基于“七度”教學觀的電機與拖動教學模式探索

張 瑋

（火箭軍工程大學 保障學院，西安 710025）

軍隊院校教育是新型軍事人才培養體系建設的關鍵環節，是貫徹習近平強軍思想，貫徹新時代軍事戰略方針，堅持聚焦備戰打仗，全面提高訓練水平和打贏能力，把人民軍隊全面建設成世界一流軍隊的堅強支撐。為貫徹教戰為核心、學員為中心的教學理念，強化教為主導、學為主體的鮮明導向，結合軍隊院校實際，基于李芒教授的“七度”教學觀，從“難度、深度、廣度、高度、強度、精度和溫度”七個方面對電機與拖動課程教學模式進行了探索和實踐。

一、基于“七度”教學觀的教學模式內涵

基于“七度”教學觀的以學員為中心的教學模式立足于李芒教授的“七度”教學觀，從“難度、深度、廣度、高度、強度、精度和溫度”七個維度入手，以學生為中心，采用多種信息化教學手段，分別在課前、課中和課后三個不同時間段開展不同的教學活動，深度融合“七度”教學觀，以打造大學金課為準繩，力爭實現電機與拖動課程“軍心閃耀中華，電能照亮世界，電機精準驅動”的培養目標，為全面提高訓練水平和打贏能力提供有力支撐和充分準備。如圖1 所示。

圖1 基于“七度”教學觀的以學員為中心的教學模式

二、基于“七度”教學觀的教學模式實施

（一）難度

大學課堂教學的難度是指課堂學習任務具有高復雜度和強規訓度。電機與拖動課程是本校電氣工程及其自動化專業的專業背景課程，涵蓋電、磁、機械、熱和電力電子技術等多學科的相關知識，需學習者具備較強的數學推導能力、空間想象能力及抽象思維能力。主要包括兩大部分內容：四類典型電機和電動機電力拖動。課程的難度主要體現在三個方面。（1）典型電機均是根據電磁感應定律進行機電能量轉換的，必然導致電機的主要結構包含電場和磁場兩部分。磁場比電場更為抽象，尤其電場和磁場之間還可以相互轉換，這些機電能量轉換過程均在電機內部結構空間中完成，有旋轉的磁場，靜止的磁場，脈振的磁場等，磁場運行的過程和軌跡不易想象，其理解難度可想而知；（2）課程屬于專業基礎課，意味著既具備嚴密的推導過程，又具有與工程實際結合較為緊密的特點。嚴密推導表示需頻繁利用電路、物理和高數等相關知識，如果學員對基本知識掌握得不牢固，就不容易深入理解相關概念和結論，體會不到推導過程的興奮感和“柳暗花明又一村”的愉悅感；與工程實際聯系緊密則需引入工程實例，如果學員在日常生活中沒有過多關注相關設備及應用，就會感覺離自己很遠，導致學習趣味性降低；（3）電機均是由導線按照一定的規律繞制成電樞繞組，繞組的功能就是激發磁場和產生轉矩，由于繞組大都是嵌放在鐵芯槽中，繞制的過程理解起來更加吃力，即使與實際電機對比理解也存在一定的困難。總結起來課程的難點就是“抽象”和“復雜”。

教學過程中，將課程分為三個階段：（1）課前。利用超星學習通平臺推送預習內容，以一系列具有遞進關系的問題為主，引導學員翻書，了解本次課程內容的教學目標，重難點和內容框架；選擇了中國大學慕課平臺哈爾濱工業大學李勇教授的電機學及北京信息科技大學厲虹教授的電機與拖動課程，李勇教授的教學短小精悍，語言幽默生動；厲虹教授的教學內容深入范圍廣，涵蓋了本校課程大部分內容，講解細致。學員在充分了解本次課程大體情況后，可任選一門課程進行具體內容的預習和瀏覽，可在瀏覽視頻過程中積累問題，以便在課中聽講時有針對性地理解和釋疑；（2）課中。教員課堂授課，利用三維虛擬動畫直觀展示電場和磁場的相互轉換過程，幫助學員理解磁場的分布和運行軌跡；對公式的推導主要集中在基礎公式和重點公式，強調公式中的參數涵義、公式在工程實際中的應用及體會公式中蘊含的哲理、事物的本質規律。其他的公式則鼓勵學員自己分析和推導，得出結論，而后在課堂中展示，引導學員沉浸式體會其中的艱辛和愉悅；對于繞組的連接，則采用三維虛擬動畫、交互式動畫和繞組實物等方法和手段，引導學員理解繞組連接規律。更重要的是激發學員認知潛力，體會工程思想；以基層部隊故障實例為切入點，點撥學員利用課堂所學知識，解決工程實際問題，提高裝備使用效益，提升戰斗力；（3）課后。通過超星學習通推送作業及相關學習資料，引導學員加深對課程內容的認知和理解，知其然知其所以然。

