一堂國(guó)家一流線下課程“電機(jī)學(xué)”實(shí)驗(yàn)分析課設(shè)計(jì)

李建文，李永剛，武玉才，梁海峰

（華北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院，河北 保定 071000）

引言

為主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展、“中國(guó)制造2025”等一系列國(guó)家戰(zhàn)略，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，要求工科人才具備自主學(xué)習(xí)、思辨思維、解決復(fù)雜問(wèn)題以及語(yǔ)言表達(dá)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等能力[1-4]；踐行《高校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，深入挖掘生動(dòng)有效的育人元素，與專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、前沿技術(shù)無(wú)縫銜接，有機(jī)融合到課堂教學(xué)中，是落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)[5-8]；一流課程設(shè)計(jì)應(yīng)以“學(xué)生”為中心，以學(xué)生的學(xué)、學(xué)生的發(fā)展與學(xué)生的學(xué)習(xí)成效進(jìn)行構(gòu)建[9-11]，課堂是實(shí)現(xiàn)上述背景目標(biāo)的主陣地[12-13]。

“電機(jī)學(xué)”是電氣工程學(xué)科重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，課程理論性強(qiáng)且抽象，與工程實(shí)際聯(lián)系緊密，且問(wèn)題分析過(guò)程復(fù)雜[14-15]。如何將“知識(shí)傳授、能力發(fā)展、情感價(jià)值”融入課堂教學(xué)中，如何將前沿性知識(shí)與基礎(chǔ)知識(shí)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主化、精準(zhǔn)化、個(gè)性化，有效地獲取策略性知識(shí)？如何在有限的課堂教學(xué)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)？上述問(wèn)題是我校國(guó)家一流線下課程“電機(jī)學(xué)”課堂建設(shè)中要解決的問(wèn)題。

“電機(jī)學(xué)”實(shí)驗(yàn)分別是在四種電機(jī)基礎(chǔ)理論課程內(nèi)容學(xué)習(xí)完成后進(jìn)行的。實(shí)驗(yàn)是理論知識(shí)高度濃縮之后的應(yīng)用，因此以實(shí)驗(yàn)分析課為切入點(diǎn)，關(guān)聯(lián)“電機(jī)學(xué)”的陳述性、程序性、策略性知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建個(gè)性化知識(shí)圖譜；引入相關(guān)工程案例，與電機(jī)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)建立普遍聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生分析復(fù)雜問(wèn)題及思辨的能力；引導(dǎo)學(xué)生分組查詢電機(jī)技術(shù)最新進(jìn)展，鼓勵(lì)學(xué)生團(tuán)結(jié)合作，塑造學(xué)生的價(jià)值情感。

1 “電機(jī)學(xué)”實(shí)驗(yàn)分析課設(shè)計(jì)思路

該課堂是以實(shí)驗(yàn)分析課為切入點(diǎn)，打磨綜合知識(shí)應(yīng)用的課堂，該課堂是將學(xué)生獲取的零散知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)，形成一個(gè)知識(shí)完備的框架，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)理論到關(guān)鍵問(wèn)題以及實(shí)踐驗(yàn)證的閉環(huán)，知行合一的知識(shí)鏈條的搭建，是將低階知識(shí)與高階知識(shí)融會(huì)貫通的課堂。具體的設(shè)計(jì)思路如圖1所示。下面以“變壓器”實(shí)驗(yàn)分析課堂為例，從具體目標(biāo)設(shè)定、教學(xué)過(guò)程實(shí)施到教學(xué)反饋進(jìn)行具體的介紹。

圖1 “電機(jī)學(xué)”實(shí)驗(yàn)分析課設(shè)計(jì)思路

2 變壓器實(shí)驗(yàn)分析課堂教學(xué)目標(biāo)

（1）在“電機(jī)學(xué)”實(shí)驗(yàn)分析中鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)掌握變壓器的物理概念、實(shí)驗(yàn)技能與復(fù)雜問(wèn)題分析的能力；

（2）在互動(dòng)討論環(huán)節(jié)鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)及口頭表達(dá)能力；

（3）在學(xué)生報(bào)告展示與板書解題過(guò)程中鍛煉學(xué)生邏輯思維能力及批判思維，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度；

（4）提取變壓器銘牌中數(shù)據(jù)，聯(lián)想變壓器等效電路求取參數(shù)并進(jìn)行對(duì)比，在對(duì)現(xiàn)象與機(jī)理的分析過(guò)程中鍛煉學(xué)生的抽象、發(fā)散、橫向與批判思維以及創(chuàng)新求實(shí)的能力；

（5）調(diào)研變壓器的最新研發(fā)情況，讓學(xué)生汲取到自信前行的力量，同時(shí)看到差距，堅(jiān)定學(xué)生砥礪前行、勇攀高峰的決心。

