“电机学”课程实验教学改革的研究与实践

闫群民

（陕西理工学院，陕西 汉中 723003）

0 引 言

电机学是电气工程及其自动化专业重要的专业基础课程之一。主要讲授电力系统中的变压器、直流电机、同步电机及异步电机等电力设备。它是学习电力系统分析、电力系统继电保护、发电厂变电站电气部分等后续课程的基础。实验教学是多学科知识的综合,在工科专业教学中占有举足轻重地位，必须重视[1,2]。电机学课程既有基础课的性质，同时具有工程实验的性质。目前许多授课教师对课程的教学内容阐述很详尽，往往忽略了课程实验环节的教学，没有认识到实验教学环节在工程应用中有着非常重要的位置。结果由于该门课程理论性较强，实验教学环节跟不上，导致了学生学习兴趣的降低，大大削弱该门课程的教学效果[3]。因此，如何改变“电机学”现有的实验教学环节就成为亟待解决的问题。文中针对电机学课程实验教学的现状进行了分析，分别从实验内容的合理设置、对比性实验的开设、引入计算机仿真技术及加强工程实训等方面提出了实验教学改革措施。这些改革措施和建议，为今后培养适应社会发展的高素质电气类工程师有一定的实践意义。

1 实验教学现状

1.1 课程实验方面

目前，大部分学校对“电机学”课程的教学均采用课堂教学，并结合课后验证性实验的教学模式。实验中大多数采用实验台、实验箱来完成实验内容，基本上所有与实验相关的电路、元件、设备或系统都是封闭式的。在这些基础实验过程中，实验内容的设置往往以传统的电机学实验内容为主，学生们习惯于在老师或实验指导书的指导下按部就班的连结电路、记录实验数据等。实验仅仅是对教材中部分理论的验证，不能很好地与工程实际应用联系起来，在实验方法上基本是简单的模仿、重复等，学生始终处于被动地位，没能很好的发挥主观能动性，没有积极的思维创新，也没有探索的目标和方向。此外，“电机学”课程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，有些课程实验内容为了学生的安全着想，往往都是老师在进行操作，只让学生记录实验数据。这样做电机学实验既浪费时间也浪费资源，达不到实验教学的目的。基于上述分析，可以看出原有的实验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有体现出来，因此对“电机学”课程实验教学改革就势在必行。

1.2 实践环节

电机学是一门难教难学的专业基础课，课程的主要内容以变压器、直流电机、同步电机和异步电机为主，该门课程的特点是理论性强，概念较多、知识抽象等，与工程实际联系密切，它的实践环节方式与其他课程的实践环节方式区别较大，需要的实训电气设备、工具、器材及仪表较多，学生操作练习难度较大，而且有些实验具有一定的危险性。该课程的实践环节目前存在以下问题：

1）实践环节和理论教学联系不够紧密，理论课程不能指导实验。理论课程中以基本理论阐述较多，好多知识点需要学生认真学习体会；而实践环节又以培养工程素质为目标，具体锻炼学生的动手能力和实验基本技能。这种情况导致理论课与实践环节的衔接性较差，使得理论教学和实验教学的效果一般。

2）实践环节课时较少，实验内容比较单一。由于重理论轻实践，在课时分配上实验课程环节课时是理论课时的六分之一左右，因此实验人员只能根据课时多少安排基本的实验内容，譬如变压器参数测定，直流电动机工作特性、同步发电机并网实验、异步电动机参数测定等，这些实训内容只是电机学课程的最基本的实验项目，而永磁电机、双馈电机、开关磁阻电机等特种电机的实验内容根本就没有相应的实验内容。

3）实验人员的认识和学生的主观能动性均没有发挥。由于电机学实验的电压等级较高，有些实验内容具有一定的危险性。一方面实验人员出于学生的安全着想，另一方面学生有害怕心里。因此，这些实验内容要么不做，要么以演示的形式进行。导致实验教学结果较差，学生的实验水平没有很大的提高。

4）对于电气专业的学生在实践环节中还包括认识实习环节和生产实践环节，但是这些环节由于是在相应的电力生产企业中参观，企业处于生产安全着想，只是讲讲课，了解一下企业电力的生产过程，学生只能走马观花看看，对学生的实验技能、工程素质并没有太大的提高作用。

