摘" " 要：“電機(jī)學(xué)”課程在專業(yè)體系架構(gòu)中起著承前啟后的作用，教學(xué)內(nèi)容涉及機(jī)、電、磁等多學(xué)科知識(shí)，具有機(jī)理結(jié)構(gòu)抽象難懂的特點(diǎn)。對(duì)此，文章提出構(gòu)建“一條貫穿主線、兩種教學(xué)渠道、三層教學(xué)目標(biāo)、四個(gè)教學(xué)模塊、五類教學(xué)手段、六級(jí)評(píng)價(jià)體系”的多元教學(xué)模式，并深入探索多元教學(xué)模式內(nèi)涵及實(shí)施方案。教學(xué)實(shí)踐表明，多元教學(xué)模式有助于學(xué)生沉浸式獲得理論知識(shí)及實(shí)操技能，以及樹立正確的價(jià)值理念。

關(guān)鍵詞：“電機(jī)學(xué)”課程；多元教學(xué)模式；教學(xué)改革；教學(xué)手段

中圖分類號(hào)：G642.0" " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " 文章編號(hào)：1002-4107（2024）08-0061-03

一、引言

“電機(jī)學(xué)”是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)核心基礎(chǔ)課程，在本科教學(xué)培養(yǎng)方案中具有承前啟后的重要作用?！半姍C(jī)學(xué)”課程以認(rèn)識(shí)電機(jī)開篇，以直流電機(jī)、變壓器、同步電機(jī)、異步電機(jī)的專業(yè)知識(shí)為切入點(diǎn)，主要講授4類電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及工作特性等。教學(xué)內(nèi)容涉及機(jī)械結(jié)構(gòu)、電路和磁路等多領(lǐng)域知識(shí)，理論復(fù)雜、實(shí)踐性強(qiáng)。任思璟等人對(duì)此提出運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)提高課程教學(xué)質(zhì)量的設(shè)計(jì)思想[1]。趙美娜提出一種利用數(shù)字化技術(shù)和信息化平臺(tái)開展虛擬仿真教學(xué)的設(shè)計(jì)思想[2]。安國慶等人從思政角度出發(fā)，開展了提升“電機(jī)學(xué)”課程教學(xué)效果的課程改革[3]。肖金鳳等人結(jié)合當(dāng)前工程教育專業(yè)認(rèn)證背景和在線開放課程的實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀，闡述了“電機(jī)學(xué)”課程建設(shè)中的校企深度合作方式[4]。于艷君針對(duì)“互聯(lián)網(wǎng) +”背景下的在線教學(xué)模式進(jìn)行了探索與實(shí)踐[5]。

在“電機(jī)學(xué)”課程教學(xué)模式探索過程中，教師從頂層設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，結(jié)合整個(gè)專業(yè)體系發(fā)展規(guī)律，開展教學(xué)改革。通過挖掘我國在電機(jī)領(lǐng)域中的重大創(chuàng)新成果，并結(jié)合案例法、探究法及虛實(shí)結(jié)合法等多種教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣，在課程教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容及考核評(píng)價(jià)等方面開展教學(xué)模式研究，構(gòu)建了“一條貫穿主線、兩種教學(xué)渠道、三層教學(xué)目標(biāo)、四個(gè)教學(xué)模塊、五類教學(xué)手段、六級(jí)評(píng)價(jià)體系”的“電機(jī)學(xué)”課程多元教學(xué)模式，引導(dǎo)學(xué)生沉浸式獲得理論知識(shí)及實(shí)操技能。對(duì)近3年課程教學(xué)實(shí)施方式及實(shí)施效果的分析表明，以上多元教學(xué)模式取得了較好的教學(xué)效果，同時(shí)，也為同類或相關(guān)專業(yè)的教學(xué)改革提供了一定的參考。

二、多元教學(xué)模式剖析

（一）一條貫穿主線

堅(jiān)持立德樹人的教育主線，以學(xué)生為中心，最大限度發(fā)揮課堂教學(xué)主渠道的育人功能。在實(shí)施多元教學(xué)模式前，教師先對(duì)該階段學(xué)生進(jìn)行學(xué)情分析?！半姍C(jī)學(xué)”課程在大學(xué)二年級(jí)下學(xué)期開設(shè)，在整個(gè)專業(yè)體系知識(shí)架構(gòu)中起著承前啟后的重要作用。該階段的學(xué)生已系統(tǒng)學(xué)習(xí)了電路基本原理，掌握了基本電磁關(guān)系，具備查閱資料、分析資料和總結(jié)問題的能力，有足夠的信心和強(qiáng)烈的好奇心。通過在教學(xué)過程中的正確引導(dǎo)，學(xué)生能夠快速掌握課程理論知識(shí)及相關(guān)實(shí)踐技能。

