王偉平 陳國麗

[摘要]結(jié)合長沙理工大學(xué)電機學(xué)實驗課程教學(xué)的具體實際，基于對電機學(xué)實驗課程教學(xué)的客觀性、可行性和創(chuàng)新性的認(rèn)識，提出了選擇實驗教學(xué)內(nèi)容、合理安排學(xué)時和構(gòu)建實驗教學(xué)考核測評指標(biāo)體系的改革方法。從采取啟發(fā)式和討論式教學(xué)方法、運用現(xiàn)代化教學(xué)手段和分組實驗考核等三個方面，深化和探索電機學(xué)實驗課程的教學(xué)改革。

[關(guān)鍵詞]電機學(xué) 實驗課程教學(xué) 教學(xué)改革 創(chuàng)新

引言

電機學(xué)是電氣工程及其自動化專業(yè)的重要課程之一。 電機學(xué)實驗是本課程不可缺少的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。電機學(xué)實驗課程理論性強，涉及的基礎(chǔ)理論和知識面廣，牽涉到電、磁、熱、力、光等綜合知識，教學(xué)內(nèi)容與工程實際聯(lián)系緊密，既帶有基礎(chǔ)性又帶有專業(yè)性。通過實驗課的教學(xué)，學(xué)生加深對各類電機基本工作原理和基本性能的理解，有助于掌握各類電機的運行特性及分析、計算方法，為畢業(yè)后從事電力系統(tǒng)及電氣工程相關(guān)專業(yè)的運行、調(diào)試和維護(hù)打下堅實的基礎(chǔ)。

一、電機學(xué)實驗課程教學(xué)的客觀現(xiàn)狀分析

作為培養(yǎng)學(xué)生實踐能力、綜合能力和創(chuàng)新能力的實驗教學(xué)，其改革進(jìn)程滯后理論教學(xué)改革的進(jìn)程。長期以來，實驗教學(xué)在高等學(xué)校教學(xué)過程中得不到實質(zhì)性的重視，所形成的實驗教學(xué)模式自然就不能適應(yīng)教學(xué)改革和人才培養(yǎng)的要求。長沙理工大學(xué)電機學(xué)實驗教學(xué)現(xiàn)狀歸納起來主要表現(xiàn)為以下幾個方面：

（1）學(xué)校招生規(guī)模的不斷擴大，學(xué)生人數(shù)大大地增加，但實驗指導(dǎo)人數(shù)卻沒有相應(yīng)增加，相對地增加了指導(dǎo)教師的壓力，使指導(dǎo)教師疲于應(yīng)付，業(yè)務(wù)水平得不到提高。

（2）實驗設(shè)備全部采用直觀性好的原型機（變壓器、直流電機、同步電機和異步電機各8套），但仍停留在相當(dāng)陳舊的水平，實驗設(shè)備缺乏有效的保護(hù)與監(jiān)控措施，實驗安全存在隱患，教學(xué)工作量大，嚴(yán)重影響教學(xué)質(zhì)量，不能適應(yīng)新形勢下的教學(xué)需要。

（3）傳統(tǒng)教學(xué)中，教學(xué)觀念落后。教學(xué)的主要目的是鍛煉學(xué)生的基本操作技能，無法滿足新時代新技術(shù)發(fā)展的要求。應(yīng)突破傳統(tǒng)模式，向設(shè)計、應(yīng)用和創(chuàng)新的綜合訓(xùn)練方式過渡。

（4）實驗教學(xué)每學(xué)年有10多個班、500人左右，學(xué)時多，實驗內(nèi)容陳舊，一學(xué)期完成，教學(xué)手段和教學(xué)方法落后，缺乏針對性和應(yīng)用性。

