新工科背景下基于多理念融合的变频控制技术课程系统教学改革探索

［摘 要］新工科建设对传统教育模式提出了新要求，建立以学习者为中心的教学体系、完善教育考试制度，仍任重而道远。在此过程中，需秉持成果导向的工程教育理念，遵循“金课”建设标准，不断优化课程体系，持续创新教学模式，并加强对能力达成目标的评估，以全面深化教学改革。沈阳理工大学在变频控制技术课程教学中，积极融合多元教学理念，紧密对接学科前沿与国民经济发展需求，不断更新知识体系，丰富课程内容；通过采用项目驱动教学法，融合新技术，深化学生对基础知识的理解与应用，激发其创新思维；实施差异化施教和全过程多元化考核策略，为新工科背景下打造“金课”提供了创新性的实践范例。

［关键词］新工科；多理念融合；变频控制技术；创新思维；教学改革

［中图分类号］G642.0 ［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2024）20-0047-05

在新工科背景下，国家对高校教育及学生学习成果提出了更高要求，传统教育模式已难以适应学科快速发展的需求，基于OBE（Outcomes⁃Based Education，成果导向教育）理念的教育模式已成为推动高等教育内涵式发展的重要途径[1-2]。针对自动化类人才培养的现存问题，一些高校将OBE理念与信息技术深度融合，从专业宏观布局到课程微观设计，全方位推进改革与实践，取得了良好成效[3]。

在当前新工科的浪潮中，自动化专业教育正迎来前所未有的挑战与机遇。近年来，毕业要求达成度的评估结果显示，学生能力达成受到了一定程度的制约，主要原因包括：教学方法单一，缺乏多元化学习体验与挑战；课程设置受限，未紧跟实际需求与行业趋势；部分学生受内外因素影响，学习动力不足，积极性低；部分学校偏重知识传授，忽视实践能力培养，致使学生在解决实际问题时经验不足。

为顺应时代需求，必须对教学内容、方法以及模式进行全面改革与优化。当前教学面临三大挑战：知识、能力与素质协同提升受阻；实验平台难以支撑新技术下的协同培养；课程评价体系难以精准评估学习成效。因此，需通过深化改革与持续优化，有效提升学生的综合素质与应对未来挑战的能力，培养出适应时代发展需求的优秀人才。改革旨在显著提高自动化专业的教学质量，提升学生的专业素养，并助力他们解决复杂多变的工程问题。在此过程中，创新与变革是推动自动化专业教学改革不可或缺的关键力量[4-9]。

一、变频控制技术课程概述

变频控制技术课程作为大学自动化专业的核心课程，承担着培养学生工程能力的重要使命[10]。课程设计聚焦于构建一个开放的分析研究平台，鼓励学生从多维度、多角度深入探究课程内容，帮助学生在深化知识理解的同时，重点培养发现、分析及解决问题的能力。课程内容紧密对接行业前沿技术，采用项目驱动教学法，全面契合新工科教育的要求。在学习过程中，学生将直接参与理论与实践相结合的科研项目，在不断深化专业知识的同时，显著提升实践创新能力，并激发创新思维。

以项目为驱动，激发学生主动学习热情，促使学生积极应用所学知识；同时，以最大化知识输出为目标，强化学生自学能力与科学思维的培养。在新工科背景下，本文深入探索变频控制技术课程的教学改革，融合多元教学理念，旨在为自动化及电气自动化等相关专业课程的高质量发展提供参考；针对课程现存问题，积极创新教学理念，并不断优化改革措施，旨在构建具备高阶性、创新性和挑战度的“金课”模式，引领变频控制技术教学迈向新高度。

二、变频控制技术课程教学中存在的问题

（一）知识、能力与素质同步提升受阻

课程设置存在局限性，未能全面涵盖相关领域知识，阻碍了学生的全面发展，限制了知识、能力与素质的同步提升。变频控制理论涉及自动控制、电机与拖动等多个领域，需深入探索章节内容，方能揭示其内在联系。然而，由于课时有限，教师难以详细讲解所有内容，部分学生在学习过程中感到较吃力。部分学生虽掌握了一定理论知识，但难以有效应用于解决实际问题。

