提升“电机设计”课程教学效果的探索

杜世勤



提升“电机设计”课程教学效果的探索

杜世勤

（上海电机学院，上海 201306）

目前，留有“电机设计”课程教学的专业已经不多，其一般作为一门电气工程类专业的选修课。在分析现有“电机设计”课程教学中存在理论难度较高、各类电机设计程序较多、教学课时较少这些问题的基础上，对培养学生的实践能力和对社会及工业的适应性的教学目标、补充新知识点和降低理论深度的教学内容、注重工程实践思维的教学方法等方面进行了教学改革的探索，并通过课后反馈，对课程教学持续进行改进，以期提高“电机设计”课程的教学成果。

电机设计；教学改革；磁路；电路

1 概述

目前，留有“电机设计”课程教学的专业已经不多，其一般作为一门电气工程类专业的选修课，是电机理论、电机电磁场、机械制图、金属材料及处理和绝缘材料等多门课程的综合应用，其在电机行业中的实际应用非常广泛，是一门综合性非常强、理论与实际紧密结合的课程。

“电机设计”对于学生而言是一门难度较大的课程，这是由于该课程的内容多、涵盖知识面广、内在结构复杂，属于“难教难学”的课程[1]；且实践性强，教学内容与工程实际联系紧密，对没有实际经验的学生来说又比较抽象。课程中的电路和电机学是较为难学的内容，外加学生对电机的电路和磁路组成的理解不够深入，导致深化到工程数学模型时，理论与实际对应不起来。目前，电机产品运用非常广泛，同时，市场竞争非常激烈，电机企业积极采用新技术、新材料、新结构和新工艺。针对以上在教学中存在的问题和电机设计发展的方向，应及时、合理选择课程的讲授内容。因此，对于本课程，笔者尝试从教学目标、教学内容、教学方法等方面进行教学改革，以解决本课程难学难懂和理论与实际联系的问题，切实提高教学质量。

2 教学目标的确定和教学内容的设计

2.1 教学目标的确定

为了规范我国高等学校工程教育，全面提高工程专业教育质量，教育部在全国开始实施工程教育专业认证。工程教育专业认证以学生为中心，关注全体学生，是一种合格评估，只要“产出”的人均实现人才培养目标，即为合格。工程教育专业认证重视实践教学，要求工程教育重点培养学生的动手能力、实践能力和对社会及工业的适应性[2]。

如何在“电机设计”课程的教学过程中实现知识、能力和素质的协调发展，使学生设计出电磁性能优良的电机？笔者认为，该课程的主要特色是理论的完整性和指导性，理论教学与工程实践教学并重，但该课程计划学时只有48学时。因此，在授课的过程中，一方面，要加强该课程工程实践教学环节的建设；另一方面，在选用教材方面，要选用全国优秀教材，使课程授课内容处于领先地位，且针对教材中的重点、难点要加强讲解和辅导。

2.2 教学内容的设计

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，电机设计也随之发展，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。比如，随着学生计算机能力的提高，应逐步增加程序计算的教学内容，避免手工计算的费时费力，利用Matlab语言强大的图形显示能力，把电机设计要用到的工程数据查找图示化。

由于“电机设计”课程的讲授内容丰富全面，有些教材甚至罗列了各种交直流电机和特种电机的设计方法，这就需要教师根据课时合理选择讲授内容，处理好教学内容与教学课时之间的矛盾，做到由简入繁，突出重点内容。作为以培养技术应用型人才为目标的技术本科院校，要降低理论深度，要以点带面，以生产生活中应用范围最为广泛的中小型异步电机的设计为着力点，解决这一种电机的电路和磁路设计，这样有利于培养学生解决实际问题的能力。

在上面提到补充新知识点和降低理论深度2个方面的基础上，要注重“电机设计”是一门与工程实际联系十分紧密的课程，在讲授时应多举一些实例说明，比如气隙主磁场、端部漏磁场等例子，激发学生的兴趣。“电机设计”课程中应抓住主线，以电机主要尺寸与气隙的确定、绕组和铁心的设计、工作和起动性能的计算为主线，提出每个电机设计环节要解决的问题，接着应用电机设计理论分析问题，反复计算来解决问题，做到以电磁计算为主线，由简入繁，由低到高地循序渐进，有利于学生的理解和掌握。