（5）實驗課程未單獨開課，實驗教學(xué)環(huán)節(jié)采取考查方式，實驗考核成績作為電機學(xué)專業(yè)課程總成績的一部分，占15%，不利于提高學(xué)生參與實驗教學(xué)的積極性和主動性。實驗考核方法以班為單位成建制進(jìn)行，驗證型實驗占了較大的比例，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。實驗課的考核成績是以實驗報告為依據(jù)進(jìn)行評定的。無形中造成了一種錯誤的導(dǎo)向，學(xué)生只重視理論學(xué)習(xí)，不重視實驗操作，不利于達(dá)到開設(shè)實驗課的真正目的。缺少一個科學(xué)、合理的實驗教學(xué)考核測評指標(biāo)體系，使實驗教學(xué)考核在項目、內(nèi)容、方式、成績劃分等環(huán)節(jié)上缺乏整體構(gòu)思和設(shè)計，不利于實驗教學(xué)內(nèi)容整合和體系的建立。

二、電機學(xué)實驗課程教學(xué)改革的基本思路

長期以來，電機學(xué)實驗課程的教學(xué)目的停留在使學(xué)生鞏固和加深對理論課程某些理論和概念的理解，掌握電機實驗基本方法、掌握電機實驗技術(shù)和常用儀器的構(gòu)造原理及使用方法，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和觀察能力及處理實驗結(jié)果能力的基礎(chǔ)上。隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展和新知識的不斷增加，以往的教學(xué)內(nèi)容和模式不能適應(yīng)21世紀(jì)培養(yǎng)人才的要求?；趯﹄姍C學(xué)實驗課程教學(xué)的客觀性、可行性和創(chuàng)新性的認(rèn)識，在教學(xué)內(nèi)容、課時安排、考核測評指標(biāo)體系及教學(xué)改革措施等多方面進(jìn)行探索，對以前的傳統(tǒng)教學(xué)方式進(jìn)行改進(jìn)。[1]

（二）基于客觀性選擇實驗課程教學(xué)內(nèi)容 合理安排學(xué)時

結(jié)合電機學(xué)實驗課程教學(xué)的客觀現(xiàn)狀，根據(jù)電氣工程及其自動化專業(yè)的特點（專業(yè)方向為電力系統(tǒng)及其自動化，培養(yǎng)的學(xué)生將來擇業(yè)的方向主要為電力系統(tǒng)，而變壓器和同步電機是電力系統(tǒng)生產(chǎn)電能和輸、配電的關(guān)鍵設(shè)備，有針對性地選擇實驗教學(xué)內(nèi)容。）、結(jié)合專業(yè)教材（選用華中科技大學(xué)辜承林等編著的《電機學(xué)》教材）、參照教學(xué)大綱（先淺后深、先易后難，不至于一開始就感到難度太大而失去學(xué)習(xí)的信心和興趣）、編寫增加“三性”實驗內(nèi)容（占實驗總項目的50%）、采用電機實驗室自編的實驗教材（與直觀性好的原型機配套）、確定必做和選做實驗內(nèi)容（設(shè)計綜合性實驗多于驗證性實驗）、采取分小組完成實驗（每組不超過3人）。在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)順序和教學(xué)學(xué)時（實驗課程已減為16學(xué)時，兩學(xué)期完成）上進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整[2]，具體安排如下：

表1：電機學(xué)實驗項目一覽表

（二）構(gòu)建可行性的實驗課程教學(xué)考核測評指標(biāo)體系

考核測評指標(biāo)體系是成績評定的依據(jù)，在廣泛征求同行專家意見的基礎(chǔ)上，我們建立了一套可行的實驗教學(xué)考核測評指標(biāo)體系，實施全程的、動態(tài)的、綜合性的評分標(biāo)準(zhǔn)和考核方法，突出對學(xué)生動手能力和綜合分析問題能力的考核。主要針對學(xué)生的預(yù)習(xí)及課堂提問（3分）、操作技能（4分）、實驗記錄（2分）、實驗紀(jì)律（2分）、實驗報告（4分）等指標(biāo)分幾個等級逐項評分，綜合后得出實驗總成績。

