“控制電機及其應用”課程教學改革與實踐＊

曾新紅，劉志軍，詹怡怡

（1.廣州航海學院電氣工程系，廣東 廣州 510725；2.廣州航海學院教務處，廣東 廣州 510725）

由于“控制電機及其應用”課程涉及到電路、電力電子、單片機、過程控制、傳感器等專業知識，如果前期基礎知識不牢固，會導致學生覺得該門課程理論知識深奧，難以理解掌握。為激發學生的學習熱情，對專業知識學以致用，在多年的教學過程中，筆者不斷研究和探索其教學方法，使其逐漸成為學生喜愛的一門課程。

“控制電機及其應用”課程專業性較強，又是一門選修課，各高校選上率不高，因此對該門課程的教學研究甚少，筆者是在摸石頭過河中探索前進。不同的教學模式適宜不同的課程，每一門課程都有其特殊性。筆者認為，教師在研究其課程特點和學情后，采取適宜的方法，能調動學生學習的積極性，并能讓學生較好地掌握了該門課程的知識點并應用之，就是成功的教學。

近年來隨著信息技術和互聯網的發展，特別是這兩年疫情的影響，線上線下混合式教學無疑是熱門話題，SPOC（Small Private Online Course）教學模式成為國內外高等學校教學改革與研究的熱點。基于MOOC（Massive Open Online Course）的教學在2008年始，就已在全世界高等院校掀起教育改革熱潮，2013年起引起了中國高等院校的廣泛關注，中國各大名校也爭相實施課程改革。伴隨著MOOC 優質資源的開放利用，更多高校開啟了基于SPOC 模式的課堂教學改革。至2021 年8 月，在中國知網以“SPOC”的索引文獻已有5 790 篇之多，其中博碩論文有199 篇，這種教學模式幾乎已涉及每一門學科。文獻[1]中描述了南京大學電子科學與工程學院在“電路分析基礎”課程中，應用SPOC 教學改革項目的研究獲得較好效果。大部分觀點認為SPOC 方式教學轉變了傳統的教學觀念，調整了師生的角色，減少課堂講授時間，將直接進行講授環節放在課前，有機會完成更多活動；針對性強，適合大學課程的專業教學，依托在線教學平臺，通過自動評分系統給予學生快速反饋，允許多次提交作業次序，學生可多次反復練習強化知識；學生可以根據自身情況靈活安排時間學習，對難掌握的內容進行反復觀看；豐富了課堂形式，激發了學生的學習興趣，提高了學生自主學習的意識；同時，網絡教學給學生帶來了一種不受時間和空間束縛的學習模式，有利于培養學生的自主學習能力和創新能力[2]。鑒于此，筆者也在“控制電機及其應用”課程教學中進行了線下線上混合式教學模式的教學改革。

1 充分利用網絡技術資源，尋求適宜的教學方法

隨著信息技術的發展和人們物質文化生活水平的提高，現代青年普遍處在機不離身的狀態。在上課中，如果學生覺得上課乏味，教師稍不留神，學生就會拿出手機來玩。為了避免學生上課玩手機的現象，首先，教師要備好課，盡可能吸引學生的注意力；其次，課前統一要求學生將手機存放在課室門口的手機袋里，按學號放置，并以此來點名，懸空的手機袋，呼其學生姓名，看其是否有遲到、曠課現象。同時，充分利用人人有手機、網絡信息發達的機會，課程教學中，利用網絡技術平臺，將傳統的線下課程改為線下線上相結合的教學方式。利用網絡平臺拓展學生的學習時限，合理應用騰訊課堂、雨課堂、學校優慕課平臺、QQ、騰訊會議輔助教學。利用在學校網絡教學綜合平臺中創建的課程資源為學生提供課前預習、課后復習和交流的平臺。

