OBE理念下“无人机电机原理”课程教学设计研究

摘要：“OBE理念”是当前教育教学中的重要理念之一，对提高课堂教学效果、实现人才培养目标有着重要的作用。“无人机电机原理”课程在高职无人机专业课程体系中属于理论性较强的专业课，是学习无人机装调维修技术的基础。针对当前“无人机电机原理”课程教学存在学生岗位适配性不佳的问题，基于OBE理念，从教学目标、教学内容、教学方法、教学评价等角度出发，重构教学设计，并以无人机电动动力系统装调内容为案例，描述了教学活动的具体实施过程，旨在提升教学质量，提高学生的岗位适应能力，为培养无人机行业及相关领域从事装调和维修的技术型人才提供保障。

关键词：OBE理念；“无人机电机原理”课程；教学研究

中图分类号：G712文献标识码：A

Abstract："OBEconcept"isoneoftheimportantideasincurrenteducationandteaching，andplaysanimportantroleinimprovingtheeffectofclassroomteachingandachieving thegoaloftalenttraining.The"UAR MachinePrinciples"courseisaprofessionalcoursewithstrongtheoreticalcoursesinthehighrankingdroneprofessionalcoursesystem，andisthebasisforlearningdronesandmaintenanceandmaintenancetechnology.Inresponsetothecurrentproblemsofpoorstudentsintheteachingofdronemotorcourses，basedontheperspectiveoftheOBEconcept，fromtheperspectiveofteachinