基于“工程教育專業(yè)認證”的三相異步電機拆裝實訓(xùn)教學(xué)改革*

王金聰，謝永華，宋文龍，賈鶴鳴

（東北林業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040）

目前我國高等教育的理論與實踐脫節(jié)現(xiàn)象普遍存在，只注重理論知識學(xué)習(xí)、不重視工程實際應(yīng)用在工程人才教育中特別常見。為與時俱進達到“工程教育專業(yè)認證”標(biāo)準(zhǔn)，各大高校在人才培養(yǎng)方案上增大了實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中實訓(xùn)設(shè)計操作的比重，調(diào)整了相對應(yīng)的實訓(xùn)考核方案比重。電機學(xué)在電氣工程及自動化專業(yè)課中占有不可替代的地位，三相異步電機拆裝實訓(xùn)是踐行專業(yè)認證理念新開設(shè)的實踐教學(xué)，通過電機的拆裝，電機繞組的纏制、下線，使學(xué)生從實訓(xùn)中加深對理論知識的理解，即加深對三相異步電機的基本結(jié)構(gòu)和原理的認識。

1 三相異步電機拆裝實訓(xùn)教學(xué)考核目標(biāo)

基于“工程教育專業(yè)認證”的OBE 理念，基本主旨是“以學(xué)生為中心，以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向”，作為電氣工程及其自動化專業(yè)基礎(chǔ)課，“電機拖動”課程為后續(xù)的“運動控制”和“交流調(diào)速”課程奠定了學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，因此三相異步電機的課程體系、課程內(nèi)容、課程目標(biāo)等都應(yīng)圍繞學(xué)生實踐能力和工程實踐能力培養(yǎng)來組織制定[1]。基于“工程教育專業(yè)認證”的三相異步電機拆裝實訓(xùn)教學(xué)目標(biāo)是學(xué)生在掌握理論知識的同時增加動手實踐能力[2]，具體如下。

1） 通過對三相異步電機進行拆卸、繞組繞制和嵌線以及絕緣處理、繞組連線和整機裝配調(diào)試的過程，培養(yǎng)學(xué)生分析解決復(fù)雜工程問題的能力和工程實踐的能力。

2） 熟悉三相異步電機的操作規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并將其寫入實習(xí)報告中，鍛煉學(xué)生語言組織和撰寫能力。

3） 結(jié)合實訓(xùn)內(nèi)容，通過具體實際操作，掌握三相異步電機的基本結(jié)構(gòu)、基本原理以及拆裝方法，能夠檢測各零部件是否正常并對其編號，方便對照。

4） 能夠根據(jù)實訓(xùn)內(nèi)容制定合理拆裝實習(xí)方案。

5） 能夠根據(jù)實訓(xùn)的實際進程，發(fā)現(xiàn)實訓(xùn)方案存在的不足和問題，優(yōu)化實習(xí)方案，并通過實踐進行驗證。

6） 能夠?qū)θ喈惒诫姍C進行正確裝配、調(diào)試，并完成電機的上電測試，對測試結(jié)果進行分析從而得到合理、有效的結(jié)論。

7） 通過撰寫實習(xí)日志和實習(xí)報告環(huán)節(jié)，強化學(xué)生的工程實踐意識，培養(yǎng)學(xué)生文獻檢索、歸納總結(jié)和溝通表達能力。

