基于“四位一体”的电机与拖...基础课程教学改革研究与实践_樊建强.pdf

文章编号：1673-887X(2023)05-0117-03基于“四位一体”的电机与拖动基础课程教学改革研究与实践樊建强，李凯丽，杨铁梅，马艳娥，武志刚（晋中信息学院，山西太谷030800）摘要电机与拖动基础课程是电气工程及其自动化专业的一门核心基础课程。在晋中信息学院德国ASIIN工程教育专业认证的背景及企业对电气工程师能力需求下，通过学生的学情分析和课堂教学现状，结合课程思政需求，重新设计教学内容、教学方式方法、考核评价等，并结合学习通线上线下、理论虚拟仿真理论实验结合教学方式等，提出了基于“PBL项目驱动+情景式可视化+线上线下混合式+思政”四位一体进行课程改革思路，并进行了实践，取得了一定的效果。关键词电机与拖动基础；四位一体；教学改革中图分类号G642.0文献标志码Adoi:10.3969/j.issn.1673-887X.2023.05.044Research and Practice on the Teaching Reform of the Basic Course of Motorand Drive Foundation Based on the Four in One ConceptFan Jianqiang,Li Kaili,Yang Tiemei,Ma Yane,Wu Zhigang(Jinzhong College of Information,Taigu 030800,Shanxi,China)AbstractAbstract：The course of Motor and Drive Foundation is a core basic course for electrical engineering and automation majors.Underthe background of the German ASIIN engineering education professional certification conducted by Jinzhong College of Information,combine with the enterprises demand for the ability of electrical engineers,redesign the teaching content,teaching methods,assessment and evaluation by analyzing the students learning situation and the current situation of classroom teaching,combining theideological and political needs of the curriculum,and combining online and offline learning,theoretical virtual simulation theory experiment and teaching methods,The idea of curriculum reform based on PBL project driven+situational visualization+online andoffline hybrid+ideological and political is put forward,and the practice has achieved certain results.Key words：Motor and Driving Foundation,Four in one,teaching reform电机与拖动基础是电气工程及其自动化专业的一门必修课，其理论性和工程性非常强，具有知识面广、综合性强、实践强等特点，尤其是涉及到工程电磁场这部分无形的内容非常难理解，被学生公认为电气工程及其自动化专业大学4年中最难学的专业课之一，在电气专业的课程学习中占有举足轻重的地位。随着信息化教学技术的持续进步，以及国际工程教育认证的需求，原有的教学内容、教学手段、方法和技术均需改进，用以适应当前社会需要的多学科交叉融合的应用型人才。1电机与拖动基础课程教学现状电机与拖动基础主要包括电机学和电力拖动基础2部分内容，要求学生不仅需要有高数、大学物理、电路理论、电磁场等课程的知识基础，而且必须在课堂上要主动积极地学习。