机电传动控制课程混合式教学模式改革探析

郝妮妮 杨俊茹 谷明霞 刘华伟

摘  要 在课程建设与应用共享，促进信息技术与教育教学深度融合，引导、激励教师开展课程教学模式改革的大潮下，对机电传动控制课程进行教学改革创新。针对本课程定位，分析传统教学模式存在的问题，提出该课程混合式教学模式的建设策略，形成网络课堂和实体课堂相融合的e时代“互联网+”环境下机电传动控制混合式教学模式。

关键词 机电传动控制;混合式教学;在线开放课程;MOOC;SPOC;实验设备;翻转课堂

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2019）11-0093-03

1 前言

传统的课堂教学侧重知识传授，导致理论与实践脱节，课堂教学远不能满足课程培养目标的教学要求。改革传统教学模式，探索适合于能力培养的课堂教学方式方法，对提高机械类专业学生的综合应用能力具有重要意义。教师如何教？学生如何学？如何达到学以致用？高校教育如何与社会需求结合，让学生完成从学校人到社会人的跨越、升级？如何实现乐教乐学，让学生在学习中受到启迪？在线开放课程是解决以上问题的一种途径。学生可以自己管理时间、自主学习，教师可以因材施教，提高教学效率，建立“问题—理论—应用”的混合式教学模式，达到面向问题、面向应用、面向工程及解决工程实际问题能力。因此，迫切要求结合机械专业特色和人才培养需求，在移动互联网时代背景下，利用移动互联网教学资源开展基于“互联网+”的机电传动控制课程教学改革，实现将在线教学和传统教学优势有机结合的一种线上+线下的教学模式，可以将学生的学习由浅到深地引向深度学习，达到有效提升学生学习的深度[1-2]。

2 机电传动控制课程定位

机电传动控制课程是机械类专业的一门重要的专业基础课，涉及数学、物理学、电子学、控制理论等多方面知识，是机电一体化人才所需电知识结构的躯体，是机电结合的纽带，因此，该课程一直被全国高等院校机械工程类专业教学指导委员会指定为机械工程类专业的主干技术基础课。课程主要讲解机电传动系统的动力学基础、直流电机的工作原理及特性、交流电机的工作原理及特性、控制电动机、继电器接触器控制、直流调速系统、交流调速系统、可编程控制器技术等内容。课程力求突出机电结合、电为机用的特点，其理论性和实践性很强，是直接为工程设计服务的一门学科。在教学过程中要求学生掌握基本理论的同时，更要注重培养学生的動手能力、工程设计能力和创新能力，提高学生分析问题、解决问题的实际能力。通过本课程的教学，为学生后续专业课程学习以及毕业后能运用所学知识进行生产或从事相关的科研工作打下坚实基础，对培养机电复合型、拔尖创新型人才具有重要作用。

本课程学习目标主要包括九个方面的内容：

1）掌握常用电机、低压电器的工作原理、基本结构及其正确选择、使用方法;

2）掌握常用电机的基本工作特性、机械特性，电动机的启动、调速、制动的原理和方法;

3）掌握机电传动系统动力学计算;

4）掌握继电器接触器控制典型电路的工作原理及线路设计;

5）具有设计电器控制设备控制线路的能力;

6）掌握常用电力电子器件和常用的电力变换电路;

7）培养学生搜集资料、阅读资料和利用资料的能力;

8）通过实验指导和生产实习实践，具备设计和实施工程实践能力，正确认识个人与团队关系，提高团队协作能力;

9）锻炼对复杂工程问题独立进行分析和解决的能力，培养沟通交流能力、组织管理能力。

3 课程传统的教学模式存在的问题

课堂教学学时少，难以完成教学目标  传统的教学模式虽符合学生的认知规律，便于教师控制教学节奏和师生之间的直接交流，但对于一些抽象、机理复杂等教学知识点很难讲解清楚，如果课上播放视频或者动画，又浪费时间，降低教师的教学效率。山东科技大学机电传动控制课程所选的国家规划教材是按90个课程学时编写的，内容基本概括了当前机电传动控制系统中常用的元器件、各种典型电路和各种典型控制系统，基本满足机电一体化人才所需的强电控制知识。但随着教学改革的深入，机电传动控制课程和其他专业课一样，教学课时被极大缩减，缩减后仅为36学时，存在教学内容多、课时少的矛盾，严重影响教学任务的顺利完成和教学目标的顺利实现。

教学模式不是以学生为本  在教学观点上，不是以学生为本，而是以知识为本，主要立足于向学生灌输一定的知识，对学生的培养仅仅局限在知识的传授上，而忽略了学生的全面发展。授课过程中多是以教师为中心，始终是教师讲、学生听，满堂灌、注入式，学生没有自主学习和独立思考的空间。

实验教学课时少，内容创新性不够  课程总学时数为36学时，其中课堂教学32学时，实验教学四学时，课程设置仍保留传统重理论、轻实践的模式，导致学生实验操作和动手机会少。课程大部分实验主要是认识性和验证性实验，对于每一个实验项目，不需要学生提前思考和设计实验内容，他们只需按照教师的详细指导，照抄般完成整个实验。在整个过程中，学生处于被动盲目的状态，创新意识和创新能力得不到充分发挥[3]。

实验设备不能满足实验教学的需要  由于实验设备价格较高，学科经费有限，实验室中许多实验设备数量较少或缺失，出现学生实验时总是八九人为一组，共用一台实验设备，仅个别学生操作实验，大部分学生仅能看而不能亲自动手操作。

