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摘要：“电机学”作为高校电气工程专业的一门专业基础课，在课程设置中起着关键性作用。针对传统“电机学”课程教学存在的问题，从授课形式、教学内容以及实验手段等多个方面对“电机学”的课程改革进行了探索。在结合现代有限元计算和实物教学法的基础上，充分利用基于网络的多媒体教学方法，使学生形成对电机结构的直观认识，激发学生的学习兴趣，以达到改善教学质量的目的。
关键词：电机学；教学改革；教学方法
作者简介：杜怿（1979-），男，江苏无锡人，江苏大学电气信息工程学院，讲师；肖凤（1980-），女，江苏仪征人，江苏大学工业中心，实验师。（江苏?镇江?212013）
基金项目：本文系江苏大学工业中心国家级实验教学示范中心教学改革研究项目（ZXJG2009004）的部分研究成果。
中图分类号：G642?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）21-0052-02
“电机学”作为高校电气工程专业的一门专业基础课，在课程设置中占有关键性地位，其教学质量的好坏对后续课程的学习，乃至本专业学生今后的就业与深造均起着至关重要的作用。“电机学”具有理论性强、概念多、与工程实际结合紧密等特点，因此不仅要求学生具有扎实的工程数学、电路和电磁场等多门基础课程理论知识，还需要授课教师将授课内容与后续课程、生产应用等方面相结合，引导学生正确认识和掌握本课程教学内容。针对传统“电机学”课程教学存在的问题，本文从授课形式、教学内容以及实验手段等多个方面对本课程改革进行了探索，以期提高教学质量和教学效果。
一、充分利用多媒体教学，激发学生学习兴趣
兴趣是最好的老师，运用形式多样的教学方法，提高学生的学习兴趣，对提高教学质量起着十分重要的作用。
随着现代化教学进程的不断推进，多媒体教学技术已经在不同课程中得到了广泛运用，它可以根据不同的教学内容，充分利用丰富的颜色、声音、动画和视频等多媒体手段化静为动、化抽象为形象，最大限度地调动学生积极性，激发学生学习兴趣。充分利用多媒体教学信息量大、交互性好和共享性强等特点，是最大限度地发挥多媒体教学功效的关键所在。
1.精心设计PPT课件
PPT课件是课程教学的主要手段，高质量的课件不仅能帮助教师很好的传达信息、突出重点，还能给学生以美的享受，因此精心设计的PPT课件将有助于改善课堂教学质量。在制作“电机学”讲课PPT课件时，应注意以下问题：
第一，设计风格简洁统一。课堂教学是教师与学生之间的一种相互交流，而PPT课件只是课堂教学的一项辅助工具，因此其设计力求简洁，以免喧宾夺主。制作时不要使用过多的修饰图片，特别应避免使用动画作为修饰物，这样会使整个页面显得杂乱无章，增加学生的认知负荷，分散学生的注意力。第二，文字简练，重点突出。课件上大量的文字会使学生产生厌烦情绪，并且不利于掌握教学重点，因此PPT内容应以重点知识点和必要的图、表为主，对于必不可少的公式推导应尽量结合板书一步步的演示，以加深学生的理解。第三，适当选择字体及文字颜色。合适的字体及文字颜色不仅可以使整个PPT课件显得美观大方，层次感清晰，还能凸显教学重点，让学生一目了然。整个PPT课件的字体设置要尽量统一，并适度使用Flash动画、照片和视频。各类电机内部的机械结构复杂，电机内部的磁场分布不仅取决于磁极结构、电机类型以及通电情况等因素，还会随时间和转子位置的变化发生变化，因此初学的学生往往很难在较短的时间内理解相应的知识要点。因此，可以在PPT课件内适度的使用Flash动画、电机实物照片和视频等，帮助学生建立对电机结构和电机磁场的感性认识。
2.现代有限元方法与传统授课相结合
“电机学”是一门涵盖电学和磁学、稳态和瞬态、时间和空间等内容的复杂学科，而电机内部磁场的瞬态分析始终是传统“电机学”教学中的难点，例如学生很难迅速理解三相旋转磁场的概念。目前，现代有限元方法的发展已日趋成熟，各大公司纷纷推出了形形色色的商用有限元软件，为各行业做出了巨大贡献。目前比较常用的电机设计商用有限元软件有Ansys和Ansoft等，利用这些软件能很容易得到各种常用电机的磁场分布、气隙磁密、绕组磁链和磁密云图等结果，进行相应的稳态和瞬态分析，并可以利用图形和动画的形式表现出来，比教科书上静止的图片更为生动、形象。与传统理论推导相结合，将这些图形或动画展示给学生，让学生对电机内的磁场随电机结构、转子位置和通电情况等因素的变化过程产生直观的认识，必将起到事半功倍的作用。此外，如果条件允许还可以利用上述软件示意电机零件的受力、形变和发热等情况，可以使学生涉及的知识更加全面，也更加接近电机设计和使用的实际情况。
