基于能力培养的《电机学》课程教学设计

                            ---以“异步电动机起动”为例

  许瑾  蒋林  赵万明   3版

（西南石油大学电气信息学院，成都 610500）

[摘  要]在工程教育专业认证背景下，依据学生能力构建途径，以电机学中异步电动机起动教学单元为例，从教学内容剖析、教学目标确定、教学过程设计、教学评价流程、教学反思及持续改进等方面对电机学课程教学设计思路进行阐述，实现学生知识、能力和素质多维度上的培养。

[关键词]能力培养；电机学；教学设计

[作者简介]许瑾（1980—），女，西南石油大学电气信息学院，讲师，工学硕士，主要研究方向：电能质量分析与控制。

［基金项目］四川省普通高校应用型本科示范专业建设项目(编号：川教函 (2019)31号)；西南石油大学高等教学教学改革研究项目(编号：X2018JGYBO46)

一、引言

《电机学》是电气工程及其自动化专业的专业核心基础课程，该课程理论性和工程应用性强，涉及知识面广、内容复杂抽象，学生学习起来难度比较大。传统教学方法以“教”为主，学生对教师依赖性强，缺乏独立性；教学设计重学生知识结构建立，而在学生能力结构及素质结构建设方面存在不足，教学目标达成度不高；课程实践环节对理论学习支撑不足，学生学习成果产出不高。

我校电机学课程将工程教育认证理念引入教学环节，通过探索学生知识、能力和素质培养规律、合理应用信息化教学手段、持续优化课程组织结构，构建了基于能力递进的混合式教学模式。根据电机学不同教学单元特点及目标要求，探索了导学式教学方法、虚拟实验场景教学方法和项目教学方法，各种教学方法高度协同、教学内容不断巩固深入。

本文以电机学课程中异步电动机起动内容为例，阐述电机学课程教学设计思路。整个课程教学设计突出一个增强（师生间互动增强）、两个结合（线上与线下结合、理论与实践结合）、三个提高（提高学生自学能力、实践能力、创新能力），以实现教学主体由“教”向“学”转变,学习评价重心由“结果”向“过程”转变，学生能力螺旋式提升。

二、剖析教学内容、合理设计教学目标

1、教学内容

异步电动机起动教学内容主要是通过分析异步电动机起动特性，引导学生以工程视角理解起动要求和起动方案的选取原则，综合运用电路、电机等基础知识去分析满足实际工程中异步电动机起动性能指标的技术方案，归纳总结各方案的特点和应用场合，并提出改善起动性能的解决方案。

2、教学目标

针对教学内容设计符合教学大纲要求及学生能力发展水平的教学目标是开展教学活动的基础。电机学课程目标分别从知识目标、能力目标和思政目标三个方面阐述，注重学生知识、能力和素质多维度上的培养。

围绕异步电动机起动内容，本单元教学目标设计中贯穿“了解起动特性及影响分析过程（提出问题）明确起动要求，决定起动原则（分析问题） 理解鼠笼式异步电动机起动方案分析过程及应用（解决问题） 掌握改善起动性能方案的研究思路（优化与创新）”一条主线，其知识目标分为了解、理解、掌握三个层面，并对应能力目标层层递进，以实现学生专业知识培养和能力培养的统一。与此同时，在分析起动问题和优化设计方案环节，将“抓住事物主要矛盾，根据具体问题，具体分析”、“善于发现和学习他人优点”、“勇于改变、突破自我”等思政元素灵活设置在知识讲解过程中，以实现学生知识和素质培养的有效统一。

三、以导学式教学方法为主，将能力培养贯穿教学始终

异步电动机起动教学内容丰富、工程性强，有限学时下教学内容要通过合理的教学方法以一定的逻辑和布局来组织和呈现，才能达到预期的学习目标。本次课程采用导学式为主的教学方法，分为课前导学、课堂教学和课后延展三个环节，配合相应教学平台和技术手段开展。

1、课前导学

课前导学环节以培养学生自学能力为主，老师依据教学目标，布置学习任务，提供课前预习思维导图框架，如图1所示，引导学生建立异步电动机起动问题“知识树”的“树干”，明确本节课学习的方向。学生借助教材和网络教学平台资源开展自主学习后，总结学习中的难点，带着问题学习。

图1 课前预习思维导图框架

2、课堂教学

课堂教学的核心是知识内化，包括学生知识理解、知识提升以及实时教学反馈，其效果不仅反映在学生对知识的理解程度，更重要的是学生应具备对知识的迁移和综合运用的能力，并能体现一定创新思维。

基于课前学生已建立的“知识树”的“树干”，老师通过将知识点情境化，采用启发、分析探究等手段丰富“知识树”的“枝叶”，就本节课而言，课程老师首先通过问题引导学生应用所学异步电动机理论知识分析异步电动机起动的实际情况，结合电动机起动引起的电压暂降，启发学生如何从电能质量角度去思考异步电动机起动原则，建立起课程间知识的关联；通过分析异步电动机起动要求中降低起动电流和增大起动转矩间的矛盾，组织学生讨论，在讨论过程中，引导学生从工程视角，思考并灵活应用“抓住事物主要矛盾，具体问题、具体分析”的哲学思想进行方案选择和设计，并深入理解各方案中所蕴含的节能降损、提高运行和经济效率等设计理念。