實驗前要求學(xué)生寫出預(yù)習(xí)報告，針對學(xué)生應(yīng)掌握的主要環(huán)節(jié)，采取抽查與普查、討論（容易出現(xiàn)錯誤的內(nèi)容）與提問（關(guān)鍵性的問題）等方式讓學(xué)生對所做實驗有初步了解，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)實驗作風(fēng)。實驗操作主要考查實驗態(tài)度是否嚴(yán)肅認(rèn)真、操作是否規(guī)范等，任課教師在實驗過程中堅持巡查指導(dǎo)。實驗數(shù)據(jù)是學(xué)生對該實驗原理的掌握程度和實驗技能好壞的反映，要求實驗數(shù)據(jù)必須科學(xué)、真實，這是培養(yǎng)學(xué)生實時求是、一絲不茍的科學(xué)態(tài)度的有利措施。每次實驗完畢，都要求學(xué)生把該次實驗的數(shù)據(jù)或結(jié)果當(dāng)場交給任課老師，由老師檢查簽字。如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有錯，則指出原因后重做。如有偽造者，則取消該次成績，并對學(xué)生進(jìn)行嚴(yán)肅的批評教育。實驗紀(jì)律主要考查學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度是否端正。如通過簽到對學(xué)生進(jìn)行考勤，實驗中是否遵守實驗紀(jì)律、愛護(hù)儀器設(shè)備，實驗后儀器、儀表在桌面上擺放是否整齊等。實驗報告按照學(xué)院制訂的統(tǒng)一格式書寫，要求寫清數(shù)據(jù)處理的過程、對實驗結(jié)果進(jìn)行分析討論、在實驗中出現(xiàn)問題的處理過程及體會，啟發(fā)和鼓勵學(xué)生以論文的形式寫出，培養(yǎng)學(xué)生概括科學(xué)實驗的能力[3]。

（三）圍繞創(chuàng)新性深化實驗課程教學(xué)改革

新時期對實驗教學(xué)的重要性有了新的評價，加大創(chuàng)新力度，培養(yǎng)具有創(chuàng)新素質(zhì)人才成為當(dāng)前實驗教學(xué)的新要求。圍繞創(chuàng)新性這一原則，我們深化和探索電機學(xué)實驗課程的教學(xué)改革。

1.采取啟發(fā)式和討論式教學(xué)方法

電機學(xué)實驗課程教學(xué)既有時間概念又有空間概念、既有電磁知識又有機械知識、既有熱學(xué)、力學(xué)原理又有光學(xué)原理、既有靜止電機又有旋轉(zhuǎn)電機、既有單相又有三相、既有電動機又有發(fā)電機、既有直流電機又有交流電機、既有同步電機又有異步電機等，學(xué)生要掌握各類電機的結(jié)構(gòu)、工作原理、運行特性和分析方法倍感困難。在實驗教學(xué)中，改革教學(xué)方法，把原來的灌輸式教學(xué)改為啟發(fā)式和討論式。要善于引導(dǎo)學(xué)生思考，善于提出問題并給學(xué)生留出充分的思考空間。

例如，在進(jìn)行同步發(fā)電機的運行特性（外特性和調(diào)整特性）實驗時，因為前面做過了直流發(fā)電機的運行特性實驗，根據(jù)外特性和調(diào)整特性的概念、特性和分析方法，在實驗前啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生對同步發(fā)電機的運行特性實驗，作出充分的思考。一堂課，在什么地方提問題、在什么階段提問題、提什么問題，都有講究，要求教師要精心做準(zhǔn)備，要注意課堂氣氛的平等和自由。討論中，要善于引導(dǎo)，鼓勵學(xué)生提出問題，以點撥為主，不同的問題，采取不同的啟發(fā)方法。

實際教學(xué)中，還有許多內(nèi)容可以采用“啟發(fā)式”和“討論式”教學(xué)方法。如：同步發(fā)電機的并網(wǎng)與三相變壓器的并聯(lián)運行、同步發(fā)電機的工作原理與直流發(fā)電機的工作原理、異步電動機的啟動、調(diào)速與直流電動機的啟動、調(diào)速等。通過運用“啟發(fā)式”和“討論式”教學(xué)方法，對前后知識進(jìn)行相似比較，使學(xué)生溫故知新，提高學(xué)習(xí)效率。

