運用“3E”教學效能的三個維度促進“電機與電力拖動”課程教學方法改革的研究與實踐

李廣偉

(黑龍江工商學院，哈爾濱 150025)

0 引言

“電機與電力拖動”同時也是電氣工程及其自動化專業重要的核心課程，起著承上啟下的作用，課程內容緊緊圍繞磁場和磁路的應用展開，主要介紹交(直)流電機、單相(三相)變壓器、控制電機、電力拖動等內容，具有理論性強、綜合性強與實踐性強的特點。隨著國家教育改革的不斷深入，地方本科院校的教育地位逐步提高，社會教育的職能逐步凸顯，但錄取的學生基礎理論素養、理解能力和主動學習的能力較公辦院校仍存在較大差距；又由于該門課程的理論性強、專業性強、課程地位高、內容抽象等特征，本門課的人才培養、教學的方式方法不能采取傳統教育的模式，實驗、實踐課程的教學模式也不應按照實驗、實訓指導書上做幾個單一實驗、實訓項目，實驗、實訓過程也不能僅僅只是按照指導書機械性地操作。

綜上所述，結合我校對應用型人才培養的目標，我們實行了“3+1”人才培養模式，為了更好地幫助學生理解理論知識、強化動手能力、提高專業技術和從業素養，突顯該課程的地位和作用，筆者依據切克蘭德教授的“3E”教學效能：包括效果(Effective)、效率 (Efficient)和產出 (Efficacy)三個維度思想，以“3E”精彩課堂為標準(More Effective、More Efficient、More Engaging效果好、效率高、有魅力)，在“電機與電力拖動”課程教學設計中強調“3E”教學效能的現實效果，主要從教學方式和方法進行改革，以實現學生學習效果好、效率高、主動性強和參與程度高的目標。

1 利用現代教學手段，提高學生學習興趣

以“3E”精彩課堂為標準，采用生動活潑的開放式課堂教學與豐富多彩的課內相結合的形式進行教育教學實踐?！芭d趣是最好的導師”已成為教育界的共識，只有調動學生的好奇心，提高學生的學習興趣，才能取得較好的教學效果。

1.1 聯系實際激發學生的學習興趣

在日常生產及生活中，發電廠發出的電能有60%應用于各種電機中，可見電機在工農業生產及日常生活的重要性。因此，在講授各種電機時，需要有意識地介紹各種電機的應用背景，如播放加工工業的連續生產作業的視頻。而介紹日用生活中所用電機時最好介紹風扇、吹風機、洗衣機、刮胡刀、微型血泵電機等跟日常生活最緊密相關的產品，讓學生意識到電機就在身邊。

1.2 利用好實驗實訓條件

教學實踐表明，只有充分利用實驗實踐機會，才可以收到好的效果。比如，在講解電機結構時，首先播放電機結構的Flash演示動畫，然后把一臺實際電機拆開和演示動畫中的結構進行比對，讓學生邊看邊比對，給學生以直觀的認識。這些措施都可以激發學生的學習興趣，調動學生學習該門課程的主動性。

1.3 注意不同課程知識之間的聯系

電機教學中許多知識和其他課程知識類似或相通。比如直流電機的速度n(t)的為一階微分方程的求解，與RC、RL電路的求解方法相同，與自動控制原理中的一階對象的求解方法也相同。在這里要告訴學生，對象不同，抽象出來的模型相同，因此求解方法相同。這時學生會認為n(t)的求解是對已經學過的知識的復習，打消學生害怕數學推導的念頭，增強學生學會該知識的信心。

