电机学教学概况，电机学课程体系建设

电 机 学

“电机学”课程从2002年被评为东南大学优秀课程一等奖、江苏省一类优秀课程到2007年成为国家精品课程，整整五年间，在东南大学教务处的指导下，在电气工程学院和电机及控制系（原电机与电器专业）的关怀下，电机学教学组全体老师辛勤耕耘、不断提高，在教学内容、教学艺术、教学效果等方面取得了较好的进步，为电气工程学院的专业和学科建设、东南大学的本科教学教改建设做出了应有的贡献。

“电机学”课程是电气工程及其自动化专业的主干课，教学环节包括96个教学课时、18个实验课时、4周短学期集中实习，面向电气工程学院全体学生（每届约180～200人），跨度三个学期。电机学课程的特点是理论性强，概念多，与工程实际联系密切。主要教授电机的基本原理、基本分析方法和基本制造方法，强调知识、能力、素质的协调发展，注重培养学生的分析能力、实验能力及锻炼动手能力，提倡研究性学习和自主性学习。为后续课程、创新活动、毕业设计、研究生培养以及今后工作提供专业技术基础知识。

作为重要的专业基础课程，本系十分重视电机学的课程建设和创新改革，以加强师资队伍为起点，从明确教学目标、完善教学内容、提高教学艺术、丰富教学手段、巩固实验与实习等多个环节不断加深教改和建设的力度，以求不断创新和发展。

一、电机学教学概况

东南大学电机学的教学可以追溯至前国立东南大学电机专业，历经国立中央大学、南京工学院，至今已有80余年的历史。该课程一直是电气类专业最重要的基础课程，多位国内外知名的老一辈专家如吴大榕、严一士、周鹗等教授曾在电机学科长期任教，为国家的人才培养做出了巨大的贡献。

我校的电机学科一直处于国内优势地位。20世纪60年代初开始招收电机研究生，1986年批准设立电机学科博士点，1998年批准设立电气工程一级学科博士后流动站，2006年被批准为江苏省重点学科，2006年被评为江苏省品牌专业。

电机学科的发展为电机学课程的建设提供了强大的支撑，学科人才和科研优势始终是课程发展的强大动力，不断推动着课程建设的快速进步。

从1955年我国第一次电机专业教学大纲制定会议至今，我校电机学课程负责人一直是历届电机学全国教学指导委员会的负责人。

长期以来，我校编写的《电机学》教材是全国电力类专业的统编教材，是国内唯一连续“九五”、“十五”国家级重点（规划）教材，为全国高校电力类专业广泛采用，得到充分肯定，多次获奖。与之配套的《电机学试题分析与习题》等书，内容丰富、新颖、实用，深受师生的欢迎。

近五年来，随着电机学精品课程和电气工程及其自动化品牌专业的建设，电机学的教学改革又上了一个新的台阶，其特点是:

（1）师资队伍完成了新老交替，具有博士学位的教授、副教授担负重任，确保了教学内容的高起点和前沿性。

（2）编写“九五”、“十五”国家级重点（规划）《电机学》教材，确立了电机学教学内容的新体系，形成以电机的稳态特性为主、四个模块的网状结构形式，使教学内容紧跟现代科技和社会经济发展的需要。

（3）多媒体教学和网络教学已普遍运行，改变原有教学模式，较好地解决了学时缩减与内容增加的矛盾，大大提高了教学效果。

（4）完成了一流实验室的建设，联合建立了多个校外实习基地，加强了课内外综合实践，大大提高了学生创新能力。

（5）加强国际交流，活跃教学思想，开设了双语教学，在课程层面尝试与国际接轨。

二、课程体系建设

电机学课程理论性强，又具有专业课性质，涉及的基础理论和知识面比较广泛。牵涉到电、磁、热、力等综合知识，教学内容与工程实践联系紧密，而且比较抽象。课程教学以变压器、异步电机、同步电机和直流电机四种电机为主要内容，抓住每种电机的四个基本要求——基本结构和用途、基本作用原理、基本特性、基本分析方法，进行系统的阐述和全面的分析。

近五年来，本课程教学组为适应宽口径人才培养模式要求，针对教学时间跨度较大、学生人数较多、提倡研究性和创新学习的特点和要求，重点开展了高质量教材建设、多媒体课件与网络课程建设、双语教学试点、实践环节的强化和研究性创新型人才培养等多方面的教改、教研活动，显著提高了教学效果，取得了丰硕的教研成果。

