地方本科院校“电机学”课程教学改革的探索

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  摘要:针对目前地方高校学生生源基础较差的情况,结合邵阳学院的实际情况,对电机学课程进行了多角度改革创新:优化了课程体系内容,改善了教学方法手段,注重学生实践能力的提高,并对考核制度等方面进行了改革,从而提高了学生学习的积极性和主动性,培养了学生的工程实践能力和创新精神,取得了较好的教学效果。
  关键词:地方本科;电机学;教学改革
  作者简介:石赛美(1983-),女,湖南邵阳人,邵阳学院电气工程系,助教;黄肇(1971-),男,苗族,湖南邵阳人,邵阳学院电气工程系,讲师。(湖南 邵阳 422000)
  基金项目:本文系邵阳学院教改项目(2011JG05)的研究成果。
  中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2011)27-0150-02
  
  一、概述
  当前我国大多数地方性本科院校在经历了专升本建制以后都还处在一个不断探索、不断成长的过程。随着高校扩招以及大批青年教师的上岗,在以培养应用型人才为目标的地方性本科院校中开展一系列的教学改革是势在必行的。
  电机学课程是电气工程及其自动化专业及相关专业的一门重要的专业基础课。通过该课程的学习,目的是使学生掌握变压器、交流电机、直流电机的基本结构、工作原理、基本电磁关系及运行特性、能量关系及工程应用等方面的问题。该课程涉及的内容理论性较强,涉及面较宽,与工程实际联系较密切,对当前地方本科院校培养适应电力行业发展的具有较强动手能力的应用型人才具有深远的意义。[1]
  笔者自参加工作以来一直承担着电机学的教学工作,深感这门课程的教学难度之大,如何将抽象的理论知识与实践相结合,做到简单化、形象化,让学生能最大程度掌握电机的基本理论,为后续专业课程打下良好的理论基础,怎样提高教学质量和教学效果是一个值得探讨的问题。[2]
  二、目前的教学现状
  目前,在电机学课程的实际教学中还普遍存在一些不足和亟需改进之处。下面结合学校的实际情况,主要从理论教学和实践教学两大方面来探讨。
  1.理论教学方面
  电机学课程一直是被电类专业学生公认为最难的一门,被学生称为三大“电老虎”之一。该课程理论性强,又具有专业课性质,涉及的基础理论和知识面广,牵涉电、磁、热、力等综合知识,教学内容与工程实际联系紧密,而且非常抽象。在教学过程中,一方面,学生经常反映很多内容只停留在字面理解,对实际中比如直流电机电枢绕组的结构、交流绕组电动势、磁动势的时间、空间坐标变化关系、旋转关系及部分电磁量的非线性关系难以理解,学生学习的积极性也受挫;另一方面,电机学课程内容广、学时多,繁多的课程内容令学生难以在短时间内消化,日积月累越到后面越难理解,很多学生产生了畏难情绪;同时,在以往的教学过程中,一般只强调知识的系统性和完整性,缺乏学习的针对性、应用性和启发性。[1,2]电机学的研究对象本来比较实际具体,但传统教学过多地依赖理论教学,理论与实践脱节,使学生失去了应有的学习兴趣。另一方面,随着高校扩招,地方本科院校生源质量普遍下降,在这种情况下难以达到应有的教学目标。
  2.实践教学方面
  电机学的实践教学方面,几乎所有学校对该课程的教学均采用课堂教学结合课后验证性实验的教学模式。目前,大部分院校都仅采用挂件结构的实验台或实验箱来完成实验,基本上所有实验相关的电路和系统都是封闭式的。在这些基础实验过程,学生们习惯于在老师或实验指导书的指导下机械式连结电路、记录实验数据。实验仅仅是对教材中部分理论的验证,不能很好地与实际应用相联系,在实验方法上基本是简单的模仿,学生始终处于被动地位,没有积极的思维和创新,也没有探索的目标和方向,学生的主观能动性没能很好地发挥出来。另外,电机实验具有一定的危险性,在实验条件本身就很有限的情况下,如果学生在实验过程中导致设备不能正常工作的话就很有可能影响到实验效果或导致延长实验时间。这样做电机实验既费时又费钱,效果也不是太好。[3]
  基于上述分析,可以看出原有的教学方式已不能充分实现应用型人才的培养目标,学生应掌握的知识和应具备的能力培养没能落到实处,因此教学改革势在必行。
  三、结合学校实际采取的措施
  针对目前教学中存在的问题,并结合我院的实际情况,课题组采取了一些因地制宜的教学改革。
  1.合理安排课程体系内容
  电机学课程的知识体系主要包括直流电机、变压器、异步电机、同步电机四大部分。结合学生的专业情况,首先对课程安排制定了结构图,如图1所示。
