程江洲?肖建修?陈刚

摘要：针对电气工程及自动化类专业“电机学”课程的特点和教学现状，对该课程进行了教学内容的重新规划、教学模式和考核方式的较大改革，通过一个学期的实行，在教学效果和学习效果上均有较为明显的改善，有利于促进学生对后续专业课程的学习。

关键词：电机学；教学模式；内容规划；课程改革

作者简介：程江洲（1979-），男，湖北宜昌人，三峡大学电气与新能源学院，讲师；肖建修（1965-），男，湖南涟源人，三峡大学电气与新能源学院，讲师。（湖北?宜昌?443002）

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）27-0074-02

“电机学”课程是电气工程及自动化类专业重要的专业基础课，在人才培养的知识结构和课程体系中具有重要地位和作用，由于本课程不仅涉及各种电机复杂的空间结构，还涉及电流和磁场在空间的分布，以及铁磁材料的非线性等问题，一直是一门典型的难教难学的课程，而且该课程对前期课程的要求高，对后续课程的影响大，所以它成为学生大学期间重要、艰难的一个学习关口。如何提高该课程教学质量和教学效果，值得我们从多方面入手研究和解决。[1]

一、“电机学”教学现状

目前“电机学”课程是三峡大学（以下简称“我校”）电气工程及自动化类专业一门非常重要的学位课程，占6个学分，总学时96学时，其中理论课84学时，实验12学时。授课内容包括磁路的基本概述、变压器、交流绕组的共同理论、同步电机、异步电机、直流电机，共6个部分的内容，学生需要在1个学期内学习变压器、同步电机、异步电机及直流电机4大类型的电机，而这4类电机又各自具备不同的结构和分析方法，同时我们的授课学时为每周6个学时，这些实际情况是学生理解和吸收电机学内容的最大障碍。初步统计了近几个学期电机学考试的成绩，2009年平均分为61.22分，2010年平均分为62.04分，2011年平均分为52.78分，虽然这几个学期我们经过了诸多努力，但本课程的教学效果仍然没有明显改善，因此“电机学”课程的改革迫在眉睫。

二、“电机学”课程改革措施

在参考了华北电力大学、华中科技大学等国内多个知名高校的“电机学”教学模式的基础上，我校“电机学”课程组提出了在总学时不变的情况下，将“电机学”课程安排在两个学期授课，同时对其内容、教学方式、教学手段等进行了规划和改革。

1.教学内容的规划与改革

根据我校的电气工程及自动化类专业的课程安排，电机学的学习需要先修“高等数学”、“大学物理”、“电路原理”、“电子技术基础”等课程，“高等数学”分两个学期授课，分别安排在第一、二学期；“大学物理”分两个学期授课，分别安排在第二、三学期；“电路原理”一个学期授课，安排在第二学期；“电子技术基础”课程也进行了改革，分在两个学期授课，分别安排在第三、四学期；针对以上的课程安排，“电机学”由原先第五学期授课改为第四学期和第五学期分别授课，“电子技术基础”课程在第三学期讲授模拟电子技术，到了第四学期讲授数字电子技术，这样“电机学”在第四学期讲授时，学生已经学过了“高等数学”、“大学物理”、“电路原理”及“模拟电子技术”，具备了相应的基础，不影响“电机学”的学习，此外由于“电机学”为专业基础课，后续专业课为“电力系统分析”，我们在课程群的改革中，对“电力系统分析”也进行了改革，分在第五、六两个学期授课，因此，根据课程群及专业课的要求，我们对“电机学”（上）和“电机学”（下）的授课课时和内容做了如下安排：

（1）“电机学”（上）的授课课时及内容：

1）绪论（4学时）。了解本课程的性质和任务；了解电机在国民经济中的地位、作用和国内外的发展概况；熟悉和巩固电机中常用的基本电磁定律和铁磁材料特性；掌握简单磁路的计算方法。

