新工科背景下基于多理念融合的變頻控制技術課程系統教學改革探索

［摘 要］新工科建設對傳統教育模式提出了新要求，建立以學習者為中心的教學體系、完善教育考試制度，仍任重而道遠。在此過程中，需秉持成果導向的工程教育理念，遵循“金課”建設標準，不斷優化課程體系，持續創新教學模式，并加強對能力達成目標的評估，以全面深化教學改革。沈陽理工大學在變頻控制技術課程教學中，積極融合多元教學理念，緊密對接學科前沿與國民經濟發展需求，不斷更新知識體系，豐富課程內容；通過采用項目驅動教學法，融合新技術，深化學生對基礎知識的理解與應用，激發其創新思維；實施差異化施教和全過程多元化考核策略，為新工科背景下打造“金課”提供了創新性的實踐范例。

［關鍵詞］新工科；多理念融合；變頻控制技術；創新思維；教學改革

［中圖分類號］G642.0 ［文獻標識碼］A ［文章編號］2095-3437（2024）20-0047-05

在新工科背景下，國家對高校教育及學生學習成果提出了更高要求，傳統教育模式已難以適應學科快速發展的需求，基于OBE（Outcomes?Based Education，成果導向教育）理念的教育模式已成為推動高等教育內涵式發展的重要途徑[1-2]。針對自動化類人才培養的現存問題，一些高校將OBE理念與信息技術深度融合，從專業宏觀布局到課程微觀設計，全方位推進改革與實踐，取得了良好成效[3]。

在當前新工科的浪潮中，自動化專業教育正迎來前所未有的挑戰與機遇。近年來，畢業要求達成度的評估結果顯示，學生能力達成受到了一定程度的制約，主要原因包括：教學方法單一，缺乏多元化學習體驗與挑戰；課程設置受限，未緊跟實際需求與行業趨勢；部分學生受內外因素影響，學習動力不足，積極性低；部分學校偏重知識傳授，忽視實踐能力培養，致使學生在解決實際問題時經驗不足。

為順應時代需求，必須對教學內容、方法以及模式進行全面改革與優化。當前教學面臨三大挑戰：知識、能力與素質協同提升受阻；實驗平臺難以支撐新技術下的協同培養；課程評價體系難以精準評估學習成效。因此，需通過深化改革與持續優化，有效提升學生的綜合素質與應對未來挑戰的能力，培養出適應時代發展需求的優秀人才。改革旨在顯著提高自動化專業的教學質量，提升學生的專業素養，并助力他們解決復雜多變的工程問題。在此過程中，創新與變革是推動自動化專業教學改革不可或缺的關鍵力量[4-9]。

一、變頻控制技術課程概述

變頻控制技術課程作為大學自動化專業的核心課程，承擔著培養學生工程能力的重要使命[10]。課程設計聚焦于構建一個開放的分析研究平臺，鼓勵學生從多維度、多角度深入探究課程內容，幫助學生在深化知識理解的同時，重點培養發現、分析及解決問題的能力。課程內容緊密對接行業前沿技術，采用項目驅動教學法，全面契合新工科教育的要求。在學習過程中，學生將直接參與理論與實踐相結合的科研項目，在不斷深化專業知識的同時，顯著提升實踐創新能力，并激發創新思維。

以項目為驅動，激發學生主動學習熱情，促使學生積極應用所學知識；同時，以最大化知識輸出為目標，強化學生自學能力與科學思維的培養。在新工科背景下，本文深入探索變頻控制技術課程的教學改革，融合多元教學理念，旨在為自動化及電氣自動化等相關專業課程的高質量發展提供參考；針對課程現存問題，積極創新教學理念，并不斷優化改革措施，旨在構建具備高階性、創新性和挑戰度的“金課”模式，引領變頻控制技術教學邁向新高度。

二、變頻控制技術課程教學中存在的問題

（一）知識、能力與素質同步提升受阻

課程設置存在局限性，未能全面涵蓋相關領域知識，阻礙了學生的全面發展，限制了知識、能力與素質的同步提升。變頻控制理論涉及自動控制、電機與拖動等多個領域，需深入探索章節內容，方能揭示其內在聯系。然而，由于課時有限，教師難以詳細講解所有內容，部分學生在學習過程中感到較吃力。部分學生雖掌握了一定理論知識，但難以有效應用于解決實際問題。

