“電力拖動(dòng)與控制系統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)“金課”探究

趙 犇， 陳華勝， 馬瑞卿， 曲仕茹

(1. 西北工業(yè)大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院，陜西 西安710072；2. 西北工業(yè)大學(xué) 教學(xué)研究與教師發(fā)展中心，陜西 西安 710072)

0 引言

當(dāng)前本科教育的突出弊端在于理論教學(xué)脫離實(shí)際[1]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為實(shí)踐教學(xué)重要組成部分，其教學(xué)效果很大程度上決定人才培養(yǎng)質(zhì)量。

習(xí)近平總書記指出，要努力構(gòu)建德智體美勞全面培養(yǎng)的教育體系，形成更高水平的人才培養(yǎng)體系[2]。陳寶生部長(zhǎng)在新時(shí)代全國(guó)高等學(xué)校本科教育工作會(huì)議上第一次提出，要提升大學(xué)生的學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度，合理增加課程難度，拓展課程深度，擴(kuò)大課程的可選擇性，真正把“水課”轉(zhuǎn)變成有深度、有難度、有挑戰(zhàn)度的“金課”[3]。教育部吳巖司長(zhǎng)將“金課”歸結(jié)為“兩性一度”，即高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度[4]。實(shí)驗(yàn)課程“金課”建設(shè)是教育教學(xué)改革的重要內(nèi)容，對(duì)提高人才培養(yǎng)質(zhì)量具有重要意義和研究?jī)r(jià)值。

1 問(wèn)題背景

2019年西北工業(yè)大學(xué)啟動(dòng)人才培養(yǎng)大討論活動(dòng)，針對(duì)新時(shí)期一流本科怎么建設(shè)的問(wèn)題組織開展了全校的深入討論，實(shí)驗(yàn)課程“金課”建設(shè)是其中一個(gè)重要討論主題。通過(guò)兄弟院校調(diào)研、師生調(diào)查、頭腦風(fēng)暴等方式，研討剖析了當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要仍存在的三個(gè)問(wèn)題：

(1)內(nèi)容陳舊，教學(xué)改革創(chuàng)新性、動(dòng)力不足。主要體現(xiàn)在：①實(shí)驗(yàn)所用的教材講義、設(shè)備等更新速度跟不上教學(xué)改革變化，與行業(yè)發(fā)展脫節(jié)嚴(yán)重；②驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)仍占據(jù)較大比例，實(shí)驗(yàn)本身也往往沒有難度和挑戰(zhàn)，大大降低了學(xué)生的好奇心和積極性；③實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革阻力較大，創(chuàng)新型、綜合型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍、教學(xué)理念和方法等方面要求較高，高校對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)序列教師的保障和激勵(lì)與理論課教師明顯存在差別，造成實(shí)驗(yàn)教師創(chuàng)新能力不強(qiáng)，改革動(dòng)力不足。

(2)知識(shí)點(diǎn)單一，與交叉復(fù)合型人才培養(yǎng)要求不匹配。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)主要針對(duì)單一課程或知識(shí)點(diǎn)，缺乏跨課程、跨專業(yè)設(shè)計(jì)，不能發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)“做中學(xué)”原理，牽引學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)相關(guān)課程知識(shí)來(lái)構(gòu)建自身的知識(shí)體系。

(3)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐育人功能需要進(jìn)一步挖掘。立德樹人是高校的根本任務(wù)。一流人才培養(yǎng)離不開一流本科建設(shè)，一流本科建設(shè)離不開實(shí)驗(yàn)、工訓(xùn)等在內(nèi)的實(shí)踐教學(xué)[5]。實(shí)踐教學(xué)在構(gòu)建“三全育人格局、十全育人體系”中具有十分突出的作用，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為實(shí)踐教學(xué)的重要組成部分，不能僅僅作為一種鞏固和強(qiáng)化課堂知識(shí)的教學(xué)方法使其從屬于理論教學(xué)，而要進(jìn)一步認(rèn)識(shí)和深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高校人才培養(yǎng)過(guò)程中的獨(dú)立地位[6]。

