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基于“理工融合”理念的《电机学》教学改革的论文
一、引言
电机学是电气工程及其自动化专业的一门主干专业基础课程，主要讲授电机基本结构、工作原理、分析方法和运行特性等方面的内容。该课程具有较强的理论性和实践性，强调知识、能力、素质的协调发展，注重培养学生分析问题的能力和动手实验能力[1-5]。电机学课程对后续专业课程的学习有很大影响，但同时，电机学也是一门难学、难教的课程。该课程综合了电学、磁学、力学、热学、机械学等多个学科的知识，这种多学科交叉、理论结合实际的特点使得学生在学习电机学的时候普遍感到困惑和困难。
电机学课程在电气类专业课程中具有鲜明的特点和很强的代表性。根据多年教学实践经验，要开展好电机学教学工作，需要从理学和工学两个角度来进行。理工融合的特点在电机学教学中体现得非常明显，教学人员只有既具备理学思维模式也具备工学思维模式，才能真正开展好电机学教学工作。
二、“理工融合”的思想和理念
理学和工学是两个非常重要、紧密关联且具有丰富内涵的学科门类。理学是研究数学、物理学、生物学等各领域的基础科学，其问题意识的根本在于对现象进行本质分析和解释，一般所说的科学家往往就属于理学领域。工学是覆盖面最广的一门学科，工学问题意识的根本在于实用性和具体应用，肩负着提出解决问题的办法并将其产业化的重要作用。一般所说的工程师、技术员往往就属于工学领域。换言之，理学的兴趣在于解释“为什么”，工学的兴趣在于“怎么办”。
从基础到应用的过程中，理学和工学在截然不同的方向上发展，前者注重对事物本质规律的思考，后者注重解决实际具体问题。对于理学和工学，很少人能够兼顾二者加以研究，大多数人往往会偏向其中一个方面。长期以来，在我国高等理工科教育的格局中，理工分离现象比较严重；只注重理学或者只注重工学，都会造成理学和工学各行其是、无法进行有效结合的问题。随着科学技术快速发展、探索研究越来越深入和复杂，科技人员理工分离所带来的弊病随之更加突显出来。许多工科专业的毕业生经过若干年工作实践之后明显感觉创新乏力、后劲不足；许多理科专业的学生由于所学课程跟工程应用脱节严重，就业面狭窄，难以适应实际工作需要，发挥不出应有的作用。因此，理学和工学融合在当前变得尤为重要，只有“理工融合”才能真正培养出适应社会发展需要的创新型拔尖人才。
三、教材内容组织中的问题及分析
由于电机这个研究对象本身的复杂性，为了尽可能清楚地把更多内容包含到电机学教材中，传统电机学教材的内容显得很庞杂，内容多而且编排比较杂乱，非常不利于初学者学习，其主要问题及分析如下。
1.电机学涉及的内容包含工学和理学两部分，这两部分内容在教材中交叉出现，其线条和脉络不清晰；初学者往往不能对教材中工学和理学部分进行有效区分，并采取有针对性的学习方法。电机分析使用的基本理论工具是电磁学和数学，二者属于理学领域；而电机分析的对象本身（直流电机、交流电机、变压器等）属于工学（电气工程）领域。长期以来，由于国内高等教育在专业划分上太细，学生基本上只能在限定的学科专业范围内学习，很少能够有机会去了解其他学科门类的特点和学习方法。然而，理学的学习方法和工学的学习方法有很大区别，如果学生由于对理学和工学各自学科特点认识不足，不能采用合适的学习方法，学习上势必会事倍功半。采用理学的学习方法学习工学，或者采用工学的学习方法学习理学，是学生学习电机学的时候常走入的误区，造成了学生在学习上的困惑和困难。
2.电机学教材中理学内容和工学内容各自所占的比例不合适。理学部分在电机学中是基础内容，但是电机学教材对这部分内容的介绍往往过于简单，使得学生在学习的时候常常感觉理论基础不够。工学部分是电机学的主要部分，工学部分主要是对电机进行建模和分析，对于这部分内容，学生在学习的时候也有很多问题。工学部分学习的问题在于教材上内容多而且杂，知识线条和脉络不清晰。工学部分应该注重电机工程分析方法的讲解，许多与之无关的内容可以去掉。例如，在直流电机的分析中，传统电机学教材总是用很大篇幅来讲解直流电机绕组的各种联结方法，学习这部分内容的时候学生总是感觉太抽象。但是，有实践经验的人都知道，电机绕组的联结方法只要在工作中多接触就会不言自明；电机绕组的联结其本身是个很简单的问题，但是在书本上来讲解这部分内容却显得很难理解。
3.电机学教材中知识点很多，但是众多知识点和核心概念缺乏合适的组织编排结构，使得初学者在学习的时候感觉很费力。根据多年教学经验，如果在学习中能够先对所有知识点的框架结构有个整体认识，然后再深入进去学习各个知识点，学习效果会好得多。传统电机学教材往往忽略了知识点的系统性和连贯性，初学者学习的时候始终有种只见树木不见森林的感觉，抓不住学习的重点。
四、教材内容组织编排的改进措施
根据上述分析，基于“理工融合”理念对传统电机学教材内容重新进行组织和编排的教学改革势在必行，其具体措施如下：
1.在电机学教材中增加对理学和工学特点进行介绍的内容，让学生从学科角度来认识理学和工学各自的认知规律和学习方法。由于电机学教材中理学和工学的内容交叉在一起，因此要尽量把理学内容和工学内容按照知识单元模块各自规整在一起，同时在教材中对这些知识单元模块进行一定的标识，指明该知识单元模块是属于理学领域还是属于工学领域。
2.根据专业培养目标要求，调整电机学教材中理学内容和工学内容的比重。如果专业培养目标是科研型人才，那么教材中应该加大理学内容部分的份量，着重培养学生的抽象思维能力，以利于以后从事基础科研工作或进一步深造学习；如果专业培养目标是技术型人才，那么教材中应该加大工学部分内容的份量，着重培养学生工程应用和解决实际问题的能力。
3.尽量把教材中众多知识点按照一个整体的框架结构组织和编排起来，并给出知识单元模块的索引以便于对照查找。通过这种组织和编排方式，学生在学习的时候，就能够明白为什么要学习某个知识点以及该知识点在整个框架中的位置和重要性。通过这种组织和编排方式，学生很容易克服以前学习中只见树木不见森林，知其然不知其所以然的问题，从而极大地提升学习兴趣和学习效果。
五、结论
理科教育和工科教育有着明显的不同，二者的差异主要体现在逻辑思维方式、人才培养目标和课程内容安排等几个方面。随着科学技术的发展和社会需求的变化，高等院校学科设置和专业建设在高度分化的基础上越来越呈现出交叉、融合的趋势；在理工院校中促进理工融合的教育教学改革早已成为教育界共识。本文正是在这个背景下，基于电机学教学中现有问题的分析，对传统电机学教材编写方式提出了一些改进措施，这些措施将有力地推动该课程的教学改革。
参考文献：
[1]汤蕴璮，史乃.电机学[M].北京：机械工业出版社，2004.
[2]王善铭.电机学[M].北京：清华大学出版社，2006.
[3]李发海，朱东起.电机学[M].北京：科学出版社，2004.
[4]徐德淦.电机学[M].北京：机械工业出版社，2004.
[5]阎治安.电机学[M].西安：西安交通大学出版社，2008.
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