（二）實驗平臺難以支撐新技術下的協同培養

當前，實驗平臺面臨硬件資源短缺及技術水平滯后于新技術發展的問題，同時理論教學與實踐教學之間存在脫節。變頻器設備作為強弱電結合的典型設備，其核心依托數字信號處理器，廣泛應用于可編程控制、傳統電氣控制及通信等多個技術領域，是變頻控制技術革新的重要驅動力。然而，隨著科技飛速發展，變頻器種類日益繁多，若實驗平臺未能緊跟步伐進行升級換代，學生將難以把握工程實踐的最新趨勢與動態。

（三）課程評價體系難以精準評估學習成效

當前課程評價體系尚不完善，過于依賴量化指標，忽視了對學生實際能力和潛力的全面考量，導致評價結果既缺乏說服力，也無法為教與學提供有效指導。評定成績以期末考試為主，雖能檢驗學生知識掌握程度，卻難以全面評估學生的實踐操作和問題解決能力，難以精準反映學生學習成效。實際上，實踐操作能夠讓學生將所學知識應用于實際，從而體現其創新力和應變能力；而平時成績則更能反映學生的學習態度與持續進步，為全面了解學生情況提供了更豐富的視角。因此，優化評價體系，綜合考量多方面因素，對于促進學生全面發展至關重要。

三、新工科背景下變頻控制技術課程內容與成果導向的融合

課程內容是實現教學目標的基本媒介與重要基石。鑒于變頻控制理論應用的廣泛性，需構建涵蓋經典知識與前沿現代控制技術的模塊體系。針對冗余內容，采取遞進式優化策略，結合課程特點革新理論方法，調整工程系統布局。同時，依托企業橫向項目和縱向科研課題，不斷補充人工智能、大數據等領域的新理論、新技術與新方法，以增強課程內容的前沿性和時代性。本文基于立德樹人的根本任務，以工匠精神為引領，以實際工程項目為實踐平臺，緊密對接行業崗位需求，遵循圖1所示的建設思路進行課程體系構建。

根據教學大綱要求和教學目標，將課程內容劃分為七個知識模塊。每個模塊均聚焦于特定的學習內容和明確的目標，內容安排上由淺入深，強調理論與實踐的緊密結合，以確保知識體系的連貫性和系統性。這種模塊化設計不僅便于學生預習與復習，還提升了學生的學習效率。通過有序學習每個模塊的核心知識，學生能夠更有效地吸收并鞏固所學內容。

其中，模塊一介紹變頻調速系統的工作原理、基本架構，并對變頻器進行分類概述；模塊二介紹變頻控制中的常用PWM技術、幾種變頻控制理論以及主要的變頻調速系統的組成、特性和適用場合；模塊三介紹西門子兩個常用系列變頻器的特點和參數調試方法；模塊四介紹變頻調速系統電氣設備的選擇與安裝；模塊五介紹變頻調速系統的設計方法；模塊六介紹基于西門子變頻器的應用實例；模塊七介紹教師承擔的有關各類電機變頻控制技術的企業橫向項目和縱向科研課題。這七個模塊緊密相連，邏輯清晰，系統性強，且極具實用性。

將OBE理念融入變頻控制技術課程，課程設計、教學活動及評估機制均緊密圍繞學生預期達成的具體能力成果展開，確保教學內容精準匹配學生能力提升的實際需求。通過豐富的實踐活動與項目驅動教學，讓學生在模擬真實工作環境的場景中熟練掌握變頻控制技術。同時，實施定期評估以追蹤學生學習進展，并根據評估結果靈活調整教學策略，以有效達成教學目標，全面增強學生的綜合能力。