1.教学内容不断优化，出版了多本高质量教材。

根据电机学科理论与技术两方面知识的发展，适应宽口径人才培养模式，结合工程实践的实际需要，我们精选了教学内容，更加突出了重点，分散难点，搞好课程间的衔接。先后编写了“九五”、“十五”国家级重点规划教材《电机学》和国家级重点教材配套教材《电机学试题分析与习题》、《电机学习题解析》，经过本校和外校多届学生的使用，目前这两套教材都得到了肯定并得以完善。

2.研制了多媒体课件和网络课程，丰富了教学手段和交流平台。

经过多年的研究和摸索，目前已经全部制作了电机学多媒体课件和网络课程，其中插入了大量的图片和动画，结合透明模型以及电视录像，很好地演示了电机的复杂结构、绕组的连接、磁场的分布和变化、电机分析中的等效电路和相量图以及启动调速运行性能等不易为学生理解的知识点，取得了十分理想的教学效果，进一步丰富和完善了学生的自学手段和交流平台。

3.开展了双语教学试点，积累了丰富经验。

充分发挥海外引进人才的专业与外语优势，开展了“电机学”双语教学试点，选用麻省理工大学的《电机学》（Electric Machinery）教材，采用全英文板书（英文PPT）、英文作业、英文考试、部分中文讲授的形式，取得了良好的教学效果，使本课程在教学内容和教学形式两方面缩短了与国外著名大学的差距，提高了本课程教学的水准。

4.强化了实践环节的教学，显著增强了学生对电机的感性认识和深入理解。

针对高等工程教育中实践环节有所弱化的情况，本课程特别注重实践环节的安排与实施。除开展传统的各项电机实验外，增加了异步电机绕组绕制的实践内容，每个学生必须绕制成功一套三相交流绕组，验收合格后方能通过。通过亲手绕制绕组，学生对三相绕组的结构和连接规律有了十分清楚的了解和掌握，进而加深了三相交流电机原理的理解。另外，还组织学生到多个电机、变压器厂家实习，增强了学生对电机结构以及在生产一线的制造、应用的感性认识和理论知识的深入理解，效果显著，深受学生的欢迎。

5.研究性创新型人才培养形式多样，受益面广。

以培养研究性创新人才、增强学生思维能力为目标，除了抓好课堂教学、实验教学和实践教学外，课程组教师还着力发掘学生的科技创新能力，让学生在创新和摸索中扩展知识面，培养实际分析问题、解决问题的能力。先后组织和指导100余位学生参加东南大学学生科技创新活动、大学生科研训练计划、挑战杯、全国电子设计竞赛、机械设计竞赛等活动，获得多个奖项。

五年中，完成了十多个教改研究课题，发表了十多篇教学研究论文，教学组成员在教学工作中获得了众多的省部级和校级奖励。

三、师资队伍培养

目前所有主讲教师全部为教授、副教授，都具备博士学位。近五年内十多人次获得省和学校各种教学奖励。为了帮助青年教师尽快成长，以连续不断地提高本课程的教学质量和教学效果，院系采取了以下具体的培养措施。

1.选留对高教事业充满热忱、表达能力强的高学历青年教师，实行导师制和试讲制。

我们对有意来校或留校工作的博士硕士，除考察他们的科研能力外，还通过面试和试讲来考察他们对教育事业的热爱程度以及表达能力。对新开课的青年教师一律实行导师制和试讲制度。请有丰富教学经验的老教授介绍教学经验，并示范讲课，要求全部青年教师听课，并写出听课体会，与老教授座谈。通过交流，让青年教师明确课程特点，掌握先进有效的教学方法，努力提高授课艺术和教学水平。

2.要求青年教师勇挑重担，在实践中成长。

每年安排三人分小班上课，实行以老带新搭配，让每个青年教师都有上课的机会。所有青年教师，一律要认真备课，做好教案，使用多媒体教学。上课教师定期交流教学情况，统一教学内容，统一要求，统一考试，统一评估。并安排老教授听课，及时反馈评价意见，以便青年教师在实践中锻炼成长。

3.鼓励青年教师积极承担教改项目，摸索和研究新的教学手段和方法。

院系一直以工作量积分补贴等多种形式，鼓励青年教师积极承担教改研究项目，如多媒体课件制作，课程网站建设，双语教学实践，虚拟实验系统开发等等。随着多项教改项目的完成，青年教师对教学方法和教学手段有了创新性的理解和提高，使本课程的教学工作向研究型方向发展。