3.建立教学网站
“电机学”课程教学任务重、课时少，又涉及到很多抽象的概念，并且与工程实际结合密切，因此被认为是本专业最难学，也是最难教的课程之一。对于从来没有见过电机实物的初学者来说，靠课堂上有限的时间和教科书上的文字及示意图很难建立起对电机结构的整体认识。为此，需要教师正确的引导学生利用课后的时间加深所学的知识，温故知新。建立专门的教学网站，作为第二课堂供学生学习和交流，是行之有效的方法之一。教学网站的内容与功能主要体现在三个方面：首先，可以将诸如电机实物照片、自制的电机模型、Flash动画以及电机制造企业生产、检测电机和电机的应用情况等照片和视频挂在网站上供学生下载学习，在强化学生理论知识的基础上，建立电机从生产、检测到使用的直观印象，以弥补课堂教学的不足；其次，电机的使用离不开控制，而控制部分的设计又与控制系统的软硬件息息相关，但这一部分内容在“电机学”课程中却较少涉及，因此搜集不同电机的基本控制方法和软硬件的相关知识等资料，对这一部分内容做简单的介绍，让学生在了解电机本体结构的基础上，初步了解电机运行时所需控制环节的相关知识，更好的理解电机的运行原理，形成本课程与相关课程知识点的融会贯通；最后，专门开辟答疑论坛，供学生随时提问，并安排专门教师或研究生进行定期解答，同时也可以将批改作业或讨论时发现的共性问题整理后发布在论坛中。通过网络这一第二课堂形成师生之间的交流互动，并让学生在掌握电机基本工作原理的基础上接触诸如电机控制等与本课程相关的其他知识，定将为学生对本课程以及相关课程的学习提供很大的帮助。 二、适度增加新型电机内容，拓展学生知识面
传统“电机学”课程教学内容主要包括变压器、直流电机、异步电机和同步电机等四大类传统电机。随着生产实际的需要，特别是稀土永磁体性价比的不断提高和风力发电、电动汽车等新能源领域应用需求的持续增加，各种新型特种电机研究已经广泛展开，相比而言，传统“电机学”课程的授课内容就显得相对陈旧。因此，在掌握电机学理论基础的前提下，适当增加目前研究较为广泛的新型特种电机的内容介绍，无疑将能大大地拓展学生的专业知识面。例如在讲完异步电机之后，介绍双馈异步风力发电机基本结构与功能；同步电机之后，介绍永磁同步电机、混合动力汽车中普遍使用的插入式永磁电机和定子永磁型电机的结构；直流电机之后，介绍无刷直流电机以及控制方法等。这些新型电机的介绍将为学生在今后的就业或继续深造阶段打下良好的基础。然而，在新型电机介绍的时候，必须严格控制所用的教学学时，以免偏离“电机学”课程让学生“掌握电机基本运行原理”的教学目的。
三、采用实物教学法，形成学生直观认识
“电机学”是一门工程实践性很强的课程，而课程设置中的实验环节正是对课堂讲课的有益补充。虽然学生也能在传统的“电机学”实验课程中接触到实物电机，但由于这些电机都是装配完整的成品，学生依然无法直接观察电机的内部结构。因此，除了让学生在试验台上按要求完成各项实验任务外，专门在电机实验室设置展柜，陈列各种电机的冲片、定子铁心、绕组、电刷、电机轴和轴承等小型电机零件，并供学生拆装。通过实物教学法的近距离接触，使学生对电机的内部结构获得直接的感性认识，了解电机内部复杂的机械结构和工作过程。需要说明的是，为了增加可操作性，通常展示的是一些小型实物电机，例如图1所示的小型直流电机部件等，虽然结构上与课堂上介绍的普通直流电机的结构不完全一样，但是并不影响学生对该类电机结构的认识和理解。
四、结束语
“电机学”是电气工程类专业的主干课程之一，具有很强的理论性和工程实践性。利用基于网络的多媒体教学方法，将现代数字仿真技术和实物教学法融入“电机学”教学，激发学生的学习兴趣，帮助学生形成对电机结构和运行原理的直观认识，必将有助于提高教学质量，实现高素质人才的培养。
参考文献：
[1]李发海,朱东起.电机学[M].北京:清华大学出版社,2007.
[2]朱成斌.PPT演示文稿的设计与美化[J].中国教育信息化,2012,(2):64-66.
[3]翟庆志,张筱汇.“电机学”课程教学的改革与实践[J].中国电力教育,2012,(3):76-77.
[4]代红,陈刚,肖建修,等.“电机学”课程教学改革的探讨[J].中国电力教育,2010,(33):68-69.
