电机学在线课程教学方法探索与实践

1、“电机学”在线课程教学方法探索与实践陈浈斐, 马宏忠, 金平, 郭玉敬, 刘冬（河海大学 能源与电气学院，江苏 南京211100）摘 要：“电机学”课程是电气工程及其自动化专业本科生重要的专业主干课程，目的是培养学生成为电气工程领域的高级技术人才。但该课程涉及机、电、磁、热等多学科知识，内容复杂而抽象，单凭传统的课堂授课教学方式难以达到较好的教学效果。针对这一问题，本文探索和制作了“电机学”在线课程，通过两期运行取得了较好的效果，为相关教学实践提供了参考与借鉴。关键词 电机学；在线课程；教学方法中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号： Exploration and Practice

2、of Electric Machinery Online Course Teaching MethodCHEN Zhen-fei, MA Hong-zhong, JIN Pin, GUO Yu-jing, LIU Dong(College of Energy and Electrical Engineering, Hohai University, Nanjing 211100, China)Abstract: Electric Machinery is a specialized direction course of electrical engineering and automatio

3、n. The purpose is to prepare students to be high-quality senior technical talents in the field. This course is complicated and abstract since it involves multiple disciplines, such as mechanical, electric, magnetic and heat knowledge. As a result, it is difficult to achieve good teaching effect only

4、 by the traditional classroom teaching method. To solve this problem, online course of Electric Machinery is built and the teaching method is explored in this paper. Good results are achieved through two stage operation, which provides reference for relevant courses.Keywords: Electric Machinery; onl

5、ine course; teaching method40 引言“电机学”是我国电气工程及其自动化专业必修的一门课程，其内容涉及变压器、旋转电机等多种核心电力设备工作原理和分析方法，是学习电力系统分析、电力系统继电保护、发电厂电气设备等课程的基础1。此外，对于从事电力行业的人员，这些知识也是他们做好本职工作、提升专业技能必备的知识基础。因此，有电气工程专业的高校对“电机学”课程都非常重视，其学分设置也较高。收稿日期：2012-08-25；俢回日期：2012-09-29基金项目：国家自然科学基金资助项目，51907052作者简介：陈浈斐（1987-），女，博士，副教授，主要从事电机设计及控制方面

6、的教学和研究工作，Email：chenzhenfei当前大部分高校的“电机学”多采用课堂讲授模式进行授课，其特点是教师可以与学生面对面传授知识，便于教师随时掌握学生的学习情况，灵活把握教学节奏，监督学生学习进度，有利于实现学习互动。但“电机学”课程的学习需要有扎实的“电”和“磁”方面的知识，但由于“磁”学概念抽象，铁磁材料饱和等非线性特性的影响，使其成为老师难教、学生难学的课程之一23。根据以往的教学经验，学生普遍反映课程绪论部分还比较简单，这部分内容主要介绍电机发展的概况，最能吸引学生兴趣。然而，从变压器或旋转电机开始，涉及较多的抽象概念和公式推导，单凭学生课堂上一次性听课往往难以理解，于是

7、渐渐产生厌学心理，基本到学期中段大部分学生在课堂上就属于半知半解的状态。由于“电机学”课程的授课内容较多，课时紧张，老师也无法拿出更多的时间来给学生重复讲解。到学期结束时，很多学生只能靠突击记忆和大量做题来应对期末考试。这种一知半解的记忆很容易遗忘，如果在不知道前提条件的情况下记住了某些结论反而会让学生产生误解。此外，不少学生在毕业后工作中遇到与电机相关的问题想学习时，却没有了学习的渠道，只能靠在学校时模糊的记忆和课本进行自学，遇到疑难问题也无处咨询，效果非常不好。随着互联网技术的不断发展，在线课程作为传统课题教学的补充形式，在教学内容、教学时间和教学地点方面具有更大的灵活性。它在保证、甚至提

