新工科背景下基于MWORKS的電類課程思政教學改革與創新

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2025）12-0138-04

Abstract：Asafoundationalcourseformostengineringmajorsinhighereducation，electricalcoursesareinherently theoreticalinnature.However，underthenewengineringeducationframework，studentsarerequiredtoadapttotherapid technologicaldvancmntsfoderra，hchemandspracticalprofesoalskilshatreuentlyisuefore itisessentialtostrengthenthetransfomationandupgradingofelectricalcourses.Thispapersummarizestheshortcomingsof traditionalelectricalcourseteachingandproposestheintegrationofideologicalandpoliticaleducationalongsidethedeliveryof professionaltheoreticalknowledge.ByutilizingthedomesticMWORKSplatform，thisapproachaimstomeetdevelopmentalneds bycleverlyembeddingideologicalandpoliticaleducationintothecuriculum.Thisnotonlycultivatestalentforthereformof industry-university-research cooperation but also provides new ideas and directions foruniversity teaching models.

Keywords：newengineering；electricalcourses；industryuniversityresearch；theideologicalandpoliticaleducation；MWORKS

新工科是將“新經濟，新產業\"作為發展背景，新興產業發展作為導向，為適應科技改革和產業升級的需求，融合現代新興產業建立發展新型工科及推動現有工科教學的改革。新工科這一理念核心為支持“中國智造2025\"等驅動發展戰略目標，培養適應技術發展和新興產業發展需求的高質量復合型人才。新工科與新興發展產業關系密切，且新興產業對高質量人才需求巨大，因此新工科的發展成為高校亟待解決的巨大挑戰。

在新工科背景下對電類課程的改革與創新，以及電類課程在新工科建設過程中發揮著重要的地位和作用。新工科更加強調學科的交叉融合，要求學生不僅要掌握本學科知識，更要了解相關學科的知識，接觸更多實際工程項目，獲取專業實踐經驗，用于面對技術創新和產業升級等挑戰。在電類課程教學過程中，不僅要求教師教授傳統學科，如電力系統、電子技術等課程，更要加強計算機仿真等新興技術的結合。

計算機仿真軟件MWORKS是由蘇州同元軟控信息技術有限公司推出，可以完成曲線擬合、微分代數方程、差值運算等，具有全面的數學運算能力，以及可以運用高性能科學計算語言Julia提供交互式編程環境，并支持C、Python等多種編程語言建模，展現了該軟件的開放性。此軟件為電類課程開展新工科改革提供了強大的動力。

因MWORKS擁有豐富的模型庫，可以提供面向對象和非因果建模的特點，在諸多領域具有天生優勢。將電類課程思政教學與MWORKS平臺相結合，可推動新工科背景下電類課程思政教學建設。

一目前課程教學存在的問題

（一） 傳統教學方面的問題

在傳統電類課程中，通常是教師為中心主導課堂教學和學生學習，學生的參與度相對較低，缺乏課堂中教師和學生之間的互動，往往忽視了學生的個性和興趣，從而限制了學生的主觀能動性。

很難基于不同學生的學習能力和基礎來開展教學，只一味對學生進行知識灌輸，忽視學生的接受能力，常出現課堂練習完不成，對于專業課程內容聽不懂或理解不到位等現象。

傳統電類課程，由于抽象的概念及相關實驗設備的缺乏限制，導致學生對于知識的興趣缺乏及實際操作的機會缺失。

在傳統教學模式中，通常唯考試成績論，該評價方式通常忽略了對學生綜合發展能力的考核，不利于學生在專業知識過程中的學習動力提升和積極性提高。

傳統教學存在的問題如圖1所示。

（二） 課程內容與實際生產脫節

傳統的電類課程教學理念注重理論知識的傳授，缺乏實踐與實際生產的結合，并隨著科技的快速發展，電子技術的不斷創新。但教學內容更新具有滯后性，導致學生掌握和實際運用產生一定的差異。

（三） 教學仿真軟件的現狀

大學的傳統電類專業課程，如電路、模擬電路基礎、數字電路基礎等學科，為多數工科專業的必修課程，在電氣工程、自動化、通信工程和微電子技術等具有極強操作性專業，這些課程在新工科的背景下順應產業升級，實現與時俱進的特點。MWORKS作為國產計算機仿真平臺，適合本科教學改進的要求。

目前，多高校仍使用MATLAB作為主要的仿真軟件，作為國外商業軟件，購買正版軟件對高校和科研單位來說無疑是一筆高額支出。但使用盜版軟件，在高校與科研單位的使用過程中存在知識產權的問題，且會影響教學與科研的正常進行，如在2020年，MathWorks公司應美國政府要求，旗下的產品禁止對我國多數國防科研相關大學開放使用，且這個范圍還在持續擴大，對于學生正常學習、課程教學、科研，以及未來在工作崗位上產生的影響極大。因此發展國產仿真軟件MWORKS，推廣國產軟件，才能從根本上突破國外技術封鎖，推動我國科技發展。