（二）深度

大學課堂教學的深度意為觸及事物本質的程度。教學的深度主要涉及對事物本身運行規律及本質的掌握和理解，在日常的教學實踐中，教員應啟發學員通過理解課程內容，梳理和歸納研究新問題的思路和方法。如電機與拖動課程中蘊含著豐富的思維火花和處理工程實際問題的思路，為學員后續學習和研究工作的開展，拓展思辨性思維起到了非常顯著的作用。以三相異步電動機原理分析為例，前期教員已經根據結構認知→電磁關系梳理→歸算處理→數學模型推導→工程應用的研究思路，詳細講解了變壓器的原理，并將其復雜的電磁關系（包括電量和磁量）抽象為電路模型，將磁量蘊含在電量中表示，統一為電量，簡化了機電能量轉換過程。而在研究三相異步電動機數學模型時，點撥學員對比和類比三相異步電動機和變壓器的相同和不同之處，采用和變壓器類似的分析思路研究三相異步電動機的數學模型。

教學過程中，首先通過超星學習通布置任務：（1）三相異步電動機和變壓器在結構和工作原理方面有何相同和不同之處？（2）能否直接利用變壓器數學模型研究三相異步電動機數學模型？為什么？（3）如何在變壓器數學模型基礎上推導三相異步電動機數學模型，需要進行哪些修正？分組限時提交；接下來，通過超星學習通搜集各組的任務總結，明確學員的困惑，肯定學員的研究成果；最終，有針對性地在課堂講解中指導學員推導出三相異步電動機的數學模型。

（三）廣度

大學課堂教學的廣度是指教學所涉面的無限寬廣性。其含義就是幫助學員開拓視野，從不同視角、不同層面全面綜合地看待問題，進行全景式、立體式的思維[1]。

電機與拖動是專業背景課程，前承大學物理、電路原理和高等數學等課程，后啟電力電子技術、電氣控制技術等課程，是公共基礎課和專業課的橋梁和紐帶。首先，課程廣度意味著公共基礎課、專業基礎課和專業課之間的相互聯系。明確了這些聯系，學員不至于學一門課，忘一門課，就會建立起電氣專業課程群之間的聯系和整體印象，激發繼續學習和研究的信心和決心。這些聯系的建立和把握要靠教員在課堂中啟發和提醒學員，比如說三相異步電動機的啟動這部分內容，啟動性能指標的推導要用到電路原理、高等數學的相關知識，而其在工程中的實際應用又涉及到電力電子技術、電氣控制技術等課程，等等，引導學員建立起不同課程之間的廣泛聯系；接下來，課程廣度還意味著教學進程的完整性，即是否達到了墨家所說的“聞知、說知和親知”。其中“聞知”指的是傳聞和親聞，即課堂教員針對課程內容給予學員的啟發，引導學員勇于試錯，培養批判思維，激發學員學習的決心和信心。“說知”指的是推論和考察，即對利用“聞知”悉得的知識推導未知的知識，對應著課堂中學員自己的積極思考和思辨拓展。“親知”則對應親身經歷所學的知識，即對所學知識的應用、歸納和總結，對應著課后作業和課程實驗等。達到手眼心合一，最終內化為學員自己的知識。電機與拖動課程實驗中，采用實驗前問題牽引，實驗中分組討論，實驗后總結思辨的實驗模式，將課堂所學知識應用于實踐，引導學員在實驗中有所感悟和思考，實驗后有所歸納和總結提升，充分提升課程實驗效益；最后，課程廣度還意味著對知識的前因后果、歷史與現實之間的融會貫通。比如說變壓器空載運行部分，為了得到數學模型，需要推導勵磁電流的兩個分量，此時就需用引用1891 年多布羅夫斯基在法蘭克福舉辦的國際電工學術會議上提出的關于勵磁電流的理念，即將勵磁電流分成“有功電流”和“無功電流”兩個分量，這是知識的前因和歷史；而變壓器空載運行的數學模型推導出來后，就可利用數學模型研究空載損耗，給出減小損耗的方法，應用于部隊實際，這是知識的后果和現實。