8） 在實習(xí)實訓(xùn)過程中能自覺按照實驗室要求進行操作，遵守安全操作規(guī)范。

9） 在認識實習(xí)過程中能主動與小組其他成員合作，通過小組分工協(xié)作完成三相異步電機的拆裝，鍛煉學(xué)生各司其職并互相合作的綜合能力。

2 三相異步電機拆裝實訓(xùn)教學(xué)考核標(biāo)準(zhǔn)制定

“電機學(xué)”作為本專業(yè)主修的專業(yè)基礎(chǔ)課，三相異步電機拆裝實訓(xùn)教學(xué)考核標(biāo)準(zhǔn)的制定，從本質(zhì)上直接反應(yīng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、效果和教師的備課重點、難點。一整套好的考核標(biāo)準(zhǔn)可以更好地輔助教師準(zhǔn)備實訓(xùn)項目內(nèi)容，更好地把握教學(xué)內(nèi)容的難點講解和重點分析，同時也可以讓學(xué)生知道實訓(xùn)課程的側(cè)重點，做好課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。根據(jù)畢業(yè)指標(biāo)分解要求，三相異步電機拆裝實訓(xùn)教學(xué)考核分為兩大部分：一是根據(jù)學(xué)生考勤和工藝指標(biāo)、技術(shù)指標(biāo)的課堂驗收情況，給出考核表中操作部分的成績；二是在實訓(xùn)結(jié)束后，學(xué)生以組為單位，在一周內(nèi)提交實習(xí)日志和實習(xí)報告，指導(dǎo)教師根據(jù)實習(xí)日志和實習(xí)報告的撰寫內(nèi)容和完成情況批閱后公平公正地給出成績。

綜合操作成績與實習(xí)日志、實習(xí)報告成績，來確定學(xué)生實習(xí)的總評成績。本實訓(xùn)教學(xué)考核從實訓(xùn)前的預(yù)習(xí)報告、實操過程中的操作技能和實訓(xùn)日志、實訓(xùn)后的實習(xí)報告撰寫多個維度來制定，更科學(xué)、更有效地對學(xué)生進行全方位考核。針對每一項考核項目制定相對應(yīng)的考核細則，盡可能把各項指標(biāo)落實到具體的分?jǐn)?shù)上，以更好地體現(xiàn)考核重點的權(quán)重。

在傳統(tǒng)的電機學(xué)實驗中，學(xué)生使用浙江天煌科技實業(yè)有限公司的實驗平臺和電機導(dǎo)軌，通過傳統(tǒng)的原理圖進行接線，改變輸入電阻值和輸出負載功率，來進行三相異步電機的啟停實驗和機械特性曲線實驗[3]。學(xué)生只能通過片面的實驗數(shù)據(jù)，將其帶入到理論公式得出計算數(shù)值跟理想狀態(tài)進行對比，繪制曲線，完成實驗報告。學(xué)生按部就班地實驗操作，很難有獨立思考能力和動手能力的鍛煉，至于團隊之間的配合和互相協(xié)作更是談不上[4]。針對以上存在的問題，本文提出基于“工程教育專業(yè)認證”的三相異步電機拆裝實訓(xùn)教學(xué)考核標(biāo)準(zhǔn)，具體細則如下。

在實訓(xùn)課程開課之前，有效預(yù)習(xí)對于學(xué)生學(xué)好當(dāng)日課程有著至關(guān)重要的作用，預(yù)習(xí)報告直接體現(xiàn)了學(xué)生的預(yù)習(xí)效果，本預(yù)習(xí)報告重點針對電機原理理解和方案設(shè)計，二者的權(quán)重分別為0.3 和0.4，預(yù)習(xí)思考題是對預(yù)習(xí)效果的簡單考核，見表1。

表1 預(yù)習(xí)報告考核標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)“工程教育專業(yè)認證”的具體要求，實訓(xùn)課程加強了動手實踐能力考核，實訓(xùn)操作考核標(biāo)準(zhǔn)作為三相異步電機拆裝實訓(xùn)的重要考核標(biāo)準(zhǔn)，主要從實驗步驟安排和實驗現(xiàn)象分析及故障診斷、排查這兩大方面進行考核，再根據(jù)學(xué)生的操作規(guī)范度和對儀器設(shè)備熟悉度來全面考核他們的實訓(xùn)操作能力，見表2。

表2 實訓(xùn)操作考核標(biāo)準(zhǔn)