8、高教学质量的同时，降低教育成本，让更多人随时随地都可以学习到名校名师的课程46。本文探索了采用在线课程的方式对现有线下“电机学”课程进行教学改革的方法，并通过超星公司制作了“电机学”教学视频，将“电机学”这门课程在线课程教学在学银在线平台上进行了实践，取得了一定成果和收获。1 “电机学”在线课程教学现状分析近年来，随着国内高校对在线课程重视程度的提高，在线课程的平台建设和教学方法方面得以逐步完善，各类在线课程如雨后春笋般涌现出来。其中，与大众生活较为密切、浅显易懂的公共课程往往制作起来更加生动，课程宣传更容易，因此选课人数较多，在社会上受众面较广。而像“电机学”这类受众面小，内容复杂而枯燥的专

9、业课，教师如何在制作课程的时候将晦涩难懂的理论知识浓缩成一个一个的小知识点并通过浅显易懂的语言配合动画将其阐述清楚，往往需要付出较多的时间和精力，对教师的教学水平和表现能力也是一个极大的考验。目前，哈尔滨工业大学、华中科技大学、北京交通大学、华北电力大学等高校也陆续出台了“电机学”的在线课程，不过由于各学校的特色不同，课程的侧重点和组织形式也不同。总体来说，目前国内关于“电机学”在线课程的资源还不多，课程资源还不够完善。2 “电机学”在线课程设计实例针对上述问题，河海大学“电机学”教学团队的老师们经过多年教学的思考和探索，制作了“电机学”在线课程，对现有的“电机学”教学方式进行改革和补充。2.

10、1在线课程总体设计及网站建设河海大学“电机学”在线课程教学内容主要涉及绪论、变压器、交流电机的基本理论、异步电机、同步电机五个章节的内容。通过将各章知识点进行归纳、整理，共归纳成31个重点知识点，将每个知识点精心制作成15分钟左右的教学视频。各章节知识点分布如图1所示。图1各章节知识点分布规划以各知识点的教学视频为中心，课程还配置了课后作业、单元测试、直播课、话题讨论、补充资料、结业考试等。补充资料可以帮助便学生更全面地理解知识点，拓展学生的兴趣；直播课和话题讨论可以给学生解答疑惑、加强学生与教师之间的互动；而课后作业、单元测试和结业考试可以测试学生学习情况，帮助教师和学生对自身的学习情况进行

11、了解和分析。本在线课程的总体设计框架如图2所示。图2“电机学”在线课程总体设计框图进一步，基于课程设计框架，教学团队的老师们基于学银在线平台进行了网站建设。网站门户页及学习页面分别如图3和图4所示。图3“电机学”在线课程网站门户图4“电机学”在线课程学习页面2.2在线课程考核情况本课程对学生的考核方法包括学习教学视频、完成课后作业和章节测试、讨论参与度、活跃度、考试等几方面。学生在学习时，首先需要观看预先录好的教学视频，将学生观看视频的个数和完成度作为该学生的主要平时成绩，该成绩其占总成绩的50%。与视频教学同步，每章教学结束后，教师会发出作业和章节测试的通知，学生的章节测验和课后作业成绩经平

12、均后占总成绩15%。平时，各位教师会不定期在讨论区发布话题邀请学生参与讨论，每参与一个讨论可得2分，累计后的讨论成绩占总成绩的10%。此外，本课程鼓励学生多次反复学习，以加深理解，因此将各位同学的访问数/300为记为活跃度，访问活跃度值占总成绩的10%。最后，学生们需完成2次期末考试，考试成绩经平均后占总成绩的15%。当学生的总成绩达到60后，该门课程即为合格，可以颁发结业证书。“电机学”在线课程的成绩权重分配情况如图5所示。图5“电机学”在线课程考核权重分配根据该课程两期的在线运行情况，教师们发现在线课程对及时性和便捷性需求更高。因此，在课后作业、章节测试时，应多以客观题为主，以便于学生各种

13、场合情况下在客户端进行操作，并且实时由后台给出成绩，便于学生反思和复习。而主观题在批改时需要教师进行操作，往往具有一定延后，影响了学生的学习热情。此外，平时作业和测试的题量不宜过大，以510道客观题为主，便于学生利用零散时间随时随地就可以对一个知识点进行复习，并且容易产生一种成就感，更易将学习持续下去。而期末考试则可以适当增加客观题题量以及设置一定主观题，以便于全面考察学生的学习情况。2.3在线课程运行状况河海大学“电机学”在线课程已试运行了两期。“电机学（一期）”课程涉及绪论和变压器两章内容，开设时间为2018年12月20日至2019年3月26日。由于当时仅有教学视频11个，其他资源还未完善