2.運用現(xiàn)代化教學(xué)手段

在實驗教學(xué)方法和手段上，應(yīng)打破原來“語言+黑板+教材+演示”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，利用多媒體教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)等多種現(xiàn)代化教學(xué)形式，提高實驗教學(xué)效率。在實驗教學(xué)時數(shù)有限的情況下，如何利用有限的實驗教學(xué)時數(shù)搞好實驗教學(xué)一直是值得探討的問題。

例如：我們將電機學(xué)實驗課程結(jié)合實驗項目的內(nèi)容和教學(xué)大綱的要求，制作成集文字、圖形、圖像、動畫、聲音和影像于一體的多媒體實驗課件，清晰、逼真、形象地將相關(guān)內(nèi)容展現(xiàn)出來。利用網(wǎng)絡(luò)建設(shè)好電機學(xué)實驗課程網(wǎng)站。一方面可更加有效地指導(dǎo)學(xué)生完成實驗，提高動手能力。另一方面可通過觀看實驗演示，延伸實驗教學(xué)范圍，彌補課堂教學(xué)的不足，以求達(dá)到“以點帶面”的教學(xué)效果。充分體現(xiàn)教師的教育思想和教學(xué)特點，實現(xiàn)實驗教學(xué)手段現(xiàn)代化。

3.分組實驗考核

考核，是任何教師和學(xué)生完成課程學(xué)習(xí)后必須經(jīng)過的程序。考核方法是否得當(dāng)，對學(xué)生的培養(yǎng)影響較大。好的考核方法，可以改善學(xué)習(xí)風(fēng)氣，提高教學(xué)質(zhì)量。

我們根據(jù)工科學(xué)生的專業(yè)特點及課程實驗的具體要求，制定實驗分組原則。即根據(jù)學(xué)生的層次、志愿、平時成績和能力，進(jìn)行雙向選擇，分成三大組（每個大組包含若干個小組）。

第一大組主要是針對所有按教學(xué)計劃要求進(jìn)行電機學(xué)實驗的學(xué)生，實驗成績占課程總成績的15%，學(xué)生需完成教學(xué)大綱要求的八個基本實驗。

第二大組主要是針對部分想在該方面再提高的所有按教學(xué)計劃要求進(jìn)行電機學(xué)實驗的學(xué)生，實驗成績占課程總成績的20%，學(xué)生需完成教學(xué)大綱要求的八個基本實驗及自主設(shè)計兩個創(chuàng)新實驗。

第三大組主要是針對部分特別優(yōu)秀的本科生，實驗成績占課程總成績的30%，除需完成八個基本實驗外，還需參與完成一項科研課題、或參與完成一項科研產(chǎn)品設(shè)計、或獨立完成一篇科研論文[4]。

三、結(jié)語

實驗是科學(xué)理論的源泉，是工程技術(shù)的基礎(chǔ)。這就要求國家、地方和高校加大實驗室建設(shè)的資金投入，改善實驗室的辦學(xué)條件，正確對待實驗教學(xué)人員的地位和作用，進(jìn)而提高實驗教學(xué)質(zhì)量。我們將進(jìn)一步深化改革，使電機學(xué)實驗教學(xué)工作在各方面更趨完善成熟，為高等教育事業(yè)貢獻(xiàn)力量，為社會培養(yǎng)有用之才。

[參考文獻(xiàn)]

[1]王旭紅，歐陽明，吳素平.電機學(xué)課程教學(xué)改革探索[M].中國電力教育，2007，（9）：62-64.

[2]辜承林，陳喬夫，熊永前.電機學(xué)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2001.

[3]肖金鳳，朱榮輝，盛義發(fā).電氣工程及自動化專業(yè)電機學(xué)教學(xué)改革研究 [J].電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報，2003，15（5）：97-99.

[4]程金林，吳斌，靳曉枝，黃錚.高校實驗教學(xué)考核模式的改革與實踐[J].實驗室研究與探索，2005，24（4）：76-78.

（作者單位：長沙理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院 湖南 長沙）