3 教学方法的改革

由于“电机设计”是一门学习难度较大的课程，教师在讲授该课程时，一定要注意学生的课堂学习效果，课下及时与学生交流，最快地了解学生对于本课程知识的理解和掌握情况。除此之外，还应在教学过程中注意教学的技巧与方法。

3.1 前后联系，及时消化

在“电机设计”的教学过程中，由于该课程学习难度大，课程由简到难，步步相连，在教学过程中，要处理好先修课程与本课程的关系。很多学生反映电机学学得不好，对“电机设计”课程感到担忧，认为自己可能学不好该课程。其实“电机设计”课程中常用电机的导磁和导电结构并不复杂，但是计算过程中则要求仔细一些。因此，教师要鼓励学生，使其有信心学好本课程，并通过本课程的学习，深化理解先修课程的内容。学生一般制图能力较强，电机的结构理解也就有了基础。对于涉及其他的一些先修课程的内容，一般要在上下一次课涉及该先修课程内容之前，要求学生课下先复习，再预习电机设计课程的内容。在下次课时简单复习，会有较好的效果。

由于“电机设计”课程的内容前后相连、环环相扣，要求学生对每次课程讲授的内容进行课后复习，及时消化，不要影响之后的学习。

3.2 培养设计能力

电机设计的工程实践中，人们以设计理论分析为出发点，运用了大量经验的、近似的、简化的、类比的和旁推的方法，得出了各种在电机设计实践中行之有效的计算办法，进而形成了一整套程式化的计算公式，这也就是人们通常说的电机设计程序。所以，人们的电机设计实践，实际上就是凭着设计上的工程实际经验，跟随着电机设计程序中的一系列有序的计算公式，进行着一连串的初等数学运算[3]。

工程思维还要求学生把每一个具体电机设计当作一项工程来做，比一般理论课程中的做习题要考虑的因素更多，要把电机运行性能和电机制造成本，以及对应企业加工工艺结合起来。

在电机主要尺寸、绕组设计、铁心设计、磁路计算、参数计算和性能计算方面，结合实际例子，使用Matlab计算机语言计算上述各方面，得到具体数据，使电机设计的理论与工程设计操作紧密联系在一起。

3.3 持续改进教学方法

教学效果是检验教学方法是否得当的最佳途径。可以通过调查，查看学生能否将所学到的知识灵活运用到后续课程中，即教师不但要注意学生这门课的考试成绩，还要关心他们后续课程的学习情况，向讲授后续课程的教师了解学生对所学知识是否能够灵活运用，并找出不足之处，有针对性地改变教学方法。有一部分学生的毕业设计涉及电机设计，这门课程为其奠定了基础，不少学生在毕业设计中碰到问题，能够通过查阅课本相关内容，结合文献设计相关电机，较好地完成毕业设计任务。另外，有一部分学生毕业后去了电机生产企业或电机驱动产品应用公司，比如上海电气、三菱电梯、ABB等，学习电机设计课程对他们的工作有较大的帮助，他们也把工程实际操作中的问题反馈到教学中来。我们需要加强计算机程序在电机设计中的应用、使用软件设计电机两个方面的工作。

4 结束语

进入新时代，随着我国工业化和信息化的逐步发展，产业结构由劳动密集型向技术密集型转化，机器人被广泛使用，电机除了作为传统的动力驱动元器件，还被广泛地使用在控制系统之中。学好“电机设计”课程，有利于技术应用型本科学生的就业和深造。本文就如何提高学生理论应用于实践的能力，深化教学环节和教学方法的改革，提高教学效果进行了探讨，旨在提高该课程的教学质量，培养合格的技术应用型人才。

［1］徐永明，孟大伟.“电机设计”课程教学改革与实践［J］.中国电力教育，2009（19）.

［2］肖义平.基于工程专业认证背景下电气工程专业教学改革探索［J］.教育教学论坛，2014（07）.

［3］戴文进，张景明.电机设计［M］.北京：清华大学出版社，2010.

2095－6835（2018）23－0068－02

TM33

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.23.068

杜世勤（1967—），男，研究方向为电机及其自动化系统、电机设计。

〔编辑：张思楠〕