“交流电机的绕组理论”课程的实践教学方法改革探索

鲍晓华 倪有源 马明娜 陈秋明

[摘 要] 以电气与自动化工程学院的非学位课程“交流电机的绕组理论”为例，探索全日制研究生非学位课程的实践教学方法的改革。建立以加强能力为导向的个性化教学大纲，运用重点突出、案例教学、实践导向等多元化课堂教学方法。从课程教学、实践环节、专题论文等方法提高学生的学习能力，并重点突出实践能力。总结课程与实践教学的主要做法、经验与特色，分析影响教学质量的因素，并提出了解决方法。研究成果对引导研究生建立实践与理论的紧密结合具有积极意义。

[关键词] 教学大纲;非学位课程;实践教学;交流电机;绕组理论

[基金项目] 2017—2018年度合肥工业大学研究生教学改革研究项目“以能力为导向的电机与电器专业研究生课程教学方法研究”

[作者简介] 鲍晓华（1972—），男，工学博士，合肥工业大学电气与自动化工程学院教授，主要从事电机设计理论和技术、电机电磁场理论分析及计算研究;倪有源（1976—），男，工学博士，合肥工业大学电气与自动化工程学院副教授，主要从事各类电机设计、电磁设备电磁场分析研究。

[中图分类号] G642    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）29-0159-02    [收稿日期] 2019-09-17

在《教育部关于做好全日制专业学位研究生培养工作的若干意见》中提到了对课程教学的要求：“课程设置要以实际应用为导向，以职业需求为目标，以综合素养和应用知识与能力的提高为核心”。为了更好地达到这种目标，在制定研究生非学位课程的教学大纲中，需要突破传统的教学模式，不能纯粹地解读书中的理论，应结合当代企业的实际发展情况，挑选与课程相关联的实际案例，探究实际案例内部存在的数学模型、物理模型，注重培养学生理论联系实际的能力[1]。本文以电气与自动化工程学院的非学位课程“交流电机的绕组理论”为例，重点探讨实践教学在课程教学中的重要作用，针对这些问题提出了教学方法的改革研究，相关成果对提升全日制专业学位研究生实践课程的教学质量具有积极的指导意义。

一、以加强实践能力为导向的个性化教学大纲

以“交流电机的绕组理论”为例，在教学大纲中，包括课程目标、专业培养目标、教学方式、评估方式等方面内容（下表）。该大纲在电气工程、电机与电器专业硕士的理论课程“交流电机的绕组理论”教学过程中试点，并逐步改进，旨在提高学生的理论水平和学习能力。同其他专业课相比，“交流电机的绕组理论”课程的特殊性体现在内容多、涉及面广，尤其是应用性强。笔者在长期的电机与电器类课程的教学实践中，注重理论联系实际，注重对本课程的教学实践与改革研究，取得了一些认识。

二、多元化的教学方法建立

“交流电机的绕组理论”在个性化教学大纲的基础上，开启重点突出、案例教学、实践导向的教学模式，建立多元化课堂教学方法[2]。

（一）课程教学

以“交流电机的绕组理论”为例，课堂讲授32学时，共4章内容，前两章为重点内容，在实际工程中应用广泛。如何结合教材内容和教学案例，是充分发挥学生的自主学习能力的关键之一。同学们在学习基础知识时，往往从认识无穷大电网开始。无穷大电网的特点是频率恒定，严格的正弦波。绕组理论一开始就将同学们带到谐波分析中来，不是电网的谐波，而是磁导谐波。通过类比等方法，在课堂上让学生接受磁导谐波的概念，这样为后续谐波分析、绕组理论分析打下良好的基础。

