中美英三国“电机学”课程体系的分析

罗 玲，侯红胜，宋受俊

(西北工业大学自动化学院电气工程系，陕西西安 710072)

“电机学”是我国电气工程及其自动化专业的重要专业基础课程之一。随着电机技术发展、人才培养模式和目标的不断调整，“电机学”课程的教学体系需要进行优化。本文选择了我国三所大学和美、英两国五所大学的相关“电机学”的教学体系进行对比分析，为我国“电机学”课程教学体系的优化提供参考。

1 我国大学的“电机学”课程体系

本文选择我国清华大学、西安交通大学和华中科技大学等三所学校电气工程及其自动化专业的“电机学”课程进行分析。三所学校均把该课程设为专业(技术)基础课［1-4］。课程内容都包括直流电机、变压器、异步电机和同步电机四大模块。西安交通大学把交流电机的共同问题放在异步电机模块中。清华大学和西安交通大学把课程安排在一个学期，华中科技大学分为两学期:电机学(一)(80学时)和电机学(二)(32学时，同步电机)，各校都有8学时实验。实验课在清华大学是另外开设的。3所学校课程的课内学时安排如表1所示。

表1 课内学时安排

2 美国三所大学“电机学”课程体系

2.1 麻省理工学院(MIT)

该校的电气工程和计算机科学系为应用物理专业本科生开设的选修课程“电力系统介绍”(6.061 Introduction to Electric Power Systems)中包含有“电机学”的相关内容。课程共23讲(每讲1.5小时)，其中“电机学”课程内容有9讲，内容见表2［5］。

表2 MIT“电力系统介绍”课程的电机内容

2.2 伊利诺伊大学_厄本那—香槟分校(UIUC)

“电机学”(ECE431 Electric Machinery)是该校电气工程和计算机科学系为电力能源系统专业大四学生开设的选修课。每周讲3次(每次50分钟)，实验每周4次(每次2小时50分钟)，实验课包括1次与电机和电力系统相关的工厂参观和汇报。课程的12个主题如表3所示［6］。

2.3 佐治亚理工学院(Gatech)

“电机和电磁能量转换”(ECE3070 Electromechanical and Electromagnetic Energy Conversion)是该校电气和计算机工程学院为电气工程专业电能方向学生开设的专业选修课。课程每周讲3个小时。课程的9个主题如表4所示［7］。

表3 UIUC“电机学”课程主题

表4 Gatech“电机和电磁能量转换”主题

3 英国两所大学“电机学”课程体系

3.1 剑桥大学

剑桥大学电气工程专业在大二开设“电力”(Electrical Power)必修课，在大三开设“电力拖动系统”(Electric Drive Systems)必修课。“电力”课12讲，“电力拖动系统”课16讲，内容分别如表6［8］和表 7 所示［9］。

表6 剑桥大学“电力”课内容安排

3.2 萨里大学 (University of Surrey)

萨里大学电子工程专业在大二开设“电子和电力系统”(EEE2038 Electronics IV:Electronics＆Power Systems)课。该课包括“电子和晶体管”、“电力系统中的模拟电子”和“电机和电力”3部分，每部分10讲。“”电机和电力“”部分的内容如表8所示［10］。

表7 剑桥大学“电力拖动系统”课内容安排

表8 萨里大学“电机和电力”部分的内容

4 教学体系对比分析

本文述及的我国三所和美、英两国五所大学的“电机学”在课程性质、内容、学时和实验等方面对比有如下特点。

(1)课程性质—我国三所大学和英国两所大学均把电机学相关课程设置为专业必修课，而美国三所大学把电机学相关课程设置为专业选修课。

(2)课程内容—我国三所大学课程涵盖知识模块相同。英国两所大学和美国的伊利诺伊大学_厄本那—香槟分校的电机学课程内容和我国的基本一样。美国另外两所大学根据自身设置的专业不同，“电机学”课程涉及的内容有所不同。美国的佐治亚理工学院和英国剑桥大学均介绍永磁电机。

(3)学时—我国“电机学”课程学时比美、英两国的多。华中科技大学学时最多，为112学时，其他两个学校的理论课学时差不多在60学时左右。各学校各知识模块的学时分配有所不同，清华大学和华中科技大学直流电机的学时比例较小。美国的麻省理工学院在电机方面的课时较少，共9讲约14小时。其他两所大学均为一学期，每周讲课约3小时。英国两所大学对应我国电机学课程内容安排的课时基本一样，约10讲。

(4)实验—美、英两国五所大学中有四所未从网络资源上看到相关的实验课程信息，只有美国伊利诺伊大学_厄本那—香槟分校的实验课学时比理论课学时多，约为理论课学时的4倍。我国三所大学的实验课学时基本一样，但实验内容安排有所不同。华中科技大学在同步电机方面的实验较多，西安交通大学的实验内容包括直流发电机/电动机、变压器空载及短路、变压器联接组、异步电动机空载、短路及负载、同步发电机并网及有功、无功功率的调节和同步发电机空载、短路及负载。

5 结语

通过对比分析可知，“电机学”课程在我国电气工程及其自动化专业中占据了重要地位。美国“电机学”课程则针对电气工程专业中某一特定方向开设，如麻省理工学院的应用物理和伊利诺伊大学_厄本那—香槟分校的电力能源系统。我国的课时较多，反映出我国课程教学具有知识的灌输倾向，而美英两国则侧重知识学习的引导。美英两国“电机学”课程内容涉及电机种类广泛，侧重电机的应用，而我国“电机学”课程内容的基础性和理论性强，这可能是我国“电机学”难教难学的原因之一。

由此对比分析得到启发，随着教学改革的开展，我国高校在“电机学”课程教学体系优化中，应结合各校电气工程及其自动化专业的特色，适当降低课程内容的理论深度，及时介绍电机新技术，加强学生的自主学习和工程实践能力培养。

［1］ http://www.eea.tsinghua.edu.cn/publish/eea/1386/index.html

［2］ http://ee.xjtu.edu.cn/new_ee/ee_admin/file/upload/winrar/20080422318850.rar

［3］ http://ceee.hust.edu.cn/article_s.aspx?cid=1245

［4］ http://ceee.hust.edu.cn/article_s.aspx?cid=1255

［5］ http://ocw.mit.edu/courses/electrical-engineering-and-computer-science/6-061-introduction-to-electric-power-systems-spring-2011/index.htm

［6］ http://www.ece.illinois.edu/courses/description.asp?id=87

［7］ http://www.ece.gatech.edu/academics/courses/course_outline.php?prmCourse=ECE3070

［8］ http://www.eng.cam.ac.uk/teaching/courses/y2/P5-EP.html

［9］ http://www.eng.cam.ac.uk/teaching/courses/y3/3b4.html

［10］http://modcat.surrey.ac.uk/ipo/2012-13/EEE2038.htm