謝美美 鄭玉航 姚二亮 王夏復(fù) 孫鵬 李燦

火箭軍工程大學(xué)導(dǎo)彈工程學(xué)院 陜西西安 710025

“旋轉(zhuǎn)變壓器”是“自動(dòng)控制元件”第七章的內(nèi)容?！白詣?dòng)控制元件”是我校生長干部學(xué)歷教育測控工程專業(yè)的一門專業(yè)背景課程，也是主干課程[1]，是從基礎(chǔ)課向?qū)I(yè)課過渡的專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程內(nèi)容涵蓋范圍廣，備課難度大，為講好每堂課，把每堂課都講出彩。作為新教師，與教研組前輩、學(xué)生充分交流后發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)“自動(dòng)控制元件”第七章“旋轉(zhuǎn)變壓器”時(shí)，雖然學(xué)生學(xué)習(xí)得很認(rèn)真，但部分學(xué)生存在教學(xué)內(nèi)容難以理解，做題依靠公式死記硬背的問題。為解決授課時(shí)存在的這一實(shí)際問題，首先對“旋轉(zhuǎn)變壓器”的授課內(nèi)容劃分層次。

圖1 旋轉(zhuǎn)變壓器教學(xué)流程圖

依照教學(xué)目標(biāo)，在做足教學(xué)準(zhǔn)備的基礎(chǔ)上，為便于學(xué)生理解，將旋轉(zhuǎn)變壓器的授課內(nèi)容劃分為四個(gè)部分，將旋轉(zhuǎn)變壓器的基本結(jié)構(gòu)劃為低階教學(xué)目標(biāo)，旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理和補(bǔ)償方法劃為高階教學(xué)目標(biāo)。旋轉(zhuǎn)變壓器的基本結(jié)構(gòu)為工作原理的學(xué)習(xí)搭建橋梁，工作原理的學(xué)習(xí)能夠加強(qiáng)學(xué)生對基本結(jié)構(gòu)的理解。分析旋轉(zhuǎn)變壓器空載運(yùn)行、負(fù)載運(yùn)行的工作原理存在的問題，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)補(bǔ)償方法，最后通過具體實(shí)例檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。按照授課內(nèi)容的劃分，將本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)細(xì)化為以下三個(gè)方面。

1 教學(xué)目標(biāo)

1.1 知識與技能

分析學(xué)生在課堂九十分鐘學(xué)習(xí)中，應(yīng)該掌握的知識。經(jīng)與教研室專家教授溝通，認(rèn)為旋轉(zhuǎn)變壓器的學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)掌握其基本結(jié)構(gòu)、工作原理以及旋轉(zhuǎn)變壓器的補(bǔ)償方法。

1.1.1 基本結(jié)構(gòu)

旋轉(zhuǎn)變壓器的基本結(jié)構(gòu)和異步電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)極為相似，學(xué)生容易混淆，不易區(qū)分。因此，學(xué)習(xí)時(shí)明確兩者之間的異同尤為重要。備課過程中，準(zhǔn)備旋轉(zhuǎn)變壓器和異步電機(jī)的實(shí)物圖、電氣原理圖以及爆炸圖，結(jié)合實(shí)物對比講解基本結(jié)構(gòu)，加深學(xué)生對其基本結(jié)構(gòu)的理解。旋轉(zhuǎn)變壓器的基本結(jié)構(gòu)包含定子、轉(zhuǎn)子兩大部分，且定子和轉(zhuǎn)子之間留有氣隙，最外側(cè)為外殼。