學校的大力支持為“控制電機及其應用”課程改革提供了條件。

傳統教學模式已經不適應現代科學技術的發展，在信息爆炸的當今時代，對于時刻不離手機的青年一代，如何激發學生的學習熱情，是值得每一位教師深思和嘗試的問題。信息技術的發展和網絡技術的普遍應用，致使線下線上融合的教學模式容易嵌入到學生日常生活學習中。提升本科應用型大學教育的教學質量的大背景，為學生個性化學習提供了條件。早在2012年，學校就要求每位教師建立一門以上的網絡課程，學校安排了專門的技術人員為教師網絡課程建設時可能出現的問題給予技術支持，學校也為每位教師提供了雨課堂教學平臺；聘請有名專家到校講座，并舉辦教師經驗交流會，以開拓教師的教學模式和提高教學質量；學校返聘離退休教師，組成教學督導組，聆聽每位教師的授課，了解其上課情況和課堂秩序，對教學方法好的教師給予表揚和宣傳，對教學效果欠佳的教師給予糾正和建議；學校的大力支持和多年優慕課網絡資源的積累為該門課程開展線上線下相結合的混合式教學提供了條件。已在優慕課平臺建立的“控制電機及其控制”課程程資源有教學大綱、教案、教學課件、學習微視頻，動畫資源，網上自測等。還采用中國大學相關MOOC 課程作為課程的拓展和補充。

授課中，改變了傳統的教學模式。課堂上，引用BOPPPS[3]（Bridge-in、Objective 、Pre-assessment、Participatory learning、Post-assessment、Summary/closure）教學設計理念。

通過導言吸引學生的注意力→明確學習目標→前測→主動參與式學習→后測→總結，提高同學們的學習積極性和專注力。導言中常常融入思政內容，關注時政新聞和科技前沿發展動態，培養同學們追求真理、實事求是、勇于探索與實踐的科學精神。時常教導學生，作為電氣工程專業人才，特別是在一線工作的技術人才，要有精準可靠、精益求精的精神，同時提升學生創新設計能力和與人合作中良好的交流溝通能力。文中提到的前測、后測主要以課堂問答的形式體現，或是利用網絡，在上課前10 min 發送測試題至雨課堂進行課堂前測。這樣，一方面也可以起到點名作用，一方面可以了解學生學習內容的掌握情況。課堂前測的成績將計入平時成績中。

課堂前測和點名有效地提高了學生的出勤率和學習主動性，遲到的學生大幅減少，除了個別學生偶爾因傷或生病請假外，學生出勤率能達到99.5%以上。課中，采用多種形式的課堂互動，以提升課堂的活躍度，除了在講課的時候經常用不同的提問方式與學生互動，還不定期地隨機抽點學生講解小部分課程內容，給予學生展示自己的機會。同學們上課打瞌睡的少了，學習的參與度得到提高。

2 改變傳統的作業布置方式

傳統教學中，每章節上完后即布置相關課程作業。根據以往的情況，筆者每每布置完作業后，抄作業的同學不少，很多同學不經思考就將作業抄上來，教師批改作業時，發現一大批雷同現象，連錯別字、公式都錯得一模一樣。教師一再強調不許抄作業，但起效甚微，屢教不改。評講后，也很少同學會糾正過來再提交。鑒于此，該課程筆者不再每章節布置課后作業，每章節的作業主要以課堂提問的形式完成，每一個同學都可能提問到，所以每一個同學都要做好準備，課堂提問回答正確的加分，回答錯誤的扣1 分，但主動舉手回答的，如果回答錯誤，不扣分也不加分，回答正確的有獎勵分。這些分都將記錄到總評成績。在首次上課時，就提出將在第四章學完后，在同學們有一定的學習基礎后，布置大作業。

布置的大作業是選擇自己感興趣的電機，利用該電機輔以學過的專業知識，設計一款作品，可以是實物，也可以是仿真效果作品。學生可以自由發揮自己的想象。4 人一組，各自分工。設計的成品在本課程結束前，將安排在課堂展示。各組派代表上臺演講展示，對所使用的電機工作原理要詳細介紹，并說明其制作過程和控制機理，臺下同學們可以提問和質疑，演講者要對提問與質疑作答。臺下其他各組隊員對臺上作品的介紹和答疑情況進行打分。結束后，根據總體得分的高低進行排名，每班前3 名的組隊，教師將會給予學習用品獎勵。大作業的成績將占據平時成績50%的比例。筆者發現此種方式能極大地鼓舞學生的學習創作熱情。從課程教學的第4 周開始布置大作業，要求到12 周左右提交成品。這樣教師可以在課程結束前幾周找時機安排學生上臺演示其作品。

