混合式教學模式在機電傳動與控制課程中的探索與實踐

黃敏 劉洪霞 陳豐 張華

摘要：互聯網技術的發展以及各種教學模式的探索和信息化教學平臺的建設，為機電傳動與控制課程的教學模式的改革奠定了基礎。本文結合本課程的實際教學情況和指導學生的經驗，將混合式教學模式引入本課程的教學中，引導學生積極主動地學習，改善教學效果，為培養高水平應用型機械電子工程專業人才提供支撐。

Abstract： With the development of Internet technology， the exploration of various teaching modes and the construction of information-based teaching platform have laid a foundation for the reform of teaching mode of electromechanical transmission and control course. In this paper， combined with the actual teaching situation of this course and the experience of guiding students， the blended Teaching mode is introduced into the teaching of this course， which can guide the students to study actively， improve the teaching effect， and provide support for the cultivation of high-level applied mechanical and electronic engineering professionals.

關鍵詞：混合教學;教學模式;機電傳動;步進電機

Key words： blended teaching;teaching mode;electromechanical drive;stepper motor

中圖分類號：G423.07? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）02-0253-02

0? 引言

《機電傳動與控制》課程所介紹的電動機知識被廣泛用于汽車、內燃機等領域;涵蓋較多電機的工作原理、公式推導及相關概念，較抽象，且涉及學科較多，包含電磁學（如恒定磁場、旋轉磁場、脈動磁場等相關概念），電力電子技術（如整流、逆變、脈沖寬度調制等電路的理解），機械工程控制基礎（如閉自動環控制系統、PI調節器等），電機學（各種電機的結構與原理），電動機的機械特性及電力拖動等概念與方法，繼電器-接觸器控制電路，主要教學目的是使學生掌握電機原理及其拖動控制系統等基礎理論，學會用各種電機、電器、電子元器件、檢測元件及電子計算機按一定規律設計控制系統，[1]培養學生在復雜機電系統中相關問題的工程思維方法和工程應用能力。

目前主要還是教師講學生聽的方式，學生學習的積極主動性不高;鑒于互聯網的迅速發展，互聯網+教育的推廣，混合式教學應運而生并迅速得到廣泛的應用，什么是混合式教學？混合式教學理念強調將面對面講授式課堂和線上學習相結合，借助適當的媒體技術，提供與教學目標相契合的資源和活動，從而取得最優化的教學效果。[2]混合式教學是指在適當的時間，通過應用適當的媒體技術，提供與適當的學習環境相契合的資源和活動，讓適當的學生形成適當的能力，從而取得最優化教學效果的教學方式。[3]

本文結合我校機械電子工程專業機電傳動與控制課程的教學現狀，充分考慮本校學生的學習基礎與專業培養計劃，利用信息化時代豐富的網絡資源，運用智慧教學工具——超星學習通輔助教學，將混合式教學模式運用到本課程中。

1? 基于學習通的混合式教學實踐

混合式教學是“互聯網+教育”背景下的一種新型教育形式，也是信息化時代教學改革的發展趨勢[4]。混合式教學的實施可以分為課前、課中、課后三個階段。

1.1 教學準備

第一，明確課程地位。機電傳動與控制課程作為我校機械電子工程專業的專業核心課，是機電系統與機電系統控制實現的紐帶，對于學生掌握機電傳動與控制的專業知識、培養學生分析和解決實際工程中機電一體化問題的工程應用能力，具有不可替代的作用。然而學生在學習了本課程后，反映最多的一個問題就是知識點多，且知識點之間聯系很少，知識點都是孤立存在的，很難舉一反三活學活用。因此讓學生知道本課程所學知識點與該專業其他課程之間的聯系，了解整個課程的知識點體系是非常有必要的。第二，修訂教學大綱，優化教學內容。首先，我校機械電子工程專業課程大綱要求介紹的電機知識較傳統老舊，沒有結合時代發展的新動向，一些內容較簡單如直流電機的結構與工作原理，在網上有很多高質量的學習資源，包括慕課視頻，學生可以通過自學掌握這部分知識，教師準備一些相關的客觀題檢測學習效果，再根據檢測結果有針對性地詳細講解個別難點;其次，對機械電子工程專業的學生而言，主要研究對象是生產機械中的電動機，掌握電動機的原理并根據實際情況合理選用控制方法即可，其他如整流、逆變及PWM等相關內容，則可以有選擇地了解學習。因此教學大綱的更新修訂和課程教學內容的優化，讓本課程各知識點之間更具有邏輯性，也更便于學生對知識點的理解及應用。第三，優化多媒體課件，豐富課程資源。課件作為課堂教學描述知識的手法，在教學中占據著重要的地位，它起著連接教師與學生的作用：教師將課件表示出來的概念、圖形、公式、特性曲線等知識有機地連接起來，通過講解， 將其孕育的知識與理論傳遞給學生。[5]學生跟著課件理解教師的講解，通過練習或實踐將知識點內化。除了多媒體課件外，與課程相關的學習資源如例題習題的分析解答可以錄制成短視頻上傳學習通，學生則可以根據自己的學習情況隨時查看不懂的內容。因此在課程內容優化的基礎上，更新多媒體課件、完善課程配套資源是必要的。

