基于“七度”教学观的电机与拖动教学模式探索

张 玮

（火箭军工程大学 保障学院，西安 710025）

军队院校教育是新型军事人才培养体系建设的关键环节，是贯彻习近平强军思想，贯彻新时代军事战略方针，坚持聚焦备战打仗，全面提高训练水平和打赢能力，把人民军队全面建设成世界一流军队的坚强支撑。为贯彻教战为核心、学员为中心的教学理念，强化教为主导、学为主体的鲜明导向，结合军队院校实际，基于李芒教授的“七度”教学观，从“难度、深度、广度、高度、强度、精度和温度”七个方面对电机与拖动课程教学模式进行了探索和实践。

一、基于“七度”教学观的教学模式内涵

基于“七度”教学观的以学员为中心的教学模式立足于李芒教授的“七度”教学观，从“难度、深度、广度、高度、强度、精度和温度”七个维度入手，以学生为中心，采用多种信息化教学手段，分别在课前、课中和课后三个不同时间段开展不同的教学活动，深度融合“七度”教学观，以打造大学金课为准绳，力争实现电机与拖动课程“军心闪耀中华，电能照亮世界，电机精准驱动”的培养目标，为全面提高训练水平和打赢能力提供有力支撑和充分准备。如图1 所示。

图1 基于“七度”教学观的以学员为中心的教学模式

二、基于“七度”教学观的教学模式实施

（一）难度

大学课堂教学的难度是指课堂学习任务具有高复杂度和强规训度。电机与拖动课程是本校电气工程及其自动化专业的专业背景课程，涵盖电、磁、机械、热和电力电子技术等多学科的相关知识，需学习者具备较强的数学推导能力、空间想象能力及抽象思维能力。主要包括两大部分内容：四类典型电机和电动机电力拖动。课程的难度主要体现在三个方面。（1）典型电机均是根据电磁感应定律进行机电能量转换的，必然导致电机的主要结构包含电场和磁场两部分。磁场比电场更为抽象，尤其电场和磁场之间还可以相互转换，这些机电能量转换过程均在电机内部结构空间中完成，有旋转的磁场，静止的磁场，脉振的磁场等，磁场运行的过程和轨迹不易想象，其理解难度可想而知；（2）课程属于专业基础课，意味着既具备严密的推导过程，又具有与工程实际结合较为紧密的特点。严密推导表示需频繁利用电路、物理和高数等相关知识，如果学员对基本知识掌握得不牢固，就不容易深入理解相关概念和结论，体会不到推导过程的兴奋感和“柳暗花明又一村”的愉悦感；与工程实际联系紧密则需引入工程实例，如果学员在日常生活中没有过多关注相关设备及应用，就会感觉离自己很远，导致学习趣味性降低；（3）电机均是由导线按照一定的规律绕制成电枢绕组，绕组的功能就是激发磁场和产生转矩，由于绕组大都是嵌放在铁芯槽中，绕制的过程理解起来更加吃力，即使与实际电机对比理解也存在一定的困难。总结起来课程的难点就是“抽象”和“复杂”。

教学过程中，将课程分为三个阶段：（1）课前。利用超星学习通平台推送预习内容，以一系列具有递进关系的问题为主，引导学员翻书，了解本次课程内容的教学目标，重难点和内容框架；选择了中国大学慕课平台哈尔滨工业大学李勇教授的电机学及北京信息科技大学厉虹教授的电机与拖动课程，李勇教授的教学短小精悍，语言幽默生动；厉虹教授的教学内容深入范围广，涵盖了本校课程大部分内容，讲解细致。学员在充分了解本次课程大体情况后，可任选一门课程进行具体内容的预习和浏览，可在浏览视频过程中积累问题，以便在课中听讲时有针对性地理解和释疑；（2）课中。教员课堂授课，利用三维虚拟动画直观展示电场和磁场的相互转换过程，帮助学员理解磁场的分布和运行轨迹；对公式的推导主要集中在基础公式和重点公式，强调公式中的参数涵义、公式在工程实际中的应用及体会公式中蕴含的哲理、事物的本质规律。其他的公式则鼓励学员自己分析和推导，得出结论，而后在课堂中展示，引导学员沉浸式体会其中的艰辛和愉悦；对于绕组的连接，则采用三维虚拟动画、交互式动画和绕组实物等方法和手段，引导学员理解绕组连接规律。更重要的是激发学员认知潜力，体会工程思想；以基层部队故障实例为切入点，点拨学员利用课堂所学知识，解决工程实际问题，提高装备使用效益，提升战斗力；（3）课后。通过超星学习通推送作业及相关学习资料，引导学员加深对课程内容的认知和理解，知其然知其所以然。

