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摘要：电机学学习内容抽象、时空概念复杂等都是教学过程中的难题，笔者对如何克服电机学教学中的难题进行了研究与探讨，并将一些方法付诸实践，取得了一些效果。
关键词：电机学；教学方法；直观教学；对比教学
作者简介：廖艳娥（1977-），女，湖北京山人，武汉工业学院电气学院，讲师；毛哲（1957-），男，湖南常温人，武汉工业学院电气学院，教授。（湖北 武汉 430024）
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）30-0169-02
电机学是电学各专业的专业基础课，对后续专业课程的影响较大，教师教学较重视，学生也很认真，但学习效果并没有达到最佳状态。这主要是由于电机学内容比较抽象、学生缺乏对电机内部结构形象的想象、电机原理中的时空概念较复杂等原因造成的。笔者对如何在电机学教学中利用一些行之有效的教学措施，帮助学生学习电机学的工作原理、培养学生的自学能力、动手能力、科研创新能力进行了研究与探讨。
一、利用直观教学法帮助学生理解电机原理中的时空概念
三相异步电动机的旋转磁场，既是时间又是空间函数，内容较抽象，对于这类课程，利用多媒体能更有效地直观展示电机的直观形象及电机原理中的时空概念。但是如何更有效地利用多媒体直观地展示电机原理中的时空概念却是大有学问的。例如：讲解交流电动机的工作原理时，传统惯例，首先介绍用多媒体直观地展示交流电动机的三相对称绕组结构，再推导出三相对称绕组通以三相对称电流产生旋转磁场的表达式，根据表达式讲解旋转磁场的性质，最后再讲解交流电机的工作原理。尽管学生在多媒体能清楚地看见交流电动机的三相对称绕组结构、也能明白即是时间又是空间函数的旋转磁场的表达式的推倒原理，但是学生还是非常难以建立旋转磁场的概念，更是无法理解工作原理，那是因为学生对交流电机原理中的时空概念缺乏想象。笔者在实际教学过程中，针对上述学生难以掌握交流电机工作原理的现象，改变教学思维模式，采取下述直观教学措施，将电机原理中的时空现象利用多媒体直观地进行展示，克服学生难以建立旋转磁场时空概念的难题，并且取得一定效果。首先放这样一段录像。录像中用手柄操作旋转的U型N、S磁极来模拟三相对称定子绕组通以三相对称电流产生的旋转磁场，笼型的转子放在N、S磁极间，见图1。
此时学生很容易直观地观察到定子和转子之间无任何机械联系，并且用手柄操作让N、S磁极旋转，此时转子旋转，学生直观地狭隘地理解了三相交流电动机的工作原理，原来是旋转磁场与转子之间有相对运动，所以闭合的转子就转起来了，学生也直观地了解到转子旋转的方向、大小与旋转磁场的方向、大小之间的关系。这段录像中模型完全能充分直观地展示交流电动机工作时的时空概念，可以激发学生的兴趣，学生此时想知道旋转磁场怎么样产生的，笼型转子在交流电动机中代表什么结构部件等等。此时，再结合多媒体仔细地讲解交流电动机的结构部件、工作原理，学生会很快地接受和理解。学生之所以觉得电机难学，主要是因为电机学内容比较抽象，在电机的教学过程中，合理地将抽象内容具体化、将时空现象直观地展示，这将非常有利于学生学习电机学这们课程。
二、利用对比法既使教学内容简化，又培养学生的自学能力
