電機與電力拖動課程教學(xué)方式改革的探索研究

謝超 朱銀龍

摘 要：電機與電力拖動是一門內(nèi)容繁雜、概念抽象、實踐性強的專業(yè)基礎(chǔ)課，傳統(tǒng)的教學(xué)方法難以適應(yīng)現(xiàn)階段該門課程的教學(xué)需要。有鑒于此，本文首先從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)安排、教學(xué)手段三方面對該門課程的教學(xué)現(xiàn)狀及存在問題進(jìn)行分析。進(jìn)而針對現(xiàn)存問題，對電機與電力拖動課程的教學(xué)方式改革進(jìn)行探索與研究，并提出一系列相應(yīng)的優(yōu)化調(diào)整措施，旨在改善傳統(tǒng)教學(xué)模式，滿足課程教學(xué)需求，提高課程教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：電機與電力拖動;教學(xué)方式;教學(xué)改革;探索研究

電機與電力拖動課程是為機電一體化、電氣工程、自動化等專業(yè)所開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，是電機學(xué)和電力拖動基礎(chǔ)兩門課程的有機結(jié)合。[1]該門課程旨在讓學(xué)生掌握電機的基本原理、運行特性、控制方式、電力拖動系統(tǒng)的分析與計算等方面的知識和專業(yè)技能，為職業(yè)能力的培養(yǎng)做準(zhǔn)備。因此，該門課程在上述專業(yè)人才培養(yǎng)方案中起著承上啟下的作用，其教學(xué)質(zhì)量的優(yōu)劣將對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)產(chǎn)生極大的影響。然而，長期以來，電機與電力拖動這門課程因其涵蓋知識面廣、理論性強、概念抽象、內(nèi)容復(fù)雜等特點，在教學(xué)過程中一直存在著教師難教、學(xué)生難學(xué)的“兩難”境地，[2]這使得傳統(tǒng)的教學(xué)方法難以適應(yīng)現(xiàn)階段課程教學(xué)的需要。因此，開展對該門課程的教學(xué)現(xiàn)狀分析及教學(xué)方式改革的探索與研究具有重要意義。[3，4，5，6]有鑒于此，本文將根據(jù)我校在電機與電力拖動課程中的教學(xué)現(xiàn)狀，并結(jié)合自身的教學(xué)體會，重點分析該門課程在現(xiàn)階段教學(xué)過程中所存在的問題，發(fā)現(xiàn)癥結(jié)所在。進(jìn)而在此基礎(chǔ)上，對電機與電力拖動課程的教學(xué)方式改革進(jìn)行探索與研究。

1 教學(xué)現(xiàn)狀及問題分析

作為一門非常關(guān)鍵的專業(yè)基礎(chǔ)課程，電機與電力拖動這門課程既強調(diào)科學(xué)理論性，又強調(diào)實際應(yīng)用性，因此對教學(xué)質(zhì)量提出了多方面的要求。本文結(jié)合從事該門課程的相關(guān)教學(xué)經(jīng)驗，從以下三方面對該門課程的教學(xué)現(xiàn)狀及存在問題進(jìn)行分析。

1.1 教學(xué)內(nèi)容方面

一方面，電機與電力拖動課程將電機學(xué)和電力拖動內(nèi)容有機地結(jié)合在一起，主要講授各類電機的基本原理與特性，以及利用電動機作為原動機來拖動生產(chǎn)機械按人們規(guī)定的要求進(jìn)行運動的基本理論，涉及有關(guān)電、磁、力、熱以及結(jié)構(gòu)、材料和工藝等多方面的知識。教學(xué)內(nèi)容多而雜是該門課程的一大特點。因此，亟須對教學(xué)模式進(jìn)行改革以應(yīng)對內(nèi)容多、知識廣與進(jìn)度快、學(xué)時少之間的矛盾。

