“機電傳動控制”思政元素的思考與教學方法探討

黃俊杰，黃存捍，魏紹亮

（河南理工大學 a.機械與動力工程學院；b.教務處，河南 焦作 454000）

引言

制造業是國民經濟的重要支柱產業之一，我國的制造業正由制造大國向制造強國轉型，對高端技能型人才的需求日益凸顯。而人才的培養更是重中之重，培養德才兼備的社會主義建設者和接班人是高等工科院校義不容辭的責任與擔當。“機電傳動控制”課程是機械設計制造及其自動化專業必修的一門核心專業課，根據科學發展和內在規律，從機電系統入手，以電動機為對象、控制為目的，為機電裝備提供運動控制，滿足實際工程要求。在“智能制造2025”與“煤礦智能化”的背景下，該課程的知識結構為培養智能制造、機電一體化人才提供了必要的理論知識。除傳授知識與能力培養外，人才的價值取向與塑造在當今尤為關鍵，高校工科院校思想政治理論教育已成為我國教育體系的重要環節之一。正如全國高校思想政治工作會議強調高校要把立德樹人作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全員育人、全程育人、全方位育人。基于立德樹人的課程思政如何與專業課程有機融合，達到潤物無聲的育人目的，實現知識、能力與價值于一體的人才培養，是首要思考的重要問題和努力方向。

為了更好理解課程思政，劉建軍從理論上對課程思政的內涵、必要性與可能性、特點與優勢，以及原則與路徑，進行比較全面的闡釋。董小龍介紹了理工類大學課程思政建設上應進一步明確理念，細化實施方案，強化建設合力，提高師生動力。將專業課程與思想政治理論課程有機融合，高靖從課程思政在工科專業課程教學中存在的問題入手，提出課程思政在工科專業課程教學中教學與思政元素結合、運用多種教學方式等策略，在教學中逐步培養學生的素養。孫秋野等分析傳道授業解惑的辯證關系，針對6項課程思政培養目標等提出10類課程思政在專業課中的融入策略，并以“電力系統分析”為例，探討了思想政治理論課程建設方案的有效性和可行性。韓慶玨等 以《機電傳動系統動力學基礎》一節為例，探討了思政元素挖掘的角度和方法，分析了課堂實施的具體操作策略，為工科應用類專業課程思政建設提供實踐參考。陳薪羽以“機電傳動控制”課程為例探索了四個方面的人文素養和工程素養的培養方法，對課程思政教育融入理工科專業課程思政的方式進行了思考和設計。本文分析機電傳動控制知識體系及要求，提出“知—記—用—創”的系統化學習模式，確保學生掌握專業知識并具備相應的能力，結合思想政治理論課程的內涵，挖掘“機電傳動控制”課程的思政元素，在傳授知識和能力培養的同時，使之與專業課程內容無縫銜接，切實達到教學全過程育人的目的。

一、課程的知識體系

機電傳動控制是研究以電動機為動力，通過對電動機的控制，實現對機械裝備的運動要求。該課程理論性強，知識點零碎，為了便于學生掌握，將主要知識體系進行梳理，結合課程教學目標，課程內容的具體體現及培養能力總結如下。

（一）機電系統的動力學基礎

該部分推導了機電傳動系統的運動方程式及其含義，深刻理解機電傳動穩定性的含義及如何判定系統的穩定性，通過學習使學生把電動機和機械系統兩者間通過動力學建立聯系，從而培養學生分析、判斷機電系統穩定運行的能力。

（二）電動機原理與特點

主要講授常用動力電機（直流/交流）和控制電機（步進/伺服）的結構、工作原理，理解掌握其機械特性以及啟動、調速與制動方法，具備運用知識的能力即根據實際工況及運行時電機特性，合理選用和使用電動機。

（三）電機控制系統

主要包括繼電器-接觸器控制電路中的元器件的特性、控制方法，能夠設計一些簡單的控制線路，控制電機中驅動電路的器件如晶閘管的工作原理、典型整流與逆變電路特點；理解逆變與脈寬調制的工作原理控制技術等，通過學習鍛煉學生運用專業軟件編程、仿真與操作的能力，具備分析問題并創造性提出解決方案的能力。

（四）直流/交流調速與步進電機控制系統

從系統角度講授機電裝備的控制系統組成、原理及控制方式等；理解交/直流自動調速系統中基本環節及常用反饋環節特點及適用場所；培養學生根據生產機械的要求，合理選用機電傳動控制系統及解決實際生產中控制系統運行問題的能力。這4部分內容相互聯系、逐層遞進，形成了課程的知識體系，如圖1所示。

圖1 “機電傳動控制”課程知識體系圖

二、課程思政元素的思考與提煉

本課程在全面梳理課程知識體系和育人價值體系的基礎上，擬提煉以下三個育人元素在課程教學中實施。

（一）哲學思維、數學思想育人元素

深入研讀課程內容，其中包含有系統論、辯證法、實踐論等哲學思維與數學思想，下面從四個方面具體闡述課程中挖掘的哲學思維和數學思想。

1.系統論。從全書整體來看該課程的知識框架，在本質上有著系統性的聯系，具體表現在該課程的知識體系圖中。系統化構建“知—記—用—創”的學習模式，對各章甚至節的內容，需學生熟知專業術語，理解性記憶其結構、原理與特性，對基本原理、方法活學活用、學以致用，最終方能達到自我突破與創新。