（四）高度

大學課堂教學的高度是指課堂教學的境界之高，即教學效果的程度之高。大學教育不僅是教書，更是育人，大學培養出來的學員如果沒有愛國主義情懷，僅僅是知識的搬運工和創造者，也是不可用的人才。軍校培養出來的人才更應該具備“中流擊水，浪遏飛舟”的英雄主義氣魄和“學不成名誓不還”的雄心壯志。

明確了電機與拖動課程的培養目標為：軍心閃耀中華，電能照亮世界，電機精準驅動。

軍心閃耀中華意味著培養的學員具有厚重的家國情懷，明確裝備為誰而動。奉獻意識堅定，少說多做，軍人擔當。在課程教學中，引入我國在電力電子器件制造中的短板，激發學員學習熱情，愛國主義情懷和奮斗拼搏精神；通過特殊紀念日的提醒和時間溯源，培養學員牢記歷史、不忘國恥、緬懷先烈的愛國主義情懷，激發軍人血性；通過深情講述紅軍在長征中用生命保衛重達68 公斤的手搖發電機，用以指揮戰斗、傳送情報和通訊社的對外宣傳等的電能供應，警醒學員珍惜當下美好生活，珍惜每一度電，用掌握的知識和技能爭當中國軍隊的中流砥柱、國家利益的捍衛者、世界和平與穩定的守護者。

電能照亮世界，電機精準控制則表明學員應當精深的專業能力，對裝備如何快速拉動，精準拉動了然于胸。在課程教學中，通過學習變壓器、交流電機和直流電機工作原理，總結相似的電磁關系和分析思路，學會對比和歸納的分析問題方法，掌握將電機的電磁關系抽象為電路模型的方法，培養學員勇于探索、自立自強的科學精神；通過理論授課和實踐教學，掌握機電能量轉換與電力拖動系統分析設計的基本知識，學會用理論知識解決實際問題的基本方法。

（五）強度

大學教學的強度是指學員在學習中所體驗到的震撼程度，包括習量震撼、互動震撼和精神震撼，反映出學員學習體驗的力度。習量震撼是指密集的學習任務給予學員的震撼；互動震撼是指師生互動時，教師對學員的啟發、點撥、指導和引領的力度；精神震撼是指學員在求學過程中對未知知識和考驗產生的壓力感和緊迫感。

在信息化時代背景下，需要將整個教學過程按照課前、課中與課后統籌設計，需要教師對學員進行全流程、全要素的關注和提醒。首先在課前，開課一個月前通過超星學習通組建班級群，每天推送討論題，鼓勵學員作答，教師評分并計入平時成績，在習量上給學員一定的震撼，提醒學員翻書和預習，對課程學習內容有整體了解；然后在課中以學員為中心開展小組討論、學員課堂匯報等教學活動，通過課前測試中學員的討論結果調整課堂進度；課后根據知識點的性質布置形式多樣的課后作業，在課中予以適當的點評，形成知識閉環。整個過程中，教師必須時刻關注學員的學習狀態，給予學員必要的鼓勵和指點，并根據學員的表現調節進度，不時發布個人平時成績得分榜，引導學員的學習興趣和動力，最大限度地激發學員的學習潛力。

（六）精度

精度是指兩個事物之間的耦合精準程度。大學教學的精度是指“教”與“學”之間的契合程度，主要包括三個方面：因材施教，精準施策及思維拓展。

因材施教指的是課堂講解之外，對個別學員的個性化指導。如，知識誤區、概念模糊和思路不清晰等問題進行的個別輔導和指引。這種指導可以采用兩種方式：一是課堂間隙，對學員不理解的部分面對面進行有針對性的講解和引導，；二是由于時間有限，交流受限，課下利用微信和學習通軟件，和學員交流，可利用學員碎片化的時間，跨越時空界限，拉近與學員的距離。