2）变压器（20学时）。了解变压器的基本结构及用途，熟练掌握变压器的基本电磁关系及分析方法；熟练掌握变压器的基本方程式、相量图和等效电路；掌握变压器的磁路特点、绕组连接方法和连接组；掌握变压器并联运行的条件，熟悉并联运行时的负载分配；掌握三相变压器不对称运行的分析方法；了解变压器过电流瞬变过程的物理概念；了解各类特殊变压器的用途和结构特点。

3）交流电机绕组的共同理论（10学时）。掌握旋转电机的基本工作原理；了解三相交流绕组的构成原则和连接方法，以三相双层绕组为主；掌握交流绕组电动势的分析和计算方法，理解绕组的谐波电动势，了解其削弱方法；掌握交流绕组磁动势的性质及其表示和分析方法；分清脉振磁动势、圆形磁动势和椭圆形磁动势的区别及相互关系；了解谐波磁动势概念和漏磁通的基本概念。

4）同步电机（22学时）。了解汽轮发电机和水轮发电机的基本结构；熟练掌握同步电机的电枢反应，着重理解同步电机气隙磁场的形成、电枢反应与负载性质的关系及其对电机运行的影响；熟练掌握同步发电机的电压方程式和电势相量图；着重掌握同步电抗、绕组漏抗和短路比的物理概念和测定方法；掌握同步发电机的运行特性、电压变化率及额定励磁电流的磁势法分析计算方法；掌握同步发电机与大电网并列运行的条件和方法；熟练掌握同步电机的功角特性、V型曲线、并联运行时有功和无功功率的调节；了解静态稳定的物理概念；掌握同步电机各序阻抗的物理概念；学会运用对称分量法分析三相同步发电机的不对称运行；理解三相突然短路的瞬态过程，理解瞬变和超瞬变电抗及各种时间常数的意义。

5）实验教学内容（8学时）。包括单相变压器特性及参数测定、同步发电机的参数测定、同步发电机运行特性共三个实验。

（2）“电机学”（下）的授课课时及内容：

1）异步电机（18学时）。了解异步电机的基本结构和运行原理；熟练掌握三相异步电机的运行原理；着重掌握等效电路及向量图，理解其绕组折算和频率折算的原则和方法；理解异步电机的参数测量方法和计算；掌握异步电机的功率平衡与转矩平衡过程，熟练掌握其机械特性和工作特性；熟悉异步电机的启动方法，了解常用的调速方法及其制动运行状态；了解异步电机在不对称电压下运行的分析方法；了解单相异步电机、异步发电机的工作原理和特点及应用。

2）直流电机（10学时）。了解直流电机的结构、工作原理和绕组特点；了解气隙磁场的空间分布；掌握电枢反应对直流电机运行的影响；掌握电动势和电磁转矩的计算方法；掌握直流发电机的自励条件和工作特征；了解励磁方式对工作特性的影响；掌握直流电动机的工作特性和机械特性；熟悉其启动和调速方法；了解直流电动机制动概念；了解直流电机的换向过程。

3）实验教学内容（4学时）。包括三相异步电动机的参数测定；直流发电机的运行特性。[2]

（3）“电机学”课程内容改革的主要目的：

1）减轻学生的学习负担、提高学习效率。改革后学生每周“电机学”课时为4个学时，使得学生有时间来消化，此外，改革后学生每个学期只需要学习两类电机，第四学期学习变压器和同步电机，第五学期学习异步电机和直流电机，减轻了学生学习的困难度，并能使学生的学习深度和效率都得到提高。

2）保证与后续“电力系统分析”课程的衔接。由于“电力系统分析”课程也进行了改革，分在第五、六两个学期授课，这就要求学生必须在第四学期学完“电力系统分析”课程所需要的专业基础知识，因此，我们把变压器和同步电机的内容放在第四学期学习，有效保证了与后续专业课程的衔接。