（二）兩種教學(xué)渠道

目前，雖然中國大學(xué)MOOC（慕課）有很多優(yōu)質(zhì)的“電機(jī)學(xué)”課程資源，但很難推動(dòng)班級(jí)全體學(xué)生主動(dòng)參與在線課程的借鑒學(xué)習(xí)，因此，教師需要充分考慮“線上+線下”的混合式教學(xué)方式的實(shí)施措施。具體如下。

在課前，教師借助雨課堂平臺(tái)發(fā)布預(yù)習(xí)課件及相關(guān)視頻資料，并通過在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)了解學(xué)生的課前預(yù)習(xí)情況。在課上，教師在講授理論知識(shí)的同時(shí)，實(shí)時(shí)發(fā)布問題并隨機(jī)選擇學(xué)生回答， 這有助于保持全體學(xué)生持續(xù)性的注意力和關(guān)注力。同時(shí)，借助釘釘云課堂平臺(tái)發(fā)布隨堂小測(cè)試，后臺(tái)記錄數(shù)據(jù)并分析全體學(xué)生答題情況。這有助于教師及時(shí)了解課堂教學(xué)效果，掌握學(xué)生知識(shí)誤區(qū)，從而及時(shí)采取相應(yīng)糾正措施；也有助于學(xué)生及時(shí)了解自身學(xué)習(xí)情況，加強(qiáng)對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解，感受班級(jí)整體濃厚的學(xué)習(xí)氛圍。在課后，教師借助QQ群或微信群，就相關(guān)問題與學(xué)生開展在線互動(dòng)討論，也可在課程結(jié)束后對(duì)學(xué)生遇到的問題進(jìn)行及時(shí)互動(dòng)解答，做到知識(shí)傳授的持續(xù)賦能。

（三）三層教學(xué)目標(biāo)

“電機(jī)學(xué)”課程傳統(tǒng)教學(xué)方式的教學(xué)目標(biāo)單一，僅局限于知識(shí)目標(biāo)。而多元教學(xué)模式通過構(gòu)建多維度知識(shí)體系，采用理實(shí)結(jié)合、虛實(shí)結(jié)合的方式，重塑、拆解、構(gòu)建有深度、有廣度的3層教學(xué)目標(biāo)。以“變壓器的并聯(lián)運(yùn)行”小節(jié)為例，具體教學(xué)目標(biāo)如下。知識(shí)目標(biāo)——知識(shí)獲?。赫莆兆儔浩鞑⒙?lián)運(yùn)行基本條件；掌握并聯(lián)變壓器容量與短路阻抗標(biāo)幺值關(guān)系；掌握理想的并聯(lián)運(yùn)行條件無法滿足時(shí)線路運(yùn)行狀態(tài)。能力目標(biāo)——知識(shí)遷移：具備分析檢測(cè)實(shí)際變壓器是否可并聯(lián)運(yùn)行的能力；具備找到實(shí)際變壓器并聯(lián)故障原因的能力。價(jià)值目標(biāo)——價(jià)值體現(xiàn)：具有專業(yè)認(rèn)同感；具有科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ骶?；樹立無規(guī)矩不成方圓的安全規(guī)范意識(shí)和職業(yè)法規(guī)意識(shí)。

（四）四個(gè)教學(xué)模塊

教師根據(jù)電機(jī)類別將主要授課內(nèi)容劃分為變壓器、直流電機(jī)、同步交流電機(jī)及異步交流電機(jī)4個(gè)教學(xué)模塊。課程主要分析4類電機(jī)的對(duì)稱穩(wěn)態(tài)運(yùn)行問題，著重闡述相關(guān)基本概念、基本理論和分析方法。教師通過引入典型工程案例，提煉科學(xué)問題，引導(dǎo)學(xué)生了解學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)及技術(shù)發(fā)展前沿與瓶頸。教師強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的深入理解和掌握，注重激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學(xué)生高度嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)和積極投身祖國建設(shè)的愛國主義情懷。在涉及定則及求解思想的闡釋時(shí)，教師注重培養(yǎng)學(xué)生辯證唯物主義世界觀，并借助對(duì)電機(jī)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行原理的對(duì)比分析使學(xué)生掌握科學(xué)有效的學(xué)習(xí)方法。

（五）五類教學(xué)手段

以“變壓器的并聯(lián)運(yùn)行”小節(jié)為例，闡釋課程教學(xué)過程中的5類教學(xué)手段，具體如下。①探究法：探究如何根據(jù)實(shí)際電力負(fù)荷投切選擇變壓器容量，以及在不斷電情況下做變壓器檢修。②互動(dòng)法：互動(dòng)討論采用變壓器并聯(lián)運(yùn)行有何優(yōu)點(diǎn)，以及是否任意2臺(tái)或多臺(tái)變壓器均可直接并聯(lián)。③類比法：類比“電路”課程，將變壓器二次側(cè)抽象為交流電壓源，思考變壓器并聯(lián)運(yùn)行的條件是什么。

