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基于“理工融合”理念的《電機(jī)學(xué)》教學(xué)改革的論文
一、引言
電機(jī)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(chǔ)課程，主要講授電機(jī)基本結(jié)構(gòu)、工作原理、分析方法和運(yùn)行特性等方面的內(nèi)容。該課程具有較強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，強(qiáng)調(diào)知識(shí)、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，注重培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題的能力和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰1-5]。電機(jī)學(xué)課程對(duì)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)有很大影響，但同時(shí)，電機(jī)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(jī)械學(xué)等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，這種多學(xué)科交叉、理論結(jié)合實(shí)際的特點(diǎn)使得學(xué)生在學(xué)習(xí)電機(jī)學(xué)的時(shí)候普遍感到困惑和困難。
電機(jī)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(qiáng)的代表性。根據(jù)多年教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，要開(kāi)展好電機(jī)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(jī)學(xué)教學(xué)中體現(xiàn)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(jī)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(nèi)涵的學(xué)科門(mén)類(lèi)。理學(xué)是研究數(shù)學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)等各領(lǐng)域的基礎(chǔ)科學(xué)，其問(wèn)題意識(shí)的根本在于對(duì)現(xiàn)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(shí)的根本在于實(shí)用性和具體應(yīng)用，肩負(fù)著提出解決問(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(chǔ)到應(yīng)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(duì)事物本質(zhì)規(guī)律的思考，后者注重解決實(shí)際具體問(wèn)題。對(duì)于理學(xué)和工學(xué)，很少人能夠兼顧二者加以研究，大多數(shù)人往往會(huì)偏向其中一個(gè)方面。長(zhǎng)期以來(lái)，在我國(guó)高等理工科教育的格局中，理工分離現(xiàn)象比較嚴(yán)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(jié)合的問(wèn)題。隨著科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展、探索研究越來(lái)越深入和復(fù)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(yīng)用脫節(jié)嚴(yán)重，就業(yè)面狹窄，難以適應(yīng)實(shí)際工作需要，發(fā)揮不出應(yīng)有的作用。因此，理學(xué)和工學(xué)融合在當(dāng)前變得尤為重要，只有“理工融合”才能真正培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要的創(chuàng)新型拔尖人才。
三、教材內(nèi)容組織中的問(wèn)題及分析
由于電機(jī)這個(gè)研究對(duì)象本身的復(fù)雜性，為了盡可能清楚地把更多內(nèi)容包含到電機(jī)學(xué)教材中，傳統(tǒng)電機(jī)學(xué)教材的內(nèi)容顯得很龐雜，內(nèi)容多而且編排比較雜亂，非常不利于初學(xué)者學(xué)習(xí)，其主要問(wèn)題及分析如下。
1.電機(jī)學(xué)涉及的內(nèi)容包含工學(xué)和理學(xué)兩部分，這兩部分內(nèi)容在教材中交叉出現(xiàn)，其線(xiàn)條和脈絡(luò)不清晰；初學(xué)者往往不能對(duì)教材中工學(xué)和理學(xué)部分進(jìn)行有效區(qū)分，并采取有針對(duì)性的學(xué)習(xí)方法。電機(jī)分析使用的基本理論工具是電磁學(xué)和數(shù)學(xué)，二者屬于理學(xué)領(lǐng)域；而電機(jī)分析的對(duì)象本身（直流電機(jī)、交流電機(jī)、變壓器等）屬于工學(xué)（電氣工程）領(lǐng)域。長(zhǎng)期以來(lái)，由于國(guó)內(nèi)高等教育在專(zhuān)業(yè)劃分上太細(xì)，學(xué)生基本上只能在限定的學(xué)科專(zhuān)業(yè)范圍內(nèi)學(xué)習(xí)，很少能夠有機(jī)會(huì)去了解其他學(xué)科門(mén)類(lèi)的特點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法。然而，理學(xué)的學(xué)習(xí)方法和工學(xué)的學(xué)習(xí)方法有很大區(qū)別，如果學(xué)生由于對(duì)理學(xué)和工學(xué)各自學(xué)科特點(diǎn)認(rèn)識(shí)不足，不能采用合適的學(xué)習(xí)方法，學(xué)習(xí)上勢(shì)必會(huì)事倍功半。采用理學(xué)的學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)工學(xué)，或者采用工學(xué)的學(xué)習(xí)方法學(xué)習(xí)理學(xué)，是學(xué)生學(xué)習(xí)電機(jī)學(xué)的時(shí)候常走入的誤區(qū)，造成了學(xué)生在學(xué)習(xí)上的困惑和困難。
