吳黎麗,姜衛(wèi)東

(合肥工業(yè)大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院,安徽合肥230009)

0 引言

高校提高教學(xué)質(zhì)量是一個(gè)系統(tǒng)工程,課堂教學(xué)是教學(xué)過(guò)程中最重要的教學(xué)環(huán)節(jié),課堂教學(xué)也是學(xué)生獲取知識(shí)的最主要途徑。把握這個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),才能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。

“電機(jī)學(xué)”這門課程是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)和自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程,它對(duì)這兩個(gè)專業(yè)的專業(yè)課程如“電氣傳動(dòng)基礎(chǔ)”、“電力拖動(dòng)自控系統(tǒng)”、“電力電子技術(shù)”、“交流調(diào)速技術(shù)”等后續(xù)課程的學(xué)習(xí)非常重要,但是與學(xué)生前面接觸的課程相比較,電機(jī)學(xué)課程概念繁多、理論抽象、牽涉工業(yè)產(chǎn)品、工程實(shí)踐性很強(qiáng)。學(xué)生對(duì)各種電機(jī)、變壓器的空間結(jié)構(gòu)、電流和磁場(chǎng)在三維空間的分布以及這種分布隨時(shí)間變化情況非常難以理解,而電機(jī)學(xué)研究的電機(jī)、變壓器的基本工作原理又是建立在電流及磁場(chǎng)在空間分布并同時(shí)隨時(shí)間變化的基礎(chǔ)上,這就造成電機(jī)學(xué)難教并且難學(xué)的問(wèn)題。如何保證課堂教學(xué)質(zhì)量的基本要求,我們從四個(gè)方面作了實(shí)踐。

1 教學(xué)大綱和教學(xué)日歷

課程教學(xué)大綱是實(shí)施教育思想和教學(xué)計(jì)劃的基本保證,是根據(jù)該課程在教學(xué)計(jì)劃中的地位、作用以及課程性質(zhì)、目的和任務(wù)而規(guī)定的課程內(nèi)容、范圍和教學(xué)要求的基本綱要。任課教師根據(jù)教學(xué)大綱了解前期課程與后續(xù)課程的銜接關(guān)系,把握教學(xué)深度。教學(xué)日歷則對(duì)教學(xué)進(jìn)度,平時(shí)作業(yè),實(shí)驗(yàn)做了具體規(guī)定和要求。

“電機(jī)學(xué)”這門課程因?yàn)槭菍I(yè)基礎(chǔ)課,面對(duì)著全院兩個(gè)專業(yè),對(duì)電機(jī)學(xué)的教學(xué)要求是不同的。如何把握教學(xué)的范圍和深度,如何協(xié)調(diào)可以讓不同專業(yè)的學(xué)生可以順利選教,如何讓教學(xué)的進(jìn)度保持在同一時(shí)段來(lái)保證隨課實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行等。所有的任課教師必須要認(rèn)真研讀教學(xué)大綱和教學(xué)日歷。了解大綱的基本要求,了解教學(xué)進(jìn)度,這樣才能全面把握所授課程,使自己的教學(xué)活動(dòng)符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)。

2 教學(xué)方法和教學(xué)手段

在“電機(jī)學(xué)”多媒體可見(jiàn)的制作中,努力體現(xiàn)多媒體課件的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)“電機(jī)學(xué)”多媒體課件詳盡展現(xiàn)了各類電機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理、特性及應(yīng)用。

2.1 堅(jiān)持傳統(tǒng)板書(shū)教學(xué)與多媒體教學(xué)相結(jié)合的模式

堅(jiān)持板書(shū)授課與多媒體教學(xué)方法和教學(xué)手段相結(jié)合,加深學(xué)生對(duì)重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容的理解。傳統(tǒng)教學(xué)方式就是黑板式教學(xué),它的好處是上課時(shí),引導(dǎo)學(xué)生跟著老師的教學(xué)思路,師生之間有互動(dòng)效果;一個(gè)有授課經(jīng)驗(yàn)的老師,在授課過(guò)程中能體現(xiàn)出很好的互動(dòng)效應(yīng),能激發(fā)出學(xué)生的上課興趣。但黑板式教學(xué)的最大缺憾就是對(duì)于專業(yè)圖像、變化曲線、特性介紹、尤其是三維對(duì)象,幾乎難以適合現(xiàn)代教學(xué)要求。