4.有计划地安排青年教师进修，加强国际交流活动。

近五年已有十多人次青年教师出国作长期、短期学习和访问。通过国际学术交流，他们拓宽了学术视野，增强了对学科发展趋势的把握，同时将国外一些先进的教学方法和教学理念应用到自身的教学工作中，取得了显著的效果。

通过实施以上得力可行的培养措施，一批青年教师迅速成长起来，如胡敏强教授成为江苏省“333工程”和“青蓝工程”的培养对象，黄学良成为江苏省“青蓝工程”的培养对象，林鹤云教授、周建华副教授、黄学良教授、余海涛教授的教学质量、教学水平得到了学生的很高评价，网上评教得分名列前茅，林鹤云教授和周建华副教授分别获得校教学优秀一等奖，黄学良教授获“校学生最喜爱的教师”称号。

四、教学手段与教学艺术

1.通过多年教学实践和总结交流，对于电机学课程教学我们有以下体会。

（1）该课程物理概念比较多，比较抽象，要抓主要矛盾，深入浅出反复强化基本概念。不要被一些新名称搞得束手无策。例如“归算”，变压器和异步电机中都有，直至同步电机中也有，本质相同，但具体内容各不相同，要不断学习，深入理解。对于难点问题，采用难点分散方法逐个突破，首先进行定性分析，弄懂来龙去脉，不强调死记硬背其结论。例如“谐波问题”，电机中各类谐波产生的原因是不同的，有铁磁材料非线性、有绕组或磁极构成等原因，各类谐波的性质是相同的，对各个电机的影响又不尽相同。要学会分析问题的方法和思路。

（2）结合电机特点讲解重点问题，掌握电机的运行性能和分析计算。对于四类电机采用对比方法，举一反三，逐步加深理解，学会认识事物的规律，掌握事物的共性和个性。例如电路方程式、等效电路、相量图是进行电机稳态特性计算的重要方法，但四类电机各有侧重，掌握各类电机的特点就是掌握其分析方法和基本内容。

（3）电机学是一门理论与实际紧密联系的课程。对初学的学生来说，没有实践，对实物很难有概念。因此，要充分利用多媒体、实物模型、电视录像和网络资源等丰富教学内容，同时结合教学内容，通过实验和实习不断增强对电机的感性认识，进而加强对理论知识的理解。例如，通过学生自己动手绕制异步电机，不仅了解了电机的结构，而且对电机的参数、机理、运行也有了比较直观的了解。

2.我们在教学中形成了以下几条教学经验。

（1）在教学方法上，以课堂教学为主体，辅以习题、实验、实习教学，开拓网络自主学习。

电机学的教学以课堂教学为主，为了提高教学质量，增加与学生的交流，取消大班上课，坚持小班（60人以下）形式。在教学组织上，重点以讲授概念、原理、分析过程为主，并引导学生积极思考。课堂教学中，有提问、学生上讲台讲解、相互讨论等互动方式。

提高讲课效果是课堂教学的核心。要求教师对教学内容、教材有深刻理解，对教学对象（学生）有深入了解，并注重讲课艺术，提高讲课效果。主讲教师一边搞教学，一边搞科研，在讲课中结合最新的科技成果或生产实际中遇到的问题，深入浅出地讲清较深奥的理论问题，而不是照本宣科，这样开阔了学生的视野，提高了学生的学习兴趣。

向学生介绍电机学课程的学习方法，消除学生的畏难情绪。根据电机学的特点，我们将课堂教学与习题、实验、实习等教学环节紧紧相扣，又与网络教学相配合，帮助学生正确掌握学习方法，要求学生听好课，课后复习弄懂原理，再通过例题学会解题方法。根据实际情况，适当安排一定学时的习题讲解和答疑，让学生有机会自己讲解题方法和学习的心得体会。

通过实验、实习逐步了解电机结构，直观地观察和分析，使理论更结合实际，效果显著。目前本课程的实验是四类电机的参数测定、运行特性和启动、调速。研究性分析侧重电机的瞬态过程；实习环节主要是绕制三相异步电机定子绕组，我们将考虑扩充电机实习的选做内容，如变压器铁芯的叠装、直流电机绕组的绕制等内容，以进一步发挥实习的效果。

（2）应用现代教育技术，开发演示课件，积累丰富的多媒体教学素材，辅以透明真实的电机模型，大大提高教学效果。

从1997年开始电机学教学即在我校率先开展多媒体课程的建设。近三年，所有教师均采用了多媒体教学手段，编制了大量的多媒体素材，包括图、表、动画及三维演示课件。近年又开拓网络自主学习，使学生有更大的学习主动性。