另一方面，教材的質(zhì)量是影響課堂教學(xué)質(zhì)量的另一個關(guān)鍵因素。首先，電機與電力拖動課程的相關(guān)教材在內(nèi)容編寫方面運用了大量篇幅的數(shù)學(xué)公式，這使得在整個教學(xué)過程中不可避免地要去掌握并理解這些數(shù)學(xué)公式的變形及推導(dǎo)?；逎膬?nèi)容無疑加劇了教學(xué)的“兩難”困境，同時往往也忽略了對公式背后物理意義真正有意義的理解。其次，當(dāng)前的教材大多對近年來電機領(lǐng)域涌現(xiàn)的先進(jìn)技術(shù)、工程實踐等方面的內(nèi)容編排過少，凸顯出一種知識滯后、偏重理論、脫離實際應(yīng)用之感，影響教學(xué)質(zhì)量。

1.2 教學(xué)安排方面

目前，國內(nèi)高校普遍將電機與電力拖動課程的教學(xué)重點安排在課堂講授上，相較而言，實踐教學(xué)的課時比重過少。再加上當(dāng)前這門課程的考核評價方式局限于理論考核，使得學(xué)生們將課程的學(xué)習(xí)重點過多地放在理論概念和數(shù)學(xué)公式的死記硬背上，忽略了關(guān)鍵的實驗與實訓(xùn)課程的學(xué)習(xí)與鍛煉。這造成了在整個教學(xué)過程中重視理論知識考核，忽視對學(xué)生工程實踐應(yīng)用能力培育的嚴(yán)重問題。再者，一些教學(xué)單位實驗設(shè)備的不足，這也是造成上述問題的一個原因，過多的學(xué)生被同時安排至一套實驗設(shè)備上，嚴(yán)重打擊了許多學(xué)生的實驗積極性，助長了實驗任務(wù)完成的依賴性。

此外，教師隊伍的整體素質(zhì)也對課程的教學(xué)質(zhì)量有著重要影響。目前，我校該門課程的任課教師主要來自海內(nèi)外各大高校畢業(yè)的博士研究生，涵蓋了機械工程、控制科學(xué)與工程、物理學(xué)等多種專業(yè)。這些教師的年齡大多在35歲以內(nèi)，年輕化是這支隊伍的一大特色。然而，其中鮮有教師是電氣工程及自動化專業(yè)出身，甚至有部分教師在授課前自身都未有系統(tǒng)地學(xué)習(xí)過該門課程。如此便帶來了一個嚴(yán)重的問題，即許多教師在課程的教學(xué)過程中，并不能準(zhǔn)確地把握知識的難點和重點。加之青年教師教學(xué)經(jīng)驗的不足、教學(xué)理念的匱乏，造成了該門課程照本宣科的現(xiàn)象比較嚴(yán)重，嚴(yán)重阻礙了課堂教學(xué)質(zhì)量的提升。

1.3 教學(xué)手段方面

電機與電力拖動這門課程的知識體系是建立在多門基礎(chǔ)課程之上的，這些基礎(chǔ)課程包括了高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、電路原理等。因此，要學(xué)好這門課程，就必須要具備較強的理論基礎(chǔ)。然而，上述基礎(chǔ)課程均是本科學(xué)習(xí)中的難點課程，課程難度的大幅累加使得許多學(xué)生在該門課程的學(xué)習(xí)初始便屢屢受挫，因而心生恐懼，逐漸地產(chǎn)生了抵觸情緒，失去了學(xué)習(xí)的積極性和主動性，嚴(yán)重影響了自身的學(xué)習(xí)質(zhì)量。

傳統(tǒng)的教學(xué)方式以教師的課堂講授為主，實驗實訓(xùn)操作為輔。這種方式更側(cè)重于理論學(xué)習(xí)，而學(xué)生的實踐機會較少。同時，在教學(xué)過程中面臨著學(xué)時少、知識多、內(nèi)容難、教學(xué)效果弱的矛盾。如此，教師往往按照自身對電機與電力拖動這門課程的理解，來傳授知識，而學(xué)生為了應(yīng)對理論考試，不得不進(jìn)行大量機械性的記憶，表現(xiàn)出了被動的學(xué)習(xí)行為。此外，在授課的過程中，教師未具備問題導(dǎo)向性，加之該門課程本身比較復(fù)雜，使得授課過程過于抽象，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和興趣，學(xué)生的課堂參與程度不髙。這種傳統(tǒng)的教學(xué)方式使得學(xué)生無法對知識進(jìn)行靈活的應(yīng)用，缺乏創(chuàng)新能力，難以培養(yǎng)學(xué)生關(guān)鍵的工程和實踐能力。因此，以上種種跡象充分說明了傳統(tǒng)的教學(xué)方式并不完全適應(yīng)電機與電力拖動這門課程的特性，阻礙了教學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展。

