基于“四位一體”的電機與拖動基礎課程教學改革研究與實踐

樊建強，李凱麗，楊鐵梅，馬艷娥，武志剛

（晉中信息學院，山西 太谷 030800）

電機與拖動基礎是電氣工程及其自動化專業的一門必修課，其理論性和工程性非常強，具有知識面廣、綜合性強、實踐強等特點，尤其是涉及到工程電磁場這部分無形的內容非常難理解，被學生公認為電氣工程及其自動化專業大學4年中最難學的專業課之一，在電氣專業的課程學習中占有舉足輕重的地位。隨著信息化教學技術的持續進步，以及國際工程教育認證的需求，原有的教學內容、教學手段、方法和技術均需改進，用以適應當前社會需要的多學科交叉融合的應用型人才。

1 電機與拖動基礎課程教學現狀

電機與拖動基礎主要包括電機學和電力拖動基礎2部分內容，要求學生不僅需要有高數、大學物理、電路理論、電磁場等課程的知識基礎，而且必須在課堂上要主動積極地學習。該課程內容多且難，理論知識結構復雜，學生在學習過程中感到很難，雖然授課教師非常努力地講解，但效果不好，究其原因主要表現在以下幾個方面。

1.1 學生知識基礎比較薄弱

由于該課程綜合性比較強，涉及到的知識點多且難，各章節之間的內容連貫性較強，如學生在前面某一個環節出了問題，沒有及時補齊短板，后續學習就比較困難，再加上學習習慣不好，故學習效果較差。

1.2 教師教學方法陳舊

大部分教師仍舊采用傳統的板書+課件的講授方式，教師對現代的教學信息技術的掌握不夠好，如授課教師對動畫、三維軟件、仿真分析動態軟件的掌握較差。雖然教師很努力備課講課，但是學生仍然是一臉茫然。在講解電機結構時，如教師所采用的電機結構圖是平面結構圖，這需要學生有豐富的立體想象力，對于那些沒有見過電機結構的同學來說，很難明白教師所講的內容。即使部分教師采用了Simulink 仿真軟件對其中一些內容進行了講解，但是抓不住學生的視覺，學生容易走神，學生都不明白教師所講的內容，課堂的互動性可想而知，教學效果不理想。

1.3 實踐教學難以滿足人才需求要求

實驗室的教學基礎設施都比較陳舊，很多教學軟硬件均不能及時得到更新。所以學生在實踐課堂上獲得的技能很多都已經過時，對他們未來的發展作用不是很大。除此以外，缺乏專業的實踐教學隊伍，授課教師既講解理論部分內容又指導實踐部分內容，班級較多，精力有限，也是當前電機與拖動基礎課程實踐教學環節得不到強化的客觀環境。

2 “四位一體”電機與拖動基礎的課程教學方式改革

根據晉中信息學院對于應用型本科人才的定位和培養要求，本課程教學改革將圍繞知識、能力、素質、思政目標等內容，采用OBE方式，以提高學習興趣為目標，構建以四大電機為基礎，電磁感應為主線，電力拖動應用為目的，理論與實踐并重，理論為實踐服務的“四位一體”新型的教學理念。

2.1 “四位一體”理念

圍繞“工程認證背景下應用型本科立德樹人”，采用PBL項目驅動+情景式可視化+線上線下混合式+思政四位一體進行課程改革，見圖1。

圖1 “四位一體”教學改革模型Fig.1"Four in one"teaching reform model

2.2 教學方法

2.2.1 PBL項目驅動教學

通過調研企業對電氣工程人才的素質和能力方面的確切需求，重新梳理人才培養方案中的培養目標，從企業生產的項目入手，弱化基礎理論的推導，采取學練有效結合，加大電氣工程師職業素養和能力的培養，秉承“學、教、做、練”閉環控制的理念，重組教學內容，打造“三內容、八項目”的PBL項目驅動教學體系，具體見圖2。

圖2 項目設計Fig.2 Project design

2.2.2 情景可視化教學

為了改變教師講的熱火朝天學生學得茫然的傳統授課現狀，以激發學生的學習興趣為目的，進行了情景可視化嘗試。便于學生理解講課內容，在對于電機機構部分中電磁場部分利用有限元分析軟件，變無形的電磁場分布為有形。應用仿真軟件將電機及拖動部分的特性具體化以圖形的方式展示，方便學生對比學習；電機與拖動基礎課程教學的可視化方案，見圖3。這樣為該課程建立了三維立體圖形、動畫和實物影像的案例庫，為學生立體、動態和直觀地呈現出了電機各部分結構，學生在學習時能夠很直觀地對教師所講的內容理解和掌握，教學效果自然就會提升[1]。

2.2.3 線上線下混合式教學

采用學習通平臺，教師提前上傳學習資料，通過布置任務將需要講解的部分內容轉移到線上，學生課下安排時間學習，利用學生端觀看知識點視頻內容，然后在課堂上，教師與學生、學生與學生進行互動。整個教學過程，學生為主角，以學生獲得為目標，變為主動學習與運用知識[2]。混合式教學模式見圖4。

圖4 混合式教學方式實施圖Fig.4 Implementation diagram of blended teaching method

2.2.4 課程思政教學

結合課程內容與當前形勢，以電機的設計、制造、利用為切入點，圍繞科學家態度、工匠精神、家國情懷等思政內容講好中國故事，幫助學生堅定“四個自信”、不忘學習的初心和使命[3]。課程思政融入結構見圖5。

圖5 課程思政融入結構圖Fig.5 Curriculum ideological and political integration structure chart

通過大量的可視化案例展示和分組討論，在堅守教學內容科學性、邏輯性、完整性的同時，把思政鮮活案例有效融入課堂，讓學生切身感受到祖國的強大，由純專業知識傳授轉變為“專業+思政有效融合”模式，既能滿足培養應用型人才，又能使學習過程快樂輕松。

2.3 調整考核方式

在課程綜合評定中增加了過程考核和思政元素考核的比例，根據學習通平臺統計的數據增加過程考核的量化指標作為平時成績，激發學生加大學習時間投入，充分“動起來”，使學生達到“真學習”→“會學習”→“樂學習”的目的[4]，具體見圖6。

圖6 課程成績比例Fig.6 Course grade ratio

3 結語

電機與拖動基礎課程的教學改革是一項復雜而系統的工程，需要借鑒各學校先進的教學理念結合工程教育標注要求不斷改革，以滿足企業對工程人才能力的需求要求。在ASIIN 工程認證過程中結合電機與拖動基礎課程“四位一體”的教學改革模式，有效提升了課程教學目標，育人效果達成度較高，教學效果較好，改革的路就在腳下，需要不斷持續進行。