3）平衡学生每个学期的学习任务。这次“电机学”及相关课程群的改革从某种程度上平衡了学生每个学期的学习任务，一方面适当增加了第三、四学期的课程任务，另一方面适当减少了第七、八学期的课程任务，让学生有较充分的时间去进行研究生备考、应聘工作和毕业设计等工作，在时间上为学生多渠道发展提供了保证，事实证明也更加合理。

2.理论教学和实验教学方式的改革

“电机学”课程改革已经进行了一个学期，我们在理论教学和实验教学的方式上也做了一定的改革，主要体现在以下几个方面：

（1）理论教学上坚持以应用为导向。理论教学上坚持结合教学大纲，积极修改教学课件，加入大量电机学教学素材，包括图片、动画及视频等内容，保证将实际应用的电机对应到所学的理论知识上。此外课堂上坚持每两周做一次习题总结课，以解决问题为目的，保证对所学内容的巩固。[3]

（2）实验教学上的改革。这个体现在两个方面，一方面，电机实验室所用电机均为工业级电机，功率均在5kW以上，方便学生对电机有较好的感性认识，同时每类电机均有拆卸过的样品，方便学生们认识电机内部结构。另一方面，电机学实验由两位教师指导，一位实验教师，一位理论课教师，能保证学生们将实验内容和理论知识更好地结合，真正达到实验教学的目的，通过理论学习，在实验中能灵活运用。[4]

（3）实验报告的把关。学生做完实验后，每人每个实验必须撰写实验报告，对实验数据进行处理和分析，写出相应的结论和误差分析，实验报告由理论课教师批阅，给出成绩，评判学生的实验课学习效果。而实验教师只对学生们的实验过程进行把关，给出相应成绩，最后通过实验表现和实验报告综合给出实验总成绩。[5]

3.考核方式的改革

“电机学”课程作为学位课，考核方式一直为闭卷考试，课程的总成绩由平时成绩（15%）、考试成绩（70%）和实验成绩（15%）三部分构成。其中平时成绩主要是由上课考勤记录、课堂练习和作业成绩三部分构成；考试成绩由期末闭卷笔试的卷面成绩确定；实验成绩由实验过程表现和实验报告共同决定。

这次“电机学”课程考核方式改革主要集中在闭卷考试上，根据往年的经验，部分学生通过考前突击做历年的考试题目或者题库的题目也能取得较好的成绩，而这部分学生本身对电机学理论的掌握程度并不好。有鉴于此，课程组决定在“电机学”（下）采用开卷考试，加大试卷的难度，允许学生带资料，但严格考场的考风、考纪，希望能够通过这种方式提高学生灵活运用电机学理论的能力。

三、教学效果及小结

我校电气工程及其自动化专业的学生每年有500人以上，对应的课程的不断改革和提高非常重要，本次“电机学”课程的改革是一次大胆的尝试，目前已经进行了一个学期，完成了“电机学”（上）的教学任务，这次期末的课程考试平均分为64.88分，在难度有所提高的情况下，平均成绩在提高，说明了学生学习效果较好，对于电机学中最难的两大内容变压器和同步电机的掌握程度较往年有较大的提高，课程改革初见成效。

参考文献：

[1]代红,陈刚,肖建修,等.“电机学”课程教学改革的探讨[J].中国电力教育,2010,(33).

[2]辜承林,陈乔夫,熊永前.电机学[M].第3版.武汉:华中科技大学出版社,2010.

[3]张文忠,魏云冰,冯巧玲.以能力培养为导向的引导式“电机学”教学[J].中国电力教育,2010,(16).

[4]王伟炳,杨志超.“电机学”课程若干教学方法的研究[J].中国电力教育,2010,(19).

[5]章玮,潘再平,卢慧芬,等.“电机学”课程教学手段和实践环节的探讨[J].电气电子教学学报,2011,(S1).

（责任编辑：孙晴）