2 實(shí)驗(yàn)課程“金課”改革思路

實(shí)驗(yàn)課程是實(shí)踐教學(xué)重要一環(huán)，是本科教學(xué)體系整體系統(tǒng)中有機(jī)組成部分。因此建設(shè)實(shí)驗(yàn)課程“金課”，提升實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)效果不能單一考察課程本身，要將其放置在實(shí)踐教學(xué)體系整體來(lái)考慮，即要對(duì)實(shí)驗(yàn)課程本身的內(nèi)涵以及其與教學(xué)體系的聯(lián)系外延進(jìn)行全面的考量。

1)實(shí)驗(yàn)課程“金課”的內(nèi)涵思考

內(nèi)涵是指事物所反映的對(duì)象的本質(zhì)屬性。實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)涵用于識(shí)別實(shí)驗(yàn)課程的輪廓邊界，即實(shí)驗(yàn)課程是什么。

從教學(xué)目標(biāo)來(lái)看，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是指學(xué)生利用儀器設(shè)備，在人為控制條件下，引起實(shí)驗(yàn)對(duì)象的變化，通過(guò)觀察、測(cè)定和分析，獲得知識(shí)與發(fā)展能力。目標(biāo)達(dá)成所蘊(yùn)含的教學(xué)邏輯是指學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中模擬科學(xué)家解決實(shí)驗(yàn)問(wèn)題或探索未知結(jié)果的過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生掌握科學(xué)研究方法，能獨(dú)立學(xué)習(xí)和對(duì)相關(guān)理論進(jìn)行驗(yàn)證或創(chuàng)新試驗(yàn)[7]。實(shí)驗(yàn)課程通常由一系列實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目構(gòu)成，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分為基礎(chǔ)驗(yàn)證型、綜合設(shè)計(jì)型、研究創(chuàng)新型等類型[8]。基礎(chǔ)驗(yàn)證型項(xiàng)目主要培養(yǎng)學(xué)生驗(yàn)證性科學(xué)方法，而后兩者則主要培養(yǎng)探究性科學(xué)方法。因此，實(shí)驗(yàn)課程改革主要任務(wù)還是要解決課程項(xiàng)目高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的問(wèn)題，即加大實(shí)驗(yàn)課程中綜合性、研究創(chuàng)新型項(xiàng)目類型的比例。

從教學(xué)模式來(lái)看，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是在教師指導(dǎo)下學(xué)生主動(dòng)實(shí)踐，屬于實(shí)踐教學(xué)范疇。實(shí)驗(yàn)課堂對(duì)學(xué)生德智體美勞全面發(fā)展有重要作用。習(xí)總書記在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上強(qiáng)調(diào)：“其他各門課都要守好一段渠、種好責(zé)任田，使各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應(yīng)”。教師在課堂里雖然更多是實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)者，但并不意味教師降低教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，反而要將新時(shí)期黨和國(guó)家對(duì)實(shí)踐育人新思想新要求對(duì)課堂教學(xué)進(jìn)行改革重構(gòu)，賦予實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)代思想性，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中喜聞樂(lè)見，具有更好的育人效果。