多媒體教學(xué),能優(yōu)化教學(xué)過(guò)程。在課堂實(shí)踐過(guò)程中,把“電機(jī)學(xué)”中抽象的磁場(chǎng),磁勢(shì)波形,以人機(jī)交互的程序出現(xiàn);在鼠標(biāo)的點(diǎn)擊選擇下,使電機(jī)的結(jié)構(gòu)在多媒體動(dòng)畫(huà)功能下一一分解逐步組裝,或重復(fù),幾乎可以不用語(yǔ)言,就能使學(xué)生看清它們的外形和內(nèi)核,定子、轉(zhuǎn)子、線圈及磁場(chǎng)、電流走向等,圖像化教學(xué)可以在段時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生建立了感性認(rèn)識(shí),再對(duì)電勢(shì)、電流的波形通過(guò)色彩效果分解出基波和諧波。而此時(shí),屏幕上顯現(xiàn)出同學(xué)們熟悉的公式、特性曲線等,使學(xué)生增強(qiáng)和豐富了正確理解和解釋事物相互關(guān)系的能力。

2.2 學(xué)科研究前沿的介紹

在課程的教學(xué)中,經(jīng)常性地引進(jìn)課程教學(xué)中相關(guān)電機(jī)的應(yīng)用場(chǎng)合和一些關(guān)于電機(jī)驅(qū)動(dòng)與應(yīng)用的新技術(shù)報(bào)道,如電動(dòng)汽車與混合動(dòng)力汽車中應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)電機(jī),磁懸浮列車等。在講解異步電機(jī)時(shí),引入風(fēng)力發(fā)電機(jī)中雙饋發(fā)電機(jī)問(wèn)題等。課堂上3、5分鐘的前沿知識(shí)講解,可以大大激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,調(diào)節(jié)課堂氣氛。使學(xué)生明白這一部分知識(shí)在今后學(xué)習(xí)與工程實(shí)踐中的應(yīng)用。

2.3 學(xué)科先進(jìn)研究手段的介紹

目前在電機(jī)研究領(lǐng)域中具有很多的先進(jìn)設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試分析的手段與工具。例如在電機(jī)設(shè)計(jì)中的電磁場(chǎng)分析與電機(jī)設(shè)計(jì)軟件Ansoft、Infolityca,電機(jī)測(cè)試中的Magtrol等工具。通過(guò)在課件中展示照片、給出分析與測(cè)試結(jié)果等手段,使學(xué)生充分理解這些手段在“電機(jī)學(xué)”科研究中的應(yīng)用。

“電機(jī)學(xué)”學(xué)習(xí)中較為困難的一個(gè)問(wèn)題是如何將磁場(chǎng)問(wèn)題處理為磁路問(wèn)題,通過(guò)引入Ansoft磁場(chǎng)計(jì)算軟件所得到的結(jié)果,使學(xué)生掌握磁場(chǎng)向磁路的演化可能性和演化過(guò)程。

2.4 注重教學(xué)的過(guò)程管理

由于課程性質(zhì)決定了“電機(jī)學(xué)”這門課程相對(duì)較難,前面知識(shí)的掌握程度在很大程度上決定了后續(xù)知識(shí)的掌握程度。因此在“電機(jī)學(xué)”的教學(xué)中,分段教學(xué)目標(biāo)管理就顯得格外重要。例如若對(duì)變壓器部分的歸算原理掌握不好,就難以理解異步電機(jī)的歸算,從而無(wú)法深刻的理解異步電機(jī)的計(jì)算方法等更為深入的內(nèi)容。因此在教學(xué)安排中,在變壓器的規(guī)算這一部分內(nèi)容中設(shè)定某一教學(xué)目標(biāo),教師與學(xué)生的教學(xué)活動(dòng)中緊密圍繞這一目標(biāo)展開(kāi)。

3 多媒體互動(dòng)式教學(xué)方法的應(yīng)用

“電機(jī)學(xué)”課程學(xué)習(xí)的難點(diǎn):主要有“電與磁”、“靜止與旋轉(zhuǎn)”、“穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)”、“線性與非線性”等內(nèi)容,使學(xué)生難以理解和適應(yīng)它的分析計(jì)算方法。如何應(yīng)用教學(xué)方法和現(xiàn)代化的教學(xué)手段提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣?

教育部提倡使用多媒體教學(xué)課件。如何使用多媒體課件是目前高校專業(yè)課程教學(xué)中比較關(guān)注的,是教師按照課件授課,還是課件作為教師授課的主要輔助手段?如何克服傳統(tǒng)教學(xué)方式的不足,如何增強(qiáng)教師與學(xué)生的互動(dòng)作用:如何進(jìn)一步發(fā)揮教師的積極性,培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)性?

