基于《电机史话》的电机学课程思政元素梳理

张 侨，胡 胜，许湘莲

（武汉理工大学，湖北 武汉 430070）

0 引言

大学教育紧紧围绕“培养什么人、怎么培养人、为谁培养人”这个根本问题，牢牢把握立德树人这一根本任务，充分发挥本科课堂教学主渠道作用，与思想政治理论课同向同行[1]。

“电机学”课程作为电气工程及其自动化专业的一门重要技术基础课，是基础课和专业课之间的桥梁和纽带，其知识、技能、素养和价值方面的培养都会直接影响到后面专业课的学习[2]。本课程旨在教学中须将理论联系实际、辩证唯物主义等观点方法与电机学科知识有机融合，注重培养自动化类学生正确认识问题、分析问题和解决问题的方法和能力，强化学生精益求精、脚踏实地的大国工匠精神，同时通过实例激发学生科技报国的家国情怀和使命担当。

1 “电机学”课程思政元素的挖掘与梳理

精神塑造是课程思政的主要教学目标。精神塑造主要包括思想认识与道德规范两个方面。身为教师，立德树人的执行者，要在教学过程与生活中传递正能量，传递正确的思想观念，引领学生感悟科学法中过程中人类的奇思妙想，贯引领学生体会工程师的巧夺天工，帮助学生建立科学创新理念；探讨电机工程科学发展史和中国电机工程发展史，感受老一辈科学家忘我探索科学技术，将个人理想与祖国发展目标结合；通过探讨电机史话，引领学生牢记科技创新是生产力发展的根本，引导学生热爱科学，为科技发展献策献力；强调道德规范，科技发展需要忠于国家、保护环境、遵纪守法。精神塑造融入知识传授与能力培养中，是课程思政教学设计的出发点，在知识传授与能力培养中润物细无声地进行精神塑造，将精神塑造不留痕迹地贯穿教学各个环节。

2 阅读电机史话，结合《电机学》课程教学内容，可以从以下几个思政教学目标融入思政内容

（1）激发学生的爱国情怀，坚定理想信念，培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。引入我国电机技术发展史、阐述电机技术现状以及对未来技术发展的思考，使学生认识到尽管我国电机技术起步晚于发达国家，但是在科技工作者的刻苦钻研下，我们奋起直追，取得了不菲的成果。1925年，毕业于德国柏林工业大学的四川泸县人税西恒和彭玉富设计建成四川第一座水电站——四川泸县济和水电厂，它是中国人自行设计、自行建造的第一座水电站。1979年，东方电机厂为葛洲坝电站研制成功170MW、54·6r/min转桨式机组，该机组是当时世界上单机容量最大的低水头轴流式机组之一，也是迄今为止世界上水轮机转轮直径最大的水轮发电机组。新安江水电站是中国第一座自行设计、施工、自制设备和自行安装的大型水电工程，电站安装4台75MW机组和5台72.5MW机组，由哈尔滨电机厂负责设计制造。长江三峡电站是世界上最宏伟的水电工程，于1994年正式动工兴建。电站发电机组包括左岸电厂14台机组、右岸电厂12台机组和地下电厂6台机组组成。2003年7月10日，左岸电厂第一台机组并网发电；2005年，左岸电厂最后一台机组（9号机）发电；2007年6月11日，右岸电厂第一台机组（22号机）投产发电；2008年，右岸电厂最后一台机组（15号机）并网发电。2011年，三峡电站地下厂房头4台700MW机组投入运行。到2012年上半年，三峡电站全部32台700MW水电机组投入运行,加上两台50MW电厂自备电源机组，三峡电站总装机容量达到22500MW，雄踞世界首位。由东方电机厂制造的葛洲坝电站170MW 机组是目前世界上转轮直径最大的轴流式机组。1985年，葛洲坝170MW水电机组荣获国家科技进步奖特等奖。哈尔滨电机厂先后研制成功320MV·A，3200MV·A和6500MV·A冲击发电机。特别是2003年制成的6500MV·A冲击发电机是世界上最大容量冲击发电机之一[3]。要求学生阅读《电机史话》可以清楚地了解到中国虽然经历了抗战，解放战争，经济上前期落后于发达国家，但我国伟大的科学家和企业家迎难而上探索了电机的发展并发明了一部分电机，在电机行业上取得了不菲的成绩。

