“电机学”异步电动机调速课程思政教学设计研究

［摘 要］ “电机学”课程思政教学设计是教学实施的前提和关键。以异步电动机调速课时为例，首先，从知识经验、能力水平和思想状况三个方面进行了学情分析；其次，依据课前学情分析，以学生为中心，设计了一个课时的课程思政教学实施过程，提出了融合“四维度”课程思政教学目标，合理设计教学内容，并研究了“思学悟省行”的教学方法，建立了多层次考核评价机制；再次，利用教学平台和课程资源，在课堂教学中进行实践，取得了良好的教学成效，解决了学生课前在知识、能力和情感三个方面存在的问题；最后，对课程思政教学设计特色进行了总结。

［关键词］ 电机学；课程思政；教学设计；教学方法

［基金项目］ 2023年度长沙理工大学本科教育“金课”建设项目“线下‘金课’‘电机学A’的研究成果”（教通字〔2023〕5号）

［作者简介］ 岳雨霏（1991—），女，河南洛阳人，博士，长沙理工大学电气与信息工程学院讲师，主要从事大功率多电平变换控制技术与电机驱动控制技术研究；张亚文（2001—），女，河南洛阳人，长沙理工大学电气与信息工程学院2023级电气工程专业硕士研究生，研究方向为模块化多电平变换器控制；王旭红（1969—），女，湖南长沙人，博士，长沙理工大学电气与信息工程学院教授，主要从事电机及控制研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）37-0145-04 ［收稿日期］ 2024-04-01

“电机学”是本科电气工程及其自动化专业的基础课程之一，“电机学”课程思政教学设计尤为重要。学情分析是课程思政教学设计的基础，文献［1］通过课前调查问卷形式，了解学生的行业认同、学习态度、自身素养等情况；文献［2］针对教学手段缺乏、理论与实践脱节等“电机学”教学现状，研究了抽象概念具象化、实物拆解演示的多样化教学方法。构建以能力为目标的“电机学”多元化考核体系，显著提高学生的学习兴趣；探索“电机学”课程思政教学设计思路，引导学生关注电机制造领域“卡脖子”问题，增强学生使命感和责任感。

一、异步电动机调速小节的学情分析

教师指导学生在课前通过线上教学平台发布的视频资源和文献资料，对异步电动机调速的应用背景和工程意义有了初步了解，通过在线发布一套涵盖异步电动机基础知识的测试题和一份调查问卷，统计学生课前的学习行为和学习效果，从知识经验、能力水平、思想情感等方面进行学情分析。

（一）知识经验分析

1.学生已具备的知识基础。课前测试结果表明多数学生能较好理解和掌握异步电动机的基本计算公式、电磁关系等基础知识，能正确阐述电磁转矩三种表达式的工程意义。

2.学生须提升的经验学问。学生在课前调查问卷中反馈缺乏对异步电动机电磁关系原理以及部分物理变量概念的理解，希望开展调速原理等应用知识的讲解，同时，大多数学生希望了解调速技术在实际生活中的应用场景、调速方法对异步电动机容量和负载的运行要求。

（二）能力水平分析

1.学生已具备的能力水平。通过对先修课程及“电机学”前序章节的学习表现及成效分析可知，学生已具备了较好的自主学习能力、信息检索能力；具备了本节课涉及的电机工作原理探究、运行特性分析等专业基本技能，课前对学生能力水平进行自我评估。调查结果表明，学生初步掌握异步电动机调速工程案例、调速原理、国产电动汽车发展等6项基本能力，自我评价在2～4分之间（满分5分，最低1分），仍有较大提升空间。

2.学生须发展的能力素养。通过对前几节课学生的学习表现、学习行为分析可知，学生的好奇心以及对新工科前沿知识的关注力不足，解决异步电动机实际工程问题的能力需提升，课前调查结果也显示对自身创新素养满意度不高，自我评分均在3分以下（满分5分，最低1分）。

（三）思想状况分析

1.学生已具备的思想基础。通过前期学习积累，学生已经树立了正确的学科“三观”意识，包括电力报国、节能报国志向，重视绿色电力对环境、经济和社会效益的影响；具备了电力行业的职业素养基础，如职业理想、责任意识、工匠精神、合作精神和终身学习的进取心等。

