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［3］张守魁.综合性开放实验：学生素质教育与能力培养的好课堂.实验技术与管理，2002（4）．
［4］杨叔子.再论创新之根在实践.高等工程教育研究，2002（4）．
一堂“电机学”精品课的设计与教学
刘慧娟，李国国，王立德
（北京交通大学电气学院，100044）
摘要：本文根据笔者的教学实践活动，从课堂教学设计分析、教学设计方法和授课实施3个环节提出了一堂“电机学”精品课程的设计方案。该方案充分利用现代化教学手段和教学方法，使概念阐述、数学分析等教学内容简单易懂。教学中注重对问题的理解能力、分析能力和创新思维的培养，取得了良好的教学效果。
关键词：电机学 精品课 教学方法
一、引言
高等教育的教学改革是我国创建高水平大学、培养高水平人才的重要举措，教师是教学改革的主体，必须在教学中下大工夫，不断丰富自己的教学手段，拓展教学方式，研究并灵活运用多种教学方法，有效地调动学生的学习积极性，激发学生的潜能。先进的教学理念和教学方法的应用应体现在每一堂课的教学设计和实施中。下面将结合自己参加本校和北京市第五届青年教师教学基本功比赛的经历，介绍一堂“电机学”精品课的设计与教学过程。
精品课一般要求为50分钟。内容完整，主体突出，要有一定的深度，要求教案规范、整洁，能够体现教学思路和教学重点与难点，并采用先进的教学手段和教学方法。授课对象为选修该课程的学生，当然还有各学科的评委。
在内容选择上，考虑到当时学生已经学过了“直流电机”和“变压器”，就选择了学生还未学习的“三相感应电动机的工作原理”这一内容来进行一堂精品课的教学设计和实施。
这一选题内容完整，主体突出，其中涉及旋转磁场的分析，具有一定深度，且与工程实际联系紧密，与已经学过的两种电机也可以很好地进行对比分析，为课堂教学的设计和实施提供了较多的契机。
二、“三相感应电动机工作原理”精品课的设计
基于选定的内容，对该堂课进行了如下的教学设计。
（1）用悬念式教学引入主题。悬念的设计要体现本课程的重要性（即为后续课程服务、为生产实践服务），引入问题时要注重生活化和工程化，即使授课对象没有学过电机学，也能从所设置悬念的角度理解和掌握本堂课的内容。
（2）用对比分析引出重点内容。通过“承前”复习“直流电动机的工作原理”，进行对比分析，推论出两种电机内部磁场的不同，引出本堂课的重点内容“旋转磁场”。
（3）课堂教学重点是“旋转磁场”的分析。为了使50分钟的授课内容重点突出，难点鲜明，选择“旋转磁场”的产生及其特点的分析进行重点讲解和课后思考的延伸。
（4）采用步步设问，体现探究式教学思路。一堂课的教学设计也能反映本课程的教学思路。在“电机学”的教学过程中，当引入一个问题之后，一般首先应从物理角度分析电机内部的物理状态，寻求问题解决的方法，然后利用数学模型等分析手段解决问题，得出结论。本堂课采用步步设问的方式，引导学生探究每一个问题，得出相应结论，这样可以提高和锻炼学生掌握思考问题的方法和思路。
（5）采用多媒体教学手段和计算机技术。利用多媒体课件演示电机的实物照片、动画形式的结构模型及其拆卸过程，还将透明的小型实物模型带到课堂上，增强学生对实物的直观性和感性认识。特别地，电机中磁路与磁场的概念比较抽象并难以理解和想象，特别是“旋转”的磁场就更难理解和想象，因此引入利用有限元分析软件ANSYS 计算出的电机空载和负载时的磁场分布，并结合多媒体技术，将磁场分布演示为旋转的，展示给学生，增强学生对磁场概念的理解，提高学生的科研创新能力。
（6）课堂总结之后，提出思考问题，实现“启后”作用。教学设计要体现承前启后的功能。在课堂总结之后，提出思考问题，为下一节课的内容做铺垫，完成“启后”功能。
三、教学实施
（一）采用悬念式教学，引入主题