（2）激发学生的责任担当，树立正确的人生观，明确为什么学习，为谁而学。已经应该拥有怎样的学习态度。通过科技案例的引入分析，使学生能够认识到科技的来原型、权属性以及服务性是具有国界属性的[4]。从电能、电机的发明到使用，从电磁基本定理以及力学基本定律的发现到应用，处处体现出科技的国界性。当前，我们知道，实现科技强国的基础是掌握关键核心技术。科技强国，为了国家发展，为了人民幸福，需要每一位国人承担起责任。通过《电机史话》一至三章了解电学的历史、电机的诞生和各种电机萌芽发明、改进的历程，通过各位科学家们对各种电机问题提出的思度与见解明确自己在《电机学》以及大学其他课程的一个自我学习态度的培养。树立正确的学习态度以及探索态度，树立正确的人生观、价值观，学习电机学科家们务真求实的科学态度。例如《电机史话》作者戴永进先生多年来致力于技术情报工作，在发电设备行业和图书情报领域德高望重，由于知道自己想要学习什么，并且对电机方面有着强烈的求知欲望，尽管年近七旬还是从各种渠道以各种途径，精心收集、组织、整理、提炼有关电机的史料，把分散的电机资料整理成集，细心斟酌花费心思编著《电机史话》这一著作。电学、磁学泰斗吉尔伯特一开始攻读的是医学和数学，只因自己兴趣十分广泛，在给英皇伊丽莎白一世做御医的空余时间不懈地进行化学实验和电、磁方面的实验研究工作，他进行了多种物质的摩擦生电实验，还应用琥珀力相互吸引的原理，制成了能测定电的性质的原始仪器。吉尔伯特是世界上第一个对电、磁进行科学实验和研究的科学家，是建立近代电学、磁学的先行者，被誉为“磁学之父”“磁学的伽利略”“电学之父”。德国技师鲁姆科尔夫他在理论上并无建树，但他善于研究他人建议，并利用他心灵手巧的特长付诸实践，制造了一些优良的感应线圈，他制作的线圈由于功率较大，可用作实验，还可以用作放电治疗，所以说鲁姆科尔夫线圈是第一个有实用价值的线圈。

（3）培养学生辩证唯物主义世界观。以直流电机、交流电机、变压器三种电机为知识模块，明确各个知识模块之间的区别与联系，培养辩证思维，培养发现事物变化规律的科学研究思维。通过《电机史话》可以更清楚的确认这三种电机的区别与联系。从1821年第一台直流电动机雏形诞生，到1831年法拉第率先提出电磁感应现象，成为变压器的发明人。亨利实验装置是世界上第一个发现电磁感应的实验装置，是更接近于现代通用的变压器。齐伯诺夫斯基—德里—布拉希（Z-D-B）变压器是变压器技术发展史上的重要里程碑，它所采用的闭路铁心、原边并联等基本结构一直沿用至今。可以说，Z-D-B变压器已使现代变压器的结构基本定型，从此变压器正式进入交流电流的输电、配电领域,有力地推动了交流电流的普及应用，促进了现代交流电机的发展。19世纪80年代，直流电在美国交直流之战中败北，加之1895年直流发电机在尼亚加拉瀑布Adams电站5000hp水轮发电机国际竞标中的失利，两大事件重创了直流电机所向披靡的发展势头，结束了直流电机称霸世界的历史。面对人们对交流电认识的改变，面对交流电机的优点和交流电机发展咄咄逼人的势头，直流电机一方面收缩战场，逐渐退出了没有优势的领域（例如公用发电设备领域直流汽轮发电机、直流水轮发电机等）；另一方面，攻克自身薄弱环节（例如换向问题及换向装置），充分认识和发挥直流电机调节性能优越的优势，不断优化改进性能，明确优势，找准方向，在电镀电解设备、轧钢设备、电动牵引和起重吊车等领域大显身手，不但消除了20世纪初部分人士对直流电机生存发展的担忧，而且还在与交流电机的竞争中得到了较大发展。直流电机、交流电机以及变压器三种相互竞争，互相促进，通过三种电机的发展过程可以培养学生辩证思维能力，多方面考虑问题本身。

（4）培养学生辩证唯物主义价值观。《电机学》课程将唯物辩证法融入“电机学”课程教学过程，可在达成课程思政教学目标的同时有效提升课程教学效果，培养学生利用辩证性思维分析和解决问题的能力。

普遍性和特殊性：利用唯物辩证法中矛盾的普遍性和特殊性关系，帮助学生分析不同电机类型的“共性”和“个性”，通过对《电机史话》不同电机发展史的讲述，从而提高对《电机学》课程知识体系掌握的效率。例如在《电机史话》直流电机和交流电机发展史介绍时，两者的基本原理都是法拉第提出电磁感应现象共性（普遍性），结合工作方式有无换向器，对比直流电机和交流电机“个性”（特殊性）区分；在由“直流电机”与“交流电机”发展史章节介绍时，可通过分析两类电机的基本原理都是电磁感应现象共性，辅助分析交流电机启动情况。

