老课程走新路，三个转型提升“电机学”教学水平

摘 要：“电机学”是电气类专业的基础课，在高校工科教学中是一门老课程。在科技发展进入新时代的当下，电机作为传动和控制的元器件，随着自动化机器人等学科的快速发展，“电机学”的重要性没有降低。为了更好地完成“电机学”的教学工作，本文从加强电机学实验和图片教学、深化电机参数认识、利用可变电源和智能化控制三个方面，展望“电机学”课程教学的转型工作。

关键词：电机学；教学转型；提升水平

在外面旅游时，在景点时常可以看见水车在转动，这是人们最初利用水力服务于劳作的劳动工具，现在已进化发展为主要能源设备之一的水力发电机组。目前社会，科技发展进入新时代，机器人的使用正以前所未有的速度在发展，工业物联网的技术进步，使得电机作为传动和控制的元器件，越来越多地被使用在生产制造和人民生活之中。

“电机学”是电气类专业的基础课，在高校工科教学中是一门老课程，汤蕴璆教授编著的国家级教材，已到第5版第8次印刷。电机作为传动和控制的元器件，随着自动化机器人等学科的快速发展，“电机学”的重要性没有降低。

为了提高“电机学”的教学水平，本文提出以下三个方面的教学转型工作。

1 加强实验和图片教学，提升学生感性认识

针对过去在学生学习中存在的死记硬背、机械训练等以接受性学习为主的状况，采用融“教、学、做”为一体的教学模式，以能力培养为根本，以提高学生综合素质为目标，倡导在教学过程中采用发现学习、自主探究学习、研究性学习和合作学习等新的学习方式。在这样的背景下，强调学生在学习中的亲历和体验、强调直接经验在学生学习和发展中的作用、强调学生问题意识的培养和探究能力的发展等在运用教学方法进行活动时的重要内容和显著特点[1]。改变现行本科教育重理论轻实践的现象，大幅提升“电机学”实验课与理论课的比例，到1∶2，教、学和做相互协调。在电机实验室里，学生可以仔细观察单相变压器、三相变压器、直流电机、交流电机的铭牌结构。通过同步交流电机和异步交流电机转速差异，引导学生分清两种主要的交流电机。纠正部分学生一手拿实验指导书，一手做实验的不良习惯，要求学生做强电实验时，一定要课前预习，熟悉具体操作程序，提高实验成功的几率。

“电机学”课程教学中，结合学生在电机厂认识实习和电机实验室里得到的感性认识，把相关的电机图片播放出来，针对各部件进行详细解说。引导学生对相关的知识进行仔细的思考，并给学生相应的思考时间，针对学生进行积极思考之后不懂的知识点进行提问，进而引出电机相关参数的物理意义，强调电机的几何、物理参数与物理概念之间的对应。

2 结合电机电磁场分布，深化电机参数认识

由于目前计算机辅助设计技术与电磁场数值解法的飞速发展，“电机学”理论也随之发展，教材的内容也应根据当前的发展现状不断更新。教学过程中应根据本课程的特点，精心选择教学内容，适当补充新的知识点，使教学内容与该领域的先进技术同步，激发学生的学习兴趣。

常规电机是以磁场为机电能量转换的媒介，把机械能转变为电能，或者反之，把电能转换成机械能。电机的气隙主磁场和各相绕组的漏磁场，是学生学习过程中要碰到的一個难点，又是“电机学”课程教学绕不过去的一个重要环节。

近年来，电机及其驱动系统的仿真平台不断深入发展，在讲授“电机学”时，就可以借用ANSYS等平台计算各种电机电磁场，把图像和波形曲线提取出来，举一些实例说明，如气隙主磁场、槽部漏磁场等例子，将理论和虚拟现实相结合，给学生以具体的目标对象，而不是纯理论的感觉，这样能激发学生的兴趣。接着把电磁场的虚拟现实与电机的数学模型相对应，应用于电机学中电机起动和运行问题的理论分析，由低到高地循序渐进，有利于学生的理解和掌握。

3 了解直流可调电源和变频器的使用，强调现代电机的可控性

电机出现之前，人类生产和生活中的动力水平体现在蒸汽机和内燃机的使用上。内燃机用途广泛，广泛用于汽车、轮船和飞机等交通工具上，实现了人类动力史上的飞跃。在电机出现之后，尤其是交流电机发明之后，电力拖动迅速占领了一席之地。电力配电网把质优价廉的电能送到各地，其中很大一部分用于电机拖动。

实现对电动机的有效控制，对于提高动力系统的效率、产品质量和企业效益意义重大。现代电梯的控制采用PLC+变频器+电机+轿厢系统，用到交、直流调速的理论知识和实用技术；轨道交通都用到了高性能交流调速的知识；新能源电动汽车和电动摩托车的推广使用越来越普遍；新能源风力发电核心技术是双馈电机的串级调速；高档数控机床的关键部件主轴电机和控制器，其核心技术为电机的控制[2]。这些工程项目应用中涉及到的控制系统其本质都是电机控制技术的具体应用。

上述电机调速现象的实质，就是直流可调电源和变频器的使用，随着后续自控原理、电力电子和检测技术等课程的学习，现代电机控制把多个专业课程与实际的工业驱动自动化结合在一起。“电机学”学习的时候，可以提前解说这方面的内容，使学生了解，电机的控制技术也是与时俱进的。

“电机学”是我国电气工程方向本科生必修的一门专业课，由于“电机学”课程所涉及的基本原理复杂、电机机种繁多，诸多知识点难以直观的理解， 学生普遍反映非常难学[3]。为此， 本文从加强电机学实验和图片教育、利用电机电磁场分布深化电机参数认识、了解直流可调电源和变频器的使用并强调现代电机的可控性三个方面，在教学中加以强调和提升，以期改善“电机学”的教学效果。

参考文献：

[1]褚远辉.谈课改背景下教学方法的七个新特点[J].云南教育，2004（19）.

[2]林立，唐杰，邱雄迩.电力电子及运动控制教学方法探讨[J].电气电子教学学报，2012（4）.

[3]严柏平，洪俊杰.关于“电机学”精品课程的讨论与设计[J].中国电力教育，2017，（07）：52-55.

作者简介：杜世勤（1967-），男，汉族，博士，讲师，主要从事电机设计及其控制教学和科研工作。