1.1.2 工作原理

旋轉(zhuǎn)變壓器基本結(jié)構(gòu)與異步電動(dòng)機(jī)雖然相似，卻遵循變壓器的工作原理運(yùn)行。備課工作原理時(shí)，需要將變壓器和旋轉(zhuǎn)變壓器聯(lián)系起來，對比講解工作原理的異同。利用變壓器的工作原理，幫助學(xué)生理解旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理。由之前的學(xué)習(xí)可知，變壓器的原副邊位置相對固定，但旋轉(zhuǎn)變壓器卻能夠產(chǎn)生相對位移。將變壓器的原邊和旋轉(zhuǎn)變壓器的定子繞組相接，副邊和轉(zhuǎn)子繞組相接。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生相對位移，對應(yīng)旋轉(zhuǎn)變壓器的原副邊上產(chǎn)生相對位移。著重強(qiáng)調(diào)旋轉(zhuǎn)變壓器雖然結(jié)構(gòu)與變壓器完全不同，但遵循變壓器工作原理運(yùn)行，幫助學(xué)生運(yùn)用已知的變壓器知識分析解決未知的旋轉(zhuǎn)變壓器問題，實(shí)現(xiàn)知識的融會(huì)貫通，提高認(rèn)識世界和改造世界的能力。

按照人的一般認(rèn)識規(guī)律由淺入深、循序漸進(jìn)的原則，先剖析旋轉(zhuǎn)變壓器空載運(yùn)行，將變壓器空載運(yùn)行和旋轉(zhuǎn)變壓器空載運(yùn)行對比分析思考，再依據(jù)旋轉(zhuǎn)變壓器空載運(yùn)行的電氣原理圖，分析空載運(yùn)行的特點(diǎn)。由此順利過渡到旋轉(zhuǎn)變壓器的負(fù)載運(yùn)行。按照什么是負(fù)載運(yùn)行，負(fù)載運(yùn)行的過程，負(fù)載的特性三個(gè)方面分析，強(qiáng)調(diào)旋轉(zhuǎn)變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí)副邊回路對原邊回路的影響，副邊回路接通后產(chǎn)生變化的電流，變化的電流產(chǎn)生變化的磁場，而磁場軸線的方向與副邊繞組軸線方向一致，因此若沿著直軸方向和交軸方向?qū)Υ艌鲞M(jìn)行正交分解，直軸方向的磁場能被原邊磁場抵消，但交軸方向磁場無法被原邊抵消，使負(fù)載時(shí)輸出特性曲線和空載時(shí)的輸出特性曲線產(chǎn)生偏差，須采用補(bǔ)償?shù)窒?，順路過渡帶旋轉(zhuǎn)變壓器補(bǔ)償方法的學(xué)習(xí)。

1.1.3 補(bǔ)償方法

備課時(shí)，分析旋轉(zhuǎn)變壓器的補(bǔ)償方法并進(jìn)行分類，劃分出副邊補(bǔ)償、原邊補(bǔ)償以及原副邊補(bǔ)償。著重介紹每種補(bǔ)償方法是什么、如何實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償、在電氣原理圖中如何表示。在這三個(gè)層面進(jìn)行講解的基礎(chǔ)上，著重講解三種補(bǔ)償方式的區(qū)別。

2 過程和方法

為給把復(fù)雜的知識講解清楚，選擇合適的教學(xué)手段非常必要，合適的教學(xué)方法為合理實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)鋪就道路。本次按照課前預(yù)習(xí)、課堂授課和課后輔導(dǎo)討論的過程進(jìn)行[3-4]。

2.1 課前預(yù)習(xí)

由于旋轉(zhuǎn)變壓器的學(xué)習(xí)相對困難，知識點(diǎn)之間容易混淆，因此將本節(jié)課的主要內(nèi)容，劃分為低階教育目標(biāo)和高階教學(xué)目標(biāo)兩個(gè)層次。針對容易理解掌握記憶的低階教學(xué)目標(biāo)，制作課前預(yù)習(xí)課件。課前預(yù)習(xí)課件內(nèi)容包含旋轉(zhuǎn)變壓器的發(fā)展史和實(shí)際應(yīng)用案例。幫助學(xué)生運(yùn)用碎片化的時(shí)間了解旋轉(zhuǎn)變壓器的授課內(nèi)容是什么。預(yù)習(xí)課件雖然時(shí)間短，但內(nèi)容豐富，主要以視頻和動(dòng)畫的形式呈現(xiàn)。

2.2 課堂授課

國防科技大學(xué)曹領(lǐng)祺教授[2]在一次講座中提到：好的教學(xué)內(nèi)容往往從一個(gè)有趣的引入開始，內(nèi)容環(huán)環(huán)相扣展開，最后的結(jié)尾余味無窮。本次授課按照提出問題、分析問題、解決問題的教學(xué)方法進(jìn)行，以問題為牽引，課堂授課貫穿“結(jié)構(gòu)、工作原理、補(bǔ)償”的主線進(jìn)行。