實習(xí)日志在每一門實訓(xùn)課程中都不可或缺，日志記載著學(xué)生工程實踐經(jīng)歷，記錄每天的實踐內(nèi)容以及遇到的不同問題，團隊之間相互合作分析問題并共同解決的過程。日志是每一天實訓(xùn)的小總結(jié)，問題的解決對于學(xué)生是對其自我分析、解決問題的綜合能力的考驗。見第78 頁表3。

實習(xí)報告是整個實訓(xùn)實習(xí)的總結(jié)，按規(guī)范要求整合、撰寫整個實訓(xùn)課程中的現(xiàn)象結(jié)果，針對實訓(xùn)過程中出現(xiàn)的問題進行分析討論，以保證實訓(xùn)報告的完整性。通過實訓(xùn)報告可以看出學(xué)生的綜合報告撰寫能力，根據(jù)報告的規(guī)范性和完整性對其進行考核，見第78 頁表4。

表3 實訓(xùn)日志考核標(biāo)準(zhǔn)

表4 實訓(xùn)報告考核標(biāo)準(zhǔn)

綜合表1~表4 的考核標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)整個實訓(xùn)課程的考核要點從實習(xí)日志、實訓(xùn)操作（工藝指標(biāo)和技術(shù)指標(biāo)） 和實習(xí)報告三方面進行總體考核要求的設(shè)定，根據(jù)專業(yè)認證的OBE 成果導(dǎo)向，考核注重學(xué)生的自我學(xué)習(xí)能力，對方案的論證與確定，遇到問題主動分析并解決的能力，更好地詮釋了專業(yè)認證的思想，見表5。其中，工作內(nèi)容包括繞線、下線、絕緣、裝配。

表5 實訓(xùn)實習(xí)考核指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)總表

3 三相異步電機拆裝實訓(xùn)課程達成度評價

實訓(xùn)課程達成度評價是一個目標(biāo)值，即在本專業(yè)課程中三相異步電機拆裝實訓(xùn)對應(yīng)畢業(yè)指標(biāo)的權(quán)重高低。對于三相異步電機拆裝實訓(xùn)課程的開設(shè)是否具有合理性，是對其進行評價的前提，如果開設(shè)的課程不合理，對其達成度評價更沒有意義。針對不同課程的培養(yǎng)目標(biāo)和對應(yīng)的畢業(yè)指標(biāo)的要求，對其達成度的評價也是層出不窮，只能具體問題具體分析，不同的課程采用不同的評價方法。本實訓(xùn)課程是考核學(xué)生的動手實踐能力，實際操作指標(biāo)占總考核成績的50%，報告的撰寫和梳理占50%。

4 三相異步電機拆裝實訓(xùn)實習(xí)教學(xué)改革

4.1 傳統(tǒng)的三相異步電機拆裝實驗

在傳統(tǒng)的電機實訓(xùn)實驗中，是不可能讓學(xué)生親自動手拆裝三相異步電機的，而是通過傳統(tǒng)的仿真軟件進行教學(xué)。學(xué)生在學(xué)習(xí)“電機拖動”理論知識之后，通過仿真軟件對三相異步電機原理和構(gòu)造有了基本了解，可以通過仿真軟件模擬三相異步電機的拆卸和安裝，了解三相異步電機是由前后端蓋、轉(zhuǎn)子和定子組成[5]。通過安裝可以了解定子的線圈纏繞方式，計算三相異步電機線圈的繞制圈數(shù)，通過下線考驗學(xué)生的耐心和細心程度，運用虛擬仿真軟件，學(xué)生只需要按照正確順序拖動電機元件就可以自行安裝，省掉下線和拆線圈環(huán)節(jié)，減少了學(xué)生深入了解電機結(jié)構(gòu)和原理的實踐機會。

