工程教育專業認證背景下“電機學”課程改革的研究*

周 凌 楊 麗

（湖南工業大學電氣與信息工程學院 湖南株洲 412000）

工程認證，是世界上各個高校培養學生工程教育的質量保障體制，也是促進世界各國對工程教育認可和工程師資格認可的重要機制。隨著世界經濟一體化進程的不斷推進，工程類人才受到了越來越多的重視，同時對其要求也越來越高，而中國作為《華盛頓協議》的成員國，就必須嚴格按照協議的各項標準來培養學生，因此全國各個高校要積極開展工程認證，爭取實現各學校各專業的全覆蓋。電氣工程專業是整個社會發展進步中非常重要和實踐性非常強的專業，培養的學生更多的是去往各產業的生產第一線和設計部門，這就要求學生在高等教育過程中，要具備一定的工程教育基礎。也對電氣工程專業學生培養提出了更高的要求，不僅學習各種專業知識，還要提高學生的綜合素養，具備一定的工程教育背景，從而為國家的發展提供復合型人才。

2016 年6 月2 日在馬來西亞吉隆坡國際工程聯盟大會上，經過《華盛頓協議》組織的閉門會議決定，中國成為《華盛頓協議》第18 個正式成員，使得我國的工程教育培養標準得到了國際的認可，也為我國高等教育走向國際化提供了堅實的基礎[1]。也促進了我國眾多高校紛紛積極參與，極大地推動了我國工程教育的發展。到2020 年10 月我國累計有241 所高校，1353 個工科專業通過工程教育認證[2]。

我國雖然信息化教育起步晚，但取得了很大進步。習近平總書記在《致第四屆世界互聯網大會賀信》中提到，“當前，以信息技術為代表的新一輪科技和產業革命正在萌發，為經濟社會發展注入了強勁動力”，信中指出“中共十九大制定了新時代中國特色社會主義的行動綱領和發展藍圖，提出要建設網絡強國、數字中國、智慧社會，推動互聯網、大數據、人工智能和實體經濟深度融合，發展數字經濟、共享經濟，培育新增長點、形成新動能”[3]。

和電機相關課程教學實踐改革方面，徐永明等人針對《電機設計》課程內容多，知識面廣以及結構復雜的特定，從理論教學和實踐教學兩個方面提出了改革方向。比如，理論教學中對磁路部分進行講解時，可以通過引入多媒體的方式，彌補教師以往在黑板上畫電機磁路的缺點，實現直觀形象的教學[4]。王愛霞等人針對《電機學》課程實踐操作性強的特點，主張采用多樣化特別是多媒體教學的手段，增加理論教學和實踐教學的直觀性，實現教學效果的質變[5]。可以看出雖然多位學者在電機相關課程教學改革上采取了一些方法，但由于該課程理論性強，公式多，因此還需要進一步深入改革教學方法，形成一套有效的教學理論。

一、“電機學”課程信息化教學改革的意義

“電機學”課程是公認的難學、難教，經常導致學生厭學或學得不扎實，因此有必要改進以往的以書本為中心，單一的黑板授課教學模式，建立以“以學生為中心”“以成果為導向”“持續改進”的核心理念為導向，以畢業要求中相應指標點所要求的能力與素養為目標，多種信息技術融合的教學方法，探索一種新的教學模式，使學生獲得本門課所要求的知識、能力和素養，提高工程技術人才的國際競爭力。

（一）理論意義

“電機學”作為高校電氣類專業學生知識結構的重要組成部分，在專業教學教育中起著至關重要的作用。信息化教學作為現代教學技術，是國家教育總體水平的主要體現指標，將“電機學”課程與信息技術教學方式結合起來進行研究，有助于彌補當今網絡環境下信息技術應用于高校工科課程的研究缺口，創新教育教學視野，提升教育理念，強化教師信息技術教學方式的相關基礎與實踐有機結合的理論研究。同時將信息化教學與課程目標實現相結合，通過不同的考核方式，實現學生能力的培養，從而達到畢業要求。

（二）現實意義

在信息化快速發展的時代，針對信息技術在“電機學”課程教學中的應用進行系統研究，提出具有針對性的建議和對策，促使學校、教師、政府等相關部門、多舉措、多角度、多途徑為提高信息技術教學水平提供有利條件和平臺，從而推動高校工科類專業課程教學信息化改革的發展，切實體現新時代的教育教學水準，對于提高高校教師教學效率和學生學習效率，辦人民滿意的高等教育具有非常重要的現實意義。

總之，本文的研究與實踐，為我校專業課程如何適應工程教育專業認證理念，培養學生創新思維，協調解決工程教育專業認證“學”與“教”不同步的問題提供新思路和新靶點，有利于促進信息技術教學與課程目標評價機制有機結合，對專業培養具有明確可行的指導意義。

二、“電機學”課程信息化教學改革的措施

（一）教學理念的改革

針對“電機學”課程中知識點多，許多的概念比較抽象，分析和應用上過于復雜，改變以往的以“教”為中心的教學理念，結合工程認證的理念，樹立以“學”為中心的教學理念，進行以學生為中心的教學方法的改革，并適當融入思政元素。

