分析磁场“电机学”中电磁场基础论述教学与实践学术

摘要：“电机学”教学中电磁场内容是学生理解“四大机”理论的基础和难点。针对学生在学习电磁场基础内容中出现的问题，就如何改革教学理念和教学方法来提高教学效果，进行了积极的探索与实践。在教学过程中注入以激发学生学习兴趣，注重基础内容讲解，培养科学思维能力为核心的教学理念；在教学方法上，结合计算机辅助教学，注重实际应用，强化解题指导，引入激励机制，从而调动学生学习的积极性，提高学习效果。
关键词：电机学；电磁场；教学理念；教学方法
作者简介：聂晶（1979-），男，甘肃民勤人，石河子大学机械电气工程学院，讲师；
王洪坤（1975-），男，辽宁建平人，石河子大学机械电气工程学院，讲师。
1007-0079（2013）14-0053-02
对于高等学校的电气专业的学生而言，“电机学”是一门很重要的专业基础课程。很多学生在学习过程中投入了大量的时间和精力，想要学好这门课程。对于任课教师而言，在教授这门课程的过程中，也花费了很多心思，力求在讲解变压器、异步电机、同步电机和直流电机四种电机时，使学生掌握其基本结构和用途、基本工作原理、基本特性、基本分析方法。在这个过程中，大量的问题都涉及到电磁场基础部分的理论，因此在教学过程中对于此部分内容的重视，有助于学生理解电机学中“四大机”的基本电磁问题。然而电磁场基础理论部分的数学知识多，内容复杂，且由于电磁现象的抽象性和电磁问题的复杂性，很多理论内容的定性分析与定量计算都不易为学生所掌握，学生在学习的过程中感到枯燥、乏味，且易遭受挫折感，学习效果不理想。在“电机学”课程的教学过程中，就如何改革电磁场基础内容的教学，从教学理念和教学方法两个方面，结合“教”与“学”的实际情况，进行了一些探索和实践。

一、教学理念：激发学生学习兴趣，注重基础内容讲解，培养科学思维能力

由于电磁场内容是“电机学”的基础，在向学生讲解“四大机”知识前，必须使学生扎实掌握此部分内容，否则后续学习也就成了“无源之水”。教师在教学过程中要注意观察学生的学习情况，多帮助那些基础较差的学生，要让这些学生感到经过努力是可以掌握所学内容的，从而增强他们的学习信心，以这些学生来带动全体学生的学习积极性。同时教师要尽量将学生的畏难心态转变为重视，既然难学，就要重视它，而重视是提高学习兴趣的一个基础。在开篇就应该让学生清醒认识到“电机学”课程中电磁问题理论性强、计算复杂的特点，当然这是一个矛盾的方面，教师可以根据所教学生的实际情况掌握“度”的问题，可以考虑举一个电磁场中矢量分析的例题，目的是使每一位学生都能意识到学习过程“不是随随便便就能成功”，从而重视此部分内容的学习。
学生的学习动机是提高学习兴趣的源动力，动机发生的第一位因素是需要。因此，如果能让学生切身认识到所学习的电磁场知识是今后走上工作岗位的实际需要，就会激发学生学习的兴趣和动力。电机在工程实践、科学研究和日常生活中有着广泛而深入的应用，所有电机工作的理论基础都基于电磁能量转化，因此对于电磁场部分的基础内容不仅要让学生重视，还要引导他们的兴趣，扩大知识面。可以引导学生去阅读一些当代电磁学内容的材料，同时鼓励学生自己去调研一些专题，写成文章相互交流。例如，可以要求学生写一篇关于“电磁学的当代应用”的文章，可以由教师布置不同的方向，如静电除尘、磁场的生物学应用、磁场的医学应用等，也可以让学生去查阅自己感兴趣的专题，然后组织讨论和交流。这样既可以提高学生查阅文献的能力，了解到相关知识的新应用，也丰富了教学内容，提高了学生的学习热情和兴趣。
在“电机学”中关于电磁场内容的教学，要注重基础内容的讲解，强调电场、磁场中的一些基本知识点，从基础出发引导学生去克服学习中的难点。如在恒定磁场的教学中从磁场强度的基本定义出发，利用学生已有的关于磁力线的物理概念和线积分、面积分的数学概念，在很自然的情况下得出恒定磁场的两个基本规律，即磁通连续性原理和安培环路定理；又从散度和旋度的基本定义出发推导出它们在直角坐标系下的数学表达式，化解了矢量分析中的难点，使学生较为容易地接受，又在很自然的情况下获得了恒定磁场中两个基本规律的微分形式。通过这些基础知识的理解和掌握，学生可以去自学一些较深层次的内容，增强自信心，提高学习效果。
学生学习电磁场部分基础内容的目的是要解决相关领域中的实际问题，因此教师在学生掌握电磁学基本内容的基础上，要注重培养学生的科学思维能力，力争让学生通过教师的引导掌握分析问题的方法。要在学生授课过程中有意识地从教学内容上强化这一点，不仅可以帮助学生理解电磁场的基本原理、基本方法，扩大知识面，而且当学生通过自己的分析解决一些电磁问题后，更能激发学习的兴趣和主动性。
比如，在讲解静电场中的电位函数时，可以结合下面这个例子：长直电缆的缆芯与金属外皮为同轴圆柱面，长度L远大于截面尺寸，其间绝缘介质的电容率为ε，确定其中电场强度。这是一个实际问题，电力电缆最重要的性能就是绝缘，电缆绝缘的电场分布，是分析其绝缘性能的重要参数。有些学生考虑问题可能比较简单，认为由电介质中的高斯定理求解出电位移矢量，继而求出场强为 。这个思路基本正确，但没有考虑
到实际情况，因为在实际应用中，缆芯单位长度上的电荷量τ是不易得到的，因此这个结果没有实际应用价值。可引导学生是不是可以换个思路，从内外导体间的电压来求场强，因为实际应用中内外导体间的电压是容易得到的。由此引出静电场中的电位函数讲解内容，得出两柱面间的电压为：

二、教学方法：结合计算机辅助教学，注重实际应用，强化解题指导，引入激励机制

1.结合计算机辅助教学，帮助学生更好地理解电磁场

MATLAB是可视化的面向科学计算的应用软件，将其引入电磁场部分的教学，利用其可视化功能对一些抽象的电磁场问题进行计算机模拟仿真，通过其计算、仿真功能对问题进行求解，可以提高学生的学习效率与学习积极性。电磁场学习内容中很大的难点就是场的概念太抽象，学生没有源于：大学生论文查重www.618jyw.com
感性认识，利用MATLAB的图形仿真功能，绘制矢量线（电力线、磁力线）、等值线、箭头图等，使场形象化，可以帮助学生更好地理解电磁场。[3]电磁场是客观存在于三维空间中的，利用MATLAB的三维数据可视化和图形交互功能可在不同位置从不同角度查看场的分布，更有助于理解电磁场。源于：大专毕业论文范文www.618jyw.com