1.2 課前導學

教師要按照課程內容要求，借助線上信息化教學資源，如中國大學MOOC平臺的優質資源，進行資源的整理與篩選。利用超星學習通發布課前學習資源，如步進電機的基本結構和工作原理的演示視頻、動畫、課件PPT、學習要求或注意事項等。

根據教師發布的學習要求，學生完成教師發布與教材內容相關的學習任務。線上學習結束后，學生完成教師發布的測驗并提交。學生通過課前導學預習本節學習內容并檢測對本節知識的認知水平;而教師則通過線上測驗掌握學生的學習情況，如此有利于提高課堂教學的效率。

1.3 課中探究

根據預習內容測驗的結果，教師在課堂上與學生積極討論，解決不懂的問題。采用這種學習方式，學生能夠積極思考，及時發現沒有弄明白的知識點，也可以隨時提出自己的疑問。因此在整個教學過程中，學生在教師的引導下是帶著問題去學習，也在不斷的發現新的問題;整個教學過程充分調動了學生的能動性，有助于培養學生自主探索問題的能力，同時樹立對學習的自信。

1.4 課后輔導答疑

互聯網的發展為教育帶來了豐富的交流渠道，由單一的線下交流變為線上、線下多途徑交流，這為教師和學生提供了更多的互助溝通的機會，提高了學生的表達能力。學生還可利用信息技術收集整合知識、充分思考。

2? 課程考核方式的構建

根據工程教育專業認證的要求，課程組對本課程的考核方式進行了調整并在持續改進中;以考核學生能力培養目標的達成為主要目的，以檢查學生對各知識點的掌握程度和應用能力為重要內容，包括平時成績、實驗成績和期末成績三部分，平時成績包括考勤、課堂活動、作業和隨堂測驗等環節，實驗成績包括實驗過程和實驗報告考核環節，期末成績包括期末考試環節。相應地，課程總評成績由平時成績、實驗成績和期末成績三部分加權組成，各環節成績與總評成績均為百分制，在總評成績中，平時成績、實驗成績和期末成績所占的權重分別為30%、10%和60%。并將本課程的教學目標分解為以下子目標：

目標1：掌握機電傳動系統的運動方程式及其含義;掌握幾種典型生產機械的負載特性;掌握機電傳動系統穩定運行的條件，并學會分析、判斷系統的穩定平衡點;培養學生分析、判斷機電系統運行狀態的能力;

目標2：掌握直流電機、交流電動機、控制電動機的基本結構、原理、機械特性以及相關分析與計算;掌握各類電動機啟動、調速、制動的常用方法以及每種方法的優缺點和應用場所;掌握運用機械特性的四個象限分析交、直流電動機運行狀態的方法;培養學生根據實際情況及電機運行特性，合理選用、使用電動機的能力;

目標3：掌握繼電器—接觸器控制線路中基本控制環節的構成和工作原理;培養學生分析較復雜的控制線路、設計一些較簡單控制線路的能力;

目標4：掌握晶閘管的基本工作原理、典型整流電路的工作原理及其特點;理解逆變與脈寬調制的工作原理、用途和控制;掌握交、直流自動調速系統中常見基本環節，常用反饋環節的作用、特點及適用場所;培養學生根據生產機械的特點和要求合理選擇使用機電傳動控制系統、能夠處理實際生產中控制系統運行問題的能力;

目標5（育人目標）：機電傳動與控制是一門理論與工程實際相結合的學科，在教學過程中融入思政元素：一是通過介紹機電傳動與控制對智能制造產業的重要性、戰略性，加深學生對本所學專業和課程的榮譽感和使命感;二是通過介紹國內外當前的差距以及一些熱點事件，喚起學生的憂患意識、科技報國熱情和擔當意識;三是通過介紹國內一些先進團隊、先進個人的事跡來培養樹立學生的民族自尊心和自信心。本課程的育人目標概括為“時代召喚使命，責任需要擔當”。課程目標與考核環節的對應關系如表1所示。

其中，考勤每次0.5分、課堂活動包括提問、討論、隨堂練習等由學習通記錄、作業每次0.5分、測驗由學習通發布每次5分。各考核環節所占分值比例也可根據教學安排進行調整，建議值及考核細則如表2所示。

課程目標達成度評價包括課程分目標達成度評價和課程總目標達成度評價，具體計算方法如下：

3? 總結

本課程的混合式教學還在摸索階段，在教學和課程考核方式等環節的設計仍存在一些問題，如教學設計方案細節上不夠具體、考核評價方式不夠多元化、教師借助信息技術進行教學模式創新的能力等，還有待改進;此外，混合式教學的開展還應結合學生的實際情況進行量身定制，才能充分發揮現代教育技術的優勢，調動學生學習的主動性和積極性。

參考文獻：

[1]王班，馮長水，李冰茹.《機電傳動與控制》教學問題分析及改進措施[J].教育教學論壇，2018（18）：249-251.

[2]李逢慶.混合式教學的理論基礎與教學設計[J].現代教育技術，2016，26（9）：18-24.

[3]王玲玲.基于混合式教學的普通高校綜合英語課程設計[J].管理觀察，2017（27）：111-112.

[4]李萍.基于任務驅動的翻轉課堂教學模式應用研究——以大學計算機基礎課程為例[J].陜西學前師范學院學報，2017，33（5）：71-75.

[5]黃榮瑛.基于教學大綱制作"機電傳動與控制"課件[J].北京航空航天大學學報（社會科學版），2008，21（2）：74-76.