結合課程內容與成果導向，學生能有效融合理論與實踐，掌握針對實際工藝需求的自動控制系統設計技能。通過多樣化的實驗活動，學生將學會各個組件及系統整體的操作流程與技巧，并熟練掌握實際系統的運行流程。此外，橫向項目著重提升學生的問題分析與解決能力，使其能夠深入分析實驗數據，并靈活應用新技術與新方法。縱向課題的引入旨在培養學生的學術素養，包括鞏固基礎理論、掌握學術研究方法，激發學生對科學知識的濃厚興趣與探索精神，同時增強學生的職業責任感，提升學生的工作效率。

四、新工科背景下變頻技術控制項目驅動與新技術的融合

項目驅動式教學是指教師根據課程的培養目標設定相應的項目任務[11]。在項目執行過程中，明確的任務目標為學生指明了方向，既鼓勵他們獨立探索，又促進了團隊合作與共同進步。項目推進中，理論學習與實踐操作并重，強調技巧掌握與實踐應用的重要性，確保項目順利開展。通過系統化的指導，引導學生高效運用知識，鼓勵他們積極探索發現新知并勇于表達見解，從而深化對知識點的理解和掌握。這種教學方式有效促進了學生對知識的靈活應用，實現了理論與實踐的深度融合，最終將知識內化為學生的個人能力與素養。

項目驅動式教學旨在激發學生的創新潛能，培養其獨立解決問題的能力，并增強其主觀能動性。項目需滿足以下要求：設定明確的目標；具有一定的代表性和適應性，以準確反映當前技術發展水平；具備工程實現的可能性和先進性；構建有效的協作機制與健全的考核體系。

項目設計的核心在于有效融合新概念、原理、方法及實踐案例，以顯著提升學生對課程價值的感知。項目流程精心規劃為三個階段：課前準備、預先授課與項目啟動、項目實施。在課前階段，學生需預習教材、參考書等，初步掌握課程基礎內容和學習要求。教師則深入講解課程內容，明確教學重難點，并為學生提供個性化指導。在預先授課與項目啟動階段，教師運用多媒體等現代教學手段，詳細介紹課程大綱、教學計劃，闡明項目目的與意義，并分享研究背景及相關文獻資料。隨后，根據學生能力進行科學分組，以促進團隊內部優勢互補，增強團隊效能。學生根據項目目標明確任務分工，啟動協作模式。在項目實施階段，項目任務細分為課中和課后兩大部分。課中，學生運用所學知識與技能進行有效協作；課后，則充分利用線上資源和數據庫，深化研究，拓寬學習邊界。

變頻控制技術課程內容緊密貼合工程實際，融合多學科知識，其實踐教學應以實際工程項目為主線，旨在引導學生通過應用課程理論知識解決復雜工程問題。為達成此目標，需引入主動式教學方法，搭建線上教學平臺，并開發虛擬仿真教學資源，以形成線上線下相結合的立體化教學模式。

在教學實踐中，教師應深刻意識到學習不應局限于教師的知識灌輸，而應轉變為一場學生主動探索、發現新知的旅程。這種理念的轉變對于自動化專業的教學尤為重要。鑒于自動化領域知識更新迅速，學生XJ/281ddspt63FG4uhZO0A==亟須提升自主學習和解決問題的能力，以適應未來職業發展的需求。

五、新工科背景下課程全方位立體化教學改革實踐

在新工科背景下，課程改革積極融合多元教學理念，致力于推動傳統工科向高層次工程創新實踐發展。以變頻控制技術課程為例，該課程通過融合多元教學理念，采用項目驅動教學法，針對不同專業背景的學生實施差異化施教和全過程多元化考核策略，旨在通過實踐操作深化理論學習，并著重培養學生的問題解決能力。具體而言，教師以課程內容為基礎，采用多維度興趣化教學策略，巧妙地將多媒體PPT與黑板板書相結合，以激發學生的學習興趣。其中，多媒體PPT呈現豐富的工程圖像、動畫與視頻，形象直觀地展示現場情況；而黑板板書則用于詳細推導理論公式，助力學生深入理解。同時，借助遼寧省本科教學平臺的“交流拖動自動控制系統資源共享課”及智慧樹平臺的“變頻調速技術在線課程”，課程實現了基礎知識的全面覆蓋與靈活傳授，有效拓展了教學空間與資源獲取渠道。為激發學生的自主學習潛能，課程適度增加了學習挑戰，融入豐富的實踐項目與案例分析于自動化專業課程中，讓學生在解決實際問題的過程中深化學習，同時提升問題解決能力和實踐操作技能。此外，課程全面加強了課堂互動性，通過小組討論、案例分析、實驗演示等多種教學形式，鼓勵學生積極參與，促進思維碰撞與團隊協作，進而有效提升學習效果與溝通能力。最終，構建“以學生為中心”的教學模式，該模式不僅限于傳授知識，更側重培養學生的創新意識與實踐能力。通過項目實踐與科研訓練，學生在實踐中不斷探索與發現，將所學知識內化為個人能力與素養，實現了知識傳授與內化的有機結合。

