新工科背景下电机与拖动课程改革与实践*

◆周爱华 杨果仁

0 引言

新工科教学是对传统教学的一次重大改革，要求培养的人才面向工程实际需要，对其工程能力的培养提出更高的要求[1]。根据目标达成度，对具有工程要求的课程更是从传统的重理论、轻实践的教学模式转化成理论和实践充分融合，但在实际教学中受各种因素的影响，教学质量大打折扣。电机与拖动课程是电气工程、自动化专业的重点专业课程，具有理论多、原理抽象、应用性强等特点，但目前诸多高校开展的理论教学内容陈旧、实验教学形式单一，对学生工程训练强度低，亟待进行理论教学和实验教学的改革。

1 教学中存在的问题

目前，学校各专业培养方案都做到了与时俱进，人才培养方案的制订也很注重市场需求，可落实到具体课程的时候，教学大纲没有做相应修改，没有很好地根据专业要求进行区分，不同专业采用相同的教学大纲，甚至照搬其他学校的教学大纲，没有制定符合本校专业培养方案的大纲，无法彰显学校特色。教学体系调整不到位，教学方式改革流于形式，基于目标达成度的培养方案没有落实到位。电机与拖动学科涌现出的很多新的技术、新的思想无法在传统教学中得到体现，学生学到的依然是落后的知识，不符合新工科教学的要求。针对不同专业，电机与拖动课程的教学侧重点不一致，如电气工程专业侧重同步电机和变压器知识，而自动化专业更强调掌握异步电机的拖动部分相关知识，为电机控制夯实基础。可是在实际教学中，很多教师并没有根据专业特点对内容有所侧重，教学重点与教学要求不符合，做不到因人施教。教师是教学主体之一，教学水平直接关乎教学效果。目前，很多刚进入高校的博士直接开始授课，甚至同时开设两三门课程，科研能力和教学水平没有很好地融合，需要积累教学经验。

实验教学是对理论教学的重要补充。电机与拖动课程与工程实际联系紧密，理论抽象，理解难度高，实验教学对于帮助学生理解相关知识是必不可少的有力工具。但目前很多高校的电机与拖动实验课程内容偏重对电机本身固有机械特性的分析，很少研究电机实际的拖动性能，也少有涉及整个电机与拖动系统构建方面的内容，系统性差，无法培养学生综合运用多课程知识解决实际问题的能力。现在的学生可以通过网络获取很多教学资源，求新心理强，而实验内容的选择上以验证性实验为主，没有挑战性，难以激发其自主学习的热情，所以很多实验也是流于形式。再加上实验设备不够，几个人共用一台设备，难免出现部分学生懈怠的现象，失去实验教学的意义。

现在是网络化和信息化的教学时代，很多高校拥有网上教学平台，可是平台的利用率不尽如人意。很多教师对平台的利用不充分，通常只用于上传教学资料，没有很好的激励机制让学生主动参与平台的学习，学生使用率低，没有达到预期效果。多年来，对学生课程成绩的考核机制不合理，学生课后抄作业的情况普遍存在，使得平时成绩的评定缺乏公平性。一些平时刻苦认真的学生有可能得到较低的作业分值，打击学习积极性。

2 电机与拖动课程改革措施

教学大纲的制定要符合专业和市场需求，体现新工科课程特点。根据不同的专业及学生特点，选择适当的教学内容，甄选教学重点和难点，完善现有教学大纲，使其满足培养工程型、创新型人才的内在要求。目前，大多数的电机与拖动教材内容都较为全面，但缺少针对性，各高校也无法一一撰写适合学生的教学书籍，教师需多参考几本教材，确定更适合本校学生的教材。

成都师范学院电子科学与技术专业所开设的电机与拖动课程，旨在扩展学生知识面，提升工程实践能力，故教学内容中以直流电动机、变压器和交流异步电动机的工作特性分析作为重点，简单介绍同步发电机和直流发电机的内容，更加符合学校的教学要求。如在具体教学中，教授电枢绕组的知识时，将学生带到实验室，观察实际电机的电枢绕组的绕制，更容易理解。

社会对人才的需求是多层次的，差异化教学也是教学改革的重要方面，不同层次的学生对课程的理解力有所不同。在教授时，既要体现一定的深度和难度，让学生保持探索欲，也要让学生建立学习的信心，在保证大部分学生理解主要内容的同时，发现优异的学生，鼓励其拓深知识、树立榜样。

教师教学过程是讲授知识的过程，也是自身成长、积累经验的过程，要把一门课程的内容有效传授给学生，需要教师不断提高教学水平。学生喜欢一门课程有时是因为喜欢课程的内容，有时是因为喜欢上课的教师，所以教师在提高教学能力的同时也应该提升自己的素养，展现自己的人格魅力，吸引学生更主动地学习。青年教师和老教师相比，精力更充沛，教学热情更高，但缺少教学经验，给有经验的老教师助课是迅速提高教学能力的有效方式。