电机的种类很多，在有限的课堂时间内，教师不能把所有的电机都一一讲完，因此，在电机学的教学过程中，教师可以应用对比方法授学生以渔，不仅可以将复杂的教学过程简单化，也可以培养学生自学能力。例如，学生在学习变压器这一章节时感觉很轻松，因为变压器的一次绕组、二次绕组结构很明确直观；而在学习三相异步电动机时，因为三相异步电动机的绕组较复杂，不能像变压器那样用明确直观的电路模型来表示，学生感觉学习很困难。变压器和异步电动机看上去没有什么太多的相似地方，但是其工作原理实质上没有太大的差别。变压器的一次绕组和二次绕组之间在电路上没有直接联系，工作时通过电磁场的传递，能将一次绕组输入的电能传递到二次绕组；异步电动机的定子和转子之间在结构上也没有直接联系，同样通过电磁场的传递，将输入到定子侧的电能转化为转子的机械动能，因此，在分析异步电动机的工作原理时，可以将异步电动机的定子看成变压器的一次侧绕组，将异步电动机的转子看成变压器的二次侧绕组，这样可以简化分析过程，从而可以很容易清晰地掌握异步电动机的工作原理。教师在授课时如果能够灵活地应用这种对比教学方式，突出不同类型电机在结构、工作原理、分析方法上的共同性与差异性，可大大地加深学生对所学内容的理解。
三、实物模型的制作化抽象为具体
尽管图片模型能直观地展示电机的直观图形和时空概念，但是，利用多媒体等展示的图片模型，同学们摸不着，总感觉是虚拟的，不能激发学生的浓厚兴趣，为了能培养学生的动手能力，适合适当在教学过程边制作实物模型边进行讲解。例如：直流电动机的绕组结构构成与工作过程中的换向过程的学习理解是很令学生头疼的事，为此，笔者在实际教学过程中，教学生自制单叠绕组。用硬质的纸张制作成一个空心的带“槽”的圆柱体当作是“电枢铁芯”，用纸做成“导体”，用细线按一定的规律将这些导体连接起来，用两个粉笔盒作为电刷紧靠在圆柱体旁边。自制模型完成后，学生对直流电机单叠绕组的构成、工作过程中换向时的结构构成，以及直流电动机为什么能将线圈绕组内的交流电转化成电枢两端的直流电等都搞得很清楚。这种在课堂上由教师引导学生参与制造实物模型的方式，能化抽象为具体，使学生在觉得新鲜的同时激发了学生的浓厚学习兴趣和对知识的探索欲，对电机理论掌握更加牢固。相比教师在课堂上用真正的实物模型来讲解而言，有两大好处：一是学生能更牢固地掌握原理，因为亲自动手完成的事情更容易理解和不容易忘记；二是培养了学生的动手能力。
四、合理利用实验室资源，加强素质教育
电机学实验是加强学生对电机原理认识一个必不可缺少的环节，学生时常在实验室内做一些验证性的实验，例如，直流电动机的启动和停止，像这样的实验可以加强学生的感性认识，只要给直流电动机加上励磁电源、给电枢回路加上电枢电源，直流电动机就能转动起来。这样的实验，确实能加强学生对电机工作原理的理解，殊不知，像这样的实验不能加强学生对电机内部结构的理性认识（因为电机不能拆装），更谈不上能启发学生的思维，针对这种现状所带来的弊端，我们在实际的教学活动中，适当地采取一些措施，合理地利用实验室资源，在加强学生的素质教育方面取得一些效果。在开设电机学这门课的中后期，同时开设了课程设计，要求学生自行设计电机，买一些象導线、带槽的电枢铁心等设备，让学生自行组装电动机，再让学生在实验室验证所组装电动机的原理设计是否正确以及性能，如果电机不能转动，说明设计在原理上不合理，要求重新设计组装；对于有余力的同学，可以通过实验测试该电动机的性能，如果性能不佳，还可以让学生分析原因、思考改善电动机性能的措施并实施之。这种将课程设计与实验相结合的方式，可以节省实验资源（一些设计性能好的电动机可以作为低年级学生电工实习的被控对象），关键是能让学生在实践中更好地掌握原理，培养学生的动手能力的同时，培养学生勤于思考问题的习惯、科学分析问题并解决问题等综合素质。
五、通过多种途径与工程实践结合，培养学生动手、创新能力