（四） 電類課程教學中思政教學的缺乏

大學課程的思政教學，對學生的愛國情懷培養處在重要發展階段，習近平總書記多次提及青少年“要扣好人生的第一粒扣子”，即著重培養青少年的愛國主義，愛國是自古以來的教育頭等大事。在傳統電類課程教學過程中，更傾向于對基礎理論的講解，面對“生硬\"的公式和理論，以及“枯燥”的教學模式，多以要求學生理解科學理論公式為主。電類課程因其嚴謹性和邏輯關系，難以將思政教育和課程內容相結合。面對多數電類專業課程有著更加緊張的教學進度和逐步增加的教學難度。德育和專業結合會讓本不富裕的課堂時間更難把握，如何讓德育和理論相結合，對教師的綜合能力是個巨大挑戰。

二電類教學改革

（一） MWORKS平臺的教學分析

新工科背景下要求教學應培養符合新時代發展需求的工程人才，要求注重實踐能力的培養，加強產學研融合，尋求高校、企業、科研單位之間的深度合作。MWORKS是我國獨立自主研發的科學計算與系統建模仿真平臺，具有完全的自主權，為學生基本學習和實踐提供了可靠的技術支持。

MWORKS具備強大的模型驅動功能，可以將Modelica物理域模型、Sysblock控制模型等諸多模型轉化為可執行代碼，這對于電類課程的理論教學和學習尤為重要。這其中還包含大量專業工具箱，提供了模塊化的教學，學生理解抽象理論提供了由淺入深的應用能力和可視化的實踐操作能力。

又因MWORKS平臺廣泛應用在航天、船舶、汽車能源等多類重要領域，為電類課程教學提供了大量應用場景和實際工程案例，有效降低了學生因工作和學習轉換產生的巨大差異。

（二） 完善教學課程大綱

教學大綱為教師的教學活動提供了明確的指導，以及方便學生建立系統、全面的學習路徑，方便對其學習成果進行檢驗和評估，以2024學年秋季學期的電路課程為電類課程的案例。在電路的教學大綱中，課程內容中結合德育及MWORKS平臺的綜合教學，使得學生對于國家在電路這一方面的研究進展有所了解，增強其民族認同感。讓學生在教學活動中有更多參與感，比如，運算放大器的電路模型在實際生產過程中的應用，讓學生結合MWORKS平臺進行相關電路的設計和分析，進一步實現對學生職業素養與工藝規范的培養。在評估過程中，應采用將理論知識掌握程度的考察、實際工程技術應用能力及創新能力的培養相結合的多元考核方式。

（三）將思政教育融入電類課程教學模式

傳統思政教育融入工科專業基礎課程的方式通常由教師在教學過程中穿插愛國故事，挖掘課程中的思政元素來實現。例如，在介紹相關理論和定律時，加入相關科學家的愛國情懷、創新精神和鉆研態度的故事，以此激勵學生樹立正確的價值觀和求真的精神。這種方式生硬枯燥，且占用了學生基礎知識掌握時間。推廣MWORKS在電類教學中的使用，不僅能夠增強學生的實踐環節，還能有效融入思政教育，提升學生的民族認同感。MWORKS作為一款多領域統一建模仿真軟件，能夠實現從控制器建模、模型仿真到生成嵌人式C代碼的全流程支撐。在電類課程中，通過MWORKS平臺，學生可以在虛擬環境中進行實驗和仿真，這種實踐操作不僅加深了對專業知識的理解，也增強了學生的動手能力和創新思維。

MWORKS平臺的推廣使用，結合相關硬件，為教師提供了提高教學質量的新途徑。教師可以采取多種教學模式，如翻轉課堂、線下授課、課程設計及網絡優質課程資源相結合，以學生自主學習為中心。這種多元化的教學模式，不僅能夠提高教學效率，還能激發學生的學習興趣，促進學生全面發展。

此外，MWORKS平臺的推廣也有助于實現學科交叉，鼓勵不同學科背景的教師進行合作與交流，共同探討如何有機地將思政教育和專業知識結合。通過這種方式，教師的思政素養和教育教學能力得到提升，從而更好地實現教書育人的目的。

（四） 教學評價體系構建

構建基于MWORKS的電類課程教學評價體系，其目的是能夠全面、客觀地評估學生的學習過程及學習成果。評價體系應結合電類課程的特點，加強學生實踐能力和創新思維的提升，同時充分利用MWORKS的平臺優勢。

1過程性評價

利用超星學習通、智慧樹等軟件進行課前預習內容的發布，鼓勵學生使用MWORKS平臺對所學內容進行初步了解。教學過程中教師通過MWORKS將課程中晦澀難懂的內容可視化，便于學生去了解，多讓學生互動回答，并結合學生在課堂上的表現，給予鼓勵。

教師根據課程的特點與MWORKS結合，布置二者結合的課后作業，以此提升學生動手實踐的機會。教師對作業進行定期檢查，及時認識到學生的學習難點，并提出核實的改進意見。鼓勵學生多進行學習心得的總結，方便教師根據學生學習情況，提供針對性指導。