1.4 改變傳統的教學方法，合理運用多媒體、動畫演示

隨著科技水平的不斷提升，我校的教學設施逐漸改善，實驗、實訓條件不斷更新，為“電機與電力拖動”課程的理論、實踐教學提供了優越的物質條件。

授課之前，首先收集“電機與電力拖動”課程的電子課件和動畫演示視頻，根據學生特點，結合課程標準制作PPT電子課件。但是，由于在講解電動機工作原理、機械特性及分析方法時，學生理解比較困難，久而久之學生就產生了厭學的心理。究其原因，在于教師課上所使用的PPT電子課件和所使用的圖片沒有更好地引起學生的注意，沒有視覺上的沖擊效應。為了更好地激發學生的學習興趣，課前備課時教師要制作或尋找一些有關所授課程的Flash動畫演示，在講解理論概念之后附加Flash動畫演示來幫助學生輔助理解相關概念及工作原理。例如，在講解、分析三相交流電機的旋轉磁場時，由于學生第一次接觸旋轉磁場的概念，如果教師一味地去講解理論知識，學生是無法理解的，根據三相交流電機產生旋轉磁場的原理，結合PPT電子課件，制作出三相異步電機定子——旋轉磁場動態Flash演示，Flash演示動畫體現出三相異步電機繞組的聯接方式，根據每一項繞組在空間的位置列出每一項的表達式，依據表達式可以畫出每一項的波形圖，最后再根據每一項繞組在定子中線圈電流流向，就可以形象地表示出磁場在某一個時刻的位置，由于交流電流具有周期性，因此產生的合成磁場是隨電流周期變化的旋轉磁場，如圖1 所示。

圖1 旋轉磁場產生的動畫演示截圖

其次，教師在利用多媒體PPT教學手段后，采用課前預習、課上討論啟發、列舉教學案例、實物電機教學等多種教學方法，課上的教與學是兩個不可分離的部分，所學授課過程中應該考慮學生的理解程度和接受程度，適當的進行研究討論，逐步提高學生對本門課程的自學能力和應用能力。

最后，課上、課下觀察學生的學習效果，無論教學環境多么完備，教學方式方法多么完善，如果學生對本門課程的學習沒有興趣，那么教師的教學任務是失敗的，是沒有達到課程中的教學目標和效果的。因此，教師在備課時不僅要精心研究所授內容、教法，更要關注怎樣培養學生對本課程的體系和知識的結構的建立，應遵循以學生為主導的地位，教授學生解決實際問題，避免學生死記硬背，機械地理解問題，要引導學生掌握正確的學習方法，學會舉一反三，提高學生學習的積極性。

1.5 采用任務驅動式教學方法

把原有的以“教師、書本內容”為中心的課程教學轉變為以“學生、學習任務”為學習中心的架構，將理論知識與實踐有機地銜接在一起，學生將學到的理論知識運用到實際應用中，提高了學生的綜合運用能力；教師也完成了教學任務，實現了“教書、育人”的雙重目的。學生學習的過程要具有產出性，通過課堂提問、小組匯報、技能訓練、實驗調試、總結分析等授課活動，使學生在整個學習過程加深對理論知識的理解，并進行實際運用，使學生思維活動處于積極、活躍的狀態，提高學生的學習質量。

2 課前認真備課，做好教學設計

運用“3E”教學效能，從產出→效率→效果三個維度對“電機與電力拖動”課程的教學設計進行定性研究，體現教學過程具有產出性，教學策略具有效率性，教學評價具有效果性。

“電機與電力拖動”課程是專業技能性很強的課程，應該突出對學生應用技能的培養，為使技能教學不呆板、效果好，我們注重教學中知情意的統合，充分利用超星數字APP，開展課前預習輔導、課中研究討論、課下任務驅動等教學閉環活動，在教學中注重學生情感態度等因素對教學效果的影響。

教師要想上好一堂課，必須有一個很好的教學設計。通過對“3E”教學效能的理解，需要教師把多年沉積的教學經驗和深厚的專業知識底蘊徹底釋放在教學設計上。在電機的教學過程中，我認為良好的課程設計包括下述幾個方面。

2.1 復習上節課的授課內容

通過復習，幫助學生架構本門課的知識體系，既鞏固了理論知識，又便于學生理解所要學習的新知識。由此，教師在課程的教學設計時要預留出2～3分鐘的時間讓學生鞏固復習已學習的知識點。

2.2 宏觀介紹即將要學習的知識

列出本次課的主要知識點，需要重點掌握的知識點，便于學生抓住重點。

2.3 多媒體和板書的良好應用

教師要對多媒體教學資源精心選擇，要選擇知識難點和結論性的內容，突出展示，形式要形象化。筆者認為教學設計類似于演員對自己所要出演角色的語言、表情、形態的設計和把握，好的教學設計能充分利用好授課時間，傳授更多、更好理解的知識，把枯燥無味的工科類課堂變得更加靈活、豐富和有趣，同時獲取良好的教學效果，實現教學目標。