在学习电机学时，如果能让学生参与教师的科研课题的研究，或者直接在工厂进行工程实践课题的操作与分析的话，那效果是不言而喻，但是毕竟能够参与的人数是有限的。因此，为了让学生觉得学有所用，必须通过多种途径让学生参与类似工程实践的科研活动。途径之一就是从生活实践中找到研究课题。例如：在讲解交流电动机的绕组结构时，碰巧手头上有一个烧坏了的豆浆机，让学生拿回家拆开，分析该电机绕组是采用什么样的形式，分析是绕组的哪一部分断开了，并且要求学生把它修好。同时，给学生布置课外作业，将小时候玩过的电动小玩具或者是坏了的家用小电器拆开，分析是直流电机还是交流电机，绕组采用什么形式的绕组，并且尽可能将它修好。该途径虽然算不上是什么研发性课题，但是让学生在生活实践中巩固所学理论知识的同时，培养学生的动手能力，让他们觉得学有所用，激发学习的兴趣和爱好。在培养学生动手能力的同时，还要适当地培养学生的创新能力。途径之一就是引入一些与电机课程紧密相连的带有一定研究性的课题，让一些有余力的同学成立多个课外兴趣小组，而且所选课题与学生的能力想适应。我们在实践中引入了三个研究性课题，组成了多个兴趣小组。这些课题是：电动自行车无刷直流电动机控制器的制作；数字直流电动机控制器的制作；电机的三维结构设计。在课外兴趣小组教师的指导下，帮助学生学会应用已掌握的和正在学习的电机理论知识去分析和解决问题。参加兴趣小组的学生兴趣高涨，一些较难的课题研究小组成员还主动学习了一些新的课外知识。通过课外研究性课题的训练，可以使学生体验科学研究过程，使学生改变单纯学习知识的状态，在学习知识的同时，获得学习的能力、应用知识解决问题的能力、发展创新知识的能力。当然，除了上述的两个联系工程实践的途径之外，我们经常带领学生参加工厂实习和让部分学生利用课外时间参与到电机制造、生产、维修个体户中去学习和实践。
六、结束语
电机学是一门内容丰富、理论抽象的课程，是电气工程专业非常重要的一门专业技术课，怎样尽快地让学生学好这门课程是电机教育工作者的努力方向，好的教学会起到事半功倍的作用。笔者在此介绍实践教学过程中觉得比较实用的教学措施，希望能够抛砖引玉，得到更多电机教育工作者的指点。
参考文献：
[1]张阿成.电机教学方法初探[J].教育教学方法,2010,(12).
[2]杨文芳,布挺.关于“电机学”课程教学的思考和实践[J].中国电力教育,2009,(8).
[3]孙雨萍.“电机学”特色教学体系研究[J].电气电子教学学报,2010,(2).
[4]陈达波.关于《电机学》的教学探讨[J].企业技术开发,2009,(4).
（责任责任：麻剑飞）
关键词：电机学；教学方法；直观教学；对比教学
作者简介：廖艳娥（1977-），女，湖北京山人，武汉工业学院电气学院，讲师；毛哲（1957-），男，湖南常温人，武汉工业学院电气学院，教授。（湖北 武汉 430024）
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）30-0169-02
电机学是电学各专业的专业基础课，对后续专业课程的影响较大，教师教学较重视，学生也很认真，但学习效果并没有达到最佳状态。这主要是由于电机学内容比较抽象、学生缺乏对电机内部结构形象的想象、电机原理中的时空概念较复杂等原因造成的。笔者对如何在电机学教学中利用一些行之有效的教学措施，帮助学生学习电机学的工作原理、培养学生的自学能力、动手能力、科研创新能力进行了研究与探讨。
一、利用直观教学法帮助学生理解电机原理中的时空概念
三相异步电动机的旋转磁场，既是时间又是空间函数，内容较抽象，对于这类课程，利用多媒体能更有效地直观展示电机的直观形象及电机原理中的时空概念。但是如何更有效地利用多媒体直观地展示电机原理中的时空概念却是大有学问的。例如：讲解交流电动机的工作原理时，传统惯例，首先介绍用多媒体直观地展示交流电动机的三相对称绕组结构，再推导出三相对称绕组通以三相对称电流产生旋转磁场的表达式，根据表达式讲解旋转磁场的性质，最后再讲解交流电机的工作原理。尽管学生在多媒体能清楚地看见交流电动机的三相对称绕组结构、也能明白即是时间又是空间函数的旋转磁场的表达式的推倒原理，但是学生还是非常难以建立旋转磁场的概念，更是无法理解工作原理，那是因为学生对交流电机原理中的时空概念缺乏想象。笔者在实际教学过程中，针对上述学生难以掌握交流电机工作原理的现象，改变教学思维模式，采取下述直观教学措施，将电机原理中的时空现象利用多媒体直观地进行展示，克服学生难以建立旋转磁场时空概念的难题，并且取得一定效果。首先放这样一段录像。录像中用手柄操作旋转的U型N、S磁极来模拟三相对称定子绕组通以三相对称电流产生的旋转磁场，笼型的转子放在N、S磁极间，见图1。