为了引入主题，采用悬念教学，首先给出一张在第六次铁路大提速中最新亮相的时速达200km/h 的高速动车组的照片，提出思考问题：动车组的动力源是什么？这种动力源可以是哪些设备或装置？这些设备或装置是如何工作的？
引导学生探究问题，分析出所学的电动机（直流或交流）都可以作为动力源，引出本堂课主题“三相感应电动机的工作原理”。
这种结合生活和工程实际、具有时代气息的主题引入，既阐明了问题，又能引发听课者的兴趣。
（二）采用类比启发、对比分析，引出课堂重点内容“旋转磁场”
在主题引入之后，不直接分析其工作原理，而采用对比分析、类比启发的方式，引出本堂课的重点内容。
首先完成“承前”功能，复习已学直流电动机的工作原理，从其结构入手（演示结构拆卸动画），找出其内部的电路（静止的电枢绕组）和磁场（恒定的直流磁场），它们的相互作用实现了机电能量的转换。对比演示三相感应电动机（鼠笼式）的结构示意动画，并要求学生通过分析找出其内部的电路和磁场。通过类比分析，容易知道电路只能是三相定子绕组和转子导条，磁场也只能由三相定子绕组中的交流电流产生或转子导条中的电流产生，顺势提出思考问题：这时的磁场与直流电动机内部的磁场或变压器内部的磁场相比，具有哪些特点？引导分析，该磁场必须与转子导条中的电流作用产生电磁转矩，但与外电路没有电连接的转子导条如何才能有电流流过呢？只能是感生电流，而静止转子导条中感生电流的产生必须是转子导条与磁场之间有相对运动才行，进而得出本堂课的重点内容“旋转磁场”，并顺势设问：旋转磁场是如何产生的？如何分析该磁场的产生？它具有哪些特点？
（三）采用多媒体实现数学分析的可视化
下面采用多媒体手段实现旋转磁场分析的可视化。
波形曲线。然后给出并讲解定子磁场的分析示意图，规定电流为正时绕组电流的示意，并确定0°、120°、240°、360°四个时刻来分析定子合成磁场的空间位置，并用动画演示当三相交流电流连续变化时，产生的合成磁场将在空间连续地旋转，这样就实现了旋转磁场分析的可视化。
进一步提出问题：这种旋转磁场具有哪些特点？如何分析得出？
再次利用前面的两极电机分析图和新引入的四极电机分析图，引导学生得出本堂课中总结旋转磁场特点的三个重要结论，并强调分析。
结论1：当某相电流达最大值，磁场轴线与该相绕组的轴线重合。
结论2：磁场的旋转方向与电流相序相同。
结论3：磁场的旋转转速n1与电流交变频率f1和电机的极对数P 相关。
解决了旋转磁场特点问题，就可以分析电机中电磁转矩的产生，进而总结三相感应电动机的工作原理。
之后提出课堂讨论问题：
（1）感应电动机转子转速与磁场转速之间存在何种关系？若二者相等时会出现什么现象？
（2）在给定电源频率，如50Hz 时，磁场的旋转转速与电机极对数之间有何对应关系？
（3）若已知感应电动机转子转速为728转/分、980转/分、1457转/分，在工频条件下，电机的极对数应该分别为多少？
（4）如何能改变感应电动机转子的转向？
（5）若想改变感应电动机转子的转速，可以怎么做？
（四）采用计算机软件，演示计算磁场分布
为了加深学生对电机内部实际磁路与磁场分布的理解和想象，还特别引入利用有限元分析软件ANSYS 计算出的电机空载和负载时的磁场分布，并结合多媒体技术，将磁场分布演示为旋转的，展示给学生，这样能增强教学效果，提高学生的科研创新意识和能力。
（五）课堂总结的处理
适时的、恰当的课堂总结可以增强教学效果，能使学生再次梳理课堂的分析思路和知识要点、重要结论等。本堂课在总结之后，还提出一个课后思考问题：如何利用数学方法计算出旋转磁动势的大小？实现课堂教学的“启后”作用。
四、结论
本堂课的教学设计利用悬念教学、类比启发、对比分析和层层设问等方式引入教学主题，分析教学的重点内容，并得出重要结论，采用多媒体和计算机技术增强教学效果，激发学生的学习兴趣，使教学中的数学分析可视化。在教学过程中，自然地实现内容的承上启下，体现了高等工科教育服务于工程的教学理念，在实际教学中取得了很好的教学效果，受到学生和评委的好评，在北京市第五届青年教师教学基本功比赛中获得理工组一等奖并最佳演示奖。