14、，因此在第一期课程的三个月时间内共有184名学生，来自9所学校的学生参与了学习，访问量仅有1297次。“电机学（二期）”开设时间为2019年4月15日至2019年7月30日。本期课程在一期课程的基础上完善了交流电机的共同理论、异步电机和同步电机方面的知识，共有教学视频31个，视频总时长389分钟，教学资源2个，设有课后作业和测试题152道，考试题22道。此外，在本期课程中，团队教师还采用线上直播的方式进行授课，对课本之外的知识进行补充。第二期课程共有2030名学生参与，来自49所大学，除了河海大学之外，还有四川城市职业学院、重庆师范大学、无锡太湖学院、江汉大学、长春汽车工业高等专科学校、福建工

15、程学院、郑州轻工业学院等院校的学习进行了学习；学习访问量达到了13850次，页面访问量达到了77017次。图6给出了二期课程运营时，某班35名学生学习后的成绩进行了统计。可见，该模式在该课程的在线运行中发挥了较好的作用。图6“电机学”在线课程某班级成绩统计情况3 “电机学”在线课程的特色与传统课堂教学方法相比，“电机学”在线课程具有以下特点：教学团队有效合作，促进资源共建共享。为提高教学效果，本校多年来一直采用小班化教学，并由不同老师在统一大纲的前提下进行独立教学，但其教学效果仍会受老师教学水平和教学资源限制的影响。而通过在线课程的建设，有效解决了之前各老师各自为阵、单打独斗的现象，让校内、校

16、外的每一位同学都可与教学团队的各位老师进行线上接触，学习到每位老师最精华的部分，享受到每位老师提供的资源。促进学生课前预习，方便学生课后复习。“电机学”内容较为抽象和复杂，需要多次反复咀嚼理解，单靠学生一次性的课堂学习远远不够。本在线课程不仅有精心制作的教学视频、还有丰富的课后习题。一方面，在课前可以观看视频方便学生进行预习，帮助学生加强理解，促进学生的学习兴趣；另一方面，在课后也能通过线上作业和测试，帮助学生进行复习，加深对知识的理解和记忆。随时随地移动课堂，因地制宜互动教学。本课程设有讨论区，授课老师会不定期的在讨论区发布话题，邀请学生进行讨论。学生的各种疑问也可以在讨论区提问，由老师或其

17、他学生进行解答。此外，本课程还不定期地进行线上直播课程，摆脱单调的授课模式，不时给学生以新鲜感，在线回答学生的问题，拉近老师和学生之间的距离，促进交流和互动。自动形成综合成绩，需求导向数据管理。本课程可自动对学生在线学习情况进行记录，自动给客观题进行判分。在教师设置各项权重后，根据教学需求自动合成学生的综合成绩，给出统计数据。这个功能不仅为教师课后批改作业大大节省了时间，而且经系统分析过的数据可以帮助教师更便捷地掌握学生学习的情况，更有效地对后续教学进行改进。自由注册免费学习，完善长期学习机制。“电机学”属于电力行业人员的必备知识。本课程除了对在校学生开放，还长期对校外人员免费开放。一方面，校

18、外在职人员可以自由注册，免费登录学习；另一方面，本校学生即使在毕业之后也可以随时登录学习，既能在工作中增加对知识的理解，也能帮助其更好地掌握专业技能，养成长期学习的习惯。4 结语“电机学”是电气工程、自动化、能源与动力工程、新能源等与电气和动力工程相关本科生的专业基础课，也是从事电机和电气设备相关专业人员必备的基础知识。本文针对传统课堂教学方法的不足之处，探索了“电机学”在线课程的教学方法，通过实际创建整个在线课程网站以及两期的课程运行，不仅改善了学生们的学习习惯，而且增强了师生之间的沟通，提高了教学效果，开拓了新的教育空间，为相关课程的教学改革提供实际参考。参考文献:1 马宏忠, 方瑞明, 王建辉. 电机学M. 北京: 高等教育出版社, 2013年1月.2 杜怿, 肖凤.“电机学”课程教学方法改革探讨J.