基于课程群及项目驱动的教学新模式探索

杨 琛 吴燕翔 匡兴红

上海海洋大学工程学院 上海 201306

我院电气工程及其自动化专业的人才培养目标是培养能够从事与电气工程有关的装备制造、系统运行、自动控制、信息处理、实验分析、技术开发、经济管理以及计算机应用等领域工作的宽口径复合型工程技术与管理应用型人才。“应用型”是以培养学生实际应用能力为主要特色，电气专业学生需要具有较强的工程实践能力和创新能力。“宽口径、复合型”体现了电气工程及其自动化专业的特点，该专业涵盖了电力系统及其自动化、电机电器及其控制、高电压与绝缘、电力电子及电力传动、理论电工新材料等五个学科，涉及的知识内容非常广泛；同时电气工程及其自动化是一个融合度极高的专业，强弱电结合，软硬件结合，相关学科相互渗透与融合。该专业本科生需要具备宽口径、复合型的知识结构和能力。

针对上述人才培养目标，在电气自动化专业教学体系设置和教学模式上应充分体现其特点。为此，我们通过多门基础、专业课程建设，对电气专业课程体系、课程设置，特别是课程教学改革、实践与创新教学的改革进行了探究和实践，形成了以专业课程群为教学背景，基于“项目导向，任务驱动”的教学组织形式，结合专业技能竞赛的教学新模式，体现了电气专业创新性和实践性人才培养的特点。

1 构建具有创新性的专业课程群体系

电气工程及其自动化专业是一个工程性很强的专业，其专业范围主要包括电工基础理论、电气装备制造和应用、电力系统运行和控制3个部分。因此专业课涵盖的范围比较广，涉及学科较多。在我院，该专业课程体系按照综合教育模块—学科教育模块—专业教育模块—专业实践实训模块的体系设置。其中，综合教育模块和学科教育模块是公共基础课，进行通识性教育；专业教育模块包括专业基础课、专业方向选修课和专业相关选修课，是培养电气专业本科人才的核心课程教育模块；专业实践实训模块包括课程综合实验和专业实践实训两部分，是培养学生实践能力和创新精神的重要部分。专业教育课程设置见表1。

表1 电气工程及其自动化专业课程体系

以往各门课程的讲授都是各位教师孤立授课，授课内容、案例、实验都是各自为政，学生学习结束后无法建立整体观，理论知识无法融会贯通和灵活应用。为了克服这一现象，并适应社会对电气专业人才的需求，培养具有电气专业素养、实践能力强和富于创新的电气人才，需要对专业课程体系结构功能进行进一步的改革和调整。我们根据课程性质以及课程间的联系，将专业课程划分为3个课程群：

(1)电气传动类课程群：由电力系统基础、电机与拖动基础、运动控制系统、电气控制及PLC技术、传感器与现代检测技术和单片机原理及接口技术6门课程组成，是电气自动化的主干课程群，主要教学目的是利用计算机技术和电子技术实现对电力电子电路的控制和电机参数的检测，从而实现交直流电机的调速和控制[1]。

(2)控制类课程群：由自动控制原理、现代控制理论、计算机控制技术、现场总线技术、控制系统仿真5门课程组成。其主要教学目的是培养学生对控制系统中控制理论与方法的掌握。

(3)信号处理类课程群：由信号分析与处理、DSP原理与应用、嵌入式系统3门课程组成。其主要教学目的是培养学生对信息处理和分析方法与实践应用的掌握。

综上可见，每个课程群由多门基于教学内容相互贯通、相互融合的课程构成。课程群中各门课程的理论知识具有较强的衔接性和连贯性，并存在知识点覆盖、重复的现象。因此在进行课程教学过程中，对课程内容的设计应充分考虑课程群教学内容的优化与整合，在教学内容、形式、实践、考核等方面需要体现课程群内部课程的相关性和综合性，充分利用课程内容上的关联性相互支撑和强化，培养学生以工程项目为驱动的学习模式。我们基于电气传动类课程群进行教学新模式探讨。

2 电气传动类课程群教学新模式

2.1 调整并优化课程内容

电气传动类课程群是专业课程体系中的重要组成部分，6门课程覆盖二、三年级，既有专业基础课，也有专业方向选修课和专业相关选修课。其中，电机与拖动技术是专业基础课程，主要讲授电机的基础知识和原理，着重分析三相异步电动机和直流电动机的结构及基础知识，如启动、制动、调速性能及相关的计算；电力电子技术主要讲授电力电子器件制造技术和变流技术，如整流、逆变、斩波、变频、变相等；运动控制系统主要讲授直流调速、交流调速和随动系统；电气控制及PLC技术涉及电气基本控制方法及系统设计、可编程控制器原理及应用等知识，培养学生电气控制分析与设计的能力；单片机技术主要讲授基于微处理器的数据采集、显示、驱动等内容；传感器与现代检测技术主要是对传感器和常见检测手段的介绍。