2.辯證思維。任何事物具有兩面性，分析問題不妨從多個角度甚至對立面去思考和看待問題，如負載機械特性中的位能性轉矩，當同一個物體處于不同的運動方向（上升或下降）時，作用在物體上的力矩對其運動有著促進或阻礙作用，培養辯證思維，有助于讓學生從多角度看待問題和分析問題。同樣，在教學過程中善于發現和挖掘課程中的科學思維，引導和培養學生樹立正確的世界觀與方法論。

3.實踐論。實踐是檢驗真理的唯一標準，該課程中除了基本理論知識外，實踐則是非常重要的一個環節，尤其是在理論基礎上設計的控制系統是用來控制實際機械裝備，必須反復調試。在講授理論性較強內容時，結合實際或實踐進行教學，效果更佳如電機制動特性部分，生產實習時的礦井提升機便是很好的例證。

4.數學思想。轉換為數學問題對工科專業問題進行求解，是常用思維方法之一，如物體能夠在驅動力與阻力的作用下，滿足什么條件下能穩定運行？在此用數學方法進行機電系統穩定性判定，學生更易理解和掌握。

（二）價值取向與塑造育人元素

1.國家力量。“中國制造2025”報告中指出：以促進制造業創新發展為主題，以信息化與工業化深度融合的數字化、網絡化、智能化制造為主線，以推進智能制造為主攻方向，實現制造業由大變強的歷史跨越。在國家政策引導下，傳統機械面臨著轉型，機械自動化、智能工廠提上日程，呼吁學生的主力軍到制造隊伍中來，對中國制造和自主研發一直并繼續保持熱情和信心。紀錄片《大國重器》講述了充滿中國智慧的制造故事，再現了中國裝備制造業從無或小到大，到趕超的競爭力，體現中國裝備制造人多年來的堅持不懈、努力突破的精神以及實現技術創新的決心。隨著我國經濟建設不斷加速升級，給環境造成一定的影響，黨的十九大報告中提出了“綠水青山就是金山銀山”的生態環境理念，所有這些理念及發展在制造業中要求不斷地突破現有技術，實現新能源的開發、綠色制造來完成。在講授以電動機為主線的“機電傳動控制”課程時，將新能源、綠色制造等滲入課程內容，無疑是引領國家經濟發展的育人元素。

2.精神傳承與擔當。在紀錄片《大國工匠》中講述的勞動者，憑著專注和堅韌，成為一個個領域不可或缺的頂級技工人才，他們勤奮實踐，兢兢業業奮戰在一線，被這個時代所銘記和傳頌，他們千錘百煉，精益求精，打磨“中國制造”，其所體現的寶貴精神值得我們傳承，激勵著學生們不怕磨難，在專業的道路上奮勇向前。

3.愛國情懷與奉獻。我國的制造業、智能裝備在很多領域尚處于“跟跑”地位，有的關鍵技術經常被“卡脖子”。2018年“中興事件”和優秀民族企業華為“斷供”之事，激勵并教育學生踏實進取，奮發努力，用滿腹的知識和熱情回報祖國。在關鍵技術領域實現零突破，科技強國，提升國家的實力，提升民族的自信心與自豪感。除了以上育人元素，時政中的法律實例、工程倫理、中國抗疫精神等將與課堂內容進行有機融合，合理安排課上、課間與課下時間，貫穿教學全過程，達到潤物無聲的效果。

三、教學方法與能力培養

教學內容固然重要，但離不開教學方式的精心設計。在講授課程的過程中，主要采用啟發式教學、討論式教學、信息技術融合教學、項目驅動式教學等方法。

（一）啟發式教學

啟發式教學主要運用已經學過的知識，對一些問題進行探索，啟發同學們思考，培養同學們的科學精神，如在講解直/交流電機、控制電動機時，會啟發同學們對這些電動機結構、特點進行總結，針對其優、缺點提出自己的見解和改進方法，培養學生正確分析問題的能力。

（二）討論式教學

提出問題后，對學生進行分組，在理論學習基礎上，引導學生對實際機械裝備的控制系統進行方案設計，訓練思維方式，在討論過程中不斷鼓勵學生大膽創新，敢于質疑，培養求真的科學精神。

（三）信息技術融合教學

針對課程中晦澀難懂、抽象部分采用現代信息技術或工具如Solidworks、MATLAB、CADeSimu、Multisim等進行直觀再現結構、特性等，引導學生借助于仿真透徹理解參數含義，扎實基礎，掌握專業分析軟件。

（四）項目驅動式教學

面向需求，通過小項目或課題，提高學生興趣和能動性，參與學科競賽，運用新技術、新方法進行科技創新，讓科研反哺教學，融于教學，使之學有所用，強化知識，從而提高技能，增強信心。通過提煉的課程內容與思政元素的有機融合，采用上述多樣靈活的授課方法，必將起到事半功倍的效果，實現高端技能型專業人才培養的目標。

結語

在大力發展智能制造與裝備的背景下，培養德才兼備的專業人才是高等院校的目標和責任。本文從當前技術需求出發，構建了“機電傳動控制”課程的知識體系，提出了“知—記—用—創”的學習模式，夯實學生的理論知識；從三個方面介紹了學生的價值取向與塑造的思政元素，最后給出了四種類型的授課方式，為培養具備嚴謹的科學思維、科技報國情懷的德才兼備專業人才提供保障。