比照，可以加深記憶，提高效率。比方分析直流發(fā)電機(jī)與直流電動(dòng)機(jī)時(shí)可以完全比照對(duì)照，從其物理過(guò)程、正方向規(guī)定、根本方程式到運(yùn)行性能，可以列表對(duì)照。又比方異步電機(jī)的分析過(guò)程與變壓器完全類似，從變壓器的電磁關(guān)系、根本方程式、向量圖的分析過(guò)程類似的用于異步電機(jī)的分析，可以讓學(xué)生由變壓器學(xué)習(xí)過(guò)程自己來(lái)講解異步電機(jī)。比方電機(jī)的制動(dòng)辦法有多種，詳細(xì)講解能耗制動(dòng)，從辦法及工作原理、制動(dòng)過(guò)程、機(jī)械特性、功率關(guān)系、制動(dòng)電阻、轉(zhuǎn)速的計(jì)算等，其他的調(diào)速辦法大家可以一起討論式學(xué)習(xí)，因?yàn)槠浞治鲞^(guò)程、內(nèi)容是完全類似的。包括機(jī)械特性、調(diào)速辦法等等都可以采用同樣的教學(xué)辦法。

四、構(gòu)建多元化評(píng)價(jià)體系，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新

課程學(xué)習(xí)結(jié)束后，必須評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)該門(mén)課程的掌握程度。傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)辦法是平時(shí)表現(xiàn)〔10%〕、實(shí)驗(yàn)成績(jī)〔20%〕加上考試成績(jī)〔70%〕。最后考核的結(jié)果中期末考試成績(jī)占據(jù)的比例高，不利于調(diào)動(dòng)同學(xué)平時(shí)的學(xué)習(xí)積極性，不利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性思維。在這里我們提出多元化的評(píng)價(jià)體系，可以由下列幾個(gè)方面構(gòu)成。

〔一〕課堂表現(xiàn)

課堂表現(xiàn)由考勤及上課抽查問(wèn)題的情況來(lái)評(píng)價(jià)。考勤起到一種催促作用，通過(guò)班長(zhǎng)清查人數(shù)及課前抽查點(diǎn)名了解到課率。每次課后布置思考題或是上課互動(dòng)時(shí)可以了解學(xué)生對(duì)某個(gè)問(wèn)題的學(xué)習(xí)掌握情況。

〔二〕探索與創(chuàng)新

采用啟發(fā)式教學(xué)，提出電機(jī)中的一些現(xiàn)象與問(wèn)題，激勵(lì)學(xué)生探索解決計(jì)劃。課后與老師交流，或是課前在班上發(fā)表其結(jié)果。以小組為單位，形成書(shū)面的報(bào)告。

〔三〕大作業(yè)

每一章結(jié)束后，布置一次大作業(yè)。限時(shí)獨(dú)立完成，檢查學(xué)生掌握情況，及時(shí)查漏補(bǔ)缺。

〔四〕實(shí)驗(yàn)

這是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。實(shí)驗(yàn)是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，武漢理工大學(xué)有開(kāi)式式電氣實(shí)驗(yàn)室，新進(jìn)了一大批實(shí)驗(yàn)設(shè)備，學(xué)生可以在完成必修的驗(yàn)證式實(shí)驗(yàn)以外，再自行做一些創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。

〔五〕期末測(cè)試

整個(gè)課程結(jié)束后進(jìn)行期末考試?？己苏麄€(gè)學(xué)期所學(xué)的內(nèi)容。占據(jù)的比例降低到40%左右。

學(xué)習(xí)應(yīng)該重在平時(shí)，考試不是目的。所以我們應(yīng)該改變對(duì)學(xué)生成績(jī)的評(píng)價(jià)方式。讓學(xué)生重視平常