專題教學(xué)模式在艦艇消磁磁電設(shè)計課程中的應(yīng)用探析

周國華，吳軻娜，劉月林，王鍇松

（海軍工程大學(xué) 電氣工程學(xué)院，武漢 430033）

艦艇消磁是保障艦艇生命力和戰(zhàn)斗力的重要措施，世界先進(jìn)海軍國家都非常重視艦艇消磁技術(shù)及其專業(yè)人才培養(yǎng)工作。在消磁工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案中，作為消磁工程專業(yè)主干課程之一的艦艇消磁磁電設(shè)計課程，具有綜合性強(qiáng)、工程結(jié)合緊密等特點，其教學(xué)質(zhì)量的高低，直接決定著學(xué)員的第一崗位任職能力。在過去的課程教學(xué)過程中，傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式存在重“教”輕“學(xué)”，重“理論”輕“應(yīng)用”等問題，難以持續(xù)激發(fā)學(xué)員學(xué)習(xí)興趣、難以充分發(fā)揮學(xué)員的主觀能動性，也越來越難以滿足新時代實戰(zhàn)化教學(xué)要求和提升專業(yè)崗位任職能力的需求。

習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)要堅持灌輸性和啟發(fā)性相統(tǒng)一，注重啟發(fā)性教育，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、思考問題，在不斷啟發(fā)中讓學(xué)生水到渠成得出結(jié)論[1]，從而提升解決實際問題的能力。為切實提高艦艇消磁磁電設(shè)計課程教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)員第一崗位任職能力，必須結(jié)合該課程的特點，選擇合適的教學(xué)模式。所謂教學(xué)模式，是指在一定的教育思想、教學(xué)理論及學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下的教學(xué)活動進(jìn)程的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)形式，也就是按照什么樣的教育思想、理論來組織教學(xué)活動進(jìn)程，是教育思想、教學(xué)理論和學(xué)習(xí)理論的集中體現(xiàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和教學(xué)思想的變化，教學(xué)模式呈現(xiàn)出“百家爭鳴、百花齊放”的局面，由單一化教學(xué)模式向多元化教學(xué)模式發(fā)展。典型教學(xué)模式主要包括傳遞接受式、專題式（也稱為探究式、問題式）、合作學(xué)習(xí)式、案例教學(xué)式和自學(xué)輔導(dǎo)式等，其優(yōu)點和不足見表1[2]。

從表1 分析可以看出，每種教學(xué)模式都有其各自的特點和適用性。為解決艦艇消磁磁電設(shè)計課程教學(xué)過程中存在的實際問題，改善教學(xué)效果，提升學(xué)員第一崗位任職能力和解決艦艇消磁保障工作實際問題的能力，結(jié)合艦艇消磁磁電設(shè)計課程特點，借鑒專題教學(xué)模式針對性強(qiáng)、有利于理論聯(lián)系實際等優(yōu)點及成熟的應(yīng)用經(jīng)驗[3-12]，在總結(jié)反思前期教學(xué)過程的基礎(chǔ)上，凝練知識專題，開展專題式教學(xué)改革實踐，著重闡述課程教學(xué)中專題式教學(xué)模式的具體實施方法與步驟。

表1 典型教學(xué)模式

一、專題式教學(xué)模式

從大學(xué)思維模式的發(fā)展特點看，蘇霍姆林斯基曾指出，“一個好的教師，好就好在他能感覺出課的發(fā)展邏輯，使課的結(jié)構(gòu)服從于思維的規(guī)律性。”傳統(tǒng)課堂講授式教學(xué)，注重注入式、灌輸式教學(xué)，教學(xué)方式相對單一，難以持續(xù)激發(fā)學(xué)員學(xué)習(xí)興趣、發(fā)揮學(xué)員的主觀能動性。在教學(xué)過程中，通常以章節(jié)為教學(xué)單位組織教學(xué)，缺少對某一專題的強(qiáng)化和知識內(nèi)在關(guān)系的整體把握，造成學(xué)員對知識的理解與掌握具有局限性和片面性，不利于綜合能力的培養(yǎng)[13]。

專題式教學(xué)模式是根據(jù)教學(xué)大綱的基本要求，在遵守課程教學(xué)計劃的前提下，按照一定原則，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新整合和提煉，并劃分成若干部分，將教學(xué)內(nèi)容以專題的形式展現(xiàn)出來，注重知識的必然聯(lián)系、知識的高度整合和知識的進(jìn)一步提升，然后把每個部分視為一個獨立的專題來備課和授課[14-17]。與其他教學(xué)模式相比，這種教學(xué)方式更能適應(yīng)高校學(xué)員的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。專題式教學(xué)能夠打破傳統(tǒng)教學(xué)邏輯演繹，在學(xué)員已有知識架構(gòu)的基礎(chǔ)上，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和學(xué)員興趣指向，將階段性的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)整合，提高教學(xué)的針對性。專題式教學(xué)能夠幫助學(xué)員梳理知識系統(tǒng)，深度把握理念，學(xué)以致用，提高教學(xué)效果。

