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“电机学”课程是电气信息类、自动化类专业的一门核心基础课程，也是一门承上启下的平台课，它是在学生对“电路原理”“电磁场”等相关基础课程学习基础上的专业课程，又是“电力系统分析”等后续专业课程的基础，它担负着为后续相关专业课程打下坚实基础的任务，是理论与实际相结合的一门重要课程。它是从基础理论课、技术理论课走向专业课学习和工程应用研究的基础与纽带，在整个电气信息类专业教学中占有十分重要的地位。
本文根据多年的教学经验，就“电机学”课程的教学内容、教学重点和难点、教学方法及教学手段方面进行了探讨，以期对老师和学生在教学和学习过程中有一定的帮助。
课程特点
“电机学”课程的特点是理论性强、概念抽象、专业性特征明显，同时它也是一门涉及学科知识面很广的课程，涉及到电路、磁路、发热与冷却、机械、高压与绝缘等方面的知识，学习中要求学生具有较宽的知识面和较强的综合分析问题能力。由于它所具有的这些特点，一直以来，都是一门教师难教、学生难学的课程。
“电机学”课程为什么难教也难学？根据笔者多年的教学经验，总结了课程主要特点：
（1）电和磁的结合。由于电机是电磁机械转换装置，既涉及电路理论，又涉及磁路理论，要求学生既要有较好的电路理论基础，又要有较扎实的电磁场知识。
（2）非线性系统与运动系统结合。电机、变压器中的主磁路是非线性，随磁路饱和程度变化与之相关的参数都将发生变化，而且电机中的磁场是运动的——旋转磁场，非线性系统与运动系统结合，增加了理解的难度。
（3）时间和空间结合。不仅有时间相量，还有空间矢量，时空、相矢结合，使理解更困难。
（4）相量和复数结合。涉及的数学运算是相量和复数运算，也是很多学生比较头痛的内容。
正是由于该课程的以上特点，才使得它成为了大家公认的电气大类课程中学习最困难的一门课程。
教学内容改进及教材建设
笔者所在四川大学电气工程专业学生主要就业于各级电网公司，少数学生进入各发电集团（如广核集团、长江电力等），电网公司和发电集团以外就业的学生比例非常低。另外，根据多届学生学习情况看，在“电机学”课程学习时，很多学生对于一些相关的电路和磁路知识已经忘记或者当初学习时掌握得不好，影响了对“电机学”课程内容的学习和理解。
针对学生的以上实际情况，我们在教学内容进行了改进，编写了普通高等学校“十一五”规划教材，由机械工业出版社出版，该教材得到了国内很多高校认可，目前已重新印刷4次，发行量超过万册。教材内容方面，主要有以下特色：
（1）增加了磁路方面基础知识的复习。
（2）变压器、同步电机和异步电机工作原理介绍时强调基本电磁关系。
（3）削减了交流绕组的构成及布置部分内容。
（4）加大同步发电机部分内容，特别是强调了并网运行同步发电机的有功功率和无功功率调节以及非对称运行方式分析等内容，便于学生对后续“电力系统分析”课程的学习。
（5）大大削减了直流电机部分内容。
课程教学的几个关键点
根据笔者的多年教学经验和各届学生学习反馈情况，“电机学”课程教学过程中以下几个关键点一定要重视，要求学生必须透彻理解。
电抗的物理意义
到了“电机学”学习阶段，电抗已经不是新概念，但是教学中发现一些学生并没有真正理解它的物理意义，所以对于后面的电路和磁路分析无法理解。笔者的教学体会是，在进行变压器和电机知识教授前，一定要让学生真正理解电抗的物理意义和影响电抗大小的因数，电抗的概念贯穿整个课程教学过程中。
电抗是磁路工作情况在电路中的反应，是联系磁路和电路的纽带。磁通在磁路中经过时所遇到的阻碍大，即磁阻大，产生相同的磁通所需要的磁动势就大，励磁电流也就大，而磁阻大小情况在电路中就是通过电抗来反应的，磁阻大电抗小，外加电压一定的情况下流过绕组中的电流就大，这个电流此时是起励磁作用的。这个概念清楚了，学生才能真正理解为什么磁路工作情况变化会影响电路工作情况，在电路中又是如何反应的。
在此基础上，学生就很容易理解磁路饱和程度变化以后，电抗、励磁电流等参数的变化情况。很多概念也就既可以用电路知识来分析理解，也可以用磁路知识来分析理解。