   我院将电机学课程分两部分:电机学Ⅰ和电机学Ⅱ。电机学Ⅰ主要讲授直流电机、异步电机以及变压器的等效电路部分,共56个理论课时、8个实验课时,授课对象为电气工程及其自动化专业及自动化专业学生,开课时间放在学生的第四个学期;电机学Ⅱ主要讲授变压器和同步电机部分,共44个理论课时、10个实验课时,授课对象主要针对电力方向学生,开课时间放在第五个学期。这样安排课程内容主要考虑学生的专业发展需要,电机学Ⅰ侧重直流电机、异步电机在工程实际中做电动机使用,要求所有电类专业学生都要学习,而电机学Ⅱ侧重电力系统中的两个重要元件——变压器和同步电机做发电机使用。只针对强电方向的学生开课。另外,在课程内容安排方面也可根据情况进行必要的调整,如变压器本来是安排在电机学Ⅱ中讲授,但考虑到异步电机、变压器等效电路的相似性,为便于进行比较学习,让学生加深印象,故在电机学Ⅰ中安排了变压器的部分内容。这样,通过合理安排课程体系内容,优化了教学内容,在给予学生足够理论知识的同时,强调培养学生的专业应用能力,使学生有针对性的学习,有利于提高教学效果。
  2.提高教学方法手段
  教师作为整个教学过程的主导力量,其教学能力是衡量教学效果的试金石。近年来,多媒体教学逐渐代替了板书成为主流课堂教学手段,但从近两年的教学实践来看,电机学课程概念性强,且很多概念比较抽象,不易掌握。学生普遍反映静态的文字、电路和图片对学生缺乏吸引力,对很多抽象的问题很难理解掌握,太过单调的多媒体课件还容易造成学生困乏,反而不如板书的教学效果。如何有效地利用多媒体手段将枯燥的分析变得生动,更有效地发挥多媒体教学的优点是教学中一个棘手的问题。为了弥补这一缺点,充分利用好多媒体这个平台,我们通过引入FLASH动画,插入实际电机的照片等手段,加深了学生印象,对重点知识的掌握很有帮助,比如对交流绕组磁动势的讲解,其性质、波形十分复杂,既是时间函数又是空间函数,通过采用FLASH动画技术,让学生对脉振磁动势和旋转磁动势有了深刻印象。
  3.改善实践教学环节
  电机学课程理论性较强,实验则是验证理论的关键办法,我校目前采用的实验装置是由浙江天煌教仪提供的DDSZ-1型电机实验装置,一共8套实验设备。随着高校扩招,学生人数多,实验设备少,且电机学实验接线比较复杂,很多学生产生畏难情绪,到实验室也基本不动手,导致实验课成了走过场,达不到应有的教学效果。为了提高学生的积极性,发挥他们的创造力和想象力,一方面我们引入MATLAB仿真技术,在实验条件相对不足的条件下,将实验与仿真结合起来,有利于节省资源,且学生也比较易学,通过仿真对理论知识进行验证,学生特别有成就感,大大提高了学习兴趣,在实践教学中取得了一定的成效。如直流电机的起动、调速、改变转向,我们都可以利用仿真很直观地表述出来。[4]另一方面增加相应的综合性、设计性实验项目,使学生由被动变主动,提高学生的动手能力及自学能力。
  4.多角度完善考核制度
  考核是衡量学生对知识掌握程度的一个重要标准,电机学作为一门专业基础课,是一门考试课程,传统的考核制度基本上学生成绩由四部分组成:平时考勤(10%)、平时作业(10%)、实验成绩(10%)及考试成绩(70%)。总的来说,这种考核制度重视最后的考试成绩而忽略了平时考核,学生中出现大量的抄袭作业、从网上下载答案的行为,根本不注意平时的学习,有部分学生经常随意旷课,靠考前突击复习,或者抱着侥幸心理到处找历年考过的试题过关,甚至有的靠“舞弊”来冒险过关,考试一结束就把知识忘得一干二净。这样的成绩根本反映不了学生的真实水平,助长了学生的不良学风。
  结合电机学课程的特点,我们拟订新的考核制度,具体改革措施是:减少最终考试成绩所占比重,增加平时考核比重,达到平时考勤(20%)、平时作业(20%)、实验成绩(20%)及考试成绩(40%)的标准。为了提高学生的学习积极性,平时考勤增加提问部分,根据学生的答题情况评定平时考勤成绩;平时作业不再单一地布置课后习题,防止学生相互抄袭,布置一定的大作业,要求以小论文的形式完成;实验部分增加综合性、设计性实验项目,通过动手操作来检验学生对知识的掌握程度及应用能力。通过一系列的改革,旨在全方位提高学生的学习主动性,激发学生的创新思维和综合应用能力,希望通过考核制度的改革达到检验学生真正水平的目的。
  四、结语
  电机学课程的全面改革是一项长期工程,涉及面较广。我院逐步从教学内容、教学手段、教学平台建设、考核制度等几个方面开展工作,利用动画技术、仿真软件等多种手段来促进教学水平和实践环节的提高,目的是增强学生的主动性,提高学习的积极性,为我院培养基础知识扎实、动手能力强、适应性较强的应用型人才打下坚实的基础。
  
  参考文献:
  [1]李朝霞,央吉桌嘎.电气工程及其自动化专业“电机学”课程教学改革的探讨与实践[J].中国电力教育,2009,(11):90-91.
  [2]代红,等.电机学课程教学改革的探讨[J].中国电力教育,2010,(33):68-69.
  [3]马玉泉.电机学实验教学浅谈[J].中国电力教育,2010,(7):145-146.
  [4]张建辉,许莹莹.Simulink仿真软件辅助电机学教学的探索[J].江汉大学学报(自然科学版),2010,38(1):63-65.
  (责任编辑:王祝萍)
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