参考文献
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普及“科技文献检索”课，全面提高学生文献信息素质
邓要武
（北京交通大学图书馆，100044）
摘要：作者连续6年对我校“科技文献检索”课程的教学情况进行跟踪，通过调查、统计与分析，发现了存在的一些问题，并结合实际提出了相关的建议，旨在普及“科技文献检索”课，全面提高学生文献信息素质。
关键词：文检课 素质教育 教学改革 文献信息 调查研究
前言
早在1998年教育部高教司颁布的《普通高等学校本科专业目录和专业介绍（1998）》249个专业的培养要求中，就有218个专业明确规定“掌握资料查询、文献检索及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法”，占专业设置总数的87.55%。可见，加强文献检索与利用，重视培养学生收集处理信息的能力、获取知识的能力，已成为高校培养跨世纪人才的强烈要求。
一、北京交通大学“科技文献检索”课教学情况概述
20世纪80年代末我校就在本科生中开始开设32学时的“科技文献检索”课（以下简称“文检课”），直到1999年，机电学院率先申请在96级各班全面开设16学时“文检课”，并要求全体同学必选，由此拉开了“文检课”在我校各学院全面开课的新局面。之后，2001年我校许多学院相继要求学生集体必选16学时“文检课”，文检课的普及率大幅度提高。到目前为止，我校所有学院都已开设过“科技文献检索”或“科研技能训练”课程。
（一）概述
2002年初到2007年底，作者连续6年统计“文检课”的教学情况，结果表明：我校图书馆已为12个学院累计授课2012学时，16949人受益。“文检课”由2002年的176学时1938人，增加到2007年的416学时2610人。“科技文献检索”课呈稳步上升的趋势。其中“文检课”的学时从8学时到64学时不等，但主要以16学时为主。统计还表明：本校所有学院的学生均已学习过“文检课”或“科研技能训练”不同学时的课程。
为了解兄弟院校“文检课”的教学情况，不断深化我校“文检课”的教学改革，作者在2004年12月对北京、天津、山东和广东46所高校开设“文检课”的情况进行了问卷调查，调查结果表明，在46所高校中，无论是选课人数，还是总学时数，北京交通大学均名列第一。可见，“文检课”的教学已得到我校师生的普遍关注和高度重视。
（二）我校各学院和全校选修课开课情况介绍
（1）电子信息工程学院以学院为单位集体上“文检课”的时间应追溯到2002年初，截至2007年底，为该学院累计授课23次304学时3842人。该学院要求实验班学生必选16学时“文检课”课，非实验班学生必选8学时“科研技能训练”课。
（2）计算机学院以学院为单位集体上“文检课”的时间应追溯到2003年9月，截止到2007年底，为该学院累计授课16次168学时2261人。该学院从2005年9月起把16学时“文检课”改为8学时必修的“科研技能训练”课。
（3）机械与电子控制工程学院以学院为单位集体上“文检课”的时间应追溯到2002年9月，到2005年底，该学院取消全体学生必选“文检课”，改为学生选择是否上全校选修“文检课”。2002年初到2005年底，为该学院累计授课6次96学时1006人。
（4）电气工程学院以学院为单位集体上“文检课”的时间应追溯到2002年9月，到2003年底，该学院取消了全体学生必选16学时“文检课”课程，改为学生自主选择是否上全校选修“文检课”。学生选课人数急剧下滑。2002年9月到2003年12月，我们已为该学院累计授课5次64学时720人。