圖2 旋轉(zhuǎn)變壓器授課思路

2.2.1 提出問題

結(jié)合本次“旋轉(zhuǎn)變壓器”的授課內(nèi)容，旋轉(zhuǎn)變壓器和變壓器的關(guān)系緊密，選擇回顧式引入。通過回顧變壓器引入旋轉(zhuǎn)變壓器，結(jié)合預(yù)習(xí)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生思考“旋轉(zhuǎn)變壓器是什么”。通過這種方式既可以幫助學(xué)生明確兩者之間的異同，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引發(fā)學(xué)生思考：旋轉(zhuǎn)變壓器到底是什么樣的設(shè)備，如何遵循變壓器原理運(yùn)行。

2.2.2 分析問題

隨后以旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理作為重點(diǎn)，以旋轉(zhuǎn)變壓器的補(bǔ)償方法為難點(diǎn)進(jìn)行授課，這也是高階教學(xué)目標(biāo)。教學(xué)過程主要采用對比教學(xué)法，幫助學(xué)生掌握重點(diǎn)內(nèi)容：旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理。將變壓器和旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理對比講解，將空載運(yùn)行和負(fù)載運(yùn)行對比講解。在這兩個(gè)對比框架下，利用空載運(yùn)行和負(fù)載運(yùn)行的動(dòng)畫，讓原本枯燥的理論知識有趣起來，學(xué)生在輕松愉快的課堂氛圍下掌握知識。

2.2.3 課堂研討

組織課堂研討空載運(yùn)行和負(fù)載運(yùn)行的不同，分析造成旋轉(zhuǎn)變壓器負(fù)載輸出特性曲線和空載時(shí)輸出特性曲線產(chǎn)生偏差的原因。并以此為牽引分析本次教學(xué)難點(diǎn)，逐步介紹旋轉(zhuǎn)變壓器副邊補(bǔ)償、原邊補(bǔ)償和原副邊補(bǔ)償三種補(bǔ)償方法后，組織學(xué)生分組限時(shí)討論三種補(bǔ)償方法的異同和作用。請小組代表發(fā)表觀點(diǎn)，其他小組補(bǔ)充完善。

小組討論的過程中，如果發(fā)現(xiàn)學(xué)生討論方向發(fā)生偏移，應(yīng)當(dāng)及時(shí)糾正，盡量引導(dǎo)學(xué)生走向正確的討論結(jié)果。小組討論結(jié)束后，請學(xué)生分組互相點(diǎn)評討論結(jié)果，最后教師對每組的結(jié)果給予點(diǎn)評和補(bǔ)充，并具體解釋。將小組討論的結(jié)果衍射思考，激發(fā)學(xué)生思考還有哪些補(bǔ)償方法，開拓思維，引導(dǎo)學(xué)生思考除了本次授課提到的旋轉(zhuǎn)變壓器，旋轉(zhuǎn)變壓器還有哪些類別，可以應(yīng)用于哪些場合，在實(shí)際控制系統(tǒng)中如何使用等問題，為下節(jié)課的授課做好準(zhǔn)備。

采用分組討論的教學(xué)方法，既可以激發(fā)學(xué)生的課堂氛圍，深度參與課堂，又能讓學(xué)生基于課堂授課內(nèi)容積極主動(dòng)思考探討，最終實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。無論采用什么教育手段，最終的目標(biāo)就是要講好課，讓學(xué)生聽得懂。傳遞知識的同時(shí)，也在教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)知識的方法，提高學(xué)生將理論知識應(yīng)用于實(shí)際生活、工作的能力[5-7]。

2.3 課后輔導(dǎo)

