《電機學(xué)》“課程思政”教學(xué)設(shè)計案例三相異步電動機的工作原理一、案例簡介《電機學(xué)》是電氣工程及其自動化專業(yè)的一門專業(yè)核心基礎(chǔ)課，主要講授變壓器、直流電機、三相異步電動機和三相同步電機的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、分析方法、工作特性及實際應(yīng)用。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)獲得電機的基本理論知識，電機穩(wěn)態(tài)分析方法和基本實驗技能，為進一步學(xué)習(xí)專業(yè)課和從事專業(yè)工作打下基礎(chǔ)。在專業(yè)知識講授過程中，課程思政貫穿始終，潛移默化給學(xué)生傳遞正能量，培養(yǎng)學(xué)生的注重愛國精神、專業(yè)精神、實踐精神和創(chuàng)新精神，將“價值塑造、能力培養(yǎng)、知識傳授”三位一體育人理念貫穿于《電機學(xué)》教學(xué)全過程。以“三相異步電動機的工作原理”這節(jié)內(nèi)容為案例，分析課程思政在電機學(xué)教學(xué)中的設(shè)計與實踐。二、教學(xué)設(shè)計2.1思政理念2.1.1思想政治教育元素：專業(yè)認(rèn)同感、工匠精神、科技強國、民族自豪感。2.1.2思想政治教育素材：（1）“復(fù)興號”中國標(biāo)準(zhǔn)動車組，由中國鐵路總公司牽頭組織、具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)、達(dá)到世界先進水平的動車組列車。其核心動力設(shè)備——三相異步電動機是本節(jié)研究對象。（2）小工種大作為動車電機組裝班，兢兢業(yè)業(yè)，通過小改造、小革新、小設(shè)計將300多個零部件組裝成一臺臺運行可靠的動車電機。圖1中國標(biāo)準(zhǔn)動車組“復(fù)興號”圖2電機組裝班：小工種大作為（3）新版電機能效標(biāo)準(zhǔn)GB18613-2020，電機1級能效標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)于國際電機能效標(biāo)準(zhǔn)，使我國電機能效標(biāo)準(zhǔn)處于世界領(lǐng)先水平。2.2學(xué)情分析學(xué)生在學(xué)習(xí)三相異步電動機的工作原理前，已經(jīng)學(xué)習(xí)了直流電機和變壓器兩種電機。學(xué)生初步掌握分析電機的步驟。學(xué)生具備查閱和挑選相關(guān)的資料，并學(xué)會分析和總結(jié)資料內(nèi)容的能力?！峨姍C學(xué)》是在大二下學(xué)期學(xué)習(xí)，學(xué)生剛接觸專業(yè)基礎(chǔ)課，缺乏專業(yè)全面系統(tǒng)的概念，對課程在課程體系中的認(rèn)識不足，缺乏學(xué)習(xí)的動力。2.3教學(xué)重難點2.3.1教學(xué)重點：三相異步電動機的工作原理2.3.2教學(xué)難點：旋轉(zhuǎn)磁場2.4教學(xué)目標(biāo)2.4.1知識目標(biāo)：掌握旋轉(zhuǎn)磁場建立的條件與性質(zhì)、三相異步電動機的工作原理。2.4.2能力目標(biāo)：具有分析三相異步電動機工作原理的能力；運用此方法分析其他電動機工作原理的能力。2.4.3價值目標(biāo)：專業(yè)認(rèn)同感，民族自豪感，培育嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)精神，勇于探索創(chuàng)新精神。2.5教學(xué)方法與手段運用課堂講授、多媒體教學(xué)、線上線下混合式教學(xué)方式，問題導(dǎo)入式教學(xué)、遞進式教學(xué)、類比啟發(fā)式教學(xué)等方法。2.6教學(xué)過程教學(xué)具體實施過程主要包括：課前、課中和課后三個環(huán)節(jié)。2.6.1課前：教師在中國大學(xué)慕課（MOOC）推送已制作好的“三相異步電動機結(jié)構(gòu)”視頻，學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)自主完成視頻的學(xué)習(xí)，并完成MOOC上相關(guān)隨堂練習(xí)。