（二）深度

大学课堂教学的深度意为触及事物本质的程度。教学的深度主要涉及对事物本身运行规律及本质的掌握和理解，在日常的教学实践中，教员应启发学员通过理解课程内容，梳理和归纳研究新问题的思路和方法。如电机与拖动课程中蕴含着丰富的思维火花和处理工程实际问题的思路，为学员后续学习和研究工作的开展，拓展思辨性思维起到了非常显著的作用。以三相异步电动机原理分析为例，前期教员已经根据结构认知→电磁关系梳理→归算处理→数学模型推导→工程应用的研究思路，详细讲解了变压器的原理，并将其复杂的电磁关系（包括电量和磁量）抽象为电路模型，将磁量蕴含在电量中表示，统一为电量，简化了机电能量转换过程。而在研究三相异步电动机数学模型时，点拨学员对比和类比三相异步电动机和变压器的相同和不同之处，采用和变压器类似的分析思路研究三相异步电动机的数学模型。

教学过程中，首先通过超星学习通布置任务：（1）三相异步电动机和变压器在结构和工作原理方面有何相同和不同之处？（2）能否直接利用变压器数学模型研究三相异步电动机数学模型？为什么？（3）如何在变压器数学模型基础上推导三相异步电动机数学模型，需要进行哪些修正？分组限时提交；接下来，通过超星学习通搜集各组的任务总结，明确学员的困惑，肯定学员的研究成果；最终，有针对性地在课堂讲解中指导学员推导出三相异步电动机的数学模型。

（三）广度

大学课堂教学的广度是指教学所涉面的无限宽广性。其含义就是帮助学员开拓视野，从不同视角、不同层面全面综合地看待问题，进行全景式、立体式的思维[1]。

电机与拖动是专业背景课程，前承大学物理、电路原理和高等数学等课程，后启电力电子技术、电气控制技术等课程，是公共基础课和专业课的桥梁和纽带。首先，课程广度意味着公共基础课、专业基础课和专业课之间的相互联系。明确了这些联系，学员不至于学一门课，忘一门课，就会建立起电气专业课程群之间的联系和整体印象，激发继续学习和研究的信心和决心。这些联系的建立和把握要靠教员在课堂中启发和提醒学员，比如说三相异步电动机的启动这部分内容，启动性能指标的推导要用到电路原理、高等数学的相关知识，而其在工程中的实际应用又涉及到电力电子技术、电气控制技术等课程，等等，引导学员建立起不同课程之间的广泛联系；接下来，课程广度还意味着教学进程的完整性，即是否达到了墨家所说的“闻知、说知和亲知”。其中“闻知”指的是传闻和亲闻，即课堂教员针对课程内容给予学员的启发，引导学员勇于试错，培养批判思维，激发学员学习的决心和信心。“说知”指的是推论和考察，即对利用“闻知”悉得的知识推导未知的知识，对应着课堂中学员自己的积极思考和思辨拓展。“亲知”则对应亲身经历所学的知识，即对所学知识的应用、归纳和总结，对应着课后作业和课程实验等。达到手眼心合一，最终内化为学员自己的知识。电机与拖动课程实验中，采用实验前问题牵引，实验中分组讨论，实验后总结思辨的实验模式，将课堂所学知识应用于实践，引导学员在实验中有所感悟和思考，实验后有所归纳和总结提升，充分提升课程实验效益；最后，课程广度还意味着对知识的前因后果、历史与现实之间的融会贯通。比如说变压器空载运行部分，为了得到数学模型，需要推导励磁电流的两个分量，此时就需用引用1891 年多布罗夫斯基在法兰克福举办的国际电工学术会议上提出的关于励磁电流的理念，即将励磁电流分成“有功电流”和“无功电流”两个分量，这是知识的前因和历史；而变压器空载运行的数学模型推导出来后，就可利用数学模型研究空载损耗，给出减小损耗的方法，应用于部队实际，这是知识的后果和现实。

