摘要：电机学绪论部分的教学对于后续内容的顺利展开是非常重要的，因此要充分地重视。针对教学中可能出现的问题，提出从加强课堂的互动，增加授课中的人文因素，理清定理间的脉络关系以及采用对比教学方法等几个方面来提高教学效果。课堂实践表明，这些方法是可行的。
关键词：电机学；绪论；人文因素
作者简介：方芳（1972-），女，湖北黄梅人，海军工程大学电气与信息工程学院，副教授；王铁军（1965-），男，河北唐山人，海军工程大学电气与信息工程学院，副教授。（湖北 武汉 430033）
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）24-0190-02
电机学是电气工程及其自动化专业一门重要的专业基础课，该课程既有较强的理论性又有较高的实践性，它涉及的知识面广，涉及到电、磁、热、力等各个学科；概念多，公式推导繁杂，而且与以往课程强调严密的逻辑性不同的是，它的工程实践性强，常常要引导学生从工程的角度去简化分析一些问题，使得许多学生感到难以适应和接受；课程中涉及到电磁场的分析和应用，由于缺乏相关的前导课程，学生普遍感到难以理解，甚至出现了畏难情绪，失去学习的信心。
俗话说：“万事开头难。”好的开始是成功的一半，因此应当充分重视电机学课程绪论部分的教学，使学生了解到电机学课程在本专业学习中举足轻重、不可替代的地位，在认识到它是一块“难啃的硬骨头”的同时，树立把它学好、学扎实的信心，激发学生的学习兴趣，夯实必备的电磁学基础，从而为后续内容的顺利展开打下良好的基础。
本文根据笔者多年的教学经验，分析绪论部分在教学中常常出现的问题，并针对这些问题提出了一些可行的方法，从课堂教学实践来看效果显著。
一、绪论部分教学中存在的问题
一般说来，电机学的绪论部分包含以下几个方面的内容：电机的重要性及其定义、分类；电机的历史、现状以及发展趋势；相关的电磁定律；磁性材料的基本特性；磁路的基本定律及计算方法。其中，在第一部分和第二部分的讲授中，教师如果局限于教材的内容，照本宣科，流于形式，只是枯燥无味地罗列课本上的条目，显然无法激起学生的学习热情。第三、四、五部分的内容是与电机学密切相关的电磁场的基础知识，是学习电机理论必不可少的理论基础，对学生来说非常重要，必须牢固掌握并能灵活运用。但是，讲课中往往是逐一地孤立地介绍这些电磁定律，没有把它们之间的相互联系整理出来，学生学习过程中感觉到内容多、杂，找不着主线，难于记忆，学过就忘，在后面的学习中用到相关定理时不能灵活地运用，没有达到预期的教学目标。
二、改进课堂教学的方法
针对绪论教学中存在的问题，对于绪论的几个不同内容应当综合运用不同的教学手段和方法，有效地激发学生的学习兴趣，提升学习效果。
1.增强课堂的互动
课堂上必要和充分的师生以及学生之间的互动是活跃课堂气氛、启发学生思维、调动学生潜能的有效办法。在讲授电机的重要性及其定义、分类这一部分的内容时，完全可以以学生为主体来展开教学，教师只是起到引导的作用。比如，课程伊始，介绍电机的重要性，说到它在工农业生产、日常生活以及国防建设中的广泛应用，可以让学生来具体说。甚至可以将学生分成两组来比赛，看谁举出的电机的应用例子多，最后再由教师来补充和总结。这样以学生为课堂的主体，使他们以主动的、积极的态度投入学习中去，效果会比教师的简单罗列好得多。然后，通过电机的各种应用，可以引导学生自己来对电机下一个定义，再与教材上的定义进行对比，这样学生对于“什么是电机”这一概念会非常清晰。当然，在组织课堂互动时，教师要时刻把握课堂的动向，防止课堂过于发散，要在适当的时候收回主导权。
2.增加授课中的人文因素
电机学的研究对象是电机，它是没有生命、没有思想感情的一种机械，因此在上课时会显得比较冰冷、枯燥和没有激情。为了燃起学生们学习的热情，在授课中如果适度地加入人文因素，这对于电机学课程，乃至所有的理工科课程都是有益的。一方面，人文因素更加贴近生活，容易引起学生的共鸣，抓住学生的注意力；另一方面，毋庸置疑，每个学科都有其灿烂的人文背景，每一条定理、每一个公式的后面都站立着一个甚至一群伟大的科学工作者，都闪烁着他们智慧的光芒，带着他们汗水的芬芳。让学生对这些进行简单的了解是必要的。这些前人的足迹可以激励学生的斗志，鼓舞他们勇敢面对困难，使教学工作真正达到“教书育人”的目的。作为教师，如果能更多地收集和积累这方面的课外资料，在讲课时信手拈来，可以极大地丰富教学内容，达到意想不到的效果。