2.学生须提升的思想态度。课前调查问卷结果显示，学生对“有信心创新我国交流电机调速技术”的满意度仅为34％，对“有信心传承中华优秀传统文化”的满意度仅为23％，大部分学生对上述两项调查内容感触不够深刻，这与本节课教学大纲中的价值目标存在一定差距，须在教学中进一步激发学生的文化自信和工匠精神。

二、异步电动机调速课程思政课堂教学实施方案

（一）融合“四维度”教学目标

针对学情分析，确立本课时“四维度”教学目标：打造维度1“工程应用引需求”、维度2“传道解惑求创新”、维度3“融会贯通促实践”、维度4“学以致用讲育人”四个维度，实现思政元素的柔性融入，创新培养机制，强化思想政治教育。针对知识经验有待充实的问题，从维度1层面，明确知识目标：引导学生理解异步电动机调速的工程意义、掌握异步电动机调速方法；针对能力水平不足的问题，从维度2、维度3两个层面，明确能力目标：培养学生解决复杂工程问题的能力、理论联系实际的能力以及团队协作能力；针对思想态度有待提升的问题，从维度4层面，明确价值目标：使学生逐渐树立精益求精的工匠精神、文化自信，增强专业认同感。

（二）融合前沿技术的教学内容

线上对课前预习内容整理统计，引出异步电动机调速的工程意义，使学生能够从情感上接受新知识，提取本课时3个知识重点和难点：异步电动机的变极调速、变转差率调速和变频调速。通过变频调速进行知识延伸，新增了国产新能源汽车前沿技术，体现教学的高阶性；课前预习和课后作业以任务驱动为导向，增强动手能力和文献查阅能力，多元化考评凸显育人效果，突出教学的创新性；设计随堂练习题，同时设置小组讨论及教师点评环节，考查学生的知识掌握情况，增加教学过程挑战度。

（三）融合“思学悟省行”教学方法

本课时采用“思学悟省行”教学方法。

“思”的过程包括案例引入、知识回顾、课前预习和问题导入。主要以问题驱动为导向，通过工程案例引入本课堂所要探讨的专业问题，引导学生课前预习，提前思考问题；“学”为本课时3个新课知识点的讲授，以问题驱动为导向，基于“思”引出本节课所要讲授的新知识，将工程问题背后的理论本质进行详细阐述，充实学生的专业储备；“悟”的过程包括随堂练习和问题解读，以任务驱动为导向，通过在教学过程中启发阶段性思考，并设置随堂练习，提高学生的课堂投入度，强化学生对所讲新知识的理解能力，问题解读与问题导入相呼应，保证教学过程闭环；“省”以任务驱动为导向，通过融入前沿科技成果拓宽学生的专业视野，总结本节课教学内容，进一步深化思政内涵，加强学生对本节课知识重点和难点的巩固；“行”为课后巩固提升，培养学生知行合一的学习意识，通过组织电网公司实习、电动汽车生产车间参观等实践活动，培养学生深耕电机特性，厚植电力情怀。

（四）融合多层次考核评价

异步电动机调速课堂教学从学生随堂练习情况、学生课后作业完成情况、学生课后调查反馈、课程团队同行评价四个方面进行考核评价。考查学生随堂练习情况：在课堂上发布测试题，统计随堂练习作答情况并分析出错原因，便于实时观测学生的学习程度，及时调整授课节奏和教学进度；考核学生课后作业完成情况：统计作业完成质量，分析“未完成”的原因；明确学生能力受限的原因，有针对性地改进优化；总结学生课后调查反馈并反思：针对课前学情分析中能力水平的“须发展的能力素养”和思想状况的“须提升的思想态度”，课后再次对上述两个内容开展学生调研，观察课前、课后能力满意度和思想情感的变化情况，能够了解学生在本节课之后，相比课前对自身专业核心能力的满意度以及创新和文化自信心的满意度的提升或下降情况，有助于优化课程思政素材的选取和提升思政元素的融入方法；总结课程团队同行评价并反思：参考教学督导对本课时教学情况的评分和建议，进一步优化课程思政教学设计。

