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华北电力大学罗应立教授与他的“电机学”课程组

来源:《北京教育》杂志  日期:2006-12-22

                  深挖细掘出精品
          
  ——记罗应立教授与“电机学”课程组
  “电机学”长期以来被学生称为“天书”,甚至连许多电力系的研究生都未必能探及其中的奥妙。然而在全国200多所本科层次的高校开设的“电机学”或类似课程里,唯独华北电力大学的“电机学”被评为国家级精品课程。在这里浸透着“电机学”课程组的负责人罗应立教授和课程组同仁的心血,饱含着他们对学生的关切之情和对教育事业的那份责任心。
  面对电机学教学的困惑
  “电机学”一直是电气工程各个专业以及其他相关专业的一门重要技术基础课程。由于涉及各种电机复杂的空间结构和电流、磁场的空间的分布,以及铁磁材料的非线性等问题,因此又一直是一门典型的难教难学的课程。同时,由于该课程对后续课程及以后工作有重要的影响,所以它成为学生大学期间一个重要、艰难的学习关口。1965年,罗教授在清华大学电机与电器制造专业学习时,尽管台上的老先生讲得十分认真卖力,可勤学好问的他还是感觉学起来特别费劲。“太难了!”时隔40多年,罗教授回想起那时的情景,其中的“痛苦”还记忆犹深。
  1984年-1986年,罗教授在莫斯科动力学院进修期间,对该校“电机学”教学中的程序式教学方式产生了浓厚兴趣。该方式把课程分成一个个的小问题,学生只需回答“是”或者“不是”。这种把复杂的电机学分解成若干小问题的方法,对学生学习帮助很大。
  借鉴国外的教学方法,罗应立教授回国后的第一件事情就是把归国人员科研启动经费4000元投入到了“电机学”计算机辅助教学的研究中。在苦苦研究教学方法的过程中,罗教授发现,这种方法也不是最佳方案,因为“电机学”当中的许多问题并不是能用简单的“YES”或者“NO”就能解释清楚的。
  乘风破浪会有时
  1994年,学校预备承担电力部利用法国政府贷款引进的电力系统多媒体教学与培训课件项目,“电机学”课件被选中,并被列为引进技术并合作开发的第一个课件。
  为了做好引进技术的准备工作,达到与对方在高水平层面的合作,学校投入13万元购置了相关的设备及多媒体开发软件,从此“电机学”课程与多媒体辅助教学开始了第一次亲密接触。此时,课程组抓住有利时机,开始边自学边尝试编制多媒体课件。经过调查发现,多数学生三维空间认知能力欠缺。为了避免学生“打开书本了了然,合上书本茫茫然”的教学尴尬局面,课程组老师在一一解决重点难点问题的基础上,通过动画建模解决学生对空间问题的认知,从而解决了知识结构方面的教学难题。
  课题组在1996年以前所开发的多媒体软件,尤其是其中的动画,主要解决了电机的空间结构问题。从1997年开台将多媒体开发与深入的教学理论、教学方法研究相结合,与“电机学”认知特点研究相结合,媒体应用与充分发挥教师的主导作用相结合。
  罗应立及其课程组成员在经费严重不足的情况下仍然不懈努力着,慢慢摸索着,初步解决了电力设备结构原理多媒体培训等方面的技术难题,课件已见雏形。可是要深入做下去,面临的还是经费问题。面对困难,罗应立、张建华等同志共同负责,组成了跨教研室的课题组,一方面为电厂开发多媒体培训软件来筹集资金,另一方面继续为引进项目做准备。他们曾经数十次去电厂开展多媒体培训,争取更多的资金来推动“电机学”多媒体课件的完善制作,并以此推动国内多媒体课件的开发和运用。
  为了完成一种设备结构原理的动画效果设计,课题组成员彻夜加班成为家常便饭。一次湖北某电厂领导来北京开会,顺便到我校电力系了解该厂创一流电厂所需要的多媒体培训课题进展情况,看到三伏天20多位老师挤在一间不大的办公室中汗流浃背地埋头工作,大为感动,他们主动提出适当追加经费,改善工作条件。
  在那段几乎看不到一丝光明的科研过程中,课程组成员在思想上也有过动摇。毕竟,这门课程没有任何先例可以参考,一个动画往往要经过10余次的反复修改,同时文图声像如何协调等各方面都很讲究,再加上当时社会对多媒体教学成果并不太认可,课题组面临的困难太多太多。每当课题组的成员们的思想出现波动时,罗教授总是鼓励大家,并通过平等交流统一认识,继续铆足劲执着地坚持下去。