3 根據所學理論知識，對實驗教學進行改革

將課堂教學與實驗教學進行融合，將部分理論課的內容轉移至實驗(實訓)室進行講解，改變了教師傳統課堂和實踐分離的教學弊端，任課教師全程參與課堂內外指導。

傳統實驗教學主要以對所授理論知識的驗證為目標，課上老師簡單回顧一下實驗所涉及到的理論知識，在學生實驗過程中起指導作用。同時，隨著科技的不斷創新，實驗設備的改進，操作更加方便，學生只需簡單操作就能得出實驗數據，對實驗設備的結構、原理也僅僅是依靠教師的講解和實驗指導書上的圖解。因此，學生只是被動學習，不知道實驗數據是怎樣產生的，沒有把理論知識運用到實踐中去，抹殺了學生探索創新的能力。綜上，實驗教學內容、方式方法必須從單一的驗證理論知識轉變為增強學生探索實踐精神和創新思維訓練上來，只有這樣，“3E”教學效能才能發揮自身的影響和作用，符合應用型人才培養的標準。

首先，改變傳統實驗教學的內容和方法。根據課程特點優化、充實實驗內容，使改革的內容適于培養和提高學生的創新能力、綜合實踐能力，達到“3E”精彩課堂的標準。例如，將“電機與電力拖動”課程的實驗目的定為“了解所做實驗儀器的工作原理，掌握實驗所涉及的理論知識、儀器的使用方法和實驗的操作步驟，通過實驗結果會分析處理實驗數據”。由于目前該課程的實驗內容，主要還以驗證性為主，創新性實驗和綜合性實驗較少或幾乎沒有；教師為了達到更好的實驗效果，在講解實驗時過于詳細，變成了以教師為主體的教學模式；實驗指導書上的步驟也過于詳細，進而制約了學生的發散思維和創新能力。因此，針對該課程實驗教學的弊端，依據課程標準，作者在教學過程中對實驗內容進行了改革，在原有的實驗內容基礎上，由淺入深，把綜合性和設計性實驗有機結合在驗證性實驗中，優化、整合了實驗的教學內容。

其次，改革實驗教學的考核評價體系，提高實驗教學的地位。以往對學生實驗的考核主要以學生對實驗操作的熟練程度、實驗報告書寫內容、參加實驗的平時成績、期末考試綜合評定為主。雖然，此方法在以往的考核過程中卓有成效，但對實驗的考核都是“按方抓藥”式的操作，考核出的結果就是大多數學生成績比較接近，對實驗感興趣和有自己獨自見解的學生的成績卻不能夠脫穎而出。這樣的實驗考核評價方式不符合應用型人才培養的標準。因此，在實驗課程安排設計上應增加綜合、設計型實驗，把實驗成績按比例列入期末總成績評定中，并建立較完善的考核評價體系。具體考核評價體系設計為：平時實驗成績占40%(包括平時實驗操作能力、實驗報告處理)，實驗期末考試占20%(包括實驗基礎知識考試、實驗操作考試)，綜合、設計實驗占40%(主要考查學生的創新實驗能力、綜合運用知識、設計實驗能力)。

4 加強校企合作，幫助學生實現學以致用

我系與哈工大同維、華清遠見等合作企業共同創建校外學生實習、實訓合作基地，目的就是整合校企間的教育教學資源，把課程中實踐性強的知識直接放在企業中開展教學，學生可以真正體驗到知識的運用和企業文化，提高學生的職業技能和職業素質，為學生今后更好地融入工作崗位奠定了基礎。

學習“電機與電力拖動”這門課，除了進行實驗以外，利用我系與哈工大同維建立的校外實訓基地的條件，讓學生參加課程實習，讓學生真正了解所學理論在實際中的應用，加深學生對所學知識的理解程度，同時強化了學生的動手能力，強化學生對電機的內部結構、各項參數的認識，培養學生在實際過程中發現問題、解決問題的能力。

5 結語

工科類課程的教學改革關鍵是提高教育學教質量，這也是教育工作者一項長期、艱巨而復雜的任務，需要教師不斷探索、不斷改進、不斷學習，不斷更新教育觀念。同時，在課程設計中強化實踐教學環節，加強校企之間的合作，使理論教學與實踐環節互相交融、相互促進，以滿足地方本科院校應用型人才培養的目標，使課堂教學最終教學達到“3E”精彩課堂的標準。