如变压器空载电流为什么不大，如果用电路知识来分析，可以告诉学生，根据空载变压器的等效电路，空载时电路中有一次绕组的漏阻抗和励磁阻抗，而励磁阻抗很大，所以空载电流小;也可以用磁路知识来分析，因为空载时变压器中的磁通只有励磁磁通，磁通一定时，根据磁路的欧姆定律，产生这个磁通所需要的磁动势就与磁阻相关，磁阻大所需的磁动势大，因为主磁路由导磁性能好的铁磁材料构成，所以磁阻小，则空载时磁动势小，励磁电流（空载电流）也小。
这一点看起来很简单，在教学中很容易被忽略，但是学生如果没有能很好地理解这个关系和作用过程，后面的学习就变得很困难，特别是讨论非线性磁路情况下，变压器、电机励磁阻抗、同步电抗随磁路饱和程度变化而变化的关系时，学生脑子里就是一团浆糊。
电机、变压器中磁路是非线性的
电机和变压器额定电压下，磁路都是工作在饱和状态，为非线性，所以磁路的磁阻不是常数，随饱和程度增大而减小，这一点要求学生必须牢记。
电机中的旋转磁场
很多学生感觉变压器学习相对容易，电机更困难，就在于电机中磁场是运动的，为旋转磁场。
关于旋转磁场，首先要区分机械旋转磁场和电气旋转磁场，它们产生的原理，磁场的大小、旋转方向等分别由什么决定，尤其需要对学生强调这两种磁场的基波分量在电机中的作用效果相同，但是谐波分量是不同的，所以机械旋转磁场和谐波旋转磁场在定子绕组感应电动势的频率不同，学生往往对这种情况容易混淆。
学生弄懂了电机中旋转磁场的问题，那么同步电机和异步电机就可以比较轻松地学习了。
最大限度地利用现代化教学手段
教学中，充分利用现代化教学手段，多媒体技术、录像、FLASH、照片等多种方式结合，以便学生能对变压器、电机有直观的认识，尤其是电机中的运动部分配以录像和FLASH动画等对学生深刻理解有很大的帮助。
如对于变压器和电机结构部分，学生没有感性认识，尤其是交流电机绕组结构部分，仅凭教材和语言描述，是很难理解的，对这部分我们在教学中采用播放录像，让学生能把电机从里到外看得清清楚楚、明明白白。而像交流绕组脉振磁场和旋转磁场这些理解困难的部分，制作了动画，如图1所示，（a）（b）分别为电气旋转磁场和机械旋转磁场示意的动画，通过动画学生理解机械旋转磁场和电气旋转磁场的区别就很容易多了。
通过对课程内容和教学方法等方面的改进，加上在教学过程中注重对基本知识的讲解，尤其是学生难以理解的几个关键点的重点讲解，使学生们感觉“电机学”学习不再那么困难。
总体说来，“电机学”是一门教师难教、学生难学的课程，在实际的教学过程中，还需要根据学生所具备的基础知识和实际情况，不断调整教学思路和方法，不断探索，才能收到良好的教学效果。（作者供职于四川大学电气信息学院）
本文根据多年的教学经验，就“电机学”课程的教学内容、教学重点和难点、教学方法及教学手段方面进行了探讨，以期对老师和学生在教学和学习过程中有一定的帮助。
课程特点
“电机学”课程的特点是理论性强、概念抽象、专业性特征明显，同时它也是一门涉及学科知识面很广的课程，涉及到电路、磁路、发热与冷却、机械、高压与绝缘等方面的知识，学习中要求学生具有较宽的知识面和较强的综合分析问题能力。由于它所具有的这些特点，一直以来，都是一门教师难教、学生难学的课程。
“电机学”课程为什么难教也难学？根据笔者多年的教学经验，总结了课程主要特点：
（1）电和磁的结合。由于电机是电磁机械转换装置，既涉及电路理论，又涉及磁路理论，要求学生既要有较好的电路理论基础，又要有较扎实的电磁场知识。
（2）非线性系统与运动系统结合。电机、变压器中的主磁路是非线性，随磁路饱和程度变化与之相关的参数都将发生变化，而且电机中的磁场是运动的——旋转磁场，非线性系统与运动系统结合，增加了理解的难度。
（3）时间和空间结合。不仅有时间相量，还有空间矢量，时空、相矢结合，使理解更困难。
（4）相量和复数结合。涉及的数学运算是相量和复数运算，也是很多学生比较头痛的内容。
正是由于该课程的以上特点，才使得它成为了大家公认的电气大类课程中学习最困难的一门课程。
教学内容改进及教材建设
笔者所在四川大学电气工程专业学生主要就业于各级电网公司，少数学生进入各发电集团（如广核集团、长江电力等），电网公司和发电集团以外就业的学生比例非常低。另外，根据多届学生学习情况看，在“电机学”课程学习时，很多学生对于一些相关的电路和磁路知识已经忘记或者当初学习时掌握得不好，影响了对“电机学”课程内容的学习和理解。
针对学生的以上实际情况，我们在教学内容进行了改进，编写了普通高等学校“十一五”规划教材，由机械工业出版社出版，该教材得到了国内很多高校认可，目前已重新印刷4次，发行量超过万册。教材内容方面，主要有以下特色：