④虛實(shí)結(jié)合仿真法：利用MATLAB仿真軟件分析變壓器理想并聯(lián)運(yùn)行條件未嚴(yán)格執(zhí)行時(shí)的現(xiàn)象。⑤案例法：定量分析變壓器3個(gè)并聯(lián)運(yùn)行條件（變比相同、聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)相同、短路阻抗標(biāo)幺值相等）不成立時(shí)，2臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷情況。其中，教學(xué)手段①—③幫助學(xué)生加深對(duì)教學(xué)重點(diǎn)（掌握變壓器并聯(lián)運(yùn)行基本條件）的理解和掌握。探究法引導(dǎo)學(xué)生以具體問題為導(dǎo)向，獨(dú)立思考并總結(jié)結(jié)論；互動(dòng)法采用生生互動(dòng)、師生互動(dòng)雙管齊下的方式，激發(fā)并培養(yǎng)學(xué)生不斷探索的科學(xué)意識(shí)；類比法引導(dǎo)學(xué)生將不同課程知識(shí)、同一課程前后知識(shí)等進(jìn)行類比分析、融會(huì)貫通。教學(xué)手段④⑤幫助學(xué)生加深對(duì)教學(xué)難點(diǎn)（變壓器某一并聯(lián)運(yùn)行條件無法滿足時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)）的掌握。考慮到將理論問題轉(zhuǎn)化為工程實(shí)踐問題的思維跨度較大，且受到某些實(shí)驗(yàn)條件在實(shí)驗(yàn)室難以滿足的限制，在授課過程中，教師通過仿真軟件，采用案例法進(jìn)行虛擬仿真教學(xué)。例如，在MATLAB仿真軟件中搭建GUI界面（Graphical User

Interface，圖形用戶界面）——“電機(jī)學(xué)”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源庫，如圖1（a）所示；單擊“三相變壓器并聯(lián)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)”按鈕啟動(dòng)相應(yīng)Simulink（可視化仿真工具）仿真模型，如圖1（b）所示。學(xué)生通過在Simulink界面中進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，觀察分析仿真現(xiàn)象。

理想變壓器并聯(lián)運(yùn)行條件完全滿足及3個(gè)條件依次不滿足時(shí)的仿真波形如圖2所示。在圖2中，橫軸為仿真時(shí)間，縱軸變量i1和i2分別為2個(gè)變壓器AX相繞組的相電流。在圖2（a）中，i1和i2相位相同，大小相等，因此2個(gè)并聯(lián)變壓器內(nèi)部環(huán)流i1-i2＝0。而圖2（b）—（d）中，2個(gè)電流的峰值激增，且相位幾乎反向，表明此時(shí)變壓器內(nèi)部環(huán)流非常大，也側(cè)面說明了實(shí)際條件下無法開展此類實(shí)驗(yàn)教學(xué)的原因。

（六）六級(jí)評(píng)價(jià)機(jī)制

“電機(jī)學(xué)”課程采用學(xué)生自評(píng)、教師自評(píng)、師生互評(píng)、同行互評(píng)、督導(dǎo)評(píng)價(jià)及社會(huì)評(píng)價(jià)6級(jí)評(píng)價(jià)機(jī)制。

首先，以問卷調(diào)查表形式開展的“學(xué)生自評(píng)+教師自評(píng)+師生互評(píng)”3級(jí)評(píng)價(jià)機(jī)制貫穿課程教學(xué)過程始終。其中，學(xué)生自評(píng)由學(xué)生自我考查其是否展現(xiàn)出對(duì)科學(xué)問題的獨(dú)立思考能力，以及是否樂于嘗試并提出個(gè)人觀點(diǎn)。教師自評(píng)側(cè)重考查教師自身教學(xué)手段是否有效實(shí)施及教學(xué)目標(biāo)是否有效達(dá)成。師生互評(píng)主要是學(xué)生匿名評(píng)價(jià)教師授課方式并發(fā)表學(xué)習(xí)感悟，以及教師實(shí)名評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果并給出學(xué)習(xí)建議等。

其次，以聽課評(píng)價(jià)表形式開展的“同行互評(píng)+督導(dǎo)評(píng)價(jià)”2級(jí)評(píng)價(jià)機(jī)制隨機(jī)嵌入課程教學(xué)過程。其中，同行互評(píng)考查教師授課內(nèi)容是否符合學(xué)生知識(shí)水平層次，以及授課方式是否突出解決重難點(diǎn)內(nèi)容。督導(dǎo)評(píng)價(jià)側(cè)重考查教師采用的教學(xué)方式、教學(xué)手段及教學(xué)理念是否與時(shí)俱進(jìn)，是否有助于學(xué)生對(duì)新知識(shí)的消化和吸收。