（四）高度

大学课堂教学的高度是指课堂教学的境界之高，即教学效果的程度之高。大学教育不仅是教书，更是育人，大学培养出来的学员如果没有爱国主义情怀，仅仅是知识的搬运工和创造者，也是不可用的人才。军校培养出来的人才更应该具备“中流击水，浪遏飞舟”的英雄主义气魄和“学不成名誓不还”的雄心壮志。

明确了电机与拖动课程的培养目标为：军心闪耀中华，电能照亮世界，电机精准驱动。

军心闪耀中华意味着培养的学员具有厚重的家国情怀，明确装备为谁而动。奉献意识坚定，少说多做，军人担当。在课程教学中，引入我国在电力电子器件制造中的短板，激发学员学习热情，爱国主义情怀和奋斗拼搏精神；通过特殊纪念日的提醒和时间溯源，培养学员牢记历史、不忘国耻、缅怀先烈的爱国主义情怀，激发军人血性；通过深情讲述红军在长征中用生命保卫重达68 公斤的手摇发电机，用以指挥战斗、传送情报和通讯社的对外宣传等的电能供应，警醒学员珍惜当下美好生活，珍惜每一度电，用掌握的知识和技能争当中国军队的中流砥柱、国家利益的捍卫者、世界和平与稳定的守护者。

电能照亮世界，电机精准控制则表明学员应当精深的专业能力，对装备如何快速拉动，精准拉动了然于胸。在课程教学中，通过学习变压器、交流电机和直流电机工作原理，总结相似的电磁关系和分析思路，学会对比和归纳的分析问题方法，掌握将电机的电磁关系抽象为电路模型的方法，培养学员勇于探索、自立自强的科学精神；通过理论授课和实践教学，掌握机电能量转换与电力拖动系统分析设计的基本知识，学会用理论知识解决实际问题的基本方法。

（五）强度

大学教学的强度是指学员在学习中所体验到的震撼程度，包括习量震撼、互动震撼和精神震撼，反映出学员学习体验的力度。习量震撼是指密集的学习任务给予学员的震撼；互动震撼是指师生互动时，教师对学员的启发、点拨、指导和引领的力度；精神震撼是指学员在求学过程中对未知知识和考验产生的压力感和紧迫感。

在信息化时代背景下，需要将整个教学过程按照课前、课中与课后统筹设计，需要教师对学员进行全流程、全要素的关注和提醒。首先在课前，开课一个月前通过超星学习通组建班级群，每天推送讨论题，鼓励学员作答，教师评分并计入平时成绩，在习量上给学员一定的震撼，提醒学员翻书和预习，对课程学习内容有整体了解；然后在课中以学员为中心开展小组讨论、学员课堂汇报等教学活动，通过课前测试中学员的讨论结果调整课堂进度；课后根据知识点的性质布置形式多样的课后作业，在课中予以适当的点评，形成知识闭环。整个过程中，教师必须时刻关注学员的学习状态，给予学员必要的鼓励和指点，并根据学员的表现调节进度，不时发布个人平时成绩得分榜，引导学员的学习兴趣和动力，最大限度地激发学员的学习潜力。

（六）精度

精度是指两个事物之间的耦合精准程度。大学教学的精度是指“教”与“学”之间的契合程度，主要包括三个方面：因材施教，精准施策及思维拓展。

因材施教指的是课堂讲解之外，对个别学员的个性化指导。如，知识误区、概念模糊和思路不清晰等问题进行的个别辅导和指引。这种指导可以采用两种方式：一是课堂间隙，对学员不理解的部分面对面进行有针对性的讲解和引导，；二是由于时间有限，交流受限，课下利用微信和学习通软件，和学员交流，可利用学员碎片化的时间，跨越时空界限，拉近与学员的距离。