傳統(tǒng)教學(xué)方式就是黑板式教學(xué),它的好處是上課時(shí),引導(dǎo)學(xué)生跟著老師的教學(xué)思路,師生之間有互動(dòng)效果;一個(gè)有授課經(jīng)驗(yàn)的老師,在授課過(guò)程中能體現(xiàn)出很好的互動(dòng)效應(yīng),能激發(fā)出學(xué)生的上課興趣。但黑板式教學(xué)的最大缺憾就是對(duì)于專業(yè)圖像、變化曲線、特性介紹、尤其是三位對(duì)象,幾乎難以適合現(xiàn)代教學(xué)要求。

在授課中,兩種教學(xué)方法交替使用。使課堂教學(xué)具有豐富的教學(xué)內(nèi)容,非常有利于學(xué)生的學(xué)習(xí),提高了教學(xué)效果,收到了較好的效果。在實(shí)踐過(guò)程中,我們認(rèn)為教學(xué)過(guò)程諸多因素相互作用、相互影響,要較好地完成教學(xué)任務(wù),必須系統(tǒng)全面地設(shè)計(jì)教學(xué)。教學(xué)設(shè)計(jì)的理論與方法是每個(gè)教師都應(yīng)掌握的知識(shí)和技能。我們就把多媒體教學(xué)與常規(guī)教學(xué)相結(jié)合;將概念理解與仿真相結(jié)合;全面改善教學(xué)效果,提高學(xué)生學(xué)習(xí)自覺(jué)性,充分體現(xiàn)了以學(xué)生為教學(xué)主體的教育思想。“電機(jī)學(xué)”課程教學(xué)中必須注重使用新的教學(xué)手段、加深課程的理論深度與廣度、在課堂教學(xué)中注重理論聯(lián)系實(shí)際就顯得格外重要。在該課程的CAI課件的制作過(guò)程中,主要注重了以下幾點(diǎn):

3.1 理論聯(lián)系實(shí)際

采用多個(gè)工程案例引入“電機(jī)學(xué)”中的理論問(wèn)題,有意識(shí)的引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)中加深對(duì)電氣工程這一學(xué)科的領(lǐng)悟與理解。在電機(jī)理論相關(guān)的課堂教學(xué)中注意理論聯(lián)系實(shí)際,突出課程內(nèi)容的實(shí)踐性和生活性。比如,學(xué)生在上“電機(jī)學(xué)”課程前,均已進(jìn)行過(guò)金工實(shí)習(xí),操作過(guò)普通車床,感受過(guò)讓車床快速停轉(zhuǎn)的反接制動(dòng)。聯(lián)系這樣一個(gè)實(shí)際操作,講解異步電機(jī)反接制動(dòng)的運(yùn)行原理,生動(dòng)有趣,有效地提高課堂講授效果。又如,在講解直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速時(shí),可以結(jié)合電動(dòng)自行車的調(diào)速來(lái)講授。

3.2 抽象問(wèn)題形象化

“電機(jī)學(xué)”的理論問(wèn)題較為復(fù)雜,通過(guò)采用Flash動(dòng)畫(huà)等手段,將復(fù)雜的理論問(wèn)題形象化。電機(jī)學(xué)被認(rèn)為是難度較大的專業(yè)課,主要由于課程中有很多三維的、抽象的概念在黑板上不易講清楚。比如,有關(guān)脈振磁勢(shì)和旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)的理解、交流繞組的繞制等都是電機(jī)學(xué)中有相當(dāng)教學(xué)難度的內(nèi)容,上課時(shí)教師往往要畫(huà)大量的圖,并且要求畫(huà)圖相當(dāng)準(zhǔn)確,才能推導(dǎo)出相應(yīng)結(jié)論。如果沒(méi)有CAI課件,該內(nèi)容至少需要20課時(shí),并且有很多學(xué)生往往不能真正理解。應(yīng)用CAI課件,這部分內(nèi)容只用了16學(xué)時(shí),加快了教學(xué)進(jìn)度,并且將脈振磁勢(shì)和旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)隨空間位置和時(shí)間的變化情況做成動(dòng)態(tài)演示,使教學(xué)內(nèi)容更加具體化和形象化,也加深了學(xué)生的理解,為后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.3 注重多目標(biāo)的學(xué)習(xí)引導(dǎo)

后續(xù)課程的學(xué)習(xí)中有的學(xué)生將陸續(xù)分為著重涉及電機(jī)控制、電機(jī)設(shè)計(jì)和電機(jī)使用運(yùn)行等多個(gè)分支,因此在課件制作和講課中更加注重與后續(xù)課程不同目標(biāo)的聯(lián)系。在電機(jī)學(xué)教學(xué)活動(dòng)中,教師在課堂上教學(xué)時(shí)通過(guò)舉例和介紹應(yīng)用背景等手段,讓學(xué)生明白電機(jī)不是孤立存在的,它肯定是運(yùn)行在某一特定的系統(tǒng)中,培養(yǎng)學(xué)生能夠從系統(tǒng)的角度來(lái)認(rèn)識(shí)電機(jī),這樣就能使學(xué)生通過(guò)電機(jī)把多門學(xué)科聯(lián)系起來(lái),如電機(jī)與自控理論,電機(jī)與電力電子,電機(jī)與電力工程,電機(jī)與電氣控制,電機(jī)與調(diào)速等。