通過對教學內容重新梳理，把重要的知識點提煉出來，使各知識點具有高價值、高目標與高挑戰。通過學習高價值知識，培養學生都創新思維能力和吸收知識都能力，充分調動學生的自主學習性、主觀能動性和積極創造性，引領他們多方位學習，具有飽滿的學習精神、迫切的學習愿望和認真的學習態度。把課堂教學與實踐教學有機地結合起來，多從“如何教”“如何學”“如何做”“如何思考”等方面做文章，實現程序性和方法性知識輸送和傳播。教學過程采用案例分析、問題啟發式、類比教學等多種教學方法結合，充分利用各種仿真軟件和教學平臺，讓各個知識點具有可觀性和邏輯性，從而提高學生對抽象知識的掌握，壯大自身的知識體系，深化問題的認識程度。以第一章為例，“學生為中心”的教學改革思路如圖1 所示。

圖1 “學生為中心”的教學改革示意圖

通過多種教學改革，從視頻和實驗形式引導主題的進入，并融合生活、生產中的各種現象，激發學生的主觀能動性和創造性，以理論教學平臺、網絡資源學習平臺和課堂教學平臺相結合，引導學生主動發現問題、提出問題和解決問題，激發學生的學習興趣，讓學生愿意學習、喜歡學習和主動學習，真正讓學生成為學習的主角。

（二）信息化教學方法改革

信息化教學改革要實施“因事而化、因時而進、因勢而新”，是教學理念和教學方法的雙重改革。信息化教學方式也稱智慧教學，是指在教學領域全面深入地運用現代信息技術來促進教學改革與發展的過程，其技術特點是數字化、網絡化、智能化和多媒體化，基本特征是開放、共享、交互、協作。“電機學”利用信息化教學工具實現了課前知識的滲透，課上知識形象化感知理解、課后知識深入探索和網絡研討的“反芻”的教學模式[6]。具體的實施過程如下：教師方面①資源模塊：課前制作和收集電機結構與原理的微資源，由教學課件、前備知識、動畫仿真、教材資源組成；②互動模塊：課中進行前備知識和概念的小測，通過精準授課和高效討論提高學生對知識點的認知和吸收。③課后通過工程案例分析、課后作業、小組討論和小課程設計提高學生實際應用的能力。學生方面：課前通過課件提問和私信留言讓學生做到自主學習、發現問題和尋求答案；課中通過互動和彈幕來提高注意力；課后以提出話題或私信的方式上傳作業，進行設計仿真和PPT 的制作。利用信息化手段，增強學生對磁場、電場和電機原理的直觀感受，提高學生學習專業課程的自信和對畢業要求的認識。同時利用信息化教學工具實現多種靈活的考核形式，增加課程觀測點考核的占分比，使學生平時就要做到真正透徹理解專業知識，提高專業素養。避免學生平時怠學、考試前通過刷題背題而臨時突擊的應試性學習。真正實現課程目標，培養學生分析問題、解決問題、數據處理、方案設計、查找文獻和團隊協助的能力。

（三）軟件輔助教學

信息化教學離不開現代教學軟件輔助，信息技術的使用使得教學內容大大增加，常用輔助教學軟件如圖2 所示。多媒體課件使得教學內容清晰明了，減少課堂黑板板書，減輕教師任務，提高教學效率。學習通或雨課堂完成課堂簽到、課后輔導、答疑解惑、課后作業布置和課堂測試等，極大的豐富了教學手段。MATLAB/simulink 仿真可實現部分實驗課后學生自行完成，不需要通過接線測量，大大緩解實驗室的開課壓力，同時一些不具備硬件設備的先進實驗也可以利用仿真軟件開發完成。利用在線技術，積極推進開放性實驗教學，讓學生具備動手實踐能力，提高他們的創新意識。

圖2 常用的輔助教學軟件

（四）改革后的成效

1.充分明白工程教育專業認證OBE 理念，對“電機學”畢業要求指標點進行充分理解拆分，形成切實可行的課程目標，提煉該課程實現對學生哪些方面能力的培養。

2.根據課程目標和學生能力的培養，結合信息化教學設計行之有效地考核方式，既能實現課程目標評價又能真正培養學生能力。

3.具有實際應用背景的電機案例提取，是電機學課程順利講解的基礎。而各種仿真軟件的使用，對學生自學能力提出了更高的要求。

4.校企深度合作的課堂教學過程中企業老師的人力資源儲備，真正實現“走出去”，融入真正的工程教育。

5.在線開放課程教學平臺建設不僅是對教師能力的要求，也是成本的要求。

結語

“電機學”課程改革是基于工程認證背景下的研究與教學，采用信息化教學改革和實踐的總體實施方案最終結果是實現課程目標和畢業要求，培養學生的各種能力。通過改革實現課程目標二個，目標一能將直流、交流電機拖動的基本理論和基本方法，用于電氣工程及相關領域電機拖動運行特性識別、參數計算與方案選定，通過文獻研究確定電機設備選型和改進。目標二掌握交直流電機及變壓器的原理，具備電氣工程及相關領域的電機控制與拖動方案的研究與設計能力和數據分析處理能力，能針對目標特定需求，設計實驗方案，使學生畢業后都能學以致用，學有所用。通過本文的研究，促進學生對電機學課程專業知識掌握，為以后學生的實際工作打下良好的基礎。