此时学生很容易直观地观察到定子和转子之间无任何机械联系，并且用手柄操作让N、S磁极旋转，此时转子旋转，学生直观地狭隘地理解了三相交流电动机的工作原理，原来是旋转磁场与转子之间有相对运动，所以闭合的转子就转起来了，学生也直观地了解到转子旋转的方向、大小与旋转磁场的方向、大小之间的关系。这段录像中模型完全能充分直观地展示交流电动机工作时的时空概念，可以激发学生的兴趣，学生此时想知道旋转磁场怎么样产生的，笼型转子在交流电动机中代表什么结构部件等等。此时，再结合多媒体仔细地讲解交流电动机的结构部件、工作原理，学生会很快地接受和理解。学生之所以觉得电机难学，主要是因为电机学内容比较抽象，在电机的教学过程中，合理地将抽象内容具体化、将时空现象直观地展示，这将非常有利于学生学习电机学这们课程。
二、利用对比法既使教学内容简化，又培养学生的自学能力
电机的种类很多，在有限的课堂时间内，教师不能把所有的电机都一一讲完，因此，在电机学的教学过程中，教师可以应用对比方法授学生以渔，不仅可以将复杂的教学过程简单化，也可以培养学生自学能力。例如，学生在学习变压器这一章节时感觉很轻松，因为变压器的一次绕组、二次绕组结构很明确直观；而在学习三相异步电动机时，因为三相异步电动机的绕组较复杂，不能像变压器那样用明确直观的电路模型来表示，学生感觉学习很困难。变压器和异步电动机看上去没有什么太多的相似地方，但是其工作原理实质上没有太大的差别。变压器的一次绕组和二次绕组之间在电路上没有直接联系，工作时通过电磁场的传递，能将一次绕组输入的电能传递到二次绕组；异步电动机的定子和转子之间在结构上也没有直接联系，同样通过电磁场的传递，将输入到定子侧的电能转化为转子的机械动能，因此，在分析异步电动机的工作原理时，可以将异步电动机的定子看成变压器的一次侧绕组，将异步电动机的转子看成变压器的二次侧绕组，这样可以简化分析过程，从而可以很容易清晰地掌握异步电动机的工作原理。教师在授课时如果能够灵活地应用这种对比教学方式，突出不同类型电机在结构、工作原理、分析方法上的共同性与差异性，可大大地加深学生对所学内容的理解。
三、实物模型的制作化抽象为具体
尽管图片模型能直观地展示电机的直观图形和时空概念，但是，利用多媒体等展示的图片模型，同学们摸不着，总感觉是虚拟的，不能激发学生的浓厚兴趣，为了能培养学生的动手能力，适合适当在教学过程边制作实物模型边进行讲解。例如：直流电动机的绕组结构构成与工作过程中的换向过程的学习理解是很令学生头疼的事，为此，笔者在实际教学过程中，教学生自制单叠绕组。用硬质的纸张制作成一个空心的带“槽”的圆柱体当作是“电枢铁芯”，用纸做成“导体”，用细线按一定的规律将这些导体连接起来，用两个粉笔盒作为电刷紧靠在圆柱体旁边。自制模型完成后，学生对直流电机单叠绕组的构成、工作过程中换向时的结构构成，以及直流电动机为什么能将线圈绕组内的交流电转化成电枢两端的直流电等都搞得很清楚。这种在课堂上由教师引导学生参与制造实物模型的方式，能化抽象为具体，使学生在觉得新鲜的同时激发了学生的浓厚学习兴趣和对知识的探索欲，对电机理论掌握更加牢固。相比教师在课堂上用真正的实物模型来讲解而言，有两大好处：一是学生能更牢固地掌握原理，因为亲自动手完成的事情更容易理解和不容易忘记；二是培养了学生的动手能力。
四、合理利用实验室资源，加强素质教育