2 教學(xué)方式改革的探索與研究

2.1 針對教學(xué)內(nèi)容

針對電機與電力拖動課程教學(xué)內(nèi)容多、雜、晦澀、滯后的特點，我校課程教研組根據(jù)多年的相關(guān)教學(xué)經(jīng)驗，同時結(jié)合學(xué)生的實際學(xué)習(xí)情況，推出了一系列的教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化措施。

第一，淡化公式推導(dǎo)，強調(diào)基本應(yīng)用。該門課程中許多結(jié)論的理論推導(dǎo)是非常煩瑣的，并且對先前的高數(shù)、物理基礎(chǔ)要求很高。許多學(xué)生在先前課程中學(xué)習(xí)得并不好，結(jié)果導(dǎo)致老師在推導(dǎo)這些公式時，常常已耗費了大量的課堂時間，學(xué)生仍難以真正理解。鑒于此，我校在教學(xué)中一直主張“以應(yīng)用為導(dǎo)向”的教學(xué)思想，在課堂中對公式的推導(dǎo)過程只作簡單的介紹，而把講授的重點放在傳授學(xué)生如何應(yīng)用方面，僅對結(jié)論公式作重要的說明，同時強調(diào)該結(jié)論公式的應(yīng)用條件、方法及場合。而對于學(xué)有余力的學(xué)生，再將這部分略去的內(nèi)容放入課后，當(dāng)作一項附加任務(wù)，如此更能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)研究興趣。這樣既滿足了該門課程的教學(xué)安排，又更好地響應(yīng)了本科教育精神。

第二，增加形象演示，理論聯(lián)系實際。電機與電力拖動課程具有理論性強、概念抽象的特點，加之本科學(xué)生的感性認(rèn)識和實踐認(rèn)識不足，致使該門課程在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)做到盡量使用實物、教具、模型、動畫等更直觀的演示手段。增加形象性演示，增強學(xué)生的感性認(rèn)識，以此加深學(xué)生對理論知識的理解和掌握，從而獲得事半功倍的教學(xué)效果。例如，在講解交流電機原理時，若能利用一個拆解的舊電機來實物展示其具體結(jié)構(gòu)及繞組情況，再配上相關(guān)的動畫演示，便能使學(xué)生一目了然，速度掌握此處知識，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，同時也降低教師的講解難度。

第三，優(yōu)化教材內(nèi)容，補充最新進(jìn)展。近年來，電機技術(shù)日新月異，但該門課程的配套教材卻相較而言顯得滯后。有鑒于此，我校課程教研組對目前使用的配套教材內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化與更新。首先，在內(nèi)容優(yōu)化方面，我校教研組旨在做到因材施教，即根據(jù)學(xué)生及實際教學(xué)情況，重新整合并優(yōu)化調(diào)整教學(xué)內(nèi)容及授課體系，強調(diào)必要的理論基礎(chǔ);刪減掉學(xué)科性過強而缺乏實踐意義的部分，以便學(xué)生日后走向工作能夠更好地理解與應(yīng)用，從而實現(xiàn)教學(xué)安排與教學(xué)目標(biāo)的有機統(tǒng)一。其次，在知識更新方面，任何一門課程只有把最新的知識理論傳授給學(xué)生，才能激發(fā)起學(xué)生的求知欲，真正地把這門課程教好。因此，該門課程的教師應(yīng)當(dāng)認(rèn)真?zhèn)湔n，積極查閱最新的信息資料，及時了解當(dāng)前的科技動態(tài)，不斷更新、豐富、改進(jìn)自己的授課教案與講稿，真正做到授課體系的實時更新及知識技術(shù)的與時俱進(jìn)。