2.6.2課中：（1）教師設(shè)計2-3個關(guān)于三相異步電動機結(jié)構(gòu)的問題、檢測學(xué)生課前在MOOC上自主學(xué)習(xí)的效果。（2）問題引入引入具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)最高時速超400km/h的“復(fù)興號”動車視頻資料，提問思考問題：“復(fù)興號”的動力源是什么？引導(dǎo)學(xué)生探究問題，分析我們學(xué)習(xí)的電動機都可以作為動力源，引出本節(jié)主題：三相異步電動機的工作原理。專業(yè)知識與思政的融合：“復(fù)興號”動車是完全自主知識產(chǎn)權(quán)、達(dá)到世界先進水平的動車組列車，其核心動力設(shè)備是本節(jié)內(nèi)容的授課對象-三相異步電動機，是由中車株洲電機有限公司生產(chǎn)，與專業(yè)認(rèn)同感、民族自豪感、工匠精神這些思政要素融合。（3）類比啟發(fā)式教學(xué)法引出本節(jié)重點內(nèi)容復(fù)習(xí)已經(jīng)學(xué)習(xí)的直流電動機工作原理，指出電機內(nèi)部的電路（靜止的電樞繞組）和磁場（恒定的直流磁場），他們相互作用實現(xiàn)機電能量的轉(zhuǎn)換。通過類比分析，三相異步電動機電路只能是定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組，磁場只能由定子繞組中的交流電流或者轉(zhuǎn)子繞組中的電流產(chǎn)生。引導(dǎo)分析：磁場必須與轉(zhuǎn)子電流作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，但是轉(zhuǎn)子電路與外電路沒有電的連接，那怎么產(chǎn)生電流，只能是通過電磁感應(yīng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，而靜止的轉(zhuǎn)子繞組中要產(chǎn)生感應(yīng)電流，轉(zhuǎn)子繞組必須與磁場之間有相對運動才行，進而得出本課堂的重要內(nèi)容“旋轉(zhuǎn)磁場”，并進一步設(shè)問：旋轉(zhuǎn)磁場是如何產(chǎn)生的？具有哪些特點？（4）以問題導(dǎo)向，遞進式教學(xué)法進行知識點講解旋轉(zhuǎn)磁場是本節(jié)的教學(xué)難點。采用多媒體動畫技術(shù)，以問題為導(dǎo)向，吸引學(xué)生的注意力，引導(dǎo)學(xué)生思考問題，解決問題。教學(xué)內(nèi)容逐層分解，將三相異步電動機的工作原理分析如下：①旋轉(zhuǎn)磁場是怎樣產(chǎn)生的？（利用多媒體動畫技術(shù)）圖3定子繞組分布圖圖4三相對稱電流通入定子繞組復(fù)習(xí)電磁感應(yīng)定律，請學(xué)生們利用電磁感應(yīng)定律分析0°、120°、240°、360°四個時刻來分析定子合成磁場的空間位置。圖4旋轉(zhuǎn)磁場結(jié)論：當(dāng)三相交流電流連續(xù)變化時，產(chǎn)生的合成磁場將在空間連續(xù)旋轉(zhuǎn)。②旋轉(zhuǎn)磁場有何性質(zhì)？從旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速、方向，極數(shù)進行討論。1）旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速：2）旋轉(zhuǎn)的方向：由三相電流相序及三相繞組的空間排列順序確定。3）旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)：由定子繞組的排列規(guī)律決定。③分析電機中電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生，總結(jié)電動機工作原理圖5三相異步電動機工作原理解決了三相異步電動機工作原理問題后，提出課堂討論問題：1）三相異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與磁場轉(zhuǎn)速之間存在什么關(guān)系？