（1）增加了磁路方面基础知识的复习。
（2）变压器、同步电机和异步电机工作原理介绍时强调基本电磁关系。
（3）削减了交流绕组的构成及布置部分内容。
（4）加大同步发电机部分内容，特别是强调了并网运行同步发电机的有功功率和无功功率调节以及非对称运行方式分析等内容，便于学生对后续“电力系统分析”课程的学习。
（5）大大削减了直流电机部分内容。
课程教学的几个关键点
根据笔者的多年教学经验和各届学生学习反馈情况，“电机学”课程教学过程中以下几个关键点一定要重视，要求学生必须透彻理解。
电抗的物理意义
到了“电机学”学习阶段，电抗已经不是新概念，但是教学中发现一些学生并没有真正理解它的物理意义，所以对于后面的电路和磁路分析无法理解。笔者的教学体会是，在进行变压器和电机知识教授前，一定要让学生真正理解电抗的物理意义和影响电抗大小的因数，电抗的概念贯穿整个课程教学过程中。
电抗是磁路工作情况在电路中的反应，是联系磁路和电路的纽带。磁通在磁路中经过时所遇到的阻碍大，即磁阻大，产生相同的磁通所需要的磁动势就大，励磁电流也就大，而磁阻大小情况在电路中就是通过电抗来反应的，磁阻大电抗小，外加电压一定的情况下流过绕组中的电流就大，这个电流此时是起励磁作用的。这个概念清楚了，学生才能真正理解为什么磁路工作情况变化会影响电路工作情况，在电路中又是如何反应的。
在此基础上，学生就很容易理解磁路饱和程度变化以后，电抗、励磁电流等参数的变化情况。很多概念也就既可以用电路知识来分析理解，也可以用磁路知识来分析理解。
如变压器空载电流为什么不大，如果用电路知识来分析，可以告诉学生，根据空载变压器的等效电路，空载时电路中有一次绕组的漏阻抗和励磁阻抗，而励磁阻抗很大，所以空载电流小;也可以用磁路知识来分析，因为空载时变压器中的磁通只有励磁磁通，磁通一定时，根据磁路的欧姆定律，产生这个磁通所需要的磁动势就与磁阻相关，磁阻大所需的磁动势大，因为主磁路由导磁性能好的铁磁材料构成，所以磁阻小，则空载时磁动势小，励磁电流（空载电流）也小。
这一点看起来很简单，在教学中很容易被忽略，但是学生如果没有能很好地理解这个关系和作用过程，后面的学习就变得很困难，特别是讨论非线性磁路情况下，变压器、电机励磁阻抗、同步电抗随磁路饱和程度变化而变化的关系时，学生脑子里就是一团浆糊。
电机、变压器中磁路是非线性的
电机和变压器额定电压下，磁路都是工作在饱和状态，为非线性，所以磁路的磁阻不是常数，随饱和程度增大而减小，这一点要求学生必须牢记。
电机中的旋转磁场
很多学生感觉变压器学习相对容易，电机更困难，就在于电机中磁场是运动的，为旋转磁场。
关于旋转磁场，首先要区分机械旋转磁场和电气旋转磁场，它们产生的原理，磁场的大小、旋转方向等分别由什么决定，尤其需要对学生强调这两种磁场的基波分量在电机中的作用效果相同，但是谐波分量是不同的，所以机械旋转磁场和谐波旋转磁场在定子绕组感应电动势的频率不同，学生往往对这种情况容易混淆。
学生弄懂了电机中旋转磁场的问题，那么同步电机和异步电机就可以比较轻松地学习了。
最大限度地利用现代化教学手段
教学中，充分利用现代化教学手段，多媒体技术、录像、FLASH、照片等多种方式结合，以便学生能对变压器、电机有直观的认识，尤其是电机中的运动部分配以录像和FLASH动画等对学生深刻理解有很大的帮助。
如对于变压器和电机结构部分，学生没有感性认识，尤其是交流电机绕组结构部分，仅凭教材和语言描述，是很难理解的，对这部分我们在教学中采用播放录像，让学生能把电机从里到外看得清清楚楚、明明白白。而像交流绕组脉振磁场和旋转磁场这些理解困难的部分，制作了动画，如图1所示，（a）（b）分别为电气旋转磁场和机械旋转磁场示意的动画，通过动画学生理解机械旋转磁场和电气旋转磁场的区别就很容易多了。
通过对课程内容和教学方法等方面的改进，加上在教学过程中注重对基本知识的讲解，尤其是学生难以理解的几个关键点的重点讲解，使学生们感觉“电机学”学习不再那么困难。
总体说来，“电机学”是一门教师难教、学生难学的课程，在实际的教学过程中，还需要根据学生所具备的基础知识和实际情况，不断调整教学思路和方法，不断探索，才能收到良好的教学效果。（作者供职于四川大学电气信息学院）