2.2 針對教學(xué)安排

針對電機與電力拖動課程在教學(xué)安排方面存在的問題，我校課程教研組對此進(jìn)行了調(diào)整優(yōu)化。

第一，鑒于電機與電力拖動是一門內(nèi)容抽象而又實踐性頗強的課程，我校課程教研組始終認(rèn)為，在該門課程的教學(xué)過程中，實踐教學(xué)與理論教學(xué)應(yīng)具有同等重要的地位，彼此之間是相輔相成、相互促進(jìn)的關(guān)系，因而一直主張增加實踐課程的學(xué)時和成績比重，并在初步課程調(diào)整下收獲了一定成效。將理論教學(xué)與實驗教學(xué)進(jìn)行融合，將部分晦澀的理論課程內(nèi)容轉(zhuǎn)移至實驗室內(nèi)進(jìn)行講解，通過直觀的實驗演示，達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。同時還主張理論和實驗課程均由同一名教師承擔(dān)，如此安排可以讓該名教師更合理規(guī)劃、統(tǒng)籌全局，使教學(xué)內(nèi)容更具針對性和目的性，以改變傳統(tǒng)的理論課堂和實踐課題分離的教學(xué)弊端。

第二，對實驗教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式主要以對所授理論知識的驗證為主，學(xué)生僅需按照統(tǒng)一方法重復(fù)已驗證過的實驗，即可得到對應(yīng)的實驗結(jié)果。雖然這種模式亦可在一定程度上培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和技能，但更多的是重復(fù)性操作，且易讓學(xué)生產(chǎn)生實踐上的依賴，不利于調(diào)動學(xué)生的實踐積極性和培養(yǎng)創(chuàng)新意識，使得傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式始終處于一種機械重復(fù)、缺乏主動創(chuàng)新的不良形態(tài)。因此，實驗教學(xué)應(yīng)當(dāng)盡量從機械重復(fù)性轉(zhuǎn)變到實踐創(chuàng)新性，即減少演示性、驗證性的實驗教學(xué)內(nèi)容，增加綜合性、設(shè)計性的內(nèi)容，旨在讓學(xué)生通過課程知識、文獻(xiàn)查閱、探索討論等來完成實驗任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生的實踐及協(xié)同創(chuàng)新能力。

第三，不斷提升任課教師的教學(xué)水平。毫無疑問，任課教師的教學(xué)水平直接關(guān)系到課程的教學(xué)質(zhì)量，只有不斷提高教師隊伍的整體知識與實踐水平，才能不斷豐富課堂內(nèi)容，提升教學(xué)質(zhì)量，從根本上吸引學(xué)生參與到課程學(xué)習(xí)與實踐中去。因此，我校課程教研組對電機與電力拖動課程的教師提出了以下要求：首先，建立青年教師教學(xué)導(dǎo)師制，為新進(jìn)青年教師分配教學(xué)導(dǎo)師。該導(dǎo)師由具有相關(guān)教學(xué)經(jīng)驗和教學(xué)水平的資深教師擔(dān)任，對青年教師在課程教學(xué)上實施全方位的指導(dǎo)，同時制定相關(guān)的考核制度。其次，課程教師應(yīng)通過精品課程等學(xué)習(xí)資料豐富完善自身的教學(xué)技巧，并定期組織教研組內(nèi)進(jìn)行集體學(xué)習(xí)，分享彼此的學(xué)習(xí)心得，旨在以名師為學(xué)習(xí)對象，不斷提升教研組專業(yè)水平，注重該學(xué)科的知識學(xué)習(xí)與積累。最后，課程教師應(yīng)把握每次外出調(diào)研學(xué)習(xí)的機會，深入企業(yè)生產(chǎn)一線，了解與課程相關(guān)的生產(chǎn)過程、實際需求以及先進(jìn)技術(shù)，以“雙師型”教師為努力方向，不斷前進(jìn)。