精準施策指的是根據教學大綱，精準科學選擇教學內容，設計教學過程。通常采用BOPPPS 教學模式，六個字母分別代表六個教學階段。B 指的是導入（Bridge in），導入是課程的開始，目的是激發學員學習興趣，盡快進入課程情景；O 指的是目標（Object），明確本次課學習的最終目標和重難點，包括知識、技能和情感價值觀三個維度；P 指的是課前測（Pre-assessment），主要是了解學員的知識儲備情況，引導學員更深入進入課堂。采用現場提問、搶答和討論的方式，做到心中有數，有的放矢；P 指的是參與式學習（Participatory Learning），是本模型的核心組成部分，也是以學員為中心教學模式的重要階段。主要包括專題研討、分組討論和引導分析等組織形式；P 指的是課后測（Post-assessment），在課堂上對本次課學習內容進行檢測和評價，判斷本次課的目標是否達成，學員學到了什么知識。根據評價結果，學員可及時了解對知識的掌握程度，教師也可在后續教學中優化調整教學設計；S 指的是總結（Summary），由教師引導學員總結本次課的知識點和主要內容，提出自己的困惑。

思維拓展指的是本專業研究問題的思路和方法，對本專業和學科的歷史沿革及未來展望，中華傳統文化精髓在本課程中的體現和應用。如工程法、溫故知新法、一分為二法和數學模型法等。引導學員體會思路的精妙，提升核心素養，激發探究知識的欲望。

（七）溫度

大學教學的溫度是指一切能夠感動學員的教學要素的總和。主要包括課程的魅力和任課教員的人格魅力。

課程的魅力可以理解為知識和內容體系涵蓋的能映射客觀世界本質、規律及人類認識世界艱難過程的人文、思維和方法要素集合，引導學員靈活運用悉得的思路方法和規律認識世界、改造世界。以電機與拖動課程為例，教學內容涵蓋的要素主要包括以下幾點。

1.器件制造短板

通過介紹我國電力電子器件制造的短板，激發學員學習熱情，愛國主義情懷和奮斗拼搏精神。

2.對比和歸納方法

通過學習變壓器、交流電機和直流電機工作原理，總結相似的電磁關系和分析思路，學會對比和歸納的分析問題方法，掌握將電機的電磁關系抽象為電路模型的方法，培養學員勇于探索、自立自強的科學精神。

3.理論聯系實際

通過理論授課和實踐教學，掌握機電能量轉換與電力拖動系統分析設計的基本知識，學會用理論知識解決實際問題的基本方法。

4.時間溯源

通過特殊紀念日的提醒和時間溯源，培養學員牢記歷史、不忘國恥、緬懷先烈的愛國主義情懷，激發軍人血性。

5.溫故知新

通過應用學過的知識，運用于工程實際中，結合產生新的知識和結論，引導學員體會溫故知新的思想。

相關知識點與映射見表1，表中還列出了融入方法。

表1 電機與拖動課程涵蓋要素

任課教員的人格魅力是由內而外散發出來的，能夠吸引學員，激勵學員向善、趨真、求美的個人力量。教員的人格魅力不是無緣無故產生的，是自身在追求真理過程中，探索教學本真的征程中，思索人生感悟的歷程中慢慢生成的。教員在感動學員的同時，自身要滿懷對國家、民族和人民深深的愛和情感，這樣才能感染和感動學員，使學員產生和教員同樣的真情實感，感悟學問的同時，體會人生的意義和作為青年學員的使命感、責任感及緊迫感。

三、結束語

綜上所述，立足于李芒教授的“七度”教學觀，針對電機與拖動課程培養目標，以學生為中心，采用不同的信息化教學手段，分別在課前、課中和課后三個不同時間段開展不同的教學活動。課程實踐證明，“七度”教學觀對重塑教學理念，提升教學效益提供了高效的指導，明確了實施途徑，另一方面也對教員提出了很高的要求，如何在貫徹“七度”教學觀的同時，更好地聚焦備戰打仗，提高訓練水平和打贏能力，是每一名軍校教員應該深深思索的問題。