（二）实验平台难以支撑新技术下的协同培养

当前，实验平台面临硬件资源短缺及技术水平滞后于新技术发展的问题，同时理论教学与实践教学之间存在脱节。变频器设备作为强弱电结合的典型设备，其核心依托数字信号处理器，广泛应用于可编程控制、传统电气控制及通信等多个技术领域，是变频控制技术革新的重要驱动力。然而，随着科技飞速发展，变频器种类日益繁多，若实验平台未能紧跟步伐进行升级换代，学生将难以把握工程实践的最新趋势与动态。

（三）课程评价体系难以精准评估学习成效

当前课程评价体系尚不完善，过于依赖量化指标，忽视了对学生实际能力和潜力的全面考量，导致评价结果既缺乏说服力，也无法为教与学提供有效指导。评定成绩以期末考试为主，虽能检验学生知识掌握程度，却难以全面评估学生的实践操作和问题解决能力，难以精准反映学生学习成效。实际上，实践操作能够让学生将所学知识应用于实际，从而体现其创新力和应变能力；而平时成绩则更能反映学生的学习态度与持续进步，为全面了解学生情况提供了更丰富的视角。因此，优化评价体系，综合考量多方面因素，对于促进学生全面发展至关重要。

三、新工科背景下变频控制技术课程内容与成果导向的融合

课程内容是实现教学目标的基本媒介与重要基石。鉴于变频控制理论应用的广泛性，需构建涵盖经典知识与前沿现代控制技术的模块体系。针对冗余内容，采取递进式优化策略，结合课程特点革新理论方法，调整工程系统布局。同时，依托企业横向项目和纵向科研课题，不断补充人工智能、大数据等领域的新理论、新技术与新方法，以增强课程内容的前沿性和时代性。本文基于立德树人的根本任务，以工匠精神为引领，以实际工程项目为实践平台，紧密对接行业岗位需求，遵循图1所示的建设思路进行课程体系构建。

根据教学大纲要求和教学目标，将课程内容划分为七个知识模块。每个模块均聚焦于特定的学习内容和明确的目标，内容安排上由浅入深，强调理论与实践的紧密结合，以确保知识体系的连贯性和系统性。这种模块化设计不仅便于学生预习与复习，还提升了学生的学习效率。通过有序学习每个模块的核心知识，学生能够更有效地吸收并巩固所学内容。

其中，模块一介绍变频调速系统的工作原理、基本架构，并对变频器进行分类概述；模块二介绍变频控制中的常用PWM技术、几种变频控制理论以及主要的变频调速系统的组成、特性和适用场合；模块三介绍西门子两个常用系列变频器的特点和参数调试方法；模块四介绍变频调速系统电气设备的选择与安装；模块五介绍变频调速系统的设计方法；模块六介绍基于西门子变频器的应用实例；模块七介绍教师承担的有关各类电机变频控制技术的企业横向项目和纵向科研课题。这七个模块紧密相连，逻辑清晰，系统性强，且极具实用性。

将OBE理念融入变频控制技术课程，课程设计、教学活动及评估机制均紧密围绕学生预期达成的具体能力成果展开，确保教学内容精准匹配学生能力提升的实际需求。通过丰富的实践活动与项目驱动教学，让学生在模拟真实工作环境的场景中熟练掌握变频控制技术。同时，实施定期评估以追踪学生学习进展，并根据评估结果灵活调整教学策略，以有效达成教学目标，全面增强学生的综合能力。

结合课程内容与成果导向，学生能有效融合理论与实践，掌握针对实际工艺需求的自动控制系统设计技能。通过多样化的实验活动，学生将学会各个组件及系统整体的操作流程与技巧，并熟练掌握实际系统的运行流程。此外，横向项目着重提升学生的问题分析与解决能力，使其能够深入分析实验数据，并灵活应用新技术与新方法。纵向课题的引入旨在培养学生的学术素养，包括巩固基础理论、掌握学术研究方法，激发学生对科学知识的浓厚兴趣与探索精神，同时增强学生的职业责任感，提升学生的工作效率。