该课程内容多且难，理论知识结构复杂，学生在学习过程中感到很难，虽然授课教师非常努力地讲解，但效果不好，究其原因主要表现在以下几个方面。1.1学生知识基础比较薄弱由于该课程综合性比较强，涉及到的知识点多且难，各章节之间的内容连贯性较强，如学生在前面某一个环节出了问题，没有及时补齐短板，后续学习就比较困难，再加上学习习惯不好，故学习效果较差。1.2教师教学方法陈旧大部分教师仍旧采用传统的板书+课件的讲授方式，教师对现代的教学信息技术的掌握不够好，如授课教师对动画、三维软件、仿真分析动态软件的掌握较差。虽然教师很努力备课讲课，但是学生仍然是一脸茫然。在讲解电机结构时，如教师所采用的电机结构图是平面结构图，这需要学生有丰富的立体想象力，对于那些没有见过电机结构的同学来说，很难明白教师所讲的内容。即使部分教师采用了Simu-link仿真软件对其中一些内容进行了讲解，但是抓不住学生的视觉，学生容易走神，学生都不明白教师所讲的内容，课堂的互动性可想而知，教学效果不理想。收稿日期2023-02-15基金项目山西省高等学校教学改革创新项目（J20221446）；山西省高等学校教学改革创新项目（J2021927）。作者简介樊建强（1982-），男，山西人，副教授，硕士，研究方向：电力电子与电力传动、自动控制系统。教学研究第5期（总第401期）1171.3实践教学难以满足人才需求要求实验室的教学基础设施都比较陈旧，很多教学软硬件均不能及时得到更新。所以学生在实践课堂上获得的技能很多都已经过时，对他们未来的发展作用不是很大。除此以外，缺乏专业的实践教学队伍，授课教师既讲解理论部分内容又指导实践部分内容，班级较多，精力有限，也是当前电机与拖动基础课程实践教学环节得不到强化的客观环境。2“四位一体”电机与拖动基础的课程教学方式改革根据晋中信息学院对于应用型本科人才的定位和培养要求，本课程教学改革将围绕知识、能力、素质、思政目标等内容，采用OBE方式，以提高学习兴趣为目标，构建以四大电机为基础，电磁感应为主线，电力拖动应用为目的，理论与实践并重，理论为实践服务的“四位一体”新型的教学理念。2.1“四位一体”理念围绕“工程认证背景下应用型本科立德树人”，采用PBL项目驱动+情景式可视化+线上线下混合式+思政四位一体进行课程改革，见图1。情景可视化工程认证OBE立德树人思政元素PBL驱动混合式图1“四位一体”教学改革模型Fig.1 Four in one teaching reform model2.2教学方法2.2.1PBL项目驱动教学通过调研企业对电气工程人才的素质和能力方面的确切需求，重新梳理人才培养方案中的培养目标，从企业生产的项目入手，弱化基础理论的推导，采取学练有效结合，加大电气工程师职业素养和能力的培养，秉承“学、教、做、练”闭环控制的理念，重组教学内容，打造“三内容、八项目”的PBL项目驱动教学体系，具体见图2。2.2.2情景可视化教学为了改变教师讲的热火朝天学生学得茫然的传统授课现状，以激发学生的学习兴趣为目的，进行了情景可视化尝试。便于学生理解讲课内容，在对于电机机构部分中电磁场部分利用有限元分析软件，变无形的电磁场分布为有形。应用仿真软件将电机及拖动部分的特性具体化以图形的方式展示，方便学生对比学习；电机与拖动基础课程教学的可视化方案，见图3。这样为该课程建立了三维立体图形、动画和实物影像的案例库，为学生立体、动态和直观地呈现出了电机各部分结构，学生在学习时能够很直观地对教师所讲的内容理解和掌握，教学效果自然就会提升1。电机与拖动三相异步电动机三相异步电动机电气控制直流电动机项目一认识三相异步电动机项目二认直接启停控制项目三正反转控制项目四降压启动与制动控制项目五调控控制项目六顺序启停控制项目七典型设备电气控制项目八认识直流电动机图2项目设计Fig.2 Project design电机学课程内容电机原理电机结构磁场电磁关系工作特性细节相对位置可视化措施电机模型3D立体图3D动画3D动画实物影像有限元建模ANSYS模拟等效电路数学解析LabVIEW建模虚拟实验数学解析LabVIEW建模虚拟实验相关生产生活短视频机械特性拖动特性拖动基础图3系统可视化教学方案Fig.3 System visual teaching scheme2.2.3线上线下混合式教学采用学习通平台，教师提前上传学习资料，通过布置任务将需要讲解的部分内容转移到线上，学生课下安排时间学习，利用学生端观看知识点视频内容，然后在课堂上，教师与学生、学生与学生进行互动。整个教学过程，学生为主角，以学生获得为目标，变为主动学习与运用知识2。