2)實(shí)驗(yàn)課程“金課”的外延思考

外延是指所反映的本質(zhì)屬性的所有事物，也就是與它有關(guān)系的其他概念的適用范圍。內(nèi)涵確定了實(shí)驗(yàn)課程在本科教學(xué)系統(tǒng)中的邊界，而外延則是搭建了實(shí)驗(yàn)課程和教學(xué)系統(tǒng)其他部分交叉和協(xié)同的橋梁。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)位于實(shí)踐教學(xué)的基礎(chǔ)地位，在體系中屬于“前端”，學(xué)科競(jìng)賽、大學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)等具有高水平競(jìng)技性質(zhì)的實(shí)踐環(huán)節(jié)屬于實(shí)驗(yàn)課程的外延，也即實(shí)踐教學(xué)體系的“末端”[9]。作為有實(shí)踐成果作為教學(xué)效果表現(xiàn)的末端培養(yǎng)，歷來(lái)受到教師和學(xué)生更多的重視，然而很多時(shí)候卻忽視了前端培養(yǎng)。沒有扎實(shí)的前端基礎(chǔ)，很難保證末端成果的質(zhì)量，這就如金字塔結(jié)構(gòu)，沒有底層堅(jiān)固牢靠的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，就無(wú)法培養(yǎng)高階的創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)課程不應(yīng)是孤立零散的，其外延是與實(shí)踐教學(xué)末端有機(jī)銜接的，為廣大學(xué)生提供基礎(chǔ)性實(shí)踐能力培養(yǎng)和科學(xué)探究思維訓(xùn)練。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程“金課”內(nèi)涵外延的討論，有助于形成我校實(shí)驗(yàn)課程改革的整體思路：

(1)在內(nèi)涵方面，加大綜合性、設(shè)計(jì)型及創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目比例，提高實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的“兩性一度”，改革實(shí)驗(yàn)課堂和強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)課程思政，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)在德智體美勞全面育人的過(guò)程中發(fā)揮更大作用。

(2)在外延方面，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)置于實(shí)踐教學(xué)體系整體進(jìn)行設(shè)計(jì)，重塑實(shí)驗(yàn)教學(xué)“前端培養(yǎng)”的重要性，以成果為導(dǎo)向，與學(xué)科競(jìng)賽、大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目充分結(jié)合，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中引導(dǎo)學(xué)生探索前沿問(wèn)題，不斷拓展實(shí)驗(yàn)課程外延。

3 “電力拖動(dòng)與控制系統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)課程改革

“電力拖動(dòng)與控制系統(tǒng)”是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)核心專業(yè)必修課，是一門工程性很強(qiáng)的課程，其教學(xué)方法的改革歷來(lái)受到很多關(guān)注和研究[10～11]。該課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)也存在上述的諸如內(nèi)容老舊、知識(shí)點(diǎn)單一及與行業(yè)發(fā)展脫節(jié)等問(wèn)題。針對(duì)課程實(shí)際，圍繞學(xué)校“厚基礎(chǔ)、寬口徑、重實(shí)踐、求創(chuàng)新”的人才培養(yǎng)特色，需要對(duì)“電力拖動(dòng)與控制系統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行改革。2018年“電力拖動(dòng)與控制系統(tǒng)工程實(shí)踐實(shí)驗(yàn)”獲批西北工業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)核心課程立項(xiàng)建設(shè)，開啟了該課程“金課”探索。經(jīng)過(guò)兩年實(shí)踐，課程覆蓋了“電機(jī)學(xué)”、“電力電子技術(shù)”、“嵌入式系統(tǒng)”、“自動(dòng)控制原理”、“數(shù)電”、“模電”等多門課程知識(shí)，年均選修學(xué)生達(dá)80余人次。學(xué)生反饋本實(shí)驗(yàn)課程與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程區(qū)別很大，需要付出更多精力，但同時(shí)收獲也更多，例如與其他課程的交叉更加深入、更易于知識(shí)體系的融會(huì)貫通、對(duì)行業(yè)前沿的涉獵更多、對(duì)創(chuàng)新競(jìng)賽的應(yīng)用更加廣泛等。根據(jù)教務(wù)部門統(tǒng)計(jì)，學(xué)生對(duì)該課程滿意度達(dá)到了98.72%(見圖1)。

圖1 學(xué)生對(duì)本實(shí)驗(yàn)課程的評(píng)價(jià)