3 變壓器實(shí)驗(yàn)分析課堂教學(xué)過(guò)程

遵循學(xué)生認(rèn)識(shí)事物的規(guī)律，課程內(nèi)容按“課前、課中、課后”分時(shí)段發(fā)布給學(xué)生，全過(guò)程促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、掌握高階知識(shí)的能力。教學(xué)內(nèi)容如圖2 所示。

圖2 變壓器實(shí)驗(yàn)分析課堂教學(xué)內(nèi)容

（1）課前：利用課堂派將該節(jié)課的邏輯框圖提前發(fā)布給學(xué)生，同時(shí)完成并提交變壓器實(shí)驗(yàn)報(bào)告與涵蓋變壓器部分物理概念的思維導(dǎo)圖。

（2）課中：采用對(duì)分課堂的教學(xué)模式：首先，教師提綱挈領(lǐng)將變壓器部分的物理概念與重要公式等陳述性知識(shí)，采用因果邏輯、異同類比等分析思路的程序性知識(shí)梳理出框架，供學(xué)生完善自己的思維導(dǎo)圖；再通過(guò)個(gè)性化典型實(shí)驗(yàn)報(bào)告展示，查漏補(bǔ)缺，不同層次同學(xué)汲取差異性知識(shí)；然后，給出了一個(gè)實(shí)際變電站的變壓器銘牌，并提出問(wèn)題：a.電機(jī)銘牌中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)與我們所學(xué)變壓器部分內(nèi)容有什么聯(lián)系？b. 根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)如何得到變壓器的等效電路參數(shù)與運(yùn)行參數(shù)？從而引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主思考，發(fā)現(xiàn)自己的薄弱環(huán)節(jié)，并通過(guò)課堂派反饋給教師；最后，學(xué)生回答問(wèn)題，教師對(duì)學(xué)生的回答以及之前學(xué)生的反饋，適時(shí)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。這樣經(jīng)過(guò)學(xué)生的深入思索，提高了他們獲取策略性知識(shí)以及分析具體復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。

（3）課后：拓展通過(guò)作業(yè)與話題形式發(fā)布給學(xué)生，作業(yè)完成三相三繞組變壓器銘牌數(shù)據(jù)的提取與參數(shù)的計(jì)算，加強(qiáng)學(xué)生靈活綜合應(yīng)用知識(shí)獲取策略性知識(shí)的能力；話題內(nèi)容是討論我國(guó)變壓器的研制與應(yīng)用現(xiàn)狀，培養(yǎng)學(xué)生大國(guó)工匠及砥礪前行的精神。

4 實(shí)驗(yàn)分析課教學(xué)效果

“以學(xué)生為中心”與“課程思政”在價(jià)值上具有內(nèi)在的統(tǒng)一性，將積極的三觀、堅(jiān)定的意志，清晰的邏輯、過(guò)硬的專業(yè)素質(zhì)潛移默化融入課堂教學(xué)中，同時(shí)利用智慧教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建“課前、課中、課后”全過(guò)程學(xué)習(xí)平臺(tái)，促進(jìn)學(xué)生的全面成長(zhǎng)。下面歸納給出學(xué)生對(duì)課堂教學(xué)效果的反饋：

（1）以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為切入點(diǎn)，關(guān)注實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與報(bào)告數(shù)據(jù)處理的細(xì)節(jié)，并提出標(biāo)幺值進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，使得理論與現(xiàn)實(shí)緊密聯(lián)系，解題思路豁然開朗。

（2）從銘牌數(shù)據(jù)中提取變壓器額定值，并對(duì)變壓器參數(shù)求解，從工程案例中抽象出物理模型，再通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算獲得結(jié)論，使得學(xué)科之間的聯(lián)系更為緊密。

（3）不同容量、不同運(yùn)行狀態(tài)電機(jī)參數(shù)直觀對(duì)比，深入討論，對(duì)不同工況下，不同分析方法的應(yīng)用有了更感性的認(rèn)識(shí)，理論知識(shí)掌握更透徹。

（4）變壓器前沿資料的查詢，使得學(xué)生學(xué)習(xí)電機(jī)學(xué)的目標(biāo)更加明確，對(duì)電氣工程技術(shù)的應(yīng)用有了更清晰的認(rèn)識(shí)，將來(lái)的奮斗方向更明確。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)分析課堂，學(xué)生學(xué)會(huì)了電機(jī)學(xué)專業(yè)知識(shí)，鍛煉了其語(yǔ)言表達(dá)、團(tuán)隊(duì)合作、分析復(fù)雜工程問(wèn)題的能力，同時(shí)培養(yǎng)了其嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的學(xué)習(xí)態(tài)度，鍛煉了其批判、辯證、創(chuàng)新的思維方式，激發(fā)了學(xué)生為新工科建設(shè)貢獻(xiàn)力量的決心，一流“電機(jī)學(xué)”課程建設(shè)為一流電氣工程人才培養(yǎng)奠定了基礎(chǔ)。