三、异步电动机调速课程思政教学实施方案设计

综合上述课程思政的教学目标、教学内容和教学方法，设计异步电动机调速课程思政教学实施过程。主要包括以下三个阶段。引入案例：纯电动客车助力北京绿色奥运，引发学生思考异步调速的工程意义；学生完成课前预习：电动汽车调速模式；教师导入问题：调速是调节异步电动机哪些参数和性能；进行新课知识点讲授，并辅以随堂练习考查学生的学习情况，解读阶段一提出的问题，实现闭环教学过程；拓展国产新能源汽车发展前景和国家相关政策，延伸思政内涵，并通过仿真训练、文献阅读作业、实践活动的形式，帮助学生巩固知识，强化专业能力。最后，根据作业完成情况和实践反馈情况，对下次课的案例选取和问题导入形式进行优化完善。

四、异步电动机调速课程思政课堂教学成效

（一）充实创新教学内容，解决知识经验痛点

针对“电机学”课程中异步电动机调速课时，课程团队根据提出的融合前沿技术的教学内容的方法进行讲授与拓展。首先，通过工程案例开拓学生专业视野，强化了对前序章节中概念不清知识的二次理解；其次，由问题导入引导学生掌握三种调速方法，调动学生的学习热情；最后，面向新工科和“双碳”目标背景，拓展知识，与前沿技术成果连贯，提升学生的经验学问。充实和创新教学内容，满足学生课前对交流电动机调速原理等未知领域的探索热情，促进其对未来从事行业等科技领域的展望与憧憬。

（二）建立健全考评体系，解决能力水平痛点

依据融合多层次“考核评价”，本课时从教师考查学生课后学习情况、学生对教师授课情况的反馈、同行对教师授课过程的反馈这三个方面出发，建立师生互评、同行评价的考评体系，保障了教学全面考评。这一措施使教师能够及时掌握学生在课堂和课后的学习情况；同时，教师也及时观察到，相比课前学生缺乏好奇心、想象力及对新工科前沿知识的关注力的状况。通过本节课的学习，学生的专业兴趣、好奇心和想象力，对异步电动机调速与电动汽车调速之间关系的兴趣明显提高，部分学生主动找到教师愿意继续开展异步电动机调速和电力电子变频控制方面的仿真和实验相关研究。同行教师也对本节课教学实施方案给予肯定和认可。通过建立健全考核评价体系，激发了学生对异步电动机调速领域的兴趣，培养创新思维和探究问题的能力。

（三）加强优化培养机制，解放思想态度痛点

依据“四维度”培养机制，本课时从国家重大战略需求、知识启发创新、理论联系实际、电力人文情怀四个维度切入，强化知识、能力和情感价值培养。在情感价值方面，通过引用北京绿色奥运采用电动客车实现区域零排放案例，培养民族自豪感，厚植绿色电力情怀；举例身边使用异步电动机的生活用品，让学生亲身体验调速的重要意义；融入国产电动汽车民族品牌及其融合了中华优秀传统文化的汽车系列，体现思政特色：我国民族品牌自主研发、不断创新生产，打破国外新能源汽车垄断，国产电力驱动世界；同时，每辆车都承载着中国人民的勤劳与智慧，民族的就是世界的，培养学生文化自信心和自主研发的工匠精神。课后，学生对创新我国交流电动机调速技术、传承中华优秀传统文化的满意度明显提升，通过加强优化培养机制，进一步激发学生的文化自信和工匠精神。

五、课程思政教学设计特色

结合“电机学”课程特色及异步电动机调速课时内容的教学特点，确定课程思政创新点：新方法、新模式、新途径，促进课程的教书与育人相结合、思政教育与教学实践相结合。

（一）特色一：实施“思学悟省行”新方法，让思政教育落地生根

实施“思学悟省行”新方法，使课程思政全面落地。从学生自主学习、教师课堂引导和讲授、学生讨论互助、课后自主巩固和实践等过程中的行为和表现入手，帮助学生构建全面、系统的知识学习体系和思想情感形成体系，促进学生的专业素质养成与价值观形成。