由于电机的结构、原理十分复杂，学生普遍感到抽象，采用多媒体课件的一些图片和文字演示的同时，辅助以透明的真实的电机模型，如有较少极数和换向片的直流电机、简化鼠笼的异步电机、简化转子的同步电机，此模型简化了铁心和外壳部件，直观再现电机的基本结构，能实现电机的运行原理。在通电的情况下，能短时间运行，能反应电机运行中的物理现象，如电机的启动过程、电机的发热和升温等。学生对模型有强烈的研究兴趣，基于模型能提出不少的问题。

在课堂学习的同时，组织学生观看电机录像，内容包括变压器、异步电机、同步电机和直流电机，加深了对电机结构、原理、制造工艺、应用等方面知识的理解。

（3）在课堂学习、练习、考试等方面探索求变。

考试方式改变了，期末考试不再是唯一的评判标准。适当降低闭卷笔试的比重，综合作业、实践、实验等环节的学习情况，以便更科学地考查学生对电机原理以及电机结构、使用和性能测定方法的掌握。考试方式的改革将促使学生同时注重理论与实践知识的学习，采用多种形式进行考查，如适当增加口试成绩。

要求学生记读书笔记，结合每篇的内容，不拘形式进行总结，可以较全面地总结主要内容，也可以对其中某些问题进行研究。教师可以从中了解学生的学习情况和课程在学生中的反映，沟通了教学互动渠道，取得了良好效果。

增加计算机仿真技术的内容和计算机软件Matlab的应用，在新版《电机学习题解析》中加入了Matlab解题方法和数十个例题，在习题和实验中加以应用，提高学生学习的兴趣。

（4）建设和完善多媒体与网络教学环境。

本课程除理论教学、实践环节外，我们还组织学生看录像，充分利用电化教学资源提高教学效果，起到了很好作用。

电机学是东南大学最早开展多媒体教学的课程之一。网络硬件主要依托电气工程系的主服务器和东南大学校园网络，软件系统比较灵活，课程网站丰富了教学手段，拓展了学习时空。

网络课程包括教学辅助平台、电子教案以及课程讨论版，具有自学、复习、讨论、习题、实验、答疑、拓展学习等环节。学生可以下载完整的多媒体课件，用于课前预习和课后复习，对重点、难点内容展开分析，引导学生进行思维，对开拓学生自主学习和研究性学习有很好的促进作用。

五、实验与实习，能动与创新

电机学实践教学是整个电机学课程教学中的重要环节，学生通过实践不仅能验证理论，训练操作技能，而且能在接触实际的过程中加深理解，增强记忆，激发学习兴趣，同时促进学生自觉主动地去思考、去探索，进一步从理论和实践中汲取知识，开拓思维，从而培养学生的创新能力。

电机学实践教学主要有两种形式:（1）实验（包括课程实验和研究型实验）；（2）实习（包括校内实习和参观实习）。整合的电机实验，保持大电机特色，能重现电机运行中的稳态和瞬变过程。创新型实验设计培养了学生的创新能力，丰富的电机生产实习提高了学生的实践能力。

1.实验围绕教学内容分阶段进行。

实验课程计有变压器实验2个，异步电机实验2个，同步电机实验3个，直流电机实验2个及微特电机实验4个，投入较先进的计算机测试系统进行电机的综合实验，保持实验开展率达100%。

原有电机实验室面积约400m²（现仍保留在四牌楼老校区），各类实验机组60台套。结合学校新校区建设，2006年完成全新电机实验室的建设，2007年已开始进行电机课程的实验与实习，电机类课程教学实验室面积扩展到600m²，并配有计算机网络系统。引进先进的实验平台24台套，整合已有实验，使之更科学实用。由于总学时缩减，尽量利用课余时间灵活安排实验，保证授课与实验两不误，且能有机结合。

2.创建校内外电机生产实习基地，提高了学生的实践能力。

学生通过亲手绕制电机等实习活动，对电机的结构、原理以及工艺过程有了更深入的了解和全面的感性认识，增强了动手能力，激发了学习欲望。另外，还组织学生下厂实习，直观了解电机的制造和运行情况，使理论更密切联系实际，感受科技进步的成果。

该实践活动二十多年来长期坚持，并在形式上不断创新，如校外实习基地现已增加到近十个，内容包括传统的电机、特种行业电机和现代新技术电机等，使教学内容与科技进步、理论与实践、感性与理性不断密切结合。