實(shí)驗(yàn)課程改革是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程改革進(jìn)行個(gè)案研究，可以更好觀察實(shí)驗(yàn)“金課”在本科教學(xué)系統(tǒng)中的作用。鑒于該課程的良好基礎(chǔ)和實(shí)施效果，可以為其他課程改革提供經(jīng)驗(yàn)。

3.1 “電力拖動(dòng)與控制系統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)涵建設(shè)

為推進(jìn)學(xué)生自主式、研究性的學(xué)習(xí)方式，以啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維，對(duì)“電力拖動(dòng)與控制系統(tǒng)”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)涵進(jìn)行改革。主要思路是將原來(lái)以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為主，主要實(shí)現(xiàn)單一實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的實(shí)驗(yàn)導(dǎo)向型學(xué)習(xí)向以師生共同實(shí)施一個(gè)完整項(xiàng)目的項(xiàng)目導(dǎo)向型學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變。可以通過(guò)分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1)實(shí)施分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

“電力拖動(dòng)與控制系統(tǒng)”課程結(jié)合電氣工程專業(yè)教學(xué)需要，在保留經(jīng)典的2個(gè)基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基礎(chǔ)上，新設(shè)計(jì)開發(fā)8個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，其中綜合設(shè)計(jì)型4個(gè)，研究創(chuàng)新型4個(gè)(見表1)。

表1 “電力拖動(dòng)與控制系統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一覽表

基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是在現(xiàn)有的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上搭建調(diào)速系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)理論教學(xué)的實(shí)物驗(yàn)證，加深知識(shí)點(diǎn)的理解，具備一定的工程調(diào)試能力；在此基礎(chǔ)上，綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)主要在于提高學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試能力，通過(guò)設(shè)置一定的控制目標(biāo)，學(xué)生主要通過(guò)設(shè)計(jì)系統(tǒng)參數(shù)、編寫調(diào)試軟件程序達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，同時(shí)通過(guò)比較不同參數(shù)下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到一定的實(shí)驗(yàn)結(jié)論；最后的研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)是以工程項(xiàng)目需求為導(dǎo)向，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，完全自主選擇電機(jī)類型和調(diào)速方法，設(shè)計(jì)硬件電路，編寫軟件程序，實(shí)現(xiàn)預(yù)期指標(biāo)，并形成研究實(shí)驗(yàn)報(bào)告，培養(yǎng)學(xué)生具備完整的解決實(shí)際工程項(xiàng)目的能力。通過(guò)構(gòu)建基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)理論認(rèn)知-綜合型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)-創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)應(yīng)用三層遞進(jìn)的層次化實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，在實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中體現(xiàn)以學(xué)生為中心，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問(wèn)題的綜合能力。

2)大力開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革

通過(guò)設(shè)計(jì)具有競(jìng)賽性質(zhì)的研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，并適度提升指標(biāo)難度，學(xué)生以團(tuán)隊(duì)的形式完成一個(gè)完整項(xiàng)目，并主導(dǎo)整個(gè)項(xiàng)目的全部流程，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力的教學(xué)目標(biāo)。

案例名稱：小型電動(dòng)機(jī)穩(wěn)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

教學(xué)目的：針對(duì)具體的工程應(yīng)用，要求學(xué)生具備需求分析、方案設(shè)計(jì)、軟硬件設(shè)計(jì)、樣機(jī)制作與調(diào)試、研究報(bào)告編寫與答辯等工程項(xiàng)目能力。

方案內(nèi)容：學(xué)生自主選擇電機(jī)類型、微處理器，自主設(shè)計(jì)控制算法，完成24 V/3000轉(zhuǎn) 電機(jī)穩(wěn)速控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與樣機(jī)制作，要求不大于5%的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速誤差，同時(shí)具備過(guò)、欠壓保護(hù)、故障報(bào)警等功能。學(xué)生在課前需要投入時(shí)間研究設(shè)計(jì)系統(tǒng)的構(gòu)成，并可采用組內(nèi)討論及與老師交流討論的方式確定實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行程序的編寫，然后學(xué)生采用網(wǎng)上預(yù)約的方式，自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的搭建和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試程序，完善控制系統(tǒng)，最終達(dá)成控制目標(biāo)。完成后需提交研究實(shí)驗(yàn)報(bào)告及源程序，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示和答辯。