（二）案例教学法注重新技术应用

开展案例教学，可提升学生对基本理论的理解能力，同时，亦可增加学生对相关工程实际问题的分析能力与解决能力。传统的绕组理论是从槽矢量星形开始讲述的，槽号相位表的引入给绕组分相带来了极大的便利。但是当遇到有的电机每极每相槽数小于1的情况的时候，利用手算的办法，然后列表、填表就显得及其烦琐并且容易出错。这时候可以借助计算机Excel工具进行分析，编程能力比较强的同学，也可以借助MATLAB语言编写简单分相分组程序完成绕组设计。最后，鼓励学生利用课外时间，搜集合适的案例，在充分理解、吃透案例的基础上，利用计算机工具来找寻通用的计算方法。

（三）实践导向法

在“交流电机的绕组理论”近几年的课堂教学中，实践导向与案例教学是紧密結合在一起的[3]。“交流电机的绕组理论”课本上的案例有36槽8极和36槽10极的异步电机，学生按照理论指导一步步也是能够画出槽号相位表的。在教学过程中，我们引入一个新的永磁风力发电机的案例，定子是60槽56极，如何把定子分成三相，并进行绕组接线呢？部分同学在老师的指引下还是能够根据基本理论一步步画出槽号相位表，当然这个表格是非常庞大的;在具体画出绕组接线的时候，很少有学生能够画出来。每极每相槽数小于1，绕组节距小于1，表面看来是没有办法实现的。事实上，电机的制造过程中，绕组的节距最小就是1，也就是当遇到这种情况的时候就变成了单齿绕情况了。后来在网上找了一个电动自行车的定子绕组（51槽46极）接线并给同学们详细讲解，大家才明白实践导向的重要性。

（四）激发学生思考，侧重于启发式教学

结合教材、设计规范存在的一些问题，引导学生改变被动接受的填鸭式学习方式，培养他们勇于“怀疑”、学会“怀疑”和掌握“怀疑”。只有勇于“怀疑”，才会发现问题、提出问题、解决问题[4]。如正弦波绕组设计问题。同学们在学习“电机学”“电机设计”等课程中知道，正弦绕组主要用于单相电机，在家用电器用电机等市场上已经有了广泛的应用。那么，从谐波分析、绕组系数等入手，三相或多相绕组有没有可能形成正弦绕组呢？有的同学认为三相正弦就是大小相带绕组或者在一些参考资料上看到的低谐波绕组等，当从磁势分析及绕组系数分析理解三相正弦绕组的时候，他们才明白这里面还有很多变化的空间。

三、课外综合能力提升

近几年选“交流电机的绕组理论”这门课的学生研究方向大多都是与电机相关，最近有不少从事控制及新能源汽车技术的学生选课。

（一）课堂报告法

所谓课堂报告法，即学生和教师进行角色互换，学生汇报，老师倾听。在汇报之前，学生需要查阅与搜集资料，精心准备汇报材料，并在课堂中面向老师和其他学生进行汇报。不可能每个学生都有机会和时间来做报告，随着研究生数量的增加，采取自荐的方式来做报告。同学们自己按照导师或学科相关来进行分组，每组推荐一个学生来做报告，课堂报告鼓励听课同学发问、质疑、咨询和讨论。

（二）专题论文法

在“交流电机的绕组理论”的教学大纲中，专题论文法已被列入教学内容。专题论文的内容力求与课程教学的内容相吻合，以书面形式提交专题论文材料。在形式上有很多变化，主要是不能纯粹是理论综述，要求结合实际案例采用编程（excel或MATLAB等）办法或用有限元软件（ansoft等）仿真分析，并给出合理化建议。

参考文献

[1]王俊，刘若泳.全日制专业学位硕士研究生教学现状调查与分析——以武汉七所“211工程”高校为例[J].学位与研究生教育，2012（7）.

[2]王永珍，陈雪梅.工科研究生课程教学方法探讨[J].中国电力教育，2012（10）：48-49.

[3]吴娇蓉，孙海浩，魏明.“卓越工程师”研究生专业课程教学方法研究——以《交通运输规划与管理的实验与实践》课为例[J].教育教学论坛，2012（30）：135-138.

[4]李力，曾德学，姜恺.实践导向教学方法在研究生课程中的应用研究[J].中国电力教育，2013（10）：79-80.