谢美美 郑玉航 姚二亮 王夏复 孙鹏 李灿

火箭军工程大学导弹工程学院 陕西西安 710025

“旋转变压器”是“自动控制元件”第七章的内容。“自动控制元件”是我校生长干部学历教育测控工程专业的一门专业背景课程，也是主干课程[1]，是从基础课向专业课过渡的专业基础课。本课程内容涵盖范围广，备课难度大，为讲好每堂课，把每堂课都讲出彩。作为新教师，与教研组前辈、学生充分交流后发现，学习“自动控制元件”第七章“旋转变压器”时，虽然学生学习得很认真，但部分学生存在教学内容难以理解，做题依靠公式死记硬背的问题。为解决授课时存在的这一实际问题，首先对“旋转变压器”的授课内容划分层次。

图1 旋转变压器教学流程图

依照教学目标，在做足教学准备的基础上，为便于学生理解，将旋转变压器的授课内容划分为四个部分，将旋转变压器的基本结构划为低阶教学目标，旋转变压器的工作原理和补偿方法划为高阶教学目标。旋转变压器的基本结构为工作原理的学习搭建桥梁，工作原理的学习能够加强学生对基本结构的理解。分析旋转变压器空载运行、负载运行的工作原理存在的问题，引导学生学习补偿方法，最后通过具体实例检验学习效果。按照授课内容的划分，将本节课的教学目标细化为以下三个方面。

1 教学目标

1.1 知识与技能

分析学生在课堂九十分钟学习中，应该掌握的知识。经与教研室专家教授沟通，认为旋转变压器的学习应当掌握其基本结构、工作原理以及旋转变压器的补偿方法。

1.1.1 基本结构

旋转变压器的基本结构和异步电动机基本结构极为相似，学生容易混淆，不易区分。因此，学习时明确两者之间的异同尤为重要。备课过程中，准备旋转变压器和异步电机的实物图、电气原理图以及爆炸图，结合实物对比讲解基本结构，加深学生对其基本结构的理解。旋转变压器的基本结构包含定子、转子两大部分，且定子和转子之间留有气隙，最外侧为外壳。

1.1.2 工作原理

旋转变压器基本结构与异步电动机虽然相似，却遵循变压器的工作原理运行。备课工作原理时，需要将变压器和旋转变压器联系起来，对比讲解工作原理的异同。利用变压器的工作原理，帮助学生理解旋转变压器的工作原理。由之前的学习可知，变压器的原副边位置相对固定，但旋转变压器却能够产生相对位移。将变压器的原边和旋转变压器的定子绕组相接，副边和转子绕组相接。当转子转动时，定转子之间产生相对位移，对应旋转变压器的原副边上产生相对位移。着重强调旋转变压器虽然结构与变压器完全不同，但遵循变压器工作原理运行，帮助学生运用已知的变压器知识分析解决未知的旋转变压器问题，实现知识的融会贯通，提高认识世界和改造世界的能力。

按照人的一般认识规律由浅入深、循序渐进的原则，先剖析旋转变压器空载运行，将变压器空载运行和旋转变压器空载运行对比分析思考，再依据旋转变压器空载运行的电气原理图，分析空载运行的特点。由此顺利过渡到旋转变压器的负载运行。按照什么是负载运行，负载运行的过程，负载的特性三个方面分析，强调旋转变压器负载运行时副边回路对原边回路的影响，副边回路接通后产生变化的电流，变化的电流产生变化的磁场，而磁场轴线的方向与副边绕组轴线方向一致，因此若沿着直轴方向和交轴方向对磁场进行正交分解，直轴方向的磁场能被原边磁场抵消，但交轴方向磁场无法被原边抵消，使负载时输出特性曲线和空载时的输出特性曲线产生偏差，须采用补偿抵消，顺路过渡带旋转变压器补偿方法的学习。

1.1.3 补偿方法

备课时，分析旋转变压器的补偿方法并进行分类，划分出副边补偿、原边补偿以及原副边补偿。着重介绍每种补偿方法是什么、如何实现补偿、在电气原理图中如何表示。在这三个层面进行讲解的基础上，着重讲解三种补偿方式的区别。

2 过程和方法

为给把复杂的知识讲解清楚，选择合适的教学手段非常必要，合适的教学方法为合理实现教学目标铺就道路。本次按照课前预习、课堂授课和课后辅导讨论的过程进行[3-4]。

2.1 课前预习

由于旋转变压器的学习相对困难，知识点之间容易混淆，因此将本节课的主要内容，划分为低阶教育目标和高阶教学目标两个层次。针对容易理解掌握记忆的低阶教学目标，制作课前预习课件。课前预习课件内容包含旋转变压器的发展史和实际应用案例。帮助学生运用碎片化的时间了解旋转变压器的授课内容是什么。预习课件虽然时间短，但内容丰富，主要以视频和动画的形式呈现。

2.2 课堂授课

国防科技大学曹领祺教授[2]在一次讲座中提到：好的教学内容往往从一个有趣的引入开始，内容环环相扣展开，最后的结尾余味无穷。本次授课按照提出问题、分析问题、解决问题的教学方法进行，以问题为牵引，课堂授课贯穿“结构、工作原理、补偿”的主线进行。