考核方式：各實(shí)踐階段成果驗(yàn)收(40%)、研究實(shí)驗(yàn)報(bào)告(40%)及匯報(bào)答辯(20%)。

該教學(xué)模式已經(jīng)順利完成兩屆，學(xué)生普遍反應(yīng)良好，且多數(shù)學(xué)生確實(shí)展現(xiàn)出了優(yōu)秀的電路設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試等科學(xué)研究功底，為日后進(jìn)一步學(xué)習(xí)和工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。圖2為學(xué)生在進(jìn)行焊接調(diào)試和答辯，圖3為部分優(yōu)秀學(xué)生作品。

3)開展實(shí)驗(yàn)課程思政探索

結(jié)合西北工業(yè)大學(xué)的航空、航天、航海(三航)特色以及電氣工程專業(yè)的國(guó)防科研優(yōu)勢(shì)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中融入課程思政。

圖2 學(xué)生焊接調(diào)試及答辯

圖3 學(xué)生代表作品

一方面，在授課過(guò)程中介紹與課程相關(guān)的校友、院友的優(yōu)秀事跡及“西工大現(xiàn)象”，提升學(xué)生榮譽(yù)感與使命感，引導(dǎo)學(xué)生形成并強(qiáng)化獻(xiàn)身國(guó)防、航空?qǐng)?bào)國(guó)的思維。

另一方面，在知識(shí)點(diǎn)的設(shè)計(jì)中也融入課程思政，將電氣工程專業(yè)科研團(tuán)隊(duì)在國(guó)防科研項(xiàng)目中取得的眾多成果與本課程知識(shí)點(diǎn)結(jié)合，針對(duì)課程內(nèi)容介紹其在航空航天中的應(yīng)用。例如，類似該小型電動(dòng)機(jī)穩(wěn)速控制系統(tǒng)已成功應(yīng)用于我國(guó)某型先進(jìn)飛機(jī)，在開展本實(shí)驗(yàn)之前，向?qū)W生展示該電機(jī)及控制系統(tǒng)樣機(jī)實(shí)物并輔助以視頻圖片等形式介紹其實(shí)際應(yīng)用，在激發(fā)學(xué)生好奇心與自豪感的同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考航空航天應(yīng)用中的特殊性設(shè)計(jì)，如體積、重量、可靠性等。

通過(guò)實(shí)際航空航天應(yīng)用案例與知識(shí)點(diǎn)的結(jié)合，形成學(xué)生帶入式的科研工作參與感，幫助學(xué)生掌握課程知識(shí)、提高動(dòng)手能力的同時(shí)，培養(yǎng)家國(guó)情懷。

3.2 “電力拖動(dòng)與控制系統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)課程外延建設(shè)

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生擴(kuò)展“電力拖動(dòng)與控制系統(tǒng)”課程知識(shí)的運(yùn)用環(huán)境，不能僅限于傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造活動(dòng)中，更應(yīng)該與新興技術(shù)行業(yè)、創(chuàng)業(yè)潮流相結(jié)合。作為重要的作動(dòng)部件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，電機(jī)及其控制技術(shù)在智能車、機(jī)器人、無(wú)人機(jī)等領(lǐng)域中扮演了重要的角色，而這恰恰是“電力拖動(dòng)與控制系統(tǒng)”課程所希望培養(yǎng)的主要專業(yè)知識(shí)和技能。