  中法合作项目的等待漫长而艰难。1999年,学校被搁置5年的中法合作项目又被提起。当罗教授和张建华教授一起到法国洽谈合作开发该项目,并完成具体设计后,他们发现法国多媒体课件很大部分要求已经达不到课程组当前的水平了,而且法方不能接收我们提出的高标准、严要求的课件设计。后来,经双方协商取消了利用对方贷款的多媒体教学培训引进项目。他们十分高兴,因为他们有充足的信心能依靠自己的努力开发出全面赶超法国水平的多媒体课件,并且还能为国家节省近2000万元!
  一份辛劳一份收获。1998年,罗教授同曲和南、张建华教授一起赴美国参加IEEE FIE大会(国际教育前沿会议)并在会上发表两篇论文、演示相关软件,引起很大反响,不少国际院校表示愿意同我校开展合作。2002年,课题组不但成功地解决了教学中涉及内部电磁过程的重点难点问题,还初步解决了知识结构、知识体系方面的教学问题。
  从2003年至今,围绕精品课建设的要求,“电机学”课程进入了全面建设阶段,课程组全体教师紧密团结,一切从精品课建设的需要出发,在担负繁重教学任务的情况下,课题组成员把精品课建设方方面面的任务一一分解,分工负责,尽可能充分利用业余时间和节假日,努力把各项任务都做到“精益求精”。
  在“电机学”理论教学中,除了开发、应用高水平的多媒体课件,他们还采取多种措施引入科技发展的新成果,开发了与教学内容密切相关的科技文献同步检索系统;在网络资源设计制作方面,完成了十分浩繁的工作量:多媒体、动态过程仿真软件、电机磁场分布可视化软件和水轮发电机、汽轮发电机方面的实践教学软件;实验教学方面还开发了设计研究性开放实验项目。
  十年磨一剑。课程组坚持10余年开发的多媒体教学软件及全面建设课程的成果陆续得到一些学校的认可。目前,他们所开发的多媒体辅助教学软件已在清华大学等20余所大学的“电机学”及相关课程教学中投入应用,有力地促进了兄弟院校的教学改革。国外一些院校的专家看了我校的“电机学”多媒体辅助教学课件后,也给予了很高的评价。
  教育科学大有可为
  立足于大视野、大人才观,抱着对国家负责、对学生长远发展负责的宗旨,罗教授和课程组的同仁积极探索通过专业基础课教学全面培养学生综合素质的途径,从学习教育思想、教育技术学的基本原理入手,结合对“电机学”难点问题的深入剖析及对各种层次学生的广泛调查,解决了与此相关的一系列典型难题。
  首先,课题组成员通过动画建模解决学生们对空间问题的认知。如对电机的三维实际结构一步一步地简化到三维、二维教学模型;旋转磁场的“旋转”是在空间旋转,旋转的原因也是在空间分布且随时间变化的电流,都精心设计制作了相关可视性强、形象生动的动画。“这样学生们对知识点就有了非常清晰的思路,对整个知识结构既有宏观又有微观的掌握,不管拿出哪一个知识点,都能提纲挈领地拎出整个知识网。这种思维方式在学生以后的学习和工作中都是十分重要的。”罗教授如是说。
  作为一名科技工作者,罗教授和课题组的同仁坚持把课程与科研紧密联系。在他们看来,培养一种充分开放、求异的思维和提出问题、分析问题、解决问题的能力比单纯地吸收知识重要得多。为此,他们积极研究如何适应当前科技发展的需要,使学生通过“电机学”课程在知识、能力素质上得到尽可能全面地培养。为了使学生了解与所学内容相关的科技发展情况,引导学生理解某些典型创新成果与所学基本原理是如何联系的,课程组于2003-2004年研制了科技文献同步检索系统,其中包括中英文科技论文与中文专利两部分内容。学生只要输入任意一个与几大类电机相关的中文或英文名称,立即就可以找到反映当前科技进步的文献。通过这种方式,激发了学生的学习积极性和主动性,同时学生的创新意识、创新思维的培养也取得了明显效果。
  罗教授具有丰富的教学经验,对教学内容也十分熟悉,可尽管如此,他还是精心地为每堂课做好准备。课堂上的他总是充满激情,尽可能地调动学生的学习兴趣。从基本理论出发,通过循循善诱的启迪,使学生的想象力充分得到发挥,整个课堂师生互动,气氛轻松而愉快。(吴素华 吕心 何德凤)


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