例如，在讲授电机的历史这一部分的内容时，可以简单穿插介绍一下法拉第的生平和他对于电磁学的重大贡献。法拉第贫寒的出生、短暂的受教育史使他开始时只能当一个学徒，但他坚持不懈地自学、锲而不舍地钻研，最终成为英国皇家研究会的教授、19世纪最伟大的科学家之一。今天，当我们带着学生“仰望星空”，这颗闪亮的星星应该带给我们很多的启迪。
当然，在穿插这些内容时，教师要认识到，如果将整个课程比喻为一套衣服的话，这些人文内容只是配饰，虽然重要，甚至有画龙点睛的作用，但是不能太多，切不可喧宾夺主。
3.理清基本电磁定律之间的脉络关系
绪论部分要介绍几个与电机原理分析相关的电磁学基本定律，这些定律的重要性是毋庸置疑的。但是，如果按照教材的编排顺序，依次孤立地介绍这些定律，容易让学生感觉内容多而杂，缺乏清晰的脉络，难以牢记于心，达不到预期的授课目标。因此在讲授时，可以根据电磁学的发展历史这条线索来讲解这些定律。
1820年，奥斯特发现，电流会使小磁针发生偏转，也就是说，电流在它周围产生了磁场，并通过磁场对小磁针发生作用。那么，电流周围的磁场到底有多大呢？法国物理学家安培通过实验证实，磁场中任意闭合环路的磁场强度的线积分等于这一环路所包围的电流的代数和。这就是全电流定律，也称为安培环路定律。
接着，人们发现，电与磁的作用是相互的，电流对磁极产生作用力，同样，磁极也对电流有作用力。法拉第做了一个著名的实验，当把导体固定时磁极会受力转动；而把磁极固定时，导体会受力转动。这就是最原始的电动机。那么，放在均匀磁场中的载流导体受到的力的大小和方向如何确定呢？答案由电磁力定律给出F=Bli，式中B是磁场的磁通密度，l是载流导体的长度，i是导体电流。力的方向由左手定则给出。
发现“电生磁”以后，人们就在猜想它的逆过程“磁生电”是否成立。经历过很多失败的实验之后，1831年法拉第首次发现了磁的电效应，提出电磁感应定律：。由于磁通变化的原因不同，感应电动势分为两种：感生电动势和动生电动势。感生电动势是由于磁通随时间变化产生的，在电机学中涉及到的感生电动势又称为变压器电动势，磁通随时间按正弦规律变化，将磁通的表达式代入电磁感应定理，得到电势的有效值为，（式中f为电源频率，N是线圈匝数，是磁通的峰值），电势方向由右手螺旋定则确定；动生电动势是由于导体在磁场中运动，切割磁力线感应出来的，如果磁场方向与运动方向垂直，单根导体的感应电势大小为，方向由右手定则给出。根据电磁感应原理，人们造出了发电机，从此，人类逐渐告别“蒸汽时代”，步入“电气时代”。
这样，按照历史发展进程，对这三个重要的定理进行讲解。让学生在简要了解电磁学历史的基础上理清这些定理的脉络关系，掌握这些定理。
4.采用对比法讲授磁路的概念和定律
对于磁路的基本定律和计算部分，由于磁路分析与电路分析有物理上的对偶关系，因此用对比方法进行教学可以达到事半功倍的效果。在对比时，首先进行基本物理量的对比，接着，再进行磁路基本定理和电路基本定理的对比，如表1所示。这种对比有利于学生在较短的时间里掌握这些基本概念。授课时，除了讲授电路和磁路的相似之处，要特别注意强调磁路自身的非线性特点。电路中的电阻一般都可以认为是常数，但是磁路的磁阻是随着磁密B的变化而变化的，它们之间是复杂的非线性关系，而且对于不同的磁性材料，这种非线性关系也是不同的。随着B（或Φ）的增大，磁路饱和度逐渐增加，磁阻Rm相应增大。磁性材料的这种非线性饱和特性对电机性能的影响很大，在后续内容中常常涉及，所以，在这里必须重点强调。
三、小结
电机学课程的“难教难学”是长期以来困扰广大师生的一个共同问题。显然，在教学过程中，有一个好的开头是至关重要的，因此应当充分重视绪论部分的教学。本文从加强课堂互动、增添人文背景的描述、理清定理之间的脉络关系以及采用对比法教学等几个方面出发，力图在激发学生的学习兴趣、减少他们的畏难情绪、帮助学生更好地掌握必要的电磁场理论等方面达到较好的效果。课堂实践表明，这些方法是可行且有效的。
参考文献：
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[2]陈秉乾,舒幼生,胡望雨.电磁学专题研究[M].北京:高等教育出版社,2001.
[3]张之翔,王书仁.人类是如何认识电的？——电磁学史上的一些重要发现[M].北京:科学技术文献出版社,1991.
（责任编辑：王祝萍）