新工科背景下電機與拖動課程改革與實踐*

◆周愛華 楊果仁

0 引言

新工科教學是對傳統教學的一次重大改革，要求培養的人才面向工程實際需要，對其工程能力的培養提出更高的要求[1]。根據目標達成度，對具有工程要求的課程更是從傳統的重理論、輕實踐的教學模式轉化成理論和實踐充分融合，但在實際教學中受各種因素的影響，教學質量大打折扣。電機與拖動課程是電氣工程、自動化專業的重點專業課程，具有理論多、原理抽象、應用性強等特點，但目前諸多高校開展的理論教學內容陳舊、實驗教學形式單一，對學生工程訓練強度低，亟待進行理論教學和實驗教學的改革。

1 教學中存在的問題

目前，學校各專業培養方案都做到了與時俱進，人才培養方案的制訂也很注重市場需求，可落實到具體課程的時候，教學大綱沒有做相應修改，沒有很好地根據專業要求進行區分，不同專業采用相同的教學大綱，甚至照搬其他學校的教學大綱，沒有制定符合本校專業培養方案的大綱，無法彰顯學校特色。教學體系調整不到位，教學方式改革流于形式，基于目標達成度的培養方案沒有落實到位。電機與拖動學科涌現出的很多新的技術、新的思想無法在傳統教學中得到體現，學生學到的依然是落后的知識，不符合新工科教學的要求。針對不同專業，電機與拖動課程的教學側重點不一致，如電氣工程專業側重同步電機和變壓器知識，而自動化專業更強調掌握異步電機的拖動部分相關知識，為電機控制夯實基礎。可是在實際教學中，很多教師并沒有根據專業特點對內容有所側重，教學重點與教學要求不符合，做不到因人施教。教師是教學主體之一，教學水平直接關乎教學效果。目前，很多剛進入高校的博士直接開始授課，甚至同時開設兩三門課程，科研能力和教學水平沒有很好地融合，需要積累教學經驗。

實驗教學是對理論教學的重要補充。電機與拖動課程與工程實際聯系緊密，理論抽象，理解難度高，實驗教學對于幫助學生理解相關知識是必不可少的有力工具。但目前很多高校的電機與拖動實驗課程內容偏重對電機本身固有機械特性的分析，很少研究電機實際的拖動性能，也少有涉及整個電機與拖動系統構建方面的內容，系統性差，無法培養學生綜合運用多課程知識解決實際問題的能力。現在的學生可以通過網絡獲取很多教學資源，求新心理強，而實驗內容的選擇上以驗證性實驗為主，沒有挑戰性，難以激發其自主學習的熱情，所以很多實驗也是流于形式。再加上實驗設備不夠，幾個人共用一臺設備，難免出現部分學生懈怠的現象，失去實驗教學的意義。

現在是網絡化和信息化的教學時代，很多高校擁有網上教學平臺，可是平臺的利用率不盡如人意。很多教師對平臺的利用不充分，通常只用于上傳教學資料，沒有很好的激勵機制讓學生主動參與平臺的學習，學生使用率低，沒有達到預期效果。多年來，對學生課程成績的考核機制不合理，學生課后抄作業的情況普遍存在，使得平時成績的評定缺乏公平性。一些平時刻苦認真的學生有可能得到較低的作業分值，打擊學習積極性。

2 電機與拖動課程改革措施

教學大綱的制定要符合專業和市場需求，體現新工科課程特點。根據不同的專業及學生特點，選擇適當的教學內容，甄選教學重點和難點，完善現有教學大綱，使其滿足培養工程型、創新型人才的內在要求。目前，大多數的電機與拖動教材內容都較為全面，但缺少針對性，各高校也無法一一撰寫適合學生的教學書籍，教師需多參考幾本教材，確定更適合本校學生的教材。

成都師范學院電子科學與技術專業所開設的電機與拖動課程，旨在擴展學生知識面，提升工程實踐能力，故教學內容中以直流電動機、變壓器和交流異步電動機的工作特性分析作為重點，簡單介紹同步發電機和直流發電機的內容，更加符合學校的教學要求。如在具體教學中，教授電樞繞組的知識時，將學生帶到實驗室，觀察實際電機的電樞繞組的繞制，更容易理解。

社會對人才的需求是多層次的，差異化教學也是教學改革的重要方面，不同層次的學生對課程的理解力有所不同。在教授時，既要體現一定的深度和難度，讓學生保持探索欲，也要讓學生建立學習的信心，在保證大部分學生理解主要內容的同時，發現優異的學生，鼓勵其拓深知識、樹立榜樣。

教師教學過程是講授知識的過程，也是自身成長、積累經驗的過程，要把一門課程的內容有效傳授給學生，需要教師不斷提高教學水平。學生喜歡一門課程有時是因為喜歡課程的內容，有時是因為喜歡上課的教師，所以教師在提高教學能力的同時也應該提升自己的素養，展現自己的人格魅力，吸引學生更主動地學習。青年教師和老教師相比，精力更充沛，教學熱情更高，但缺少教學經驗，給有經驗的老教師助課是迅速提高教學能力的有效方式。

