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简谈磁场“电机学”中电磁场基础论述教学与实践

最后更新时间:2024-03-07 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:6457 浏览:18790
论文导读: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123下一页
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、异步电机源于:论文www.7ctime.com
、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论文导读:
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。

2.注重实际应用,提高学习兴趣

电磁场基础理论不仅在工程实际中应用广泛,而且在日常生活中也有应用。结合学生的专业背景,在教学过程中可以引入一些应用实例。例如在对电气专业的学生讲授恒定电场中的电导和接地电阻时,可以引用一个由于跨步电压致人触电身亡的案例,引入跨步电压、流散电阻和电流分布及其计算方法。并指出跨步电压不得大于安全值,否则将出现人身伤亡事故。因而求出这一危险区域的范围,具有实际意义。在讲授电偶极子的概念时,教师可以引入微波炉加热的基本原理,从而让学生更好地理解电偶极子在日常生活中的意义。[4]

3.强化解题指导,帮助学生克服困难

在电磁场内容的教学过程中,学生经常提及的困难是课后习题不会做。这就要求教师在上课时要适当增加例题的讲解,课后要给学生布置适量的习题,提高学生利用电磁场理论去解决问题的能力。对于电磁场部分的教学,存在课堂教学学时少和教学内容多的矛盾,课堂上不允许有太多的时间进行解题训练。然而,教师可以采取以下措施来帮助学生克服困难:
(1)在讲授一节新课的过程中选择合适的例题,尽量能在每一节精讲一个例题。
(2)电磁场内容章节结束后,开设2个学时左右的习题课,可以按照以下次序安排:简单回顾本章内容,列出本章知识结构框图;提炼本章重点和难点,简要复述本章的知识要点;针对知识要点,讲解典型习题,讲清解题思路。
(3)对于学生平时作业的点评放在授课过程中进行,及时进行讲评不仅可对学生的学习积极性起到促进作用,而且可以让学生及时了解自己对知识的掌握程度。

4.引入激励摘自:毕业论文www.7ctime.com

机制,发挥学生的主动性和创造性
激励是一种外在动力,在电磁场内容教学过程中引入激励机制可以挖掘出学生的学习潜力,使学生能够充分调动自身的积极性去主动学习。在教学过程中,要教给学生学习和思维的方法,要多表扬少批评,对学生的进步,要及时肯定,培养学生的自信心。要鼓励学生广泛涉猎、扩大视野,培养查阅文献资料和选题的能力,根据自己感兴趣的题目在一论文导读:兴趣。三、结语电磁场内容在“电机学”教学过程中的基础作用显而易见,这部分知识的掌握直接关系到学生对整个“电机学”知识体系的理解,在教学学时少、教学内容多的背景下,如何组织好教学过程,激发学生学习的兴趣和积极性,学好这部分内容,是每一位教师值得思考和探索的问题。参考文献:刘之景.经典电磁学与现
个学期内完成一篇小论文或是申报学校的大学生科研训练项目,这些课外实践项目计入综合考评成绩。这样既发挥了学生的主动性,开阔了学生的视野,也提高了学生学习的兴趣。
三、结语
电磁场内容在“电机学”教学过程中的基础作用显而易见,这部分知识的掌握直接关系到学生对整个“电机学”知识体系的理解,在教学学时少、教学内容多的背景下,如何组织好教学过程,激发学生学习的兴趣和积极性,学好这部分内容,是每一位教师值得思考和探索的问题。
参考文献:
刘之景.经典电磁学与现代化内容相结合的教学探索[J].大学物理,1998,17(9):35-37.
杨宪章.工程电磁场[M].北京:中国电力出版社,2007.
[3]梁振光.MATLAB在“电磁场”教学中的应用[J].电气电子教学学报,2004,26(3):105-106.
[4]马文蔚,苏惠惠,陈鹤鸣.物理学原理在工程技术中的应用[M].第二版.北京:高等教育出版社,2001.