從教學(xué)目標(biāo)看，新軍事變革要求軍隊院校訓(xùn)練任務(wù)面臨從學(xué)歷教育向任職教育的重大戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，任職教育要求軍事院校的培養(yǎng)目標(biāo)更貼近崗位[12]。專題式教學(xué)能夠?qū)崿F(xiàn)圍繞崗位任職能力和裝備問題組織教學(xué)內(nèi)容，符合新變革下的課程教學(xué)要求，利于課程教學(xué)高階目標(biāo)的實現(xiàn)，滿足任職教育的需要。

二、專題式教學(xué)模式的設(shè)計與實施

（一）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，凝練教學(xué)專題

構(gòu)建教學(xué)專題是在艦艇消磁磁電設(shè)計課程中實施專題式教學(xué)模式的必要基礎(chǔ)。艦艇消磁系統(tǒng)是一種保障艦艇磁隱身性能的重要裝置，艦艇消磁磁電設(shè)計課程的主要任務(wù)是通過對艦艇消磁系統(tǒng)磁電設(shè)計的學(xué)習(xí)，學(xué)員能夠?qū)ε炌畔到y(tǒng)的基本概念、基本理論和基本方法有比較系統(tǒng)的認(rèn)識和正確的理解，能夠熟練掌握艦艇消磁系統(tǒng)的磁電設(shè)計原理和設(shè)計方法。

為搭建知識傳授與技能培養(yǎng)相吻合、基礎(chǔ)知識與探索研究相結(jié)合、被動學(xué)習(xí)與主動學(xué)習(xí)相交互、理論與實踐相融合的教學(xué)專題內(nèi)容框架，著重開展了以下工作：一是根據(jù)艦艇消磁磁電設(shè)計課程教學(xué)計劃，建立知識體系思維導(dǎo)圖，深入剖析知識體系內(nèi)聯(lián)關(guān)系。二是按照艦艇消磁系統(tǒng)磁電設(shè)計過程中的研究內(nèi)容及設(shè)計思路，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化整合。三是吸取傳統(tǒng)案例建設(shè)經(jīng)驗，從磁電設(shè)計具體問題出發(fā)，凝練設(shè)置系列教學(xué)專題，既不能脫離課程教學(xué)計劃的要求，又要體現(xiàn)科學(xué)性、先進(jìn)性和針對性。四是優(yōu)化配置專題數(shù)量及教學(xué)施訓(xùn)排序，正確處理好各專題之間的邏輯關(guān)系。

結(jié)合艦艇消磁系統(tǒng)磁電設(shè)計和消磁繞組調(diào)整實踐情況，初步設(shè)置了如圖1 所示7 個專題教學(xué)內(nèi)容，專題一是消磁系統(tǒng)總體設(shè)計，包括消磁系統(tǒng)設(shè)計的基本原理、基本原則、基本資料、基本程序及基本步驟等內(nèi)容；專題二是感應(yīng)磁場獲取方法，包括經(jīng)驗公式法、母型船法、船模實驗法和電磁場數(shù)值仿真計算方法等內(nèi)容；專題三是載流線圈磁場計算，包括單根載流直導(dǎo)線磁場計算、多邊形載流線圈磁場計算、圓弧段載流導(dǎo)線磁場計算和圓形載流導(dǎo)線磁場計算等內(nèi)容；專題四是消磁繞組磁場測算，包括消磁繞組磁場計算的估算公式、繞組效率測量、繞組效率的數(shù)值計算及其修正方法等內(nèi)容；專題五是消磁繞組磁設(shè)計，包括磁計算中基本術(shù)語、單層垂向繞組磁計算、雙層垂向繞組磁計算、橫向繞組磁計算、縱向繞組磁計算和系列磁設(shè)計工程實例等內(nèi)容；專題六是消磁繞組電設(shè)計，包括電計算基本步驟、電計算古典方法、電計算電纜電壓的校核等內(nèi)容；專題七是消磁繞組調(diào)整，包括繞組調(diào)整基本方法、繞組調(diào)整的快速調(diào)整方法等內(nèi)容。這7 個專題形成既先后連接又相對獨立的系列專題。為提高專題教學(xué)效果，對每個專題進(jìn)行了專門設(shè)計，主要包括問題牽引模塊、前導(dǎo)知識模塊、新知識模塊、解決方法模塊和驗證演示模塊。