四、新工科背景下变频技术控制项目驱动与新技术的融合

项目驱动式教学是指教师根据课程的培养目标设定相应的项目任务[11]。在项目执行过程中，明确的任务目标为学生指明了方向，既鼓励他们独立探索，又促进了团队合作与共同进步。项目推进中，理论学习与实践操作并重，强调技巧掌握与实践应用的重要性，确保项目顺利开展。通过系统化的指导，引导学生高效运用知识，鼓励他们积极探索发现新知并勇于表达见解，从而深化对知识点的理解和掌握。这种教学方式有效促进了学生对知识的灵活应用，实现了理论与实践的深度融合，最终将知识内化为学生的个人能力与素养。

项目驱动式教学旨在激发学生的创新潜能，培养其独立解决问题的能力，并增强其主观能动性。项目需满足以下要求：设定明确的目标；具有一定的代表性和适应性，以准确反映当前技术发展水平；具备工程实现的可能性和先进性；构建有效的协作机制与健全的考核体系。

项目设计的核心在于有效融合新概念、原理、方法及实践案例，以显著提升学生对课程价值的感知。项目流程精心规划为三个阶段：课前准备、预先授课与项目启动、项目实施。在课前阶段，学生需预习教材、参考书等，初步掌握课程基础内容和学习要求。教师则深入讲解课程内容，明确教学重难点，并为学生提供个性化指导。在预先授课与项目启动阶段，教师运用多媒体等现代教学手段，详细介绍课程大纲、教学计划，阐明项目目的与意义，并分享研究背景及相关文献资料。随后，根据学生能力进行科学分组，以促进团队内部优势互补，增强团队效能。学生根据项目目标明确任务分工，启动协作模式。在项目实施阶段，项目任务细分为课中和课后两大部分。课中，学生运用所学知识与技能进行有效协作；课后，则充分利用线上资源和数据库，深化研究，拓宽学习边界。

变频控制技术课程内容紧密贴合工程实际，融合多学科知识，其实践教学应以实际工程项目为主线，旨在引导学生通过应用课程理论知识解决复杂工程问题。为达成此目标，需引入主动式教学方法，搭建线上教学平台，并开发虚拟仿真教学资源，以形成线上线下相结合的立体化教学模式。

在教学实践中，教师应深刻意识到学习不应局限于教师的知识灌输，而应转变为一场学生主动探索、发现新知的旅程。这种理念的转变对于自动化专业的教学尤为重要。鉴于自动化领域知识更新迅速，学生XJ/281ddspt63FG4uhZO0A==亟须提升自主学习和解决问题的能力，以适应未来职业发展的需求。

五、新工科背景下课程全方位立体化教学改革实践

在新工科背景下，课程改革积极融合多元教学理念，致力于推动传统工科向高层次工程创新实践发展。以变频控制技术课程为例，该课程通过融合多元教学理念，采用项目驱动教学法，针对不同专业背景的学生实施差异化施教和全过程多元化考核策略，旨在通过实践操作深化理论学习，并着重培养学生的问题解决能力。具体而言，教师以课程内容为基础，采用多维度兴趣化教学策略，巧妙地将多媒体PPT与黑板板书相结合，以激发学生的学习兴趣。其中，多媒体PPT呈现丰富的工程图像、动画与视频，形象直观地展示现场情况；而黑板板书则用于详细推导理论公式，助力学生深入理解。同时，借助辽宁省本科教学平台的“交流拖动自动控制系统资源共享课”及智慧树平台的“变频调速技术在线课程”，课程实现了基础知识的全面覆盖与灵活传授，有效拓展了教学空间与资源获取渠道。为激发学生的自主学习潜能，课程适度增加了学习挑战，融入丰富的实践项目与案例分析于自动化专业课程中，让学生在解决实际问题的过程中深化学习，同时提升问题解决能力和实践操作技能。此外，课程全面加强了课堂互动性，通过小组讨论、案例分析、实验演示等多种教学形式，鼓励学生积极参与，促进思维碰撞与团队协作，进而有效提升学习效果与沟通能力。最终，构建“以学生为中心”的教学模式，该模式不仅限于传授知识，更侧重培养学生的创新意识与实践能力。通过项目实践与科研训练，学生在实践中不断探索与发现，将所学知识内化为个人能力与素养，实现了知识传授与内化的有机结合。