可见，基于课程群的教学必须具有整体观和统一性，课程教学内容的设计，需要综合考虑各课程内容之间的联系，避免相同内容重复讲授；同时需要注重基础知识与专业知识之间的相互衔接，在教案、案例设计上统一规划，强调知识体系的完整性与系统性。

在课程群课程教学过程中，可以将同一实际项目贯穿于整个课程群教学中，例如围绕交流电机或直流电机的速度控制系统的设计与实现进行举例，不同的课程对应系统实现的不同部分进行知识点讲解：电机与拖动技术、运动控制系统主要围绕电机结构、性能和调速方法设计教学内容；电力电子技术则可着眼于电器原件的选型、主电路的设计、参数的计算等进行讲解；传感器与现代检测技术阐述了速度检测的方法选择、检测电路和具体实现方法；电气控制及PLC技术、单片机技术则解释监控系统可以用两种形式来实现。通过一个实际项目贯穿于多门课程，即实现了从理论分析到具体实现的整个过程。当完成该课程群教学后，学生将建立起一个完整而生动的知识结构，具有较好的教学效果。

2.2 三层次实践教学

课程群的实践教学分成3个层次：基础实验教学、综合实践教学和竞赛创新教学。

2.2.1 基础实验教学

该层次的实践教学主要是对理论教学内容进行验证，让学生加深对课堂教学内容的理解。基础性实验教学除了在实验室中进行外，还根据课程教学内容，在理论课程中引入多种仿真软件，如Simulink，Protus，Multisim对相应控制系统和电路系统进行仿真。让学生深刻理解理论知识，并适当让学生设计实验，通过实际操作获得实验结果。

2.2.2 综合实践教学

为了体现课程群实践教学的开放性、研究性和创新性[2]。我们在验证性和设计性实验的基础上，针对课程体系特点开发了综合性实验。如在完成检测技术和单片机两门课程的学习后，需要完成大论文的实践训练和基于单片机环境监控系统设计的开放性论题。鼓励学生利用所学知识，完成对某一环境参数的监控设计。

2.2.3 竞赛创新教学

结合课程，鼓励不同年级的学生参加各类学科竞赛，形成课程学习—教学实践—创新竞赛相结合的教学模式，激发学生学习动力。例如：在完成电子技术、电子设计创新(1)学习后，组织学生参加全国电子设计与开发大赛；学习完单片机原理及接口技术、传感器与现代检测技术、电子设计创新(2)后，组织学生参加全国单片机设计与开发大赛；在完成电子设计创新(3)和专业综合实践后，组织学生参加物联网全国创新类大赛。近几年已有多名学生参加了竞赛并获得了佳绩。这一与竞赛相结合的创新实践教学模式激发了学生的兴趣，并加强了学生对本专业的认识，增强了学生创新能力的培养。

2.3 与技能认证相结合

在教学过程中，结合电气工程师类认证考试设置教学知识点和重点，鼓励学生参加各类电工电气类工程师认证，加强学生的实践能力，并且为学生的就业提供保障。

3 结束语

基于课程群的教学模式，可以让学生通过学习将各门专业课程有机地联系起来，增强学生对课程的整体把握、完整理解和综合应用；多层次的实践教学激发了学生学习的兴趣，并锻炼了实际动手能力；教学与技能认证的培养方式提高了学生就业竞争力。我们已经按照该方案在某些课程上进行了改革探索，并取得了一定的效果。但是在具体实施过程中仍存在较多的困难，如课件整体规划存在难度，不同课程教师的配合度以及学生的接受能力和考核方式的具有局限。我们将在后续的课程建设中继续努力，找到一条真正适合的教学之路。

[1] 梁永春,刘建业.电气传动课程群开放式课程设计体系研究[J].中国电力教育,2011,21:167-168.

[2] 刘文文,吴晔.测控专业控制类课程群建设与实践[J].电气电子教学学报,2011,33(1):14-16.

[3] 黄文力,苗满香.电气工程及其自动化专业课程体系的改革[J].郑州航空工业管理学院学报:社会科学版,2011,30(4):164-167.