依據(jù)課后批改作業(yè)的完成情況和仿真實(shí)踐情況，學(xué)生需要在課后基于MATLAB/Simulink完成仿真實(shí)踐?；谙嚓P(guān)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行答疑與備課；形成良好的學(xué)習(xí)氛圍。通過教師在課前預(yù)習(xí)的指導(dǎo)、課內(nèi)授課的引導(dǎo)及凝練、課后的評價(jià)，可以使學(xué)生激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、深度參與課堂、理論聯(lián)系實(shí)踐、培養(yǎng)工程思維，實(shí)現(xiàn)“立德樹人、為戰(zhàn)育人”的目標(biāo)，整個(gè)授課過程體現(xiàn)了“以教師為主導(dǎo)、以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念。

3 情感態(tài)度

基于課堂基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)和教學(xué)方法之上，凝練的情感態(tài)度，目的在于讓學(xué)生“會(huì)學(xué)”“學(xué)會(huì)”之上“樂學(xué)”，情感態(tài)度包含“課堂思政”的內(nèi)容。備課的過程中，深度挖掘本次授課所蘊(yùn)含的課堂思政元素，把握好專業(yè)知識體系和課程思政之間的內(nèi)在聯(lián)系，打造有溫度、接地氣的課堂。結(jié)合當(dāng)前的時(shí)勢、歷史發(fā)展過程、家國情懷民族精神、院校特色等，深度挖掘課堂思政元素，具體到每一節(jié)每一部分的教學(xué)當(dāng)中，將知識點(diǎn)、案例教學(xué)、思政融入和學(xué)科前沿進(jìn)行多元融合，以求真務(wù)實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)翔實(shí)的工作作風(fēng)，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新創(chuàng)造[8]。比如步進(jìn)電機(jī)單步運(yùn)行的知識對應(yīng)課堂思政“做事腳踏實(shí)地，一步一步穩(wěn)步前行，才能實(shí)現(xiàn)理想”，比如步進(jìn)電機(jī)連續(xù)運(yùn)行的知識對應(yīng)課程思政元素“分布和連續(xù)恰如人生道路，分別走好每一段道路，為后續(xù)人生奠定基礎(chǔ)，才能不斷走好人生的道路”，比如講述三種補(bǔ)償方式的知識可以對應(yīng)課堂思政元素“每一種補(bǔ)償方式都各有優(yōu)點(diǎn)，實(shí)際使用時(shí)依據(jù)把握主要因素，忽略次要因素的原則，取長補(bǔ)短合理選擇使用”。在深挖專業(yè)基礎(chǔ)課知識和課程思政的關(guān)聯(lián)時(shí)，緊密聯(lián)系實(shí)際，合理把握“教”與“學(xué)”的關(guān)系，探索課堂思政元素融入專業(yè)課的新方式、新方法、新路徑，實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人和全員育人的“三全”思政格局。以實(shí)現(xiàn)“守好一段渠、種好責(zé)任田”的任務(wù)要求，將價(jià)值塑造、知識傳授和能力培養(yǎng)三者融為一體。本次備課注重前后知識融會(huì)貫通，將已知的變壓器工作原理和異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來，嘗試分析解決本次課未知的旋轉(zhuǎn)變壓器問題，并將這種學(xué)習(xí)方法應(yīng)用于以后的工作生活當(dāng)中，走好從課堂到任職崗位的跨度[9]。

結(jié)語

本次備課通過將旋轉(zhuǎn)變壓器的知識劃分層次，將低階教學(xué)目標(biāo)課前制作預(yù)習(xí)課件指導(dǎo)學(xué)生預(yù)習(xí)，對比較復(fù)雜的高階教學(xué)目標(biāo)開展豐富多樣的教學(xué)活動(dòng)，深化學(xué)生對知識的理解，在傳授知識的同時(shí)注重方法的培養(yǎng)，幫助學(xué)生塑造良好的價(jià)值觀。作為新教師，為授課做足準(zhǔn)備十分必要，新教師只有把內(nèi)容理清，思路理順，教學(xué)方法選對，才能讓學(xué)生理解掌握應(yīng)用，才能把每次課講好講出彩。以旋轉(zhuǎn)變壓器的備課經(jīng)驗(yàn)為例，本科備課對提升自身職業(yè)素養(yǎng)和教學(xué)能力具有重要作用，備好課也是新教師成長為一名優(yōu)秀教師的必經(jīng)之路。