在帮助学生梳理了重要知识点，引导学生掌握了如何发现问题、如何应用所学知识去分析问题、如何识别和把握问题核心、如何选择满足工程实际需求的起动方案基础上，老师进一步组织讨论，由学生分析出上述方案的局限性，启发学生去思考兼顾减小电流并增大起动转矩的改善方案。授课过程中老师将问题化难为简，重点引导学生建立“明确目标，分析关键点，确定方向，深入探究”的工程研究思维方式，结合异步电动机起动技术发展趋势分析，鼓励学生具有创新思想去寻找性能更优的解决方案，为“知识树”枝叶增添“彩色”。在此环节中，老师通过设计“要善于发现和学习他人的优点--向绕线式电动机学习”、“勇于改变，突破自我--深槽和双笼异步电动机（变形记）”等内容形式，巧妙将思政教育融入其中，使学生认识到在掌握专业知识同时，更要注重自身“软实力”的培养，要学会学习、学会思考，要具有以灵活性、创造性、批判性的思维方式去解决实际问题的能力。

3、课后延展

为了更好的巩固课堂教学内容，在课后延展部分笔者鼓励学生自主绘制章节思维导图对知识点进行梳理、凝练，完成对知识的比较、迁移和提升；在绘制思维导图的过程中及时发现自己学习中存在的不足，有针对性的弥补和强化，真正做到知识自己梳理、规律自己寻找、问题自己发现。

同时，引导学生结合课程虚拟仿真实验资源，利用现代工具，建立异步电动机起动仿真模型，通过观察异步电动机起动过程中转速、电磁转矩和电枢电流的变化规律，深入理解异步电动机起动的实际工况及其影响。鼓励学生结合课程设计指导书中的工程案例，确定满足实际工况的异步电动机起动方案，并建立系统仿真模型，完成仿真结论的分析。学生通过课外仿真拓展，将理论与实践有机结合，提高了其综合运行所学知识和现代工具解决实际工程问题的实践能力。

四、科学进行课程评价，教学反思推动持续改进

1、教学评价

本校电机学课程采用学习过程性评价和总结性评价相结合的方式，实施以“知识+能力+态度”的考核标准，构建了以学习产出为目标的评价流程。其中各教学单元学习过程评价重点关注学生整个学习过程中的表现，老师利用网络课程中心，对学生课前自学过程及效果、课间参与讨论及汇报，课后作业、思维导图及课外实践拓展等完成情况进行跟踪，形成实时数据，并依据评价标准确定过程性评价结果。

2、教学反思

俗话说“思之则活，思活则深，思深则透，思透则新，思新则进”，在教学活动中，老师和学生都要做到及时反思。老师需要反思课堂中目标的指定和目标的达成策略是否合理，从多个视角分析教学中存在的问题，不断优化和提升教学质量。学生需要反思自己通过课程学习是否实现了学习目标，哪些地方存在不足，造成不足的原因是什么（知识基础、学习精力投入、上课效果等）。

现阶段通过电机学教学模式的改革，学生积极性提高，课程满意度和课程目标达成度提高，但教学反馈中依然存在典型问题，例如课前导学环节，同学能够基于老师发布任务单进行预习，并完成学习平台测试，但测试结果不够理想，反映出部分学生在该环节仅为了得过程分而学习，存在应付心理，没有真正阅读或观看课前预习资料，知识理解过于表面，而缺少思考；课堂教学中，师生互动环节，积极主动参与讨论的学生较少；课后拓展环节中，学生通过绘制思维导图，不断进行了知识的补充、整合和完善，激发了学生学习兴趣和信心，但仿真实践部分，由于工作有一定的难度，学生需要投入较多的精力，真正主动且认真完成仿真实践的同学数量有限。

上述反馈信息均反映出现阶段课程考评手段、学习激励机制不完善，课后延展环节中师生沟通交流不够等。针对上述问题，在教学持续改进中，老师可增设以学生投入为目标的考评机制，合理添加互评环节，引导学生在参与评价过程中理解评价标准，对照标准及同学优秀作品，主动反思自身学习中的不足，使学生成为有个人担当的学习者。与此同时，老师应该充分考虑到学生之间的知识水平、学习能力等方面的差异，精心设计多样化、多层次、学生感兴趣的实践内容，为学生提供清晰的学习路径，使课前导学、课堂教学和课后延展内容合理衔接，缺一不可，进一步拓展师生间课外辅导和交流方式，确保所有同学都愿意主动参与其中，都有收获。

五、结束语

以工程教育专业认证为导向，依据学生能力形成规律，通过剖析教学内容、合理设计教学目标、丰富教学手段、完善课程评价、及时反思并持续改进，创造适合以学生为中心的教学环境、培养学生自主学习的能力和习惯，使学生综合实力逐级螺旋式提升，我们还需不断学习和探索。

[参考文献]

[1] 孙建忠,刘凤春.电机与拖动[M].北京：机械工业出版社，2016.

[2] 林健.工程教育认证与工程教育改革和发展[J]. 高等工程教育研究，2015(2)：10-19.

[3] 许瑾,张安安,赵万明. 基于卓越工程师培养目标的电机学课程教学改革[J].大学教育，2017(1)：77-78.

[4] 互联网+”时代核心目标导向的混合式学习设计模式[J]. 冯晓英,王瑞雪.  中国远程教育. 2019(07)

Instructional Design of Electrical Machinery Based on Ability Cultivation: take "Asynchronous Motor Starting" as an example

XU Jin, JIANG Lin, ZHAO Wanming

(Southwest Petroleum University, School of Electronics and Information Engineering, Chengdu,610500)

Abstract: Under the background of engineering education professional certification, according to the way of students' ability construction, taking the asynchronous motor starting teaching unit in electrical engineering as an example,this paper expounds the teaching design ideas of Electrical Machinary course from the aspects of teaching content analysis, teaching goal determination, teaching process design, teaching evaluation process, teaching reflection and continuous improvement,so as to realize the cultivation of students' knowledge, ability and quality on multidimensional cultivation.

Keywords: Ability cultivation; Electrical machinery; Instructional Design