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）

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Simulink 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。

1.3 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。

图1 “四位一体”教学改革模型Fig.1"Four in one"teaching reform model

2.2 教学方法

2.2.1 PBL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。

图2 项目设计Fig.2 Project design

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]。

2.2.3 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。

图4 混合式教学方式实施图Fig.4 Implementation diagram of blended teaching method

2.2.4 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”、不忘学习的初心和使命[3]。课程思政融入结构见图5。

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。

图6 课程成绩比例Fig.6 Course grade ratio

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。