主要矛盾和次要矛盾：关于科学家们发现电机理论、电磁感应现象、电路原理，可引出“主要矛盾”和“次要矛盾”概念，帮助学生理解科学家们在发现不同现象之间的辩证关系。从发电机和电动机的发明可以看出，当主要矛盾为“法拉第电磁感应现象”时，发电机根据其理论进行研制；当主要矛盾为“电池、电磁铁的发明和奥斯特电流磁效应的发现”时，电动机根据其理论诞生。

量变与质变：在讲述《电机史话》直流电机、交流电机发展史时，关于直流电机、交流电机从成长到成熟的时期电机结构方面的不断改进可引入量变与质变的辩证关系。例如，19世纪末，现代直流电机的结构形式已经初步形成，由前期五花八门的直流结构在扬弃中基本走向统一，磁极铁芯方面早期方面选用，现在中小型机多采用实心磁轭。直流电机换向是20世纪初叶横亘在直流电机发展中的第一大难题，也是人们对直流电机诟病较多的问题。解决直流电机换向问题成为20世纪初关乎直流电机生存、发展和安全可靠运行的重大问题。因此，自19世纪末期开始，世界上许多科学家、工程师对直流电机换向问题进行了大量的理论研究和实验研究工作，提出了多种换向理论和许多解决换向问题的措施。经过众多科学家的努力直流电机换向问题最终得到解决。

（5）培养学生忘我探索科学的精神。《电机学》课程是以电磁定律、电路理论与力学规律为基础的一门课程，把电磁现象的物理本质应用到电机发明上，利用力学规律和电路理论分析电机的运行特性，整个知识体系中都蕴含着将基础知识运用到复杂问题的分析中，蕴含着如何将复杂问题抽象出其本质，即复杂问题简单化，看似简单的基础知识解决复杂问题的思想体系。《电机学》课程这五个课程思政目标，蕴含着辩证唯物主义思想，体现了社会主义核心价值观，贯彻了创新求实的工程理念。电学、磁学泰斗吉尔伯特通过对电、磁进行科学实验和研究，建立现代电、磁学的先行者，许多科学家沿着他开辟的道路继续进行电、磁学的探索。富兰克发现尖端导体放电现象、提出著名的单电流体理论、提出电负荷守恒原理。在从本质上研究电、磁现象的理论长河中，库仑定律是从定性研究到借用力学方法进行定量研究的具有决定意义的第一步。库仑定律为静电学奠定了科学基础，从此电、磁学研究插上了数学翅膀。伽伐尼是人类历史上第一个发现并研究电流的人，他使人类对电的认识产生了一个飞跃，从静电领域扩展到动电领域。他的实验和发现还大大激发了人们对动电研究的热情。伏特在人类历史上第一次提供了一种可以控制的产生电流的电源装置，它是电学由静电发展到动电的转机，为电解、电弧、电流研究等准备了条件，开创了电流的应用领域，并对现代电磁学的建立和电工技术的发展起到了重要作用。丹麦科学家奥斯特发现当电流流过时，磁针有偏转倾向。这一发现是电流产生磁效应的第一个明确的证据，它打开了电磁学的大门，是电学史上的重大发现。法国科学家安培不仅发现了磁针转动方向和电流转动方向之间的关系，还提出了“同向电流相吸，反向电流相斥”的法则，也是首先区分了“静电学”和“动电学”，提出了“电压”“电流”的概念，将测量电荷性质的仪器用于电流测量，并将其命名为电流计的伟大科学家。安培是电力动学的创始人，他的研究对电磁理论的发展做出了巨大贡献。德国科学家霍夫提出基尔霍夫定律为直流电机的设计提出理论分析。在直流电机理论探索阶段，楞次阐明电机的可逆性原理，使发电机与电动机的研究殊途同归。德国电学家欧姆发表论文“动电电路的数学研究”，提出由基尔霍夫定律定型的欧姆定律。麦克斯韦的电磁场理论是现代电工技术的基础，是研究一切电磁场现象的出发点。1820年奥斯特电流磁效应的发现和1831年法拉第感应现象的发现，拉开了人类对电机理论的研究序幕，开始了人类对电机基础理论的不断探索和研究。法拉第电磁感应现象的发现为电能的大规模生产和应用奠定了基础，并成为发明电动机、发电机、变压器的理论基石，它使人类获得了打开电能宝库的钥匙，跨入辉煌的电气时代。

3 结语

将思政融入《电机与拖动基础》课程的教学内容，践行“以学生为中心”的教学理念，激发了学生的学习自主性，将能力提升与精神塑造融于一体，培养既具有扎实专业知识又具有责任担当家国情怀的新时代大学生。