穩(wěn)態(tài)運行時，兩者能不能相等？2）怎樣改變?nèi)喈惒诫妱訖C轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向？3）怎樣改變?nèi)喈惒诫妱訖C的轉(zhuǎn)速？④三相異步電動機額定值定義1）額定電壓UN2）額定電流IN3）額定功率PN4）額定轉(zhuǎn)速nN5）額定效率ηN專業(yè)知識與思政的融合：在講授額定效率時，分析現(xiàn)在電機的總耗電量占全社會總用電量的64%左右，其中工業(yè)領(lǐng)域的電機用電量占工業(yè)用電的75%左右，所以電機節(jié)能是一個牽涉到電機設(shè)計與運行的重大工程實際問題。介紹2021年6月開始實施的新版電機能效標(biāo)準(zhǔn)GB18613-2020，電機1級能效標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)于國際電機能效標(biāo)準(zhǔn)，使我國電機能效標(biāo)準(zhǔn)處于世界領(lǐng)先水平。與社會責(zé)任感、創(chuàng)新精神、民族自豪感這些思政要素融合。2.6.3課后：課后作業(yè)：下面兩題二選一，要求分組討論和匯報。1）學(xué)習(xí)新版電機能效標(biāo)準(zhǔn)GB18613-2020，思考“如果你是江蘇某電機制造企業(yè)某崗位的工作人員，應(yīng)如何應(yīng)對此次的電機能效標(biāo)準(zhǔn)的升級”。2）撰寫一篇關(guān)于異步電動機的發(fā)展史及目前研究熱點與發(fā)展趨勢的調(diào)研報告。三、教學(xué)反思在《電機學(xué)》教學(xué)過程中，將專業(yè)知識講深講透，在傳授知識的同時，注意融合電機發(fā)展史及電機發(fā)展過程中一群偉大的科學(xué)工作者、電機行業(yè)科技最新發(fā)展動態(tài)等思政素材，使用問題導(dǎo)入、對比啟發(fā)式等教學(xué)方法，“以教師為導(dǎo)向，以學(xué)生為主體、學(xué)生的工程實踐能力鍛煉為中心”的教學(xué)模式，激勵了學(xué)生奮發(fā)學(xué)習(xí)的熱情，培養(yǎng)了學(xué)生的家國人文情懷，拓展了認(rèn)識問題的視野，塑造了正確的價值觀，在知識傳授的過程中實現(xiàn)了價值引領(lǐng)。課程思政教學(xué)融入電機學(xué)教學(xué)實施過程中，對推動教學(xué)改革具有重要意義，結(jié)合以上的教學(xué)實踐，還需要一下方面進行探索：（1）加強頂層設(shè)計，全面整合電機學(xué)課程中的思政元素教學(xué)實踐過程中，思政素材內(nèi)容分散，關(guān)聯(lián)性不強，未形成完善的思政體系。需要加強課程思政的頂層設(shè)計，全面整合電機學(xué)課程中的思政元素，使課程教學(xué)與思政課程同向同行，在專業(yè)知識傳播和專業(yè)實踐中強調(diào)價值引領(lǐng)。要求教師深入梳理專業(yè)課教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合課程特點，以問題導(dǎo)向，在落細(xì)落小落實上下功夫，從結(jié)合學(xué)生關(guān)注的社會熱點問題和被學(xué)生忽視的重要問題作為切入點，有效融入課程教學(xué)中，提升學(xué)生對專業(yè)的認(rèn)同度、職業(yè)精神和社會責(zé)任感，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，提高專業(yè)課程教學(xué)質(zhì)量。（2）加強教學(xué)團隊建設(shè)，提升教師隊伍整體思政水平備課難度加大，在挖掘思政元素時要耗費大量時間，并且在備課過程中要思考如何將思政要素自然融入講授的專業(yè)知識。需要教師加強政治理論知識的學(xué)習(xí)，提高自身思想政治素質(zhì)。在教學(xué)團隊建設(shè)過程中，引入馬克思主義學(xué)院的思政教師，定期開展政治學(xué)習(xí)，思政論壇，提高教師的思想政治素養(yǎng)。