3.4 課程內(nèi)容啟發(fā)與學(xué)生自主學(xué)習(xí)

首先從工程背景中提出問(wèn)題,然后引導(dǎo)學(xué)生自主思考解決該問(wèn)題的重要性,然后結(jié)合所學(xué)習(xí)的知識(shí)對(duì)問(wèn)題加以分析找出解決方法,使學(xué)生在無(wú)形中掌握新的知識(shí)。多媒體課件等教學(xué)手段能夠使得教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)形象,展示的信息量大,但傳統(tǒng)的板書(shū)授課則更容易抓住和引導(dǎo)學(xué)生的思路,因此各種方法是互補(bǔ)的,不宜過(guò)分強(qiáng)調(diào)哪一方面,而是應(yīng)當(dāng)配合教學(xué)內(nèi)容的需要,綜合運(yùn)用合適的教學(xué)手段。

3.5 教學(xué)與科研相結(jié)合

在課件制作中,貫穿教學(xué)與科研相結(jié)合的思想,將教師所承擔(dān)的一些科研項(xiàng)目以簡(jiǎn)明扼要的形式加以闡述,使學(xué)生意識(shí)到自身與科研的前沿問(wèn)題相距并不遠(yuǎn),培養(yǎng)學(xué)生對(duì)問(wèn)題深入研究的興趣。本科生經(jīng)常反映,身處大學(xué)校園,除了在課堂上聽(tīng)教師講課,對(duì)教師從事的研究工作盡管很想知道,但沒(méi)有渠道。在“電機(jī)學(xué)”開(kāi)放式教學(xué)改革中,我們覺(jué)得只有把最新的知識(shí)開(kāi)放給學(xué)生,才能激發(fā)起學(xué)生的求知欲。例如,第一堂課除了講述電機(jī)的發(fā)展史及能接觸到的電機(jī)外,補(bǔ)充了一些航天與宇宙探測(cè)中應(yīng)用的電機(jī)系統(tǒng)、龐大的三峽水輪發(fā)電機(jī)、微型的可進(jìn)入人體血管工作的電機(jī)等,讓學(xué)生明白電機(jī)既是日常生活中不可缺少的,又是與高新技術(shù)聯(lián)系在一起的。

4 教材建設(shè)

課堂教學(xué)質(zhì)量的提高也離不開(kāi)教材的選用。我們教學(xué)小組成員參與編寫(xiě)的教材《電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)》上、下冊(cè),從1980年出版到如今,已經(jīng)是第四版。該教材在全國(guó)使用面很大,是同類教材的領(lǐng)頭羊?，F(xiàn)是國(guó)家“十一五”規(guī)劃教材,并且有配套教材《電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》、《電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)指導(dǎo)及習(xí)題解答》以及相對(duì)應(yīng)的多媒體教學(xué)課件。對(duì)課堂教學(xué)質(zhì)量的提高起到了很好的作用。

只有在教學(xué)工作中有強(qiáng)烈的質(zhì)量意識(shí)和完整、有效、可持續(xù)改進(jìn)的教學(xué)質(zhì)量管理措施,就能夠保障課堂教學(xué)的質(zhì)量,進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)2005和2006級(jí)的連續(xù)兩屆本科學(xué)生通過(guò)教學(xué)方法的改進(jìn),取得了令人滿意的教學(xué)效果。較之以前的教學(xué)模式,學(xué)生能夠更為深刻的認(rèn)識(shí)電機(jī)的本質(zhì),認(rèn)識(shí)電機(jī)在工程應(yīng)用中應(yīng)該注意的事項(xiàng),為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在教學(xué)過(guò)程中,教師反復(fù)改進(jìn)教學(xué)方法和教育技術(shù),收到了很好的教學(xué)效果。2006級(jí)學(xué)生對(duì)工程觀念的理解比往屆有了較大的提高。

[1] 張冰.保障課堂教學(xué)質(zhì)量的實(shí)踐與思考.高校教育研究,2008,4,第四期

[2] 劉曉芳,馬波,羅應(yīng)立.電機(jī)學(xué)教學(xué)綜合改革問(wèn)題研究.第一屆全國(guó)高校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)改革研討會(huì)論文集,2002.5.