最后，以反饋信息表形式開展的社會(huì)評(píng)價(jià)作為6級(jí)

評(píng)價(jià)體系的壓軸環(huán)節(jié)，旨在關(guān)注用人單位對(duì)學(xué)生專業(yè)理論付諸實(shí)踐的知識(shí)遷移能力的滿意度，主要考查學(xué)生對(duì)學(xué)科知識(shí)體系的掌握情況是否匹配當(dāng)前技術(shù)發(fā)展要求、是否具備相應(yīng)的工程倫理意識(shí)，以及是否具備求真探索的工匠精神。

多元教學(xué)模式中的6級(jí)評(píng)價(jià)機(jī)制的終端為教學(xué)反思。在課程教學(xué)過程中，教師不僅要將專業(yè)知識(shí)點(diǎn)講深、講透，還要實(shí)時(shí)結(jié)合6級(jí)評(píng)價(jià)機(jī)制結(jié)果，不斷調(diào)整和完善教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式及教學(xué)手段等，更要結(jié)合社會(huì)評(píng)價(jià)信息，考慮所授電機(jī)學(xué)理論知識(shí)在電力技術(shù)發(fā)展中的發(fā)展

歷程，融入電力行業(yè)科技最新發(fā)展動(dòng)態(tài)和前沿知識(shí)。

三、結(jié)束語

多元教學(xué)模式實(shí)施全過程以教師為主導(dǎo)、以學(xué)生為主體，時(shí)刻培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓そ尘瘢?/p>

對(duì)于不可線下操作的實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)“電機(jī)學(xué)”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源庫中各動(dòng)態(tài)模型及仿真波形的觀察分析，學(xué)生能夠直觀清晰地理解相應(yīng)難點(diǎn)內(nèi)容；對(duì)于可同步線下操作的實(shí)驗(yàn)，通過線上虛擬仿真及線下實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，學(xué)生能夠加強(qiáng)對(duì)實(shí)踐過程的理解和掌握。同時(shí)，電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生在大學(xué)三年級(jí)會(huì)進(jìn)行中級(jí)工（電工）實(shí)訓(xùn)技能訓(xùn)練考核，而考核中的異步電機(jī)星三角啟動(dòng)的典型實(shí)踐環(huán)節(jié)，會(huì)再次通過案例法對(duì)電機(jī)學(xué)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行理論及實(shí)踐應(yīng)用。

拓寬學(xué)生認(rèn)知領(lǐng)域。在近3年的教學(xué)實(shí)施過程中，學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、主動(dòng)互動(dòng)的頻次明顯提升，課程綜合成績明顯提高，證實(shí)多元教學(xué)模式對(duì)于推動(dòng)學(xué)生深入掌握電機(jī)學(xué)理論知識(shí)具有重要意義。同時(shí)，該多元教學(xué)模式有效輻射到了電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)其他課程甚至其他學(xué)科課程，初步形成“課程—專業(yè)—學(xué)科”的課程教育教學(xué)體系，推動(dòng)教育內(nèi)涵式發(fā)展。結(jié)合以上教學(xué)實(shí)踐，教師還需要對(duì)以下問題進(jìn)行深入探索。第一，加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)。學(xué)生前期理論基礎(chǔ)較薄弱，工程意識(shí)不強(qiáng)，不能及時(shí)關(guān)注電力行業(yè)最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，因此，教師需要進(jìn)一步梳理專業(yè)課程體系，結(jié)合課程特點(diǎn)，落細(xì)、落實(shí)課程教學(xué)方案，提高課程授課效果和質(zhì)量。第二，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)建設(shè)。在采用多元教學(xué)模式的課程備課階段，教師在相關(guān)視頻資源、動(dòng)畫資源等的整合上耗時(shí)巨大，因此，需要不斷提升教師的綜合素質(zhì)，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作。

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■ 編輯∕陳晶

收稿日期：2023-11-19" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 修回日期：2023-12-13

作者簡介：李昆鵬，女，講師，博士，研究方向?yàn)殡姍C(jī)學(xué)本科課程改革；劉麗英，女，副教授，博士，研究方向?yàn)殡娐繁究普n程改革；胡山，男，副教授，研究方向?yàn)殡姍C(jī)控制本科課程改革。

基金項(xiàng)目：第二批天津市一流本科建設(shè)課程項(xiàng)目“線上線下混合式課程”（XJJW2146）