[5]花为,程明,D.Howe.新型磁通切换双凸极永磁电机的静态特性研究[J].中国电机工程学报,2006,(13):129-134.
（责任编辑：刘丽娜）
关键词：电机学；教学改革；教学方法
作者简介：杜怿（1979-），男，江苏无锡人，江苏大学电气信息工程学院，讲师；肖凤（1980-），女，江苏仪征人，江苏大学工业中心，实验师。（江苏?镇江?212013）
基金项目：本文系江苏大学工业中心国家级实验教学示范中心教学改革研究项目（ZXJG2009004）的部分研究成果。
中图分类号：G642?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）21-0052-02
“电机学”作为高校电气工程专业的一门专业基础课，在课程设置中占有关键性地位，其教学质量的好坏对后续课程的学习，乃至本专业学生今后的就业与深造均起着至关重要的作用。“电机学”具有理论性强、概念多、与工程实际结合紧密等特点，因此不仅要求学生具有扎实的工程数学、电路和电磁场等多门基础课程理论知识，还需要授课教师将授课内容与后续课程、生产应用等方面相结合，引导学生正确认识和掌握本课程教学内容。针对传统“电机学”课程教学存在的问题，本文从授课形式、教学内容以及实验手段等多个方面对本课程改革进行了探索，以期提高教学质量和教学效果。
一、充分利用多媒体教学，激发学生学习兴趣
兴趣是最好的老师，运用形式多样的教学方法，提高学生的学习兴趣，对提高教学质量起着十分重要的作用。
随着现代化教学进程的不断推进，多媒体教学技术已经在不同课程中得到了广泛运用，它可以根据不同的教学内容，充分利用丰富的颜色、声音、动画和视频等多媒体手段化静为动、化抽象为形象，最大限度地调动学生积极性，激发学生学习兴趣。充分利用多媒体教学信息量大、交互性好和共享性强等特点，是最大限度地发挥多媒体教学功效的关键所在。
1.精心设计PPT课件
PPT课件是课程教学的主要手段，高质量的课件不仅能帮助教师很好的传达信息、突出重点，还能给学生以美的享受，因此精心设计的PPT课件将有助于改善课堂教学质量。在制作“电机学”讲课PPT课件时，应注意以下问题：
第一，设计风格简洁统一。课堂教学是教师与学生之间的一种相互交流，而PPT课件只是课堂教学的一项辅助工具，因此其设计力求简洁，以免喧宾夺主。制作时不要使用过多的修饰图片，特别应避免使用动画作为修饰物，这样会使整个页面显得杂乱无章，增加学生的认知负荷，分散学生的注意力。第二，文字简练，重点突出。课件上大量的文字会使学生产生厌烦情绪，并且不利于掌握教学重点，因此PPT内容应以重点知识点和必要的图、表为主，对于必不可少的公式推导应尽量结合板书一步步的演示，以加深学生的理解。第三，适当选择字体及文字颜色。合适的字体及文字颜色不仅可以使整个PPT课件显得美观大方，层次感清晰，还能凸显教学重点，让学生一目了然。整个PPT课件的字体设置要尽量统一，并适度使用Flash动画、照片和视频。各类电机内部的机械结构复杂，电机内部的磁场分布不仅取决于磁极结构、电机类型以及通电情况等因素，还会随时间和转子位置的变化发生变化，因此初学的学生往往很难在较短的时间内理解相应的知识要点。因此，可以在PPT课件内适度的使用Flash动画、电机实物照片和视频等，帮助学生建立对电机结构和电机磁场的感性认识。
2.现代有限元方法与传统授课相结合
“电机学”是一门涵盖电学和磁学、稳态和瞬态、时间和空间等内容的复杂学科，而电机内部磁场的瞬态分析始终是传统“电机学”教学中的难点，例如学生很难迅速理解三相旋转磁场的概念。目前，现代有限元方法的发展已日趋成熟，各大公司纷纷推出了形形色色的商用有限元软件，为各行业做出了巨大贡献。目前比较常用的电机设计商用有限元软件有Ansys和Ansoft等，利用这些软件能很容易得到各种常用电机的磁场分布、气隙磁密、绕组磁链和磁密云图等结果，进行相应的稳态和瞬态分析，并可以利用图形和动画的形式表现出来，比教科书上静止的图片更为生动、形象。与传统理论推导相结合，将这些图形或动画展示给学生，让学生对电机内的磁场随电机结构、转子位置和通电情况等因素的变化过程产生直观的认识，必将起到事半功倍的作用。此外，如果条件允许还可以利用上述软件示意电机零件的受力、形变和发热等情况，可以使学生涉及的知识更加全面，也更加接近电机设计和使用的实际情况。
3.建立教学网站