2最終性評價

結合電類課程教學內容重點設計有特色的課程項目，組織學生融入到項目實踐中，根據學生項目的創新、實用及項目報告的質量，邀請校內教師或相關專家進行多維度考察，提供專業的評價和建議。根據教學課程實現知識點全覆蓋的期末考試，采取多種考查形式，如卷面理論考試和上機實踐考試相結合的方式，通過考核方式的改變，促進學生的全方位發展。

3評價體系的迭代與優化

教學過程中對評價數據進行分析與反思，總結教學過程中的不足，及時調整教學策略，不斷優化評價體系。將學生的需求和期望加入評價體系，并鼓勵學生能夠積極參與到評價體系的構建和完善中，提升體系的針對性和完整性。結合思政關注電類課程的發展動向和教學改革的趨勢，鼓勵教師引入新的理念和方法。

電類課程教學評價體系的構建和完善（圖2），可以促進教師教學質量的提升和學生學習能力的全面發展。

三 實施策略與案例分析

（一） 教師培訓與技術支持

MWORKS平臺在教學過程中要實現對進口軟件的替代，還需要確保教師能夠熟練使用MWORKS平臺，并提供必要的技術支持。首先，通過問卷調查或者訪談的方式，了解教師對于平臺的了解程度及其在教學過程中面臨的問題。根據訪談或問卷結果，制定明確的培訓目標，如提升教師信息技術培訓或MWORKS平臺的操作流程培訓等。

結合線上和線下培訓的優勢，向教師提供更加靈活的學習體驗。編寫相應課程的培訓手冊和教程，通過MWORKS平臺的界面布局、功能和操作等詳細介紹，為教師創建交流平臺提供技術支持。此外，還應分享電類課程有效利用MWORKS進行教學的成功教學案例，確保教師可以熟練使用平臺。

培訓結束后，提供持續的技術指導，以解決教師在課程使用過程中遇到的問題。隨著平臺的升級優化，教師的培訓內容也應及時更換，確保教師可以提高教學水平。

（二） 課程資源開發與整合

在新工科背景下，對人才培養的需求日益增強。電類課程資源與產研相結合，并依托MWORKS平臺，構建全面且具有創新性的教學和研究框架。首先對電類課程的教學現狀和企業發展需求進行初步調研，明確產學研結合方向的重點。通過MWORKS平臺整合相應的教學和項目資源，為學生提供高效、便捷的學習環境。

在電類課程教學過程中，將理論與實際案例結合，通過學校這一平臺引人實際工程項目與企業進行深度合作。鼓勵學生加入其中，了解理論在實際中的應用。建立校企合作的橋梁，為學生提供實習實訓的機會，讓他們在項目中得到培養。

利用MWORKS擁有的模型庫可以實現電氣、機械等多領域協同建模，有助于學生在電類課程中學到跨領域的知識。通過一系列的虛擬仿真實驗和數字孿生技術，提高學生對所學知識系統性的理解能力和設計能力。同時，學生也可以通過這一產學研一體化的平臺，掌握最新的學習資料與相關技術動態。

可以通過校外實習實訓資源成果，積極參加各類校外科技競賽用以進一步提升學生的上手操作能力。在團隊合作參與競賽的過程中加強人機交往能力，通過頭腦風暴的方式提升創新思維能力。

根據以上課程資源的整合，通過電類課程和產學研相結合的方式，提高教學質量和科研水平，從而培養出高水平的技術人才。

（三）MWORKS與電類課程結合案例介紹

目前，已有多所大學將MWORKS平臺與電類課程教學相結合，并在課程中融入相關思政元素，以促進大學生價值觀的建立和專業素養的提升。

哈爾濱工業大學（以下簡稱“哈工大\"）與蘇州同元軟控信息技術有限公司在MWORKS平臺的教學和科研應用方面達成了深度合作。在哈工大，已有上百門課程和十多項科研項目采用了該平臺，并取得了顯著成果。例如，自動控制原理B和微波天線及無源電路仿真等課程就成功應用了MWORKS平臺。在教學過程中，除了對理論和應用進行詳細講解外，還引入了愛國主義教育等元素。

此外，北京航空航天大學、北京理工大學和哈爾濱工程大學也與哈工大合作，共同開發和應用MWORKS軟件，并在學校內開設了多個課程項目。MWORKS平臺為電類課程教學提供了專業賦能，提供了更實用、更先進的教學方法，為我國人才培養提供了強大的支持。

四 結束語

本文全面探討了在新工科背景下電類課程教學的改革與創新，特別強調了MWORKS平臺在教學中的應用及其對思政教育的促進作用。在新工科的背景下，MWORKS平臺的引入為電類課程教學改革提供了新的思路和工具。通過整合思政教育、實踐教學和學科交叉，MWORKS平臺不僅提升了教學質量，還增強了學生的民族認同感和專業素養。為了培養符合新時代需求的工程人才，教育工作者需要繼續優化教學策略、加強教師培訓和課程資源開發力度。

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