“德国常导超高速磁浮列车的工作原理”的信息化教学设计

任瑞琪　朱慧勇　张笛　房楠

摘   要：社会经济的不断发展对交通运输工具提出了快捷、安全、舒适及符合环保等更高的要求。以“德国常导超高速磁浮列车的工作原理”为研究对象，从教学环境、教学设计内容、教学方法、教学策略、教学反思5方面进行教学设计，具体展示了其信息化教学的设计过程。

关键词：磁浮列车;信息化教学设计;信息技术

信息化教学就是在信息化环境中，教育者与学习者借助现代教育媒体、教育信息资源和教育技术方法进行的双边活动。信息化教学设计的发展趋势为职业院校教师与学生依据教学标准共同合作，从而设计出适合学生认知特点的学习路径与方法，为学生学习提供科学、有效、及时的支持与服务[1]。

“直线电机与磁浮驱动”课程是铁道机车车辆制造与维护专业基础领域的一门课程，是该专业学生的拓展必修课。在传统的理论课堂中，教师更多实行“填鸭式”教学，这种满堂灌的方式极难调动学生的课堂参与性与整个学习思考过程的主动性，从而使学生对一节课的重点与难点很难把握，造成上课效果不佳的后果，因而，急需进行教学方法和教学手段的改进。实施信息化教学对提升教学效果是一种有效的教学改进[2]。本课题以西安铁路职业技术学院“直线电机与磁浮驱动”课程中“德国常导超高速磁浮列车的工作原理”这节课为例，进行信息化教学设计，以提升教学效果，同时为高职铁道机车类专业其他相关课程的信息化教学开展提供示范。

1    教学环境

1.1  学生情况

本次教学设计的教学对象是西安铁路职业技术学院机车车辆制造专业大二的学生，他们能够熟练使用计算机、手机等信息化设备与各种网络技术，是“95后”—信息化时代的原住民。

1.2  教材

本门课程选用的教材是《直线电机与磁浮驱动》，该教材的主编是西安铁路职业技术学院省级名师李益民教授，由西南交通大学出版社出版。这本教材也是全国首家介绍磁浮列车原理的高职教材。笔者在对教材内容十分熟悉的基础上调研了西南交通大学磁浮技术，同时，对长沙磁浮快线进行了参观与学习，从而对磁浮技术有了较深的理解。

1.3  课程标准

“磁悬浮与直线驱动”这门课程是铁道机车车辆制造与维护专业的拓展必修课，主要讲述磁悬浮与直线电机的发展及现状，并简要介绍磁悬浮与直线电机的结构与工作原理，在“磁悬浮与直线驱动”的课程标准中，德国常导超高速磁浮列车的工作原理占用2课时。

1.4  教学设备

首先，西安铁路职业技术学院为每个班级都配备了可以播放PPT与视频的多媒体教室。其次，教师针对所带班级建立了一个微信群，在充分发挥网络作用的同时方便与学生进行交流。最后，让学生下载安装蓝墨云班课软件APP，进行课前预习与课后复习，该软件具有互动、总结、评价、测试等功能。

2    教学设计内容

2.1  教学目标

本部分教学内容与本节课的教学目标是依据铁道机车车辆制造与维护专业人才培养方案和“磁悬浮与直线驱动”的课程标准要求确定的。本节课的学习目标是：（1）电磁铁的工作原理。（2）直线同步电机的工作原理。本节课的能力目标是：掌握德国磁浮列车的悬浮、导向、驱动3大基本原理。

2.2  教学内容与教学过程

教学内容为德国常导超高速磁浮列车的悬浮、导向与驱动的工作原理。教学过程如下：首先，学生利用蓝墨云班课教学平台，课前预习电磁铁的工作原理、控制方法以及三相旋转同步电机的工作原理。其次，在课堂上，先讲解电磁铁的工作原理，之后通过在课堂上演示悬浮原理即使悬浮小球处于稳定悬浮状态，让学生明白在实际中怎样通过电磁铁来实现控制磁浮列车的悬浮状态。再次，在课堂中讲解导向的原理并通过观看德国磁悬浮列车视频，让学生明白列车如何进行导向。最后，通过现场演示直线同步电机原理与观看视频，让学生明白磁浮列车如何进行驱动。

2.3  重难点

重点：磁浮列车的悬浮与导向原理。

难点：磁浮列车的驱动原理。

2.4  教学拓展与教学创新

（1）教学拓展：主要是依靠网络，播放相关视频，让学生进行自主探究式学习。（2）教学创新：演示悬浮控制操作，具体如图1所示，将实验带入课堂，通过生活中非常简单的实验，明确清晰易懂的直线同步电机原理，再通过视频等信息化手段进一步揭示其原理。

3    教学方法

借助信息化教学资源库中大量的图片和视频等信息，采用任务驱动与自主探究的教学方法。

4    教学策略

4.1  课前准备

策略一：教师利用蓝墨云班课教学平台和微信群发布课前任务，学生接受任务。

策略二：学生通过手机或笔记本等上网工具在相关网站上搜集关于磁浮列车的视频资料。

策略三：教师利用蓝墨云班课教学平台在线测试，及时了解学生对电磁铁与三相旋转同步电机知识的掌握情况，从而针对不同班级做出相应的测试方法，做到因材施教。

4.2  重点突破

重点：电磁铁的控制。

策略一：夯实基础，认真学习电磁铁控制的相关知识，其中，电磁铁磁场的大小与有无铁芯、线圈匝数、电流大小密切相关。

策略二：教师在教室演示悬浮装置的同时让学生了解磁浮列车主要是通过控制电机中电流的大小来实现悬浮的，从而理解磁浮列车的悬浮原理。

策略三：教师通过给学生播放磁浮列车导向控制视频，让学生了解磁浮列车是通过控制电磁铁的电流来实现导向的。

以上策略的应用，使学生掌握了磁浮列车的悬浮与导向的基本原理。

4.3  教学难点突破

策略一：教师现场演示直线同步电机原理，用令人耳目一新的方式使学生理解直线同步电机的工作原理，具体如图2所示。

4.4  教学拓展

策略一：课前发布任务，让学生对电磁铁与三相同步旋转电机的工作原理进行复习。

策略二：课前搜索磁浮列车相关视频，在放视频的同时激发学生的学习兴趣。

策略三：由于部分实验很容易就能做到，学生在做这些实验的同时增强了动手能力。

4.5  教学评价

策略一：教师根据蓝墨云班课教学平台在线测试，及时了解学生对电磁铁与三相旋转同步电机工作原理的掌握情况，进行诊断性评价。

策略二：通过课堂上的悬浮小球实验演示与磁浮列车的相关视频播放等，加深学生对所学知识的理解，进行效果性评价。

策略三：学生课后在线测试提交成绩，教师进行总结性评价。

5    教学反思

教学效果：学生在运用信息化教学设备与技术的课堂中，很容易发挥自己的主动性优势，教师也很容易启发学生的探究式思维方式，从而使课堂气氛活跃，学生乐在其中。

创新点一：将悬浮装置搬进教室，学生很容易理解悬浮原理，通过简单实验来演示同步直线电机工作原理，使学生很容易掌握。

创新点二：通过观看视频，学生很容易就能掌握導向与驱动原理。

[参考文献]

[1]张跃东.职业院校信息化教学设计的程序与方法[J].中国职业技术教育，2018（35）：48-58.

[2]朱慧勇.“超声波传感器的应用”的信息化教学设计[J].现代盐化工，2018，4（2）：134-135.