目前，成都师范学院电机与拖动的实验教学设备相对比较老旧，主要用于完成基础的验证性实验，学生在完成这类实验时没有兴趣驱动，不能积极思考，实验效果不尽如人意。故在实验教学中，将计算机仿真教学融入电机与拖动实验中，从单纯的验证性实验上升到设计性、综合性实验，可以很好地满足学生的探索欲，鼓励学生综合利用多门相关课程内容解决问题[2]。如在实验教学中增加转速闭环直流电机控制系统的仿真实验，该实验要求以三相整流桥输出作为直流电机的供电电源，测量电机输出转速，形成反馈信号调节整流电路控制角，观察在不同控制角、不同反馈通道下电机的输出转速的变化，直观感受电机拖动和控制中要解决的问题，广受学生好评。该实验项目综合电力电子技术、电机与拖动和自动控制三门课程的相关知识，构建一个完整的电机与拖动系统，与实际工程系统非常接近。该仿真实验还可以进一步发展成线下实验，在学生的开放性实验中完成。学生反馈这种形式对培养工程意识和工程能力有很大帮助。

实验教学应该和理论教学相辅相成、互相促进，但目前教学中，实验教学依然被看成理论教学的补充手段，二者没有切实地融合。实验教学通常在理论教学完成后才开始，这种教学安排不免让学生觉得实验是验证理论知识的，缺乏新意。应该把实验教学搬进课堂，分析一些容易混淆的知识点之前，先让学生观察实验现象，提出思考问题，展开课堂讨论，再抽丝剥茧地阐述理论知识，必然会大大提高课堂的互动性，将知识由浅入深地展示给学生，动静结合，更具指导意义。实验的趣味性是吸引学生的重要因素，在课外课堂中把电机的调速和当下流行的机器人运动或者是小型飞行器设计相结合，让学生感受控制电机运动的魅力，自然就会有认真学好课程的内在需求，变被动学习为主动学习。这些都是课堂教学所不能达到的效果。

各高校都在大力推广信息化教学，信息化教学可以很好地丰富教学手段，有效地调动学生积极性[3]。在网教平台上，教师可以通过讨论的方式引导学生积极思考并设置合理的奖励机制，鼓励学生参与讨论，有效地帮助学生拓展知识的深度和广度。借助信息化教学平台，教师与学生线上互动，充分了解学生在学习中的困难，合理调节教学进度，攻克教学重点和难点，达到因人施教。雨课堂是很好的辅助教学工具，采用实时答题、多屏互动、分组讨论丰富教学方式。教师可以充分利用其数据统计功能了解学生掌握知识的情况，及时解答难点。小组讨论的方式还可以帮助学生交流合作，从多个角度和维度探讨问题。虽然现在网络上有很多教学视频，可大部分学生还不具备甄别哪些视频更适合自己的能力。此时，教师可根据本专业学生的特点推荐合适的视频，让学生的碎片化学习更加高效，更好地掌握课程内容。而且，这些视频是可以反复观看的，可以帮助一些学习进度慢的学生在课后更好地充电，巩固知识点。

合理的激励和课程评价制度对于确保教学顺利开展十分重要。教学中要善于发现学生的薄弱点。在实际教学中发现部分学生尽管没有听懂，也不会在课堂中提出，课后做练习时不懂也不向教师提问，而是采用抄作业的方式完成；期末考试时，突击学习，应付考试，知识点考过就忘，没有真正地学到知识。教师要通过合理的教学设计巩固知识点，发现学生难以理解的知识点，及时掌握学生的学习情况。雨课堂的数据报表功能可以帮助教师统计量化学生的学习数据，更有针对性地讲解，优化教学内容；还可以作为考评学生平时成绩的依据。课程考核采用全程考核的机制，包含学生作业、提问、课堂练习和期末考试，让学生感受到考评的公正和公平，树立正确的价值观。

3 结束语

电机与拖动课程具有工程应用性强的特点，学习难度高，采用传统的教学模式难以很好地实现新工科的教学要求。本文从完善教学体系、优化教学内容、合理利用网络资源入手，积极开展教学改革，充分利用仿真软件补充实验教学内容单一，缺少综合性、系统性实验的不足，增强学生的工程意识，帮助学生形成系统的工程项目思维，有益于学生理解电机中的拖动内容。实践证明：从优化教学出发，以实验教学推动理论教学，改善评价机制，受到学生好评，取得良好的效果，也为其他课程的教学改革提供了参考。