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基于“理工融合”理念的《電機學(xué)》教學(xué)改革的論文
一、引言
電機學(xué)是電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)主干專(zhuān)業(yè)基礎課程，主要講授電機基本結構、工作原理、分析方法和運行特性等方面的內容。該課程具有較強的理論性和實(shí)踐性，強調知識、能力、素質(zhì)的協(xié)調發(fā)展，注重培養學(xué)生分析問(wèn)題的能力和動(dòng)手實(shí)驗能力[1-5]。電機學(xué)課程對后續專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習有很大影響，但同時(shí)，電機學(xué)也是一門(mén)難學(xué)、難教的課程。該課程綜合了電學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)、機械學(xué)等多個(gè)學(xué)科的知識，這種多學(xué)科交叉、理論結合實(shí)際的特點(diǎn)使得學(xué)生在學(xué)習電機學(xué)的時(shí)候普遍感到困惑和困難。
電機學(xué)課程在電氣類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程中具有鮮明的特點(diǎn)和很強的代表性。根據多年教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗，要開(kāi)展好電機學(xué)教學(xué)工作，需要從理學(xué)和工學(xué)兩個(gè)角度來(lái)進(jìn)行。理工融合的特點(diǎn)在電機學(xué)教學(xué)中體現得非常明顯，教學(xué)人員只有既具備理學(xué)思維模式也具備工學(xué)思維模式，才能真正開(kāi)展好電機學(xué)教學(xué)工作。
二、“理工融合”的思想和理念
理學(xué)和工學(xué)是兩個(gè)非常重要、緊密關(guān)聯(lián)且具有豐富內涵的學(xué)科門(mén)類(lèi)。理學(xué)是研究數學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)等各領(lǐng)域的基礎科學(xué)，其問(wèn)題意識的根本在于對現象進(jìn)行本質(zhì)分析和解釋?zhuān)话闼f(shuō)的科學(xué)家往往就屬于理學(xué)領(lǐng)域。工學(xué)是覆蓋面最廣的一門(mén)學(xué)科，工學(xué)問(wèn)題意識的根本在于實(shí)用性和具體應用，肩負著(zhù)提出解決問(wèn)題的辦法并將其產(chǎn)業(yè)化的重要作用。一般所說(shuō)的工程師、技術(shù)員往往就屬于工學(xué)領(lǐng)域。換言之，理學(xué)的興趣在于解釋“為什么”，工學(xué)的興趣在于“怎么辦”。
從基礎到應用的過(guò)程中，理學(xué)和工學(xué)在截然不同的方向上發(fā)展，前者注重對事物本質(zhì)規律的思考，后者注重解決實(shí)際具體問(wèn)題。對于理學(xué)和工學(xué)，很少人能夠兼顧二者加以研究，大多數人往往會(huì )偏向其中一個(gè)方面。長(cháng)期以來(lái)，在我國高等理工科教育的格局中，理工分離現象比較嚴重；只注重理學(xué)或者只注重工學(xué)，都會(huì )造成理學(xué)和工學(xué)各行其是、無(wú)法進(jìn)行有效結合的問(wèn)題。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展、探索研究越來(lái)越深入和復雜，科技人員理工分離所帶來(lái)的弊病隨之更加突顯出來(lái)。許多工科專(zhuān)業(yè)的畢業(yè)生經(jīng)過(guò)若干年工作實(shí)踐之后明顯感覺(jué)創(chuàng )新乏力、后勁不足；許多理科專(zhuān)業(yè)的學(xué)生由于所學(xué)課程跟工程應用脫節嚴重，就業(yè)面狹窄，難以適應實(shí)際工作需要，發(fā)揮不出應有的作用。因此，理學(xué)和工學(xué)融合在當前變得尤為重要，只有“理工融合”才能真正培養出適應社會(huì )發(fā)展需要的創(chuàng )新型拔尖人才。
三、教材內容組織中的問(wèn)題及分析
由于電機這個(gè)研究對象本身的復雜性，為了盡可能清楚地把更多內容包含到電機學(xué)教材中，傳統電機學(xué)教材的內容顯得很龐雜，內容多而且編排比較雜亂，非常不利于初學(xué)者學(xué)習，其主要問(wèn)題及分析如下。
1.電機學(xué)涉及的內容包含工學(xué)和理學(xué)兩部分，這兩部分內容在教材中交叉出現，其線(xiàn)條和脈絡(luò )不清晰；初學(xué)者往往不能對教材中工學(xué)和理學(xué)部分進(jìn)行有效區分，并采取有針對性的學(xué)習方法。電機分析使用的基本理論工具是電磁學(xué)和數學(xué)，二者屬于理學(xué)領(lǐng)域；而電機分析的對象本身（直流電機、交流電機、變壓器等）屬于工學(xué)（電氣工程）領(lǐng)域。長(cháng)期以來(lái)，由于國內高等教育在專(zhuān)業(yè)劃分上太細，學(xué)生基本上只能在限定的學(xué)科專(zhuān)業(yè)范圍內學(xué)習，很少能夠有機會(huì )去了解其他學(xué)科門(mén)類(lèi)的特點(diǎn)和學(xué)習方法。然而，理學(xué)的學(xué)習方法和工學(xué)的學(xué)習方法有很大區別，如果學(xué)生由于對理學(xué)和工學(xué)各自學(xué)科特點(diǎn)認識不足，不能采用合適的學(xué)習方法，學(xué)習上勢必會(huì )事倍功半。采用理學(xué)的學(xué)習方法學(xué)習工學(xué)，或者采用工學(xué)的學(xué)習方法學(xué)習理學(xué)，是學(xué)生學(xué)習電機學(xué)的時(shí)候常走入的誤區，造成了學(xué)生在學(xué)習上的困惑和困難。