大作業布置后，同學們便積極查找素材，主動了解本課程的內容，對自己感興趣的電機提前看書預習，看不明白的，問老師或同學，筆者在學校優慕課平臺中也提供了學習資源，還給學生提供給其他學習資源平臺，比如嗶哩嗶哩學習網站、中國大學MOOC 課堂等。在該課程互動平臺中，如能積極回答其他學生疑問，并回答正確的，也有獎勵分，1～5 分。教師會時常關注平臺，根據情況給適當獎勵分，這些分都將記錄在總評中，這樣學生學習的主動性提高了。某天，筆者在中午巡查學生宿舍的時候，看到有些學生正在用電腦看視頻，問他們在看什么，學生回答說正在加強學習單片機知識，學過的單片機知識掌握得不太好，現在想用直流減速電機做一個智能尋跡避障小車的設計，要用到單片機，所以就在嗶哩嗶哩網站找視頻再學習。作為教師，這正是筆者期望的，同學們有了構思后，就要想辦法完成它，缺哪方面的專業知識，就要自己去查找資料彌補其不足。不但首先要熟悉電機知識，還要掌握其控制原理，熟悉其他課程專業知識。有些同學想做電機仿真控制的，也有在加強MATLAB的學習或其他課程的學習。同學們課外玩游戲的少了，主動加強專業知識學習的多了。原來覺得該門課程學習內容深奧，因為學生的主動學習，覺得并不是那么難學了。而且每一步完善自己作品的時候，學生都會特別興奮。從同學們提交的作品來看，大部分同學都花了很大心思在做作業，也很有創意。學生在課堂講解小組作品和演示情況如圖1 所示。

圖1 學生在課堂作品講解與演示

經過一學期的教學體驗，同學們學習成績有了很大提高，期末測試大部分為優良，沒有不及格。學生普遍覺得學習這門課程很有意義，不但學好了這門課程，而且鞏固了以前所學的多門專業課程知識；不但增長了自己的專業知識，也提高了自己的動手能力和分析問題的能力，而且還拓展了專業知識以外的知識，比如紅外線檢測和IC 卡感應開門設計，是學生通過自學獲得的知識，并將其應用于作品設計。

3 改變傳統的成績評定方式

為鼓勵同學們日常學習的參與度和持續性，總評成績跟以往做了些調節，傳統方式下總評成績分為平時成績30%+期末考試成績70%，平時成績主要以課堂考勤、平時作業和實驗成績來衡量。有些同學平時不怎么認真學習，期末時，借他人的筆記，熬夜突擊復習，也能考得好成績。現在為了突出學生平時學習的重要性，總評成績分為期末考試40%+平時成績60%，平時成績中包括[4]平時考勤、課堂問答與表現（包括線上互動，在本課程線上互動中，積極回答同學們提問的、回答正確的均有加分記錄）、實驗成績和大作業成績。大作業成績的給定，除了作品展示時的打分，還結合小組自評和互評成績來給定。學習成績評價組成比例如圖2 所示。

圖2 成績占比

4 學生反響與教學感悟

在期末對該門課程教學評價滿意度調查中，滿意率達到94%，大部分同學覺得該種線上線下相結合的授課模式容易接納，考核方式合理。學生反映在“雨課堂”課程前測中，時有網絡卡頓現象，導致未能真實體現學生學情情況，所以，“雨課堂”測試改成在課后測試，并延長問答時間，學生可以在中午或傍晚規定時間內作答。此種方式更能體現當天課堂學習效果。

今天的時代已經是知識經濟的時代、學習的時代。教師只有不斷地更新和拓寬自己的知識領域和教學認知，在工作中不斷地吸新引舊，研究教材，學習新知識，反思自己的行為，才能適應時代的要求，適應教育新形勢的需要。

5 結束語

對于“控制電機及其應用”課程，經過教學方式的改革，極大地提高了同學們的學習興趣和鉆研精神，教師的用心得到了同學們的充分肯定。在年度教學評價中，筆者有幸被評為學校為數不多的2020—2021 年度“優秀教師”。大學教育應該是起引導作用的教學，不給學生限制思維，讓同學們自由發揮想象，激發學生自主學習和自由探索的熱情。專業課程教學是一個長期不斷探索的過程，教與學相輔相成，只有教師用心去教，學生用心去學，才能起到兩相得益的作用。