摘要：总结多轮教学经验，结合研究型大学本科生培养目标，《电磁电器设计基础》课程由传统的单一的课堂授课方式转变为课堂授课、课堂讨论、课程设计、论文查阅等相结合的教学方式。通过教学方式的改革，提高了该课程的教学质量，为本科生创造了更多理论与实际相结合的机会，培养了本科生从事科学研究的兴趣。
关键词：电器设计；教学方式；专业必修课
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）17-0037-02
《电磁电器设计基础》是我校电气工程学科电机与电器专业本科生的必修课程。该课程以直流磁系统、交流磁系统、永磁磁系统和交直流同时磁化的磁系统为对象，介绍这些磁系统的原理、特性计算和设计方法等。为了充分调动本科生的学习热情，提高他们的综合能力，例如创新能力、逻辑推理能力、资料搜集与处理能力及问题解决能力等，主讲教师对教学方式进行了改革，主要涉及到课程学时分配、课堂授课形式等。
一、缩减课堂授课学时
《电磁电器设计基础》的主要内容涉及到直流磁路计算、电磁铁静吸力特性和运动特性分析、永磁磁路和极化电磁机构计算与分析、线圈及其热计算、直流电磁铁设计、交流磁系统分析、交直流同时磁化的磁系统分析等。在以往的教学中，该课程的课堂学时为46。顺应学校本科生教学培养计划学时的缩减，经过反复讨论，决定将课堂学时缩减至38。原有关于磁系统设计的专门知识放到课程设计环节中介绍。在课堂授课中增加了电器中典型导体系统的电动力计算方法。课堂学时的缩减无论是对教师还是对学生都是严峻的挑战，特别是对教师提出了更高要求。教师必须吃透教材，精选整合教学内容。在课堂授课中应加强基础知识和基础理论，突出重点，分散难点，注重各章节知识的连续性和紧凑性。为了提高学生的学习效率，活跃课堂气氛，教师还要在课堂上采用多媒体、板书、自学、互动等多种教学手段。经过教师的努力，教学结果表明该课程课堂学时的缩减并没有影响学生对基础知识和关键点的掌握。
二、增设课堂讨论环节
为了及时了解学生对基础知识的掌握程度以及学习兴趣，主讲教师在每节课堂上至少留出5分钟与学生互动。教师可以充分利用这段时间采用各种方式来加深学生对知识的理解。例如，利用这段时间为学生布置一些精巧的习题，要求学生即时解决；或者要求学生在这段时间提出自己对某些知识点的疑问或看法；或者和学生共同探讨某些习题的求解方法。例如，在讲完磁路的基础知识后让学生思考“磁路中的磁通与电路中的电流有何区别”；在讲完直流电磁铁的基础知识后让学生思考“直流电磁铁线圈中的电流方向改变后，其电磁力有何变化”，等等。实践表明，课堂讨论时间虽然短暂，但是可以发挥学生的主体地位，有利于加深他们对基础知识的理解，启发他们独立思考，并提高口头表达能力。
三、增设论文查阅环节
国外某些高校在课堂上除了讲授专业基础知识外，还留给学生很多时间自由发挥，其中分享学术论文便是一种方式。学生根据自己的兴趣在课外查阅学术论文，选定一篇论文深入学习，然后在课堂上向其他学生介绍这篇论文的主要研究内容和学术观点，并展开讨论。教师在这个过程中仅起引导作用。为了培养本科生的科学素养，借鉴国外教学方式，本课程专门为学生增设了论文查阅环节，要求每位学生在课外至少阅读一篇中英文学术论文。考虑到课堂学时的有限，仅安排少数学生在课堂上进行口头报告，其他学生则写书面报告。书面报告的内容不在多，重在自己的理解。增设论文查阅环节有助于学生了解相关领域的研究热点，提高他们的资料搜集与整理的能力以及语言表达的能力等。另外，该环节还可以从侧面提高学生的专业英语水平。例如，有学生查阅了新型永磁材料；电器隐身方法；铁磁材料无损检测方法；等等。
四、增设课程设计环节
对这门课程教学改革的最重要的地方是专门增设了两周的课程设计环节。学生是学习的主体，应通过各种教学方式来调动他们自主学习的积极性。课程设计环节能够使学生将理论知识融会贯通到实际中，可以引导他们思考问题、研究问题和解决问题，培养他们的创新意识，提高他们的动手能力。课程设计环节包括理论知识讲授、方案设计、软硬件制作等。针对不同的学生，布置不同的课题。例如，对于综合素质较高的学生，要求他们设计并制作一个磁系统，该系统产生的磁力可使某一圆形铝盘悬浮。学生在拿到课程设计任务之初，首先利用图书馆资源查阅已有的磁悬浮系统；接着根据所需磁力的大小，利用理论知识设计线圈、铁芯的尺寸；然后制作实际的磁系统；最后通过实验对磁系统进行优化。在这个过程中需要学生考虑的因素很多，例如直流磁系统和交流磁系统的区别，线圈中的电流与其发热之间的关系，空芯圆柱线圈和带铁芯圆柱线圈的磁场计算，铝盘所受磁力的计算，铝盘中的涡流计算，等等。有些问题可以直接利用教科书来解决，而有些问题则需要学生查阅更多的资料综合解决。教师还可以引导学生进行深入的思考。例如，若将圆形铝盘换成铁盘，其运动状态有何变化；若沿铝盘半径开一个切口，其运动状态有何变化；若铝盘换成铜盘，其运动状态又有何变化；若电源的频率发生变化，铝盘的运动状态又有何变化。课程设计环节还可以激发学生从事科学研究的兴趣。例如，在计算空心圆柱线圈的电感时，有学生利用电磁场理论自己推导的公式计算，发现计算结果与实测结果相差很大。他又到图书馆查阅了文献[3]，利用该文献得到的结果与实测结果较吻合。后来他又按照自己的思路重新得到了正确的电感计算公式。经历了“为什么我错了”、“他的结果对吗”、“我该怎样做”、“原来如此”这一系列的潜意识变化，学生初步体会到了从事科学研究的乐趣，也建立了从事科学研究的信心。再如，对于普通学生，要求他们编制典型电磁铁运动时间的计算程序，并利用实验验证。通过这个题目，可以让学生掌握利用能量增量法计算电磁铁运动时间的原理，熟悉常用计算机程序语言（C、MATLAB等）的使用方法，体会理论与实践相结合的重要性。
专业理论基础知识的教学是本科生培养中必不可少的一部分。对于研究型大学，如何通过改革专业课的教学方式，在学生掌握扎实的基础理论的同时，积极创造条件，提高他们的创新意识和创新精神非常重要。本文简要介绍了我校电气工程专业“电磁电器设计基础”专业课教学方式的改革，涉及到课堂授课学时的缩减，课程设计、课堂讨论、论文查阅等环节的增设等。实践结果表明，这次专业课教学方式的改革在很大程度上调动了学生的学习热情，提高了他们的动手实践能力，培养了他们的科研兴趣。
参考文献：
[1]王宝龄.电磁电器设计基础[M].北京：国防教育出版社，1989.
[2]张冠生.电器理论基础[M].北京：机械工业出版社，1989.
[3]雷银照.电磁场[M].北京：高等教育出版社，2008.
[4]雷银照.轴对称线圈磁场计算[M].北京：中国计量出版社，1990.
基金项目：北京航空航天大学教改立项
作者简介：吴静（1978-），女，安徽宿州人，副教授，研究方向：电磁电器学。