电机学实验是加强学生对电机原理认识一个必不可缺少的环节，学生时常在实验室内做一些验证性的实验，例如，直流电动机的启动和停止，像这样的实验可以加强学生的感性认识，只要给直流电动机加上励磁电源、给电枢回路加上电枢电源，直流电动机就能转动起来。这样的实验，确实能加强学生对电机工作原理的理解，殊不知，像这样的实验不能加强学生对电机内部结构的理性认识（因为电机不能拆装），更谈不上能启发学生的思维，针对这种现状所带来的弊端，我们在实际的教学活动中，适当地采取一些措施，合理地利用实验室资源，在加强学生的素质教育方面取得一些效果。在开设电机学这门课的中后期，同时开设了课程设计，要求学生自行设计电机，买一些象導线、带槽的电枢铁心等设备，让学生自行组装电动机，再让学生在实验室验证所组装电动机的原理设计是否正确以及性能，如果电机不能转动，说明设计在原理上不合理，要求重新设计组装；对于有余力的同学，可以通过实验测试该电动机的性能，如果性能不佳，还可以让学生分析原因、思考改善电动机性能的措施并实施之。这种将课程设计与实验相结合的方式，可以节省实验资源（一些设计性能好的电动机可以作为低年级学生电工实习的被控对象），关键是能让学生在实践中更好地掌握原理，培养学生的动手能力的同时，培养学生勤于思考问题的习惯、科学分析问题并解决问题等综合素质。
五、通过多种途径与工程实践结合，培养学生动手、创新能力
在学习电机学时，如果能让学生参与教师的科研课题的研究，或者直接在工厂进行工程实践课题的操作与分析的话，那效果是不言而喻，但是毕竟能够参与的人数是有限的。因此，为了让学生觉得学有所用，必须通过多种途径让学生参与类似工程实践的科研活动。途径之一就是从生活实践中找到研究课题。例如：在讲解交流电动机的绕组结构时，碰巧手头上有一个烧坏了的豆浆机，让学生拿回家拆开，分析该电机绕组是采用什么样的形式，分析是绕组的哪一部分断开了，并且要求学生把它修好。同时，给学生布置课外作业，将小时候玩过的电动小玩具或者是坏了的家用小电器拆开，分析是直流电机还是交流电机，绕组采用什么形式的绕组，并且尽可能将它修好。该途径虽然算不上是什么研发性课题，但是让学生在生活实践中巩固所学理论知识的同时，培养学生的动手能力，让他们觉得学有所用，激发学习的兴趣和爱好。在培养学生动手能力的同时，还要适当地培养学生的创新能力。途径之一就是引入一些与电机课程紧密相连的带有一定研究性的课题，让一些有余力的同学成立多个课外兴趣小组，而且所选课题与学生的能力想适应。我们在实践中引入了三个研究性课题，组成了多个兴趣小组。这些课题是：电动自行车无刷直流电动机控制器的制作；数字直流电动机控制器的制作；电机的三维结构设计。在课外兴趣小组教师的指导下，帮助学生学会应用已掌握的和正在学习的电机理论知识去分析和解决问题。参加兴趣小组的学生兴趣高涨，一些较难的课题研究小组成员还主动学习了一些新的课外知识。通过课外研究性课题的训练，可以使学生体验科学研究过程，使学生改变单纯学习知识的状态，在学习知识的同时，获得学习的能力、应用知识解决问题的能力、发展创新知识的能力。当然，除了上述的两个联系工程实践的途径之外，我们经常带领学生参加工厂实习和让部分学生利用课外时间参与到电机制造、生产、维修个体户中去学习和实践。
六、结束语
电机学是一门内容丰富、理论抽象的课程，是电气工程专业非常重要的一门专业技术课，怎样尽快地让学生学好这门课程是电机教育工作者的努力方向，好的教学会起到事半功倍的作用。笔者在此介绍实践教学过程中觉得比较实用的教学措施，希望能够抛砖引玉，得到更多电机教育工作者的指点。
参考文献：
[1]张阿成.电机教学方法初探[J].教育教学方法,2010,(12).
[2]杨文芳,布挺.关于“电机学”课程教学的思考和实践[J].中国电力教育,2009,(8).
[3]孙雨萍.“电机学”特色教学体系研究[J].电气电子教学学报,2010,(2).
[4]陈达波.关于《电机学》的教学探讨[J].企业技术开发,2009,(4).
（责任责任：麻剑飞）