考核不够全面  在考试方法上，主要引导学生死记硬背，以考试分数确定学生的优劣，束缚了学生的创新意识和创造能力。

4 机电传动控制在线开放课程建设的特色

采用混合教学模式，加强教师与学生之间的互动  传统的课堂授课模式，师生之间互动相对较少，学生学习兴趣不高，学习效果不理想。在本开放课程中，采用基于MO0C/SPOC的翻转课堂教学模式，以学生为主，加强师生互动，提高学生的学习兴趣。

采用节点式结构的教学进度设计，方便后续更新与维护  采用知识点结构式教学进度设计，方便线上+线下混合式教学及后期更新与维护。对每个知识点采用不同的展示方法，主要有视频录像、动画、图片、影像、工程案例、文檔资料PDF等，在此基础上不断丰富核心教学资源及辅助教学资源。

资源库的建设遵循学习规律，实现深层次学习  结合机电传动控制课程的最新发展需求，实现教学内容建设和促进学生学习认知教学活动的设计。对于教学视频、课堂讨论、问题测验、作业题、试题库、案例库、考核评价等拓展资源的课程学习所需要的图文资料，通过设计情境中学、接受中学、联系中学、比较中学、反思中学、交流中学、重构中学、创造中学等不同层次的学习活动，促进学生从接受到参与再到贡献，实现深层次的学习投入。

注重学生的自学能力和实践能力的培养  课程将机电传动控制的最新发展及最新理论融入教学中，更新现有教学内容，构建机电传动控制教学体系。加强在线讲解与课下自学相结合的教学方式，提高学生的自学能力;通过设置相关的实验教学项目，注重学生的实践动手能力和创新意识的培养。

5 混合式教学模式改革的设计方案

机电传动控制混合式教学模式改革总体方案  本课程采用混合式教学模式改革的总体方案如图1所示，主要对现有的机电传动控制相关的教材进行剖析，结合机电传动控制的最新发展技术，对课程进行整体设计、知识点拆分、核心教学资源开发、辅助教学资源开发、教学活动设计等。课程建设采用基于MOOC/SPOC的翻转课堂教学模式，加强师生之间的线上、线下互动与交流，达到有效提升学生学习的深度。

课程内容混合式教学模式安排  在线开放课程教学与传统的教学方式有机地融合在一起，取长补短，灵活处理，形成线上+线下的混合式教学，提高教师的教学效率，提高学生的学习积极性。比如在讲解直流电机、交流电机和控制电机的结构时，使用视频播放的方式，详细拆装几种电机，使学生对其结构有深刻的认识;在讲解电机的工作原理和继电器接触器传动控制方法时，使用Flash讲解，可以清晰直观地阐述直流电机电磁变换和三相交流电机旋转磁场的原理及继电器接触器传动系统中的顺序控制、定时控制等。

根据机电传动控制的课程性质及特点，课内外学习拟安排如表1所示由于篇幅有限，仅列出第二章的内容）。

教学活动设计安排

1）自主学习任务单设计，主要根据课程知识点的难易程度，将不是很难理解的部分知识点设计成自主学习内容，包括直流电动机的基本结构和工作原理、三相异步电动机的结构和工作原理、常用控制电器、电力半导体器件等，学生可以课下自主完成，并提交相关作业报告。

2）问题反馈机制设计，主要包括三个方面：每节课后的交流与互动、课程考试反馈、课程学习调查反馈。通过每节课与学生的在线交流，可以知道授课过程中出现的问题;通过课程考试的卷面分析，可以了解学生的整体掌握情况;通过设计在线学习调查（学期末进行），可以收集学生反馈的意见或问题。针对这些反馈，在后续的在线开放课程建设中逐步进行改进。

3）课堂学习活动设计，主要包括知识点讲解式授课、问题提问、专题讨论、课堂总结、课下学习安排等环节，具体将根据每一讲的内容，合理进行安排。

4）辅助学习资源建设。辅助学习资源主要包括电子图书、应用案例、科技文献，教学大纲、实验数据及实验指导材料、典型案例库，推荐视频、题库、作业库、试卷库，在线测验与成绩登记等。

5）评价考核方式。加强过程管理，鼓励学生创新。根据课程性质，采用多样化的评价方式。线下评价主要以期末考试与课堂提问、课下作业、实验报告等相结合的方式进行，其中课下作业占10%，平时成绩占10%，实验占10%，期末考试占70%。另外，为了鼓励学生积极参加创新性科技活动，对于参加机械电子工程相关的科技竞赛获奖、科研立项研究等，可以给予一定的附加分，最高为10分。线上教学评价采用过程评价而非单纯的结果评价。比如经验值考核评价，对学生的网络课堂学习，教师可通过资源学习、课堂表现等参与活动情况给予评价分;再如测试活动考核评价，在期中或期末阶段性安排测试考试[5]。

6 结语

机电传动控制混合式教学改革，构建起线上+线下、课内+课外、平时+期末相互配合、交互作用的崭新教学模式，不仅激发了学生自主学习的动能，而且在教与学活跃度、教学亲和力、针对性、实效性等方面都有明显提高。

参考文献

[1]杜福银.问题式教学在机电传动控制教学中的应用[J].高等教育研究，2011（4）：82-84.

[2]徐立军，李孝禄，吴善强，等.“机电传动控制”课程教学改革的探索[J].中国科教创新导刊，2012（5）：84-85.

[3]毛清华，曹现刚，李曼，等.以工程案例为主线的机电传动控制翻转课堂教学改革[J].课程教育研究，2017（4）：274.

[4]李英辉，曲昀卿，郝敏钗.基于“互联网+”的开放式教学改革：以“PLC控制系统设计”课程为例[J].石家庄职业技术学院学报，2016（2）：8-12.

[5]赵雷，杨奕，张利国，等.基于混合式教学的“液压与气压传动”在线开放课程设计[J].实验技术与管理，2018（5）：159-162.