精准施策指的是根据教学大纲，精准科学选择教学内容，设计教学过程。通常采用BOPPPS 教学模式，六个字母分别代表六个教学阶段。B 指的是导入（Bridge in），导入是课程的开始，目的是激发学员学习兴趣，尽快进入课程情景；O 指的是目标（Object），明确本次课学习的最终目标和重难点，包括知识、技能和情感价值观三个维度；P 指的是课前测（Pre-assessment），主要是了解学员的知识储备情况，引导学员更深入进入课堂。采用现场提问、抢答和讨论的方式，做到心中有数，有的放矢；P 指的是参与式学习（Participatory Learning），是本模型的核心组成部分，也是以学员为中心教学模式的重要阶段。主要包括专题研讨、分组讨论和引导分析等组织形式；P 指的是课后测（Post-assessment），在课堂上对本次课学习内容进行检测和评价，判断本次课的目标是否达成，学员学到了什么知识。根据评价结果，学员可及时了解对知识的掌握程度，教师也可在后续教学中优化调整教学设计；S 指的是总结（Summary），由教师引导学员总结本次课的知识点和主要内容，提出自己的困惑。

思维拓展指的是本专业研究问题的思路和方法，对本专业和学科的历史沿革及未来展望，中华传统文化精髓在本课程中的体现和应用。如工程法、温故知新法、一分为二法和数学模型法等。引导学员体会思路的精妙，提升核心素养，激发探究知识的欲望。

（七）温度

大学教学的温度是指一切能够感动学员的教学要素的总和。主要包括课程的魅力和任课教员的人格魅力。

课程的魅力可以理解为知识和内容体系涵盖的能映射客观世界本质、规律及人类认识世界艰难过程的人文、思维和方法要素集合，引导学员灵活运用悉得的思路方法和规律认识世界、改造世界。以电机与拖动课程为例，教学内容涵盖的要素主要包括以下几点。

1.器件制造短板

通过介绍我国电力电子器件制造的短板，激发学员学习热情，爱国主义情怀和奋斗拼搏精神。

2.对比和归纳方法

通过学习变压器、交流电机和直流电机工作原理，总结相似的电磁关系和分析思路，学会对比和归纳的分析问题方法，掌握将电机的电磁关系抽象为电路模型的方法，培养学员勇于探索、自立自强的科学精神。

3.理论联系实际

通过理论授课和实践教学，掌握机电能量转换与电力拖动系统分析设计的基本知识，学会用理论知识解决实际问题的基本方法。

4.时间溯源

通过特殊纪念日的提醒和时间溯源，培养学员牢记历史、不忘国耻、缅怀先烈的爱国主义情怀，激发军人血性。

5.温故知新

通过应用学过的知识，运用于工程实际中，结合产生新的知识和结论，引导学员体会温故知新的思想。

相关知识点与映射见表1，表中还列出了融入方法。

表1 电机与拖动课程涵盖要素

任课教员的人格魅力是由内而外散发出来的，能够吸引学员，激励学员向善、趋真、求美的个人力量。教员的人格魅力不是无缘无故产生的，是自身在追求真理过程中，探索教学本真的征程中，思索人生感悟的历程中慢慢生成的。教员在感动学员的同时，自身要满怀对国家、民族和人民深深的爱和情感，这样才能感染和感动学员，使学员产生和教员同样的真情实感，感悟学问的同时，体会人生的意义和作为青年学员的使命感、责任感及紧迫感。

三、结束语

综上所述，立足于李芒教授的“七度”教学观，针对电机与拖动课程培养目标，以学生为中心，采用不同的信息化教学手段，分别在课前、课中和课后三个不同时间段开展不同的教学活动。课程实践证明，“七度”教学观对重塑教学理念，提升教学效益提供了高效的指导，明确了实施途径，另一方面也对教员提出了很高的要求，如何在贯彻“七度”教学观的同时，更好地聚焦备战打仗，提高训练水平和打赢能力，是每一名军校教员应该深深思索的问题。