傳統(tǒng)的三相異步電機拆裝實驗側(cè)重的是教師的講解，通過對其基本結(jié)構(gòu)和原理的闡述，運用仿真軟件來展示各個元部件，短短幾分鐘完成幾何機械的拆裝，學(xué)生更多的學(xué)習(xí)還是借助于教師的講授。跟傳統(tǒng)的理論課程類似，學(xué)生上課積極性不高，一味地講授造成教師的備課方式較以往沒有太大的改變，理論知識點枯燥，學(xué)生通過教師布置的任務(wù)書按部就班地完成任務(wù)，缺乏遇到問題時自主分析和解決問題的能力，教師長期運用枯燥的理論也缺乏上課的積極主動性。

4.2 三相異步電機拆裝實訓(xùn)教學(xué)模式改革

根據(jù)“工程教育專業(yè)認證”的OBE 理念，從學(xué)生入學(xué)到畢業(yè)共4 年，按照畢業(yè)要求對應(yīng)的指標(biāo)點培養(yǎng)學(xué)生具備十大能力，輸出成為自動化相關(guān)領(lǐng)域的“工程師”。專業(yè)認證關(guān)注培養(yǎng)的是學(xué)生自主動手實踐能力，通過學(xué)生自我解決問題，培養(yǎng)其具有一定分析處理復(fù)雜工程問題的能力。本實訓(xùn)教學(xué)模式從傳統(tǒng)的仿真軟件模擬演示到現(xiàn)實的三相異步電機的拆裝，從本質(zhì)上改善了教學(xué)質(zhì)量，提高了學(xué)生的積極性，有效鍛煉了學(xué)生動手實踐的能力，培養(yǎng)了學(xué)生自我分析問題的能力。較傳統(tǒng)教學(xué)方法，改革的實訓(xùn)教學(xué)模式讓教師更注重學(xué)生個人能力的培養(yǎng)，學(xué)生通過動手實操加深了對知識重點的掌握，引導(dǎo)學(xué)生思考其職業(yè)觀。

不可否認，基于“工程教育專業(yè)認證”的教學(xué)模式改革，應(yīng)該利用好慕課、超星等線上資源，讓學(xué)生實現(xiàn)課前自我預(yù)習(xí)了解、課后自我鞏固提高，教師通過多元化的教學(xué)資源，設(shè)計吸引學(xué)生的實訓(xùn)課程，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，培養(yǎng)符合畢業(yè)要求的合格的大學(xué)生。

5 結(jié)束語

基于“工程教育專業(yè)認證”的三相異步電機拆裝實訓(xùn)課程，從本質(zhì)上改善了“教師講授、學(xué)生聽講”的傳統(tǒng)教育模式，調(diào)動了課堂的氣氛，培養(yǎng)了學(xué)生自我創(chuàng)造力和團隊協(xié)作能力。學(xué)生根據(jù)下發(fā)的實驗任務(wù)書提前進行預(yù)習(xí)，在實訓(xùn)過程中，教師對基本原理進行講解，學(xué)生自行分組，將組內(nèi)具體問題做到具體分析，合理分工，解決具體問題，遇到難點可以自我分析和互相合作攻克，這與專業(yè)認證的以培養(yǎng)學(xué)生成果為導(dǎo)向相契合，鍛煉了學(xué)生自我學(xué)習(xí)的主觀能動性，提高了學(xué)生的工程動手實踐能力，學(xué)會了理論聯(lián)系實際。

隨著“新工科”潮流的興起，全國各大高校積極迎接“工程教育專業(yè)認證”，專業(yè)要發(fā)展，教學(xué)模式就必須要與時俱進，改革勢在必行。當(dāng)然，從認證角度來看，可持續(xù)改進的步伐不能停止。在提升教學(xué)質(zhì)量的前提下，通過與時俱進的教學(xué)方法改革來不斷地進行自我改善，將教學(xué)模式進行升級。專業(yè)認證的道路任重而道遠，將會推動教學(xué)改革的新時代發(fā)展，為國家培養(yǎng)、輸出更優(yōu)秀的現(xiàn)代化建設(shè)接班人。