3.积极组织各种课外科技活动，培养了学生的创新能力。

在教师指导下优秀学生自行选题、自行设计、自行制作，整理撰写总结报告，学生在这些科技活动中是研究的主角，老师起到画龙点睛的作用，提高了学生的综合分析能力和解决实际问题能力，激发学生的创新潜力，使他们的创新意识和能力产生质的飞跃。

六、效果与展望

1.在长期的建设中，我们的“电机学”形成了如下的课程特色。

（1）师资队伍实力雄厚，科研成果渗透本科教学。师资队伍高学历高层次，学缘多元。年轻教授博导承担教学重任，高水平科研与教学相结合。

（2）教材建设常出常新，影响面广。教材建设延续50多年，出版7轮10本教材及4本配套教材，总印数达22万册，是唯一的一套连续“九五”、“十五”国家级重点（规划）教材。

（3）实践性教学、创新能力培养特色明显。长期高水平建设电机实验室与实习基地，坚持电机绕组绕制和下厂实习实践环节20多年，学生工程实践能力强。积极组织学生参加SRTP科技活动，形成了科技创新热潮。

2.“电机学”课程在国内高校中处于优势地位，在国际同行中也有很好的声誉。具体表现在以下几个方面。

（1）依托高水平学科资源，打造了一支高职称高学历、学缘多元的师资队伍，总体实力国内领先。本课程的师资建设始终是学科建设的重点，并与学科的发展齐头并进。从年青教师的培养、课程体系的改革、教材的建设到教改项目的开展、实践基地的建立，均是电机学科集体智慧的结晶。长期以来，本课程负责人一直是全国有关电机教学指导委员会的主要成员，活跃在教学科研第一线，多次承担学科发展战略、课程基本要求和教材建设规划等工作，课程改革的起点高、视野开阔，引领了该专业人才培养的改革方向，本课程组成员多次在各种会议上介绍本校的教学改革经验，得到大家的公认。

（2）教材建设硕果累累，国内领先，国际影响深远。教材建设延续五十多年，出版7轮10本教材及4本配套教辅教材，被十多所学校选为本科教材。经专家评审、教育部批准，落实中国电力出版社出版。我校编写的“九五”国家级重点教材《电机学》2001年出版，“十五”国家级规划教材《电机学》2005年出版，并同步出版了《电机学试题分析与习题》、《电机学习题解析》等一系列配套教材，深得广大读者欢迎，被兄弟院校采用，获一致好评。随着国际交流的日益扩大，到我校的国外电机界同仁增多，通过互赠教材、互派留学生等方式产生了深远的影响。

（3）教学改革、实践性教学领跑国内同类课程。本课程突出实践能力和创新能力的培养，创建了有特色的课程体系和实践教学模式。形成以电机稳态特性为主、强调电机的分析方法、构成四个模块（即四类电机）的网状结构的课程体系，正确处理基础与发展、重点与难点、理论与实践的关系。力促学生能力培养，优化整合电机实验，创建校内外电机实习基地，积极组织学生参加电机与控制领域的SRTP科技活动，培养创新意识。率先开展了多媒体教学、双语教学和网络课程等一系列教改项目的研究和开发，收到了明显成效。本课程在教学改革、实践性教学方面在国内同类课程中处于领先地位。

3.针对更高的要求和存在的不足，以科技发展和社会、国际化对人才的要求为导向，以培养创新性、国际化的一流人才为最终目的，以下方面是进一步建设的目标。

（1）教学体系和教材与国际一流大学接轨。

结合“十一五”电气工程及其自动化专业的建设，进一步深化和改革电机学教学内容。从基础、实用出发，精选教学内容，修订教学计划和课程教材。

（2）实验、实习基地达到国际先进水平。

在新电机实验室的建设过程中，增开新的实验项目，并增加电机实习环节的内容，提高电机实验实习质量。

积极整合并开设研究型实验，提倡学生的自主研究和创新。

积极探讨并增加新的电机实习内容。

（3）丰富网络教学资源。

在网络教学平台上，开辟电机实验虚拟实验室，方便学生随时进行仿真实验和实验预约。结合网络课程建设，实践交互学习、研究性学习、协同学习等现代学习理念，达到方便实用、引导学习和提高学习兴趣的改革目标。

电机学课程教学团队成员:胡虔生、林鹤云、周建华、胡敏强、黄学良、金龙、余海涛、黄允凯、蒋玉俊、楼雪、樊英、许伟健。