2 改革采取的措施

2.1 合理设置实验内容

电机学实验是加强学生对电机原理认识的一个非常重要的实践环节，学生经常在实验室内做一些传统的验证性实验，如同步发电机的空载、短路实验，异步电动机的参数测定等，这些实验内容可以加强学生的感性认识，但是，这些实验内容并不能加强学生对电机内部结构的理性认识，更谈不上能启发学生的创新性思维，针对这种现状，我们在实际的实验教学环节中，应该适当地采取一些措施，合理地设置实验内容，以在加强学生对这方面知识的掌握和理解。

2.2 进行对比性实验

电机的种类很多，在有限的实验学时内，学生不能做完所有的实验。因此，在电机学的实验教学过程中，教师可以应用对比方法来授课，以培养自学能力去探索其它的实验。同时，每个学校都进行过实验室扩建，我们一方面可以让学生在新的教学集成实验台做实验，同时同一个实验内容可以用以前的离散器件来做，譬如，同步发电机并网实验可以用电力系统自动化集成实验台来做，也可以采用传统的直流电动机-同步发电机组并结合灯光旋转法来做。通过这两者的对比使学生能更好的学习和掌握同步发电机并网的条件和方法。

2.3 引入计算机仿真实验

近年来，随着仿真技术的发展，出现了一些专用电气的或包含电气模块的仿真软件，这些软件既可以用于研发产品、设计产品，也可以用于实验学习，其中比较常用的有MATLAB、SABER、ORCAD 及EMTP 等，如果把现代仿真技术引入电机学课程，一方面可以通过仿真把传统的抽象的理论概念变成感性认知过程。另一方面也使学生在掌握知识的同时学会一门软件，不断增强学生的学习兴趣以及探索新知识的动力，通过引入仿真技术，除了对基本理论知识进行验证外，学生也可以根据自己的兴趣和掌握的知识进行探索性仿真实验。如直双馈风力发电、直驱式风力发电等，这样我们既培养学生兴趣，提高了实验效果，又降低了教学成本和实验风险。

2.4 加强工程实训改革

充分利用电力系统退役设备，把这些退役设备进行解体，使学生对电气设备在结构上有一定的了解和认识。我校已建成一个电气专业工程实训室，该实训室包括了电力系统的大部分电气设备，譬如变压器、各种互感器、同步电机、异步电机、断路器等。因此，把理论课堂和实训课堂一体化，把教室与实训场地合二为一，使用实训场地进行现场教学就显得非常重要。譬如在讲解变压器结构、直流电机结构、同步发电机结构及异步电机结构时，就可以在实训室进行，在这些解体设备上逐一向学生解释每个部件的作用。在这种情况下我们可以根据专业培养目标大纲，编写授课计划，以及与之相对应的实训内容，使理论教学和实训教学环环相扣、有机结合，尽可能让学生的操作贴近实际生产。由浅入深、循序渐进，在实践中逐步培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，不断提高学生的专业技术应用水平和工程素质[4,5]。

3 结束语

通过对目前“电机学”课程实验教学现状的分析，从实验内容的合理设置、对比性实验的开设、引入计算机仿真技术及加强工程实训等方面提出了实验教学改革措施。通过这些改革措施使学生对电机学课程及其实验产生浓厚的学习兴趣。使得学生不论从实验的基本方法和操作技能方面，还是理论联系实际的同时加深对理论知识的理解、掌握和巩固方面都会起到积极的作用。

[1] 王瑾，史厚强.基础力学实验教学研究与实践[J].实验技术与管理，2007,24（10）：353-354.

[2] 朱娟娟.实验教学的改革建议与见解[J].中国现代教育装备，2008（6）：89-90.

[3] 李颖峰.《电机学》教学改革的探索[J].中国电力教育,2008（7）：62-63.

[4] 解念锁.在工程材料学课程中培养学生工程意识[J].机械管理开发,2009,24(5):164-165.

[5] 朱娟娟.加强电气专业课实验安全的必要性和措施[J].中国科技信息，2008（17）：80.