目前，成都師范學院電機與拖動的實驗教學設備相對比較老舊，主要用于完成基礎的驗證性實驗，學生在完成這類實驗時沒有興趣驅動，不能積極思考，實驗效果不盡如人意。故在實驗教學中，將計算機仿真教學融入電機與拖動實驗中，從單純的驗證性實驗上升到設計性、綜合性實驗，可以很好地滿足學生的探索欲，鼓勵學生綜合利用多門相關課程內容解決問題[2]。如在實驗教學中增加轉速閉環直流電機控制系統的仿真實驗，該實驗要求以三相整流橋輸出作為直流電機的供電電源，測量電機輸出轉速，形成反饋信號調節整流電路控制角，觀察在不同控制角、不同反饋通道下電機的輸出轉速的變化，直觀感受電機拖動和控制中要解決的問題，廣受學生好評。該實驗項目綜合電力電子技術、電機與拖動和自動控制三門課程的相關知識，構建一個完整的電機與拖動系統，與實際工程系統非常接近。該仿真實驗還可以進一步發展成線下實驗，在學生的開放性實驗中完成。學生反饋這種形式對培養工程意識和工程能力有很大幫助。

實驗教學應該和理論教學相輔相成、互相促進，但目前教學中，實驗教學依然被看成理論教學的補充手段，二者沒有切實地融合。實驗教學通常在理論教學完成后才開始，這種教學安排不免讓學生覺得實驗是驗證理論知識的，缺乏新意。應該把實驗教學搬進課堂，分析一些容易混淆的知識點之前，先讓學生觀察實驗現象，提出思考問題，展開課堂討論，再抽絲剝繭地闡述理論知識，必然會大大提高課堂的互動性，將知識由淺入深地展示給學生，動靜結合，更具指導意義。實驗的趣味性是吸引學生的重要因素，在課外課堂中把電機的調速和當下流行的機器人運動或者是小型飛行器設計相結合，讓學生感受控制電機運動的魅力，自然就會有認真學好課程的內在需求，變被動學習為主動學習。這些都是課堂教學所不能達到的效果。

各高校都在大力推廣信息化教學，信息化教學可以很好地豐富教學手段，有效地調動學生積極性[3]。在網教平臺上，教師可以通過討論的方式引導學生積極思考并設置合理的獎勵機制，鼓勵學生參與討論，有效地幫助學生拓展知識的深度和廣度。借助信息化教學平臺，教師與學生線上互動，充分了解學生在學習中的困難，合理調節教學進度，攻克教學重點和難點，達到因人施教。雨課堂是很好的輔助教學工具，采用實時答題、多屏互動、分組討論豐富教學方式。教師可以充分利用其數據統計功能了解學生掌握知識的情況，及時解答難點。小組討論的方式還可以幫助學生交流合作，從多個角度和維度探討問題。雖然現在網絡上有很多教學視頻，可大部分學生還不具備甄別哪些視頻更適合自己的能力。此時，教師可根據本專業學生的特點推薦合適的視頻，讓學生的碎片化學習更加高效，更好地掌握課程內容。而且，這些視頻是可以反復觀看的，可以幫助一些學習進度慢的學生在課后更好地充電，鞏固知識點。

合理的激勵和課程評價制度對于確保教學順利開展十分重要。教學中要善于發現學生的薄弱點。在實際教學中發現部分學生盡管沒有聽懂，也不會在課堂中提出，課后做練習時不懂也不向教師提問，而是采用抄作業的方式完成；期末考試時，突擊學習，應付考試，知識點考過就忘，沒有真正地學到知識。教師要通過合理的教學設計鞏固知識點，發現學生難以理解的知識點，及時掌握學生的學習情況。雨課堂的數據報表功能可以幫助教師統計量化學生的學習數據，更有針對性地講解，優化教學內容；還可以作為考評學生平時成績的依據。課程考核采用全程考核的機制，包含學生作業、提問、課堂練習和期末考試，讓學生感受到考評的公正和公平，樹立正確的價值觀。

3 結束語

電機與拖動課程具有工程應用性強的特點，學習難度高，采用傳統的教學模式難以很好地實現新工科的教學要求。本文從完善教學體系、優化教學內容、合理利用網絡資源入手，積極開展教學改革，充分利用仿真軟件補充實驗教學內容單一，缺少綜合性、系統性實驗的不足，增強學生的工程意識，幫助學生形成系統的工程項目思維，有益于學生理解電機中的拖動內容。實踐證明：從優化教學出發，以實驗教學推動理論教學，改善評價機制，受到學生好評，取得良好的效果，也為其他課程的教學改革提供了參考。