因此，結(jié)合智能車等學(xué)科競(jìng)賽，將競(jìng)賽活動(dòng)中遇到的技術(shù)難點(diǎn)作為設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的出發(fā)點(diǎn)和指標(biāo)，鼓勵(lì)學(xué)生在“做中學(xué)”，探索和解決實(shí)際問(wèn)題，不斷拓展實(shí)驗(yàn)課程的外延建設(shè)。以前端培養(yǎng)與末端成果相銜接為導(dǎo)向，將實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)與學(xué)科競(jìng)賽、大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目相結(jié)合，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)融入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系。

智能車競(jìng)賽中的過(guò)彎減速是一項(xiàng)重要技術(shù)，傳統(tǒng)方案通過(guò)減小速度給定降低車速，但在高速時(shí)不能快速制動(dòng)造成過(guò)彎飛出，因而不得不提前降低車速，影響比賽成績(jī)。可采用反接制動(dòng)快速降低過(guò)彎車速(見圖4)，也可采用內(nèi)外側(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的獨(dú)立控制形成差速配合制動(dòng)高速過(guò)彎。選擇何種制動(dòng)方案、如何實(shí)現(xiàn)快速過(guò)彎成為了設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的一項(xiàng)可選任務(wù)。學(xué)生將優(yōu)秀方案應(yīng)用在第十二屆全國(guó)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽電磁追逐組的比賽中，取得了一等獎(jiǎng)的優(yōu)異成績(jī)(見圖5)。

通過(guò)將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與學(xué)科競(jìng)賽、大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目的結(jié)合，研究型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目更加貼近最新技術(shù)和應(yīng)用，明顯提升了學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性，有三十余人次參與了基于學(xué)科競(jìng)賽和大創(chuàng)項(xiàng)目的可選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，提高了學(xué)生解決實(shí)際復(fù)雜工程問(wèn)題的能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)水平。

圖4 全橋反接制動(dòng)電路示意圖

圖5 智能車競(jìng)賽現(xiàn)場(chǎng)及獲獎(jiǎng)

4 結(jié)語(yǔ)

本文以2019年西北工業(yè)大學(xué)人才培養(yǎng)大討論為背景，深入剖析現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)課程普遍存在問(wèn)題。提出從內(nèi)涵和外延兩個(gè)維度考察實(shí)驗(yàn)課程“金課”在本科教學(xué)整體背景的作用，繼而形成實(shí)驗(yàn)課程改革的兩把抓手：在內(nèi)涵方面，構(gòu)建分層次課程教學(xué)，加大綜合性、設(shè)計(jì)型及創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目比例，以實(shí)驗(yàn)導(dǎo)向性學(xué)習(xí)向項(xiàng)目導(dǎo)向性學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式轉(zhuǎn)變，提高實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的“兩性一度”，改革實(shí)驗(yàn)課堂和強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)課程思政；在外延方面，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)置于實(shí)踐教學(xué)體系整體進(jìn)行設(shè)計(jì)，重塑實(shí)驗(yàn)教學(xué)“前端培養(yǎng)”的重要性，以成果為導(dǎo)向，與學(xué)科競(jìng)賽、大創(chuàng)項(xiàng)目充分結(jié)合，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)中鼓勵(lì)引導(dǎo)學(xué)生探索前沿問(wèn)題。以電氣工程類專業(yè)核心課程“電力拖動(dòng)與控制系統(tǒng)”實(shí)驗(yàn)為例，具體介紹打造實(shí)驗(yàn)課程“金課”的改革舉措和實(shí)施效果。實(shí)踐表明，通過(guò)內(nèi)涵和外延兩個(gè)維度的改革，學(xué)生的參與度和收獲感大為提升，所付出的精力也更多。學(xué)生反饋本實(shí)驗(yàn)課程有助于其專業(yè)知識(shí)體系的融會(huì)貫通，通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程“做中學(xué)”能力的培養(yǎng)，對(duì)學(xué)科競(jìng)賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大有裨益。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)課程思政的融入也強(qiáng)化了實(shí)驗(yàn)教學(xué)在立德樹人這一根本任務(wù)中的重要作用，取得了更好的育人效果。