工程教育認證背景下機電傳動與控制課程教學改革

文/魏宏靜 周知進 黃彪（貴州理工學院機械工程學院 貴州貴陽 550003）

一、機電傳動與控制課程簡介與現狀

《機電傳動與控制》是機械電子工程專業從機電一體化技術需要出發，為培養在機械電子領域中，既具有較高的理論知識，又具備分析和解決實際問題能力的技術人才而設置的課程，是機電結合的紐帶。該課程主要介紹交、直流電機及步進電機的結構、工作原理、應用場合、驅動方式、控制方法等內容，其中，重點介紹了電機控制方法，包括繼電器-接觸器控制，PLC控制等。該課程的教學內容包括理論教學28學時和實踐教學4學時，該課程依然處于偏重于理論教學的傳統教學階段，課堂講述以老師和教材為中心，這種被動灌輸的方式效果并不理想。而實驗多以驗證性實驗為主，學生根據實驗指導書的規定步驟進行接線即可完成實驗，所以這種驗證性實驗項目無法達到培養解決學生實踐能力和工程應用能力的目的。課程現有的考核方式主要分為三部分，即期末考試（60%）+平時成績（20%）+實驗（20%）。這種評價方式把期末考試即理論知識作為重點，是不夠科學的。然而根據工程教育認證的要求，教學過程應當重點關注學生成長和專業能力提升，注重學生解決工程實際問題能力的培養。目前，課程與工程教育認證要求仍存在較大差距，需要對該課程進行改革。

二、基于工程教育認證的課程教學改革措施

為了滿足工程教育認證“以學生為中心、成果導向和持續改進”的要求，機電傳動與控制課程的教學從教學大綱的修訂、教學模式和方法的改進、考核評價方式的優化等3個方面進行改革。

1.修訂教學大綱

根據工程教育認證的要求，各專業應當根據專業培養目標和畢業要求進行課程體系的設計，確定專業開設的相關課程，規劃課程的具體教學內容。“機電傳動與控制”課程改革首先應根據培養目標和畢業要求進行教學大綱的制定，課程學習目標需體現對畢業要求的支撐。根據“機電傳動與控制”課程的特點，該課程應實現對畢業要求中“掌握機械產品制造/控制專業知識”、“具備機械電子工程專業所需的設計與開發能力”和“能夠針對復雜機電問題，設計解決方案”指標點的支撐。根據以上三個指標點，確定課程教學目標：

課程目標1：了解機電傳動與控制技術發展的新理論、新技術和最新發展趨勢，培養學生的愛國情懷和使命感。

課程目標2：掌握電機及繼電器等相關知識，能夠根據設計要求，有所創新地設計出符合要求的機電控制系統，并能夠對系統進行分析。

課程目標3：能夠結合機電傳動與控制系統設計基本原理和相關實驗設計要求，設計有效、可行的實驗方案，并在實驗過程中，正確選用相關電器元件，在符合相關要求的前提下準確地完成實驗。

課程目標4：能夠針對機電傳動控制問題，選擇恰當的控制器件和控制方法，編制特定功能的機電系統控制程序。

2.豐富課程內容

通過對教學教材內容與先修課程內容的梳理，將理論教學內容分為自學類、講授類和項目討論類三種類型。

第一，自學類內容。將與電工電子技術、PLC等課程已學習過的內容確定為自學內容，將學習內容制作成課件，通過雨課堂推送給學生，學生可以自己安排學習計劃，對知識進行自學。老師可以在手機小程序中查看學生的學習情況，以便督促學生進行學習，了解學生在學習過程中遇到的問題。在自學過程中，學生如果對某些內容有不理解的情況，老師可以督促學生查閱其它參考資料，鼓勵學生自主解決問題。然后在雨課堂上推送課后練習督促和檢查學生課后的學習情況，對于那些學生無法解決的問題，統一在課堂上進行解答。這種方式可以給重點和難點內容以及項目討論類內容留出更多的學時。

第二，講授類內容。對以交、直流電機、步進電機控制特性和調速系統、三相異步電機的繼電器接觸器控制、PLC等重點基礎知識進行詳細講授，在課程講述過程中，將知識點與實際的工程問題聯系起來，讓學生明白所學知識有哪些應用點，提高學生的學習興趣。例如，在講述直流電機的啟動、調速和制動的過程中，將授課內容和學生在大創項目中所涉及相關內容結合起來，分析交流電機、步進電機調速控制等問題。通過這些與學生大創項目緊密聯系的學習內容，有效激發學生學習興趣。

第三，項目類內容。增加項目討論類的學習內容了解智能制造業控制技術現狀，有針對性地選擇恰當的工程應用案例來增加教學內容的豐富性。鼓勵學生自己思考和設定實際應用中的機電傳動控制問題或由教師拋出工程應用實際問題，對工程實際中復制機電系統機械能分析，詳細分解成若干部分，針對各部分涉及的理論知識進行梳理和講解，讓課堂上講解的知識點服務于工程項目。接下來學生分成小組通過查找資料、討論等方式最終提出解決方案，并通過制作PPT、現場匯報環節將小組的成果在班級內部展示，采用學生之間小組提問和老師提問、引導、點評相結合，讓學生把課堂上學到的知識應用到具體的工程應用案例中，教學設計如圖1所示。比如在講到PLC控制這部分內容時，可以結合制造車間AGV控制或電梯控制案例去啟發學生思考其控制邏輯、實現方法、控制功能、控制流程等。通過這種方式，改善教學效果，鍛煉學生解決實際問題能力。

圖1 項目式教學設計

實驗教學也需要進行相應的調整，在設計實驗項目時，應該盡量增加設計性實驗和綜合性實驗。這兩種實驗可以加深學生對所學理論知識的全面理解，理解課程不同章節知識點之間的關聯性，鍛煉和培養學生的動手能力以及解決實際工程問題的能力。在實驗期間，教師需要及時與學生進行溝通和交流，掌握學生的動態，鼓勵學生提出問題，在學生遇到無法解決的問題時，予以及時的解答和指導。

3.優化考核評價方式

在課程改革過程中，評價方式應突出解決工程實際問題能力的重要性，課程考核成績由課程考試成績（占50%）、平時（作業5%+項目25%）和實驗（占20%）構成。對于項目部分的成績，每個小組內部成員的分數因工作量和工作完成情況而有所差別，表現較好的同學會得到更高的分數。這種新的考核方式，降低了期末考試所占的比重，可以減少學生平時不認真，考試之前突擊復習的情況發生。又對學生的綜合學習和運用理論知識解決實際問題的能力進行了評價。同時由于項目的要求，項目組成員之間需要進行良好的溝通和討論，可以培養學生的表達、交流、溝通、統籌等能力，對學生的綜合素質進行了鍛煉。

三、結語

“機電傳動與控制”課程作為機械電子工程專業一門重要的專業課，為保證該課程對畢業要求的能力和素質培養目標的支撐，使其符合工程教育認證的要求。本文對課程教學過程中普遍存在的問題進行了探討，將課程目前的基本情況與工程教育認證要求對比后，找出了課程存在的問題。然后，從三個方面提出了改革思路和措施，通過課程改革，使課程教學目標更加清晰、教學內容更加多樣、考核評價方式更加合理，并將在后續教學實踐過程中將進行驗證和持續改進，以培養學生的科學思維方式和解決工程問題的能力，逐步提高綜合素質。