图2 旋转变压器授课思路

2.2.1 提出问题

结合本次“旋转变压器”的授课内容，旋转变压器和变压器的关系紧密，选择回顾式引入。通过回顾变压器引入旋转变压器，结合预习内容，引导学生思考“旋转变压器是什么”。通过这种方式既可以帮助学生明确两者之间的异同，激发学生学习兴趣，引发学生思考：旋转变压器到底是什么样的设备，如何遵循变压器原理运行。

2.2.2 分析问题

随后以旋转变压器的工作原理作为重点，以旋转变压器的补偿方法为难点进行授课，这也是高阶教学目标。教学过程主要采用对比教学法，帮助学生掌握重点内容：旋转变压器的工作原理。将变压器和旋转变压器的工作原理对比讲解，将空载运行和负载运行对比讲解。在这两个对比框架下，利用空载运行和负载运行的动画，让原本枯燥的理论知识有趣起来，学生在轻松愉快的课堂氛围下掌握知识。

2.2.3 课堂研讨

组织课堂研讨空载运行和负载运行的不同，分析造成旋转变压器负载输出特性曲线和空载时输出特性曲线产生偏差的原因。并以此为牵引分析本次教学难点，逐步介绍旋转变压器副边补偿、原边补偿和原副边补偿三种补偿方法后，组织学生分组限时讨论三种补偿方法的异同和作用。请小组代表发表观点，其他小组补充完善。

小组讨论的过程中，如果发现学生讨论方向发生偏移，应当及时纠正，尽量引导学生走向正确的讨论结果。小组讨论结束后，请学生分组互相点评讨论结果，最后教师对每组的结果给予点评和补充，并具体解释。将小组讨论的结果衍射思考，激发学生思考还有哪些补偿方法，开拓思维，引导学生思考除了本次授课提到的旋转变压器，旋转变压器还有哪些类别，可以应用于哪些场合，在实际控制系统中如何使用等问题，为下节课的授课做好准备。

采用分组讨论的教学方法，既可以激发学生的课堂氛围，深度参与课堂，又能让学生基于课堂授课内容积极主动思考探讨，最终实现教学目标。无论采用什么教育手段，最终的目标就是要讲好课，让学生听得懂。传递知识的同时，也在教会学生学习知识的方法，提高学生将理论知识应用于实际生活、工作的能力[5-7]。

2.3 课后辅导

依据课后批改作业的完成情况和仿真实践情况，学生需要在课后基于MATLAB/Simulink完成仿真实践。基于相关的统计结果进行答疑与备课；形成良好的学习氛围。通过教师在课前预习的指导、课内授课的引导及凝练、课后的评价，可以使学生激发学习兴趣、深度参与课堂、理论联系实践、培养工程思维，实现“立德树人、为战育人”的目标，整个授课过程体现了“以教师为主导、以学生为中心”的教学理念。

3 情感态度

基于课堂基础知识学习和教学方法之上，凝练的情感态度，目的在于让学生“会学”“学会”之上“乐学”，情感态度包含“课堂思政”的内容。备课的过程中，深度挖掘本次授课所蕴含的课堂思政元素，把握好专业知识体系和课程思政之间的内在联系，打造有温度、接地气的课堂。结合当前的时势、历史发展过程、家国情怀民族精神、院校特色等，深度挖掘课堂思政元素，具体到每一节每一部分的教学当中，将知识点、案例教学、思政融入和学科前沿进行多元融合，以求真务实严谨翔实的工作作风，实现创新创造[8]。比如步进电机单步运行的知识对应课堂思政“做事脚踏实地，一步一步稳步前行，才能实现理想”，比如步进电机连续运行的知识对应课程思政元素“分布和连续恰如人生道路，分别走好每一段道路，为后续人生奠定基础，才能不断走好人生的道路”，比如讲述三种补偿方式的知识可以对应课堂思政元素“每一种补偿方式都各有优点，实际使用时依据把握主要因素，忽略次要因素的原则，取长补短合理选择使用”。在深挖专业基础课知识和课程思政的关联时，紧密联系实际，合理把握“教”与“学”的关系，探索课堂思政元素融入专业课的新方式、新方法、新路径，实现全程育人、全方位育人和全员育人的“三全”思政格局。以实现“守好一段渠、种好责任田”的任务要求，将价值塑造、知识传授和能力培养三者融为一体。本次备课注重前后知识融会贯通，将已知的变压器工作原理和异步电动机的基本结构联系起来，尝试分析解决本次课未知的旋转变压器问题，并将这种学习方法应用于以后的工作生活当中，走好从课堂到任职岗位的跨度[9]。

结语

本次备课通过将旋转变压器的知识划分层次，将低阶教学目标课前制作预习课件指导学生预习，对比较复杂的高阶教学目标开展丰富多样的教学活动，深化学生对知识的理解，在传授知识的同时注重方法的培养，帮助学生塑造良好的价值观。作为新教师，为授课做足准备十分必要，新教师只有把内容理清，思路理顺，教学方法选对，才能让学生理解掌握应用，才能把每次课讲好讲出彩。以旋转变压器的备课经验为例，本科备课对提升自身职业素养和教学能力具有重要作用，备好课也是新教师成长为一名优秀教师的必经之路。