2.3 針對教學(xué)手段

針對目前電機與電力拖動課程教學(xué)手段形式較為單一且效率不高的問題，前文已經(jīng)有部分涉及。除此之外，對于上述問題，我校課程教研組還有以下建議。

增加輔助教學(xué)新手段，突破教學(xué)形式單一的瓶頸。如今，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機及其各項軟件已經(jīng)普及，并成為教學(xué)的重要手段之一。其中，MATLAB作為一款具有強大計算、繪圖、動態(tài)仿真功能的數(shù)學(xué)軟件，已在國外電機類基礎(chǔ)教學(xué)中得到了廣泛運用，而國內(nèi)高校卻在普及此類軟件使用方面做得不足。為此，我校課程教研組建議加大MATLAB等軟件的使用力度，并主張將此類軟件融入電機與電力拖動課程的教學(xué)過程中，突破當(dāng)前教學(xué)形式單一的瓶頸。

MATLAB軟件在電機與電力拖動課程中的輔助教學(xué)功能主要可歸結(jié)為3個方面：第一，數(shù)值計算。利用MATLAB中豐富的函數(shù)資源、計算資源，可以快捷、高效、準(zhǔn)確地解決電機與電力拖動課程中的各類計算問題。因此，將MATLAB的數(shù)值計算功能與電機與電力拖動課程充分結(jié)合，不但可以簡化繁雜的數(shù)學(xué)計算，而且還可以充實該門課程原有的知識結(jié)構(gòu)體系，使學(xué)生更好地學(xué)習(xí)和研究。第二，曲線繪制。在電機與電力拖動課程的整個知識結(jié)構(gòu)體系中，充斥著大量的公式和對應(yīng)特性曲線。利用MATLAB則能以簡潔的步驟將抽象的理論公式轉(zhuǎn)化為更加直觀、形象的圖形，為多角度、多方面進(jìn)行思考，引進(jìn)創(chuàng)新思維提供良好的實踐環(huán)境。第三，運動仿真。利用MATLAB提供的Simulink仿真工具，可以對電機與電力拖動課程中電機的穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)運行過程進(jìn)行模擬仿真。因為上述仿真操作簡單易學(xué)，并且其中模塊參數(shù)和仿真參數(shù)又便于調(diào)整，所以具有很大優(yōu)勢。同時，采用Simulink進(jìn)行電機與電力拖動仿真實驗，來代替相應(yīng)的實物實驗，也不失為對教學(xué)單位實驗設(shè)備的不足的一種有效補充辦法。

3 結(jié)語

本文根據(jù)我校在電機與電力拖動課程中的教學(xué)現(xiàn)狀以及自身教學(xué)體會，分析了現(xiàn)階段該門課程教學(xué)過程中存在的問題。結(jié)合這些現(xiàn)存問題，對電機與電力拖動課程的教學(xué)方式改革進(jìn)行了探索與研究，并提出了一系列優(yōu)化措施。這些調(diào)整措施主要集中在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)安排、教學(xué)手段3個方面，旨在充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，平衡理論學(xué)習(xí)與實踐學(xué)習(xí)的關(guān)系，改善傳統(tǒng)的教學(xué)模式，提高課程的教學(xué)質(zhì)量，更好地滿足本科教學(xué)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳玉香，李艷，劉華，毛宗源.電機及拖動（第二版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013：1-6.

[2] 戴曉東，楊中華.《電機及電力拖動》教學(xué)亟待解決的問題及對策[J].中國科技信息，2008（24）：181+183.

[3] 趙志科.基于應(yīng)用型本科教育的《電機及電力拖動》課程探索與研究[J].讀與寫（教育教學(xué)刊），2018，15（10）：87+107.

[4] 閻昌國.地方院校電機及電力拖動教學(xué)現(xiàn)狀分析及對策[J].大學(xué)教育，2018（08）：70-72.

[5] 周海燕，陳旻鵬，徐兆軍，鄭梅生.三螺桿泵壽命試驗臺測控系統(tǒng)設(shè)計[J].測控技術(shù)，2018，37（12）：12-16.

[6] 黃玉萍.測試技術(shù)與傳感器課程多元化教學(xué)改革探索研究[J].藝術(shù)科技，2019，32（17）：139-140.

作者簡介：謝超（1987—），男，江蘇南京人，博士，講師。

朱銀龍（1981—），男，江蘇東海人，博士，副教授。