混合式教学模式见图4。教师教学目标课前下达任务课上教师指导课后总结学生平台自学课上学生吸收内化评价反馈图4混合式教学方式实施图Fig.4 Implementation diagram of blended teaching method2.2.4课程思政教学结合课程内容与当前形势，以电机的设计、制造、利用为切入点，围绕科学家态度、工匠精神、家国情怀等思政内容讲好中国故事，帮助学生坚定“四个自信”、不忘学习的初心和教学研究第5期（总第401期）樊建强，李凯丽，杨铁梅，等：基于“四位一体”的电机与拖动基础课程教学改革研究与实践118使命3。课程思政融入结构见图5。中国电机之父钟兆琳先生绪论大国工匠老一辈科学家的科学态度中国电机工业发展史电力拖动系统“中国智造”激发爱国热情世界首条1100 kV特高压直流输电工程变压器民族自豪感三峡工程同步电机系统清洁能源可持续发展，绿水青山就是金山银山中国高铁异步电机系统科技创新与个人幸福、国家发展的密切关系图5课程思政融入结构图Fig.5 Curriculum ideological and political integration structure chart通过大量的可视化案例展示和分组讨论，在坚守教学内容科学性、逻辑性、完整性的同时，把思政鲜活案例有效融入课堂，让学生切身感受到祖国的强大，由纯专业知识传授转变为“专业+思政有效融合”模式，既能满足培养应用型人才，又能使学习过程快乐轻松。2.3调整考核方式在课程综合评定中增加了过程考核和思政元素考核的比例，根据学习通平台统计的数据增加过程考核的量化指标作为平时成绩，激发学生加大学习时间投入，充分“动起来”，使学生达到“真学习”“会学习”“乐学习”的目的4，具体见图6。3结语电机与拖动基础课程的教学改革是一项复杂而系统的工程，需要借鉴各学校先进的教学理念结合工程教育标注要求不断改革，以满足企业对工程人才能力的需求要求。在ASIIN 工程认证过程中结合电机与拖动基础课程“四位一体”的教学改革模式，有效提升了课程教学目标，育人效果达成度较高，教学效果较好，改革的路就在脚下，需要不断持续进行。参考文献1张乐平,杨迎新,杨迟.“电机与拖动基础”课程的可视化教学研究J.萍乡学院学报,2022,39(3):91-95.2袁帆,董锋斌,皇金锋.混合教学模式下电机与电力拖动基础课程改革与实践J.大学教育,2022(8):71-73+80.3雷慧杰,赵建周,侯凡博.“互联网+”视域下新工科电类课程思政的教学探讨以电机与拖动课程为例J.安阳工学院学报,2021,20(6):102-103.4王君君,何唯.疫情背景下理实一体化课程教学模式改革探究以“电机及电气控制”课程为例J.南方农机,2021,52(15):180-181.效果。在后续的教学中应取长补短，不断完善项目设计，全面提升项目式教学的成效，提高学生的综合素质和创新能力。参考文献1徐本鑫.项目式教学的课程设计与应用模式以法学本科环境资源法学课程为例J.国家林业和草原局管理干部学院学报,2020(3):56-59.2张琳.项目式教育在法学本科教学过程中的应用 劳动法学和社会保障法学 教学改革实例J.陕西教育(高教版),2011(11):71-72.3夏英俊,孙璐,李飞飞,等.基于 OBE 导向的 作物生理学 课程改革与项目式教学研究J.现代农业,2021(1):100-101.4黄敦元.“项目教学法”在资源植物学课程教学中的应用研究J.教育现代化,2020(30):135-137.5孙克威,杨春玲,程中文.作物栽培学课程的改革与实践J.高等农业教育,2004(3):80-81.6作者不详.农作物病虫害防治条例 2020年3月26日发布自5月1日起施行J.中国植保导刊,2020,40(5):102-104.7徐勤超,潘海兵,谢坤,等.专创融合的“机械学综合课程设计”教学改革与实践J.南方农机,2023,54(5):163-166.8方中达.植病研究方法M中国农业出版社,1998:1-427.9钟丽娟,赵新海,张庆华,等.甘薯软腐病菌的分离鉴定及室内抑菌试验J山东农业科学,2009(7):87-88+108.10胡勇,石勇,谢卫红.项目式教学体系在食品安全综合实验中的应用J.教育教学论坛,2021(3):149-152.平时成绩学习通平台成绩+课程课程思政点20%40%实验20%期末成绩60%图6课程成绩比例Fig.6 Course grade ratio（上接第106页）教学研究农业技术与装备第5期（总第401期）119