2.電機學(xué)教材中理學(xué)內容和工學(xué)內容各自所占的比例不合適。理學(xué)部分在電機學(xué)中是基礎內容，但是電機學(xué)教材對這部分內容的介紹往往過(guò)于簡(jiǎn)單，使得學(xué)生在學(xué)習的時(shí)候常常感覺(jué)理論基礎不夠。工學(xué)部分是電機學(xué)的主要部分，工學(xué)部分主要是對電機進(jìn)行建模和分析，對于這部分內容，學(xué)生在學(xué)習的時(shí)候也有很多問(wèn)題。工學(xué)部分學(xué)習的問(wèn)題在于教材上內容多而且雜，知識線(xiàn)條和脈絡(luò )不清晰。工學(xué)部分應該注重電機工程分析方法的講解，許多與之無(wú)關(guān)的內容可以去掉。例如，在直流電機的分析中，傳統電機學(xué)教材總是用很大篇幅來(lái)講解直流電機繞組的各種聯(lián)結方法，學(xué)習這部分內容的時(shí)候學(xué)生總是感覺(jué)太抽象。但是，有實(shí)踐經(jīng)驗的人都知道，電機繞組的聯(lián)結方法只要在工作中多接觸就會(huì )不言自明；電機繞組的聯(lián)結其本身是個(gè)很簡(jiǎn)單的問(wèn)題，但是在書(shū)本上來(lái)講解這部分內容卻顯得很難理解。
3.電機學(xué)教材中知識點(diǎn)很多，但是眾多知識點(diǎn)和核心概念缺乏合適的組織編排結構，使得初學(xué)者在學(xué)習的時(shí)候感覺(jué)很費力。根據多年教學(xué)經(jīng)驗，如果在學(xué)習中能夠先對所有知識點(diǎn)的框架結構有個(gè)整體認識，然后再深入進(jìn)去學(xué)習各個(gè)知識點(diǎn)，學(xué)習效果會(huì )好得多。傳統電機學(xué)教材往往忽略了知識點(diǎn)的系統性和連貫性，初學(xué)者學(xué)習的時(shí)候始終有種只見(jiàn)樹(shù)木不見(jiàn)森林的感覺(jué)，抓不住學(xué)習的重點(diǎn)。
四、教材內容組織編排的改進(jìn)措施
根據上述分析，基于“理工融合”理念對傳統電機學(xué)教材內容重新進(jìn)行組織和編排的教學(xué)改革勢在必行，其具體措施如下：
1.在電機學(xué)教材中增加對理學(xué)和工學(xué)特點(diǎn)進(jìn)行介紹的內容，讓學(xué)生從學(xué)科角度來(lái)認識理學(xué)和工學(xué)各自的認知規律和學(xué)習方法。由于電機學(xué)教材中理學(xué)和工學(xué)的內容交叉在一起，因此要盡量把理學(xué)內容和工學(xué)內容按照知識單元模塊各自規整在一起，同時(shí)在教材中對這些知識單元模塊進(jìn)行一定的標識，指明該知識單元模塊是屬于理學(xué)領(lǐng)域還是屬于工學(xué)領(lǐng)域。
2.根據專(zhuān)業(yè)培養目標要求，調整電機學(xué)教材中理學(xué)內容和工學(xué)內容的比重。如果專(zhuān)業(yè)培養目標是科研型人才，那么教材中應該加大理學(xué)內容部分的份量，著(zhù)重培養學(xué)生的抽象思維能力，以利于以后從事基礎科研工作或進(jìn)一步深造學(xué)習；如果專(zhuān)業(yè)培養目標是技術(shù)型人才，那么教材中應該加大工學(xué)部分內容的份量，著(zhù)重培養學(xué)生工程應用和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
3.盡量把教材中眾多知識點(diǎn)按照一個(gè)整體的框架結構組織和編排起來(lái)，并給出知識單元模塊的索引以便于對照查找。通過(guò)這種組織和編排方式，學(xué)生在學(xué)習的時(shí)候，就能夠明白為什么要學(xué)習某個(gè)知識點(diǎn)以及該知識點(diǎn)在整個(gè)框架中的位置和重要性。通過(guò)這種組織和編排方式，學(xué)生很容易克服以前學(xué)習中只見(jiàn)樹(shù)木不見(jiàn)森林，知其然不知其所以然的問(wèn)題，從而極大地提升學(xué)習興趣和學(xué)習效果。
五、結論
理科教育和工科教育有著(zhù)明顯的不同，二者的差異主要體現在邏輯思維方式、人才培養目標和課程內容安排等幾個(gè)方面。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì )需求的變化，高等院校學(xué)科設置和專(zhuān)業(yè)建設在高度分化的基礎上越來(lái)越呈現出交叉、融合的趨勢；在理工院校中促進(jìn)理工融合的教育教學(xué)改革早已成為教育界共識。本文正是在這個(gè)背景下，基于電機學(xué)教學(xué)中現有問(wèn)題的分析，對傳統電機學(xué)教材編寫(xiě)方式提出了一些改進(jìn)措施，這些措施將有力地推動(dòng)該課程的教學(xué)改革。
參考文獻：
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