2.電機(jī)學(xué)教材中理學(xué)內(nèi)容和工學(xué)內(nèi)容各自所占的比例不合適。理學(xué)部分在電機(jī)學(xué)中是基礎(chǔ)內(nèi)容，但是電機(jī)學(xué)教材對(duì)這部分內(nèi)容的介紹往往過(guò)于簡(jiǎn)單，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)的時(shí)候常常感覺(jué)理論基礎(chǔ)不夠。工學(xué)部分是電機(jī)學(xué)的主要部分，工學(xué)部分主要是對(duì)電機(jī)進(jìn)行建模和分析，對(duì)于這部分內(nèi)容，學(xué)生在學(xué)習(xí)的時(shí)候也有很多問(wèn)題。工學(xué)部分學(xué)習(xí)的問(wèn)題在于教材上內(nèi)容多而且雜，知識(shí)線(xiàn)條和脈絡(luò)不清晰。工學(xué)部分應(yīng)該注重電機(jī)工程分析方法的講解，許多與之無(wú)關(guān)的內(nèi)容可以去掉。例如，在直流電機(jī)的分析中，傳統(tǒng)電機(jī)學(xué)教材總是用很大篇幅來(lái)講解直流電機(jī)繞組的各種聯(lián)結(jié)方法，學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容的時(shí)候?qū)W生總是感覺(jué)太抽象。但是，有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的人都知道，電機(jī)繞組的聯(lián)結(jié)方法只要在工作中多接觸就會(huì)不言自明；電機(jī)繞組的聯(lián)結(jié)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(nèi)容卻顯得很難理解。
3.電機(jī)學(xué)教材中知識(shí)點(diǎn)很多，但是眾多知識(shí)點(diǎn)和核心概念缺乏合適的組織編排結(jié)構(gòu)，使得初學(xué)者在學(xué)習(xí)的時(shí)候感覺(jué)很費(fèi)力。根據(jù)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，如果在學(xué)習(xí)中能夠先對(duì)所有知識(shí)點(diǎn)的框架結(jié)構(gòu)有個(gè)整體認(rèn)識(shí)，然后再深入進(jìn)去學(xué)習(xí)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)，學(xué)習(xí)效果會(huì)好得多。傳統(tǒng)電機(jī)學(xué)教材往往忽略了知識(shí)點(diǎn)的系統(tǒng)性和連貫性，初學(xué)者學(xué)習(xí)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(xí)的重點(diǎn)。
四、教材內(nèi)容組織編排的改進(jìn)措施
根據(jù)上述分析，基于“理工融合”理念對(duì)傳統(tǒng)電機(jī)學(xué)教材內(nèi)容重新進(jìn)行組織和編排的教學(xué)改革勢(shì)在必行，其具體措施如下：
1.在電機(jī)學(xué)教材中增加對(duì)理學(xué)和工學(xué)特點(diǎn)進(jìn)行介紹的內(nèi)容，讓學(xué)生從學(xué)科角度來(lái)認(rèn)識(shí)理學(xué)和工學(xué)各自的認(rèn)知規(guī)律和學(xué)習(xí)方法。由于電機(jī)學(xué)教材中理學(xué)和工學(xué)的內(nèi)容交叉在一起，因此要盡量把理學(xué)內(nèi)容和工學(xué)內(nèi)容按照知識(shí)單元模塊各自規(guī)整在一起，同時(shí)在教材中對(duì)這些知識(shí)單元模塊進(jìn)行一定的標(biāo)識(shí)，指明該知識(shí)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(jù)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)要求，調(diào)整電機(jī)學(xué)教材中理學(xué)內(nèi)容和工學(xué)內(nèi)容的比重。如果專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)是科研型人才，那么教材中應(yīng)該加大理學(xué)內(nèi)容部分的份量，著重培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力，以利于以后從事基礎(chǔ)科研工作或進(jìn)一步深造學(xué)習(xí)；如果專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)是技術(shù)型人才，那么教材中應(yīng)該加大工學(xué)部分內(nèi)容的份量，著重培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
3.盡量把教材中眾多知識(shí)點(diǎn)按照一個(gè)整體的框架結(jié)構(gòu)組織和編排起來(lái)，并給出知識(shí)單元模塊的索引以便于對(duì)照查找。通過(guò)這種組織和編排方式，學(xué)生在學(xué)習(xí)的時(shí)候，就能夠明白為什么要學(xué)習(xí)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)以及該知識(shí)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(xí)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(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。
五、結(jié)論
理科教育和工科教育有著明顯的不同，二者的差異主要體現(xiàn)在邏輯思維方式、人才培養(yǎng)目標(biāo)和課程內(nèi)容安排等幾個(gè)方面。隨著科學(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(shè)置和專(zhuān)業(yè)建設(shè)在高度分化的基礎(chǔ)上越來(lái)越呈現(xiàn)出交叉、融合的趨勢(shì)；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(shí)。本文正是在這個(gè)背景下，基于電機(jī)學(xué)教學(xué)中現(xiàn)有問(wèn)題的分析，對(duì)傳統(tǒng)電機(jī)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(xiàn)：
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