为了优化变频控制技术课程的考核体系，应摒弃仅依靠考勤与期末试卷的传统方式，转而采用更为全面的过程性考核机制。此改革旨在更准确地评估学生的学习成效，同时确保考核内容的多样性与公平性。鉴于变频控制技术课程融合了丰富的理论知识与多样的实践操作，其设计初衷在于全面提升学生的综合能力，单一的考核方式显然无法全面、准确地反映学生的真实学习水平。通过综合考量学生的出勤情况、课堂表现及作业完成情况等多个维度，能够更全面地评估学生的学习成效与能力，这样的考核体系更加符合变频控制技术课程的教学目标和特点。因此，根据课程性质，本文提出“整合考核评价”方案，具体考核内容及相应占比详见表1。

六、结语

在新工科背景下，本文深入探讨了沈阳理工大学变频控制技术课程如何在学生培养中实现教学内容、教学方法的变革。针对变频控制技术课程教学中的现存问题，本文提出了基于多理念融合的课程系统改革方案，将课程内容与成果导向、项目驱动与新技术相融合，全面推行立体化教学改革实践。具体而言，本文采用项目驱动教学法，实施差异化施教和全过程多元化考核策略，旨在持续、有效地追踪与评价学生的学习成效，紧跟国家战略与行业需求，致力于培育既具备扎实专业基础又拥有丰富实践能力的高素质人才，以满足社会发展的需求。为此，各高校应积极drj0V4pvHw/aOFh9BBoRShArKuku180Le6H+RlZeZlg=推动教学改革，不断提高教学质量，以更好地适应新时代的发展要求。

［ 参 考 文 献 ］

[1］ 林健.新工科专业课程体系改革和课程建设[J].高等工程教育研究，2020（1）：1-13.

[2］ 申国栋，张弦，高婵娟，等.新工科背景下基于OBE理念的“纺织品进出口贸易”课程建设研究[J].纺织报告，2021，40（8）：91-93.

[3］ 李卫军，邢延，蔡述庭，等.面向多学科融合的自动化类人才培养模式探索与实践[J].高等工程教育研究，2021（6）：31-37.

[4］ 郑庆华.新工科建设内涵解析及实践探索[J].高等工程教育研究，2020（2）：25-30.

[5］ 刘微容，李炜，鲁春燕，等.能力导向、一体双模、虚实协同“控制理论与工程实践”课程群建设探索[J].高等工程教育研究，2024（1）：58-64.

[6］ 李印实，杨卫卫，何雅玲，等.新工科视角下“热工基础”课程教学改革探索[J].高等工程教育研究，2023（S1）：69-71.

[7］ 刘吉华，徐志彪，李永健，等.基于OBE理念的轨道交通车辆制造工艺课程教学改革探索与实践：以五邑大学为例[J].大学教育，2022（11）：38-41.

[8］ 徐慧.新工科背景下基于OBE理念的“土力学与地基基础”课程建设研究[J].安徽建筑，2024，31（2）：104-106.

[9］ 王爱景，肖荣辉，孔佩伊.融合与突破：新工科背景下“三创”教育课程体系的构建[J].教育探索，2020（11）：32-37.

[10］ 付丽君，孙金根，吴东升.新工科理念下变频控制技术课程混合式教学模式探索[J].大学教育，2020（10）：102-104.

[11] 汪振华，袁军堂，乔莉，等.“新工科”背景下高等教育机械类专业课程教学方法探讨[J].高教学刊，2021，7（14）：100-103.

［责任编辑：梁金凤］