圖1 課程主要教學(xué)專題

（二）優(yōu)化課堂專題教學(xué)方式

優(yōu)化課堂專題教學(xué)方式是在艦艇消磁磁電設(shè)計課程中實施專題式教學(xué)模式的關(guān)鍵所在。首先，根據(jù)教學(xué)專題的內(nèi)容和特點，對比評估不同具體教學(xué)方式的適用性，如講授式、討論式、情景式、探究式和辯論式等，并選擇確定最合適的專題具體教學(xué)方式；其次，根據(jù)確定的具體教學(xué)方式，對專題模塊內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，并給出學(xué)時建議；再次，編制每個教學(xué)專題的具體教學(xué)實施方案，充分體現(xiàn)教學(xué)重點突出、主題鮮明、方式多樣及互動性強(qiáng)等特點；最后，根據(jù)教學(xué)實施方案，結(jié)合部分科研設(shè)施，建設(shè)專題教學(xué)實踐平臺。在具體教學(xué)實施中，突出學(xué)員為主體，提升學(xué)員課堂參與感，從“灌輸”走向“對話”，變“被動學(xué)”為“主動學(xué)”，使學(xué)員真正做到愿意學(xué)和積極學(xué)。靈活運用學(xué)員分組、翻轉(zhuǎn)課堂等形式，教員牽引學(xué)員主動分析問題、解決問題，提升學(xué)員主觀能動性，提高學(xué)員理論聯(lián)系實際的能力。

（三）載流線圈磁場計算專題教學(xué)的實施

載流線圈磁場計算專題教學(xué)模塊如圖2 所示。

圖2 載流線圈磁場計算專題教學(xué)內(nèi)容模塊

選擇2017 級學(xué)員開展了載流線圈磁場計算專題教學(xué)實踐，主要分為課前準(zhǔn)備階段、課堂實施階段和課后總結(jié)階段，如圖3 所示。

圖3 專題教學(xué)主要流程

首先，課前準(zhǔn)備階段。根據(jù)學(xué)員人數(shù)和專題教學(xué)任務(wù)情況，將學(xué)員分為若干組，并指定1 名組長。根據(jù)圖2所示的載流線圈磁場計算專題教學(xué)內(nèi)容，教員提前一周指導(dǎo)學(xué)員編制載流線圈磁場計算專題匯報文書，主要包括工程背景、數(shù)學(xué)描述、模型求解、結(jié)果驗證及收獲與建議5 部分內(nèi)容。

其次，課堂實施階段。一是選擇小班化專題教學(xué)教室授課，教員介紹專題背景及分組情況；二是采取翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方式，組長介紹任務(wù)分工情況，并按分工匯報分工任務(wù)完成情況，最后組長進(jìn)行小組總結(jié)發(fā)言；三是教員和其他組學(xué)員對匯報內(nèi)容進(jìn)行質(zhì)疑和研討，并從知識能力、表達(dá)能力和寫作能力等方面對匯報組專題綜合完成情況進(jìn)行評估打分。如圖4 所示。

圖4 載流線圈磁場計算專題教學(xué)實踐場景圖

最后，課后總結(jié)階段。教員就專題教學(xué)情況進(jìn)行問卷調(diào)查，基于學(xué)員反饋數(shù)據(jù)評估分析教學(xué)效果，進(jìn)一步完善專題教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)提高教學(xué)模式。

2017 級學(xué)員專題教學(xué)實踐表明，與傳統(tǒng)講授式課堂相比，學(xué)員積極活躍、研討激烈，表現(xiàn)出很強(qiáng)的主觀能動性，大多數(shù)學(xué)員反映這樣的課堂才是真正的教與學(xué)融為一體的課堂，有效提升了理論聯(lián)系實際能力和解決工程實際問題的能力。

三、結(jié)束語

針對傳統(tǒng)講授式授課模式在艦艇消磁磁電設(shè)計課程教學(xué)過程中存在學(xué)員主觀能動性不足、理論聯(lián)系實際的創(chuàng)新能力不夠等問題，開展專題教學(xué)模式在艦艇消磁磁電設(shè)計課程中的應(yīng)用探析及實踐探索。首先通過優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容凝練了若干教學(xué)專題，其次通過比對優(yōu)化確定了專題的具體教學(xué)方式，最后以載流線圈磁場計算專題為例具體闡述了專題授課教學(xué)實施過程。初步實踐證明，專題教學(xué)模式能有效激發(fā)學(xué)員學(xué)習(xí)興趣和主觀能動性，較好地提高理論聯(lián)系實際的能力，對其他工程性較強(qiáng)的類似專業(yè)課程具有很好指導(dǎo)和借鑒意義。