“电机学”课程教学任务重、课时少，又涉及到很多抽象的概念，并且与工程实际结合密切，因此被认为是本专业最难学，也是最难教的课程之一。对于从来没有见过电机实物的初学者来说，靠课堂上有限的时间和教科书上的文字及示意图很难建立起对电机结构的整体认识。为此，需要教师正确的引导学生利用课后的时间加深所学的知识，温故知新。建立专门的教学网站，作为第二课堂供学生学习和交流，是行之有效的方法之一。教学网站的内容与功能主要体现在三个方面：首先，可以将诸如电机实物照片、自制的电机模型、Flash动画以及电机制造企业生产、检测电机和电机的应用情况等照片和视频挂在网站上供学生下载学习，在强化学生理论知识的基础上，建立电机从生产、检测到使用的直观印象，以弥补课堂教学的不足；其次，电机的使用离不开控制，而控制部分的设计又与控制系统的软硬件息息相关，但这一部分内容在“电机学”课程中却较少涉及，因此搜集不同电机的基本控制方法和软硬件的相关知识等资料，对这一部分内容做简单的介绍，让学生在了解电机本体结构的基础上，初步了解电机运行时所需控制环节的相关知识，更好的理解电机的运行原理，形成本课程与相关课程知识点的融会贯通；最后，专门开辟答疑论坛，供学生随时提问，并安排专门教师或研究生进行定期解答，同时也可以将批改作业或讨论时发现的共性问题整理后发布在论坛中。通过网络这一第二课堂形成师生之间的交流互动，并让学生在掌握电机基本工作原理的基础上接触诸如电机控制等与本课程相关的其他知识，定将为学生对本课程以及相关课程的学习提供很大的帮助。 二、适度增加新型电机内容，拓展学生知识面
传统“电机学”课程教学内容主要包括变压器、直流电机、异步电机和同步电机等四大类传统电机。随着生产实际的需要，特别是稀土永磁体性价比的不断提高和风力发电、电动汽车等新能源领域应用需求的持续增加，各种新型特种电机研究已经广泛展开，相比而言，传统“电机学”课程的授课内容就显得相对陈旧。因此，在掌握电机学理论基础的前提下，适当增加目前研究较为广泛的新型特种电机的内容介绍，无疑将能大大地拓展学生的专业知识面。例如在讲完异步电机之后，介绍双馈异步风力发电机基本结构与功能；同步电机之后，介绍永磁同步电机、混合动力汽车中普遍使用的插入式永磁电机和定子永磁型电机的结构；直流电机之后，介绍无刷直流电机以及控制方法等。这些新型电机的介绍将为学生在今后的就业或继续深造阶段打下良好的基础。然而，在新型电机介绍的时候，必须严格控制所用的教学学时，以免偏离“电机学”课程让学生“掌握电机基本运行原理”的教学目的。
三、采用实物教学法，形成学生直观认识
“电机学”是一门工程实践性很强的课程，而课程设置中的实验环节正是对课堂讲课的有益补充。虽然学生也能在传统的“电机学”实验课程中接触到实物电机，但由于这些电机都是装配完整的成品，学生依然无法直接观察电机的内部结构。因此，除了让学生在试验台上按要求完成各项实验任务外，专门在电机实验室设置展柜，陈列各种电机的冲片、定子铁心、绕组、电刷、电机轴和轴承等小型电机零件，并供学生拆装。通过实物教学法的近距离接触，使学生对电机的内部结构获得直接的感性认识，了解电机内部复杂的机械结构和工作过程。需要说明的是，为了增加可操作性，通常展示的是一些小型实物电机，例如图1所示的小型直流电机部件等，虽然结构上与课堂上介绍的普通直流电机的结构不完全一样，但是并不影响学生对该类电机结构的认识和理解。
四、结束语
“电机学”是电气工程类专业的主干课程之一，具有很强的理论性和工程实践性。利用基于网络的多媒体教学方法，将现代数字仿真技术和实物教学法融入“电机学”教学，激发学生的学习兴趣，帮助学生形成对电机结构和运行原理的直观认识，必将有助于提高教学质量，实现高素质人才的培养。
参考文献：
[1]李发海,朱东起.电机学[M].北京:清华大学出版社,2007.
[2]朱成斌.PPT演示文稿的设计与美化[J].中国教育信息化,2012,(2):64-66.
[3]翟庆志,张筱汇.“电机学”课程教学的改革与实践[J].中国电力教育,2012,(3):76-77.
[4]代红,陈刚,肖建修,等.“电机学”课程教学改革的探讨[J].中国电力教育,2010,(33):68-69.
[5]花为,程明,D.Howe.新型磁通切换双凸极永磁电机的静态特性研究[J].中国电机工程学报,2006,(13):129-134.
（责任编辑：刘丽娜）