為了優化變頻控制技術課程的考核體系，應摒棄僅依靠考勤與期末試卷的傳統方式，轉而采用更為全面的過程性考核機制。此改革旨在更準確地評估學生的學習成效，同時確保考核內容的多樣性與公平性。鑒于變頻控制技術課程融合了豐富的理論知識與多樣的實踐操作，其設計初衷在于全面提升學生的綜合能力，單一的考核方式顯然無法全面、準確地反映學生的真實學習水平。通過綜合考量學生的出勤情況、課堂表現及作業完成情況等多個維度，能夠更全面地評估學生的學習成效與能力，這樣的考核體系更加符合變頻控制技術課程的教學目標和特點。因此，根據課程性質，本文提出“整合考核評價”方案，具體考核內容及相應占比詳見表1。

六、結語

在新工科背景下，本文深入探討了沈陽理工大學變頻控制技術課程如何在學生培養中實現教學內容、教學方法的變革。針對變頻控制技術課程教學中的現存問題，本文提出了基于多理念融合的課程系統改革方案，將課程內容與成果導向、項目驅動與新技術相融合，全面推行立體化教學改革實踐。具體而言，本文采用項目驅動教學法，實施差異化施教和全過程多元化考核策略，旨在持續、有效地追蹤與評價學生的學習成效，緊跟國家戰略與行業需求，致力于培育既具備扎實專業基礎又擁有豐富實踐能力的高素質人才，以滿足社會發展的需求。為此，各高校應積極drj0V4pvHw/aOFh9BBoRShArKuku180Le6H+RlZeZlg=推動教學改革，不斷提高教學質量，以更好地適應新時代的發展要求。

［ 參 考 文 獻 ］

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[2］ 申國棟，張弦，高嬋娟，等.新工科背景下基于OBE理念的“紡織品進出口貿易”課程建設研究[J].紡織報告，2021，40（8）：91-93.

[3］ 李衛軍，邢延，蔡述庭，等.面向多學科融合的自動化類人才培養模式探索與實踐[J].高等工程教育研究，2021（6）：31-37.

[4］ 鄭慶華.新工科建設內涵解析及實踐探索[J].高等工程教育研究，2020（2）：25-30.

[5］ 劉微容，李煒，魯春燕，等.能力導向、一體雙模、虛實協同“控制理論與工程實踐”課程群建設探索[J].高等工程教育研究，2024（1）：58-64.

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[7］ 劉吉華，徐志彪，李永健，等.基于OBE理念的軌道交通車輛制造工藝課程教學改革探索與實踐：以五邑大學為例[J].大學教育，2022（11）：38-41.

[8］ 徐慧.新工科背景下基于OBE理念的“土力學與地基基礎”課程建設研究[J].安徽建筑，2024，31（2）：104-106.

[9］ 王愛景，肖榮輝，孔佩伊.融合與突破：新工科背景下“三創”教育課程體系的構建[J].教育探索，2020（11）：32-37.

[10］ 付麗君，孫金根，吳東升.新工科理念下變頻控制技術課程混合式教學模式探索[J].大學教育，2020（10）：102-104.

[11] 汪振華，袁軍堂，喬莉，等.“新工科”背景下高等教育機械類專業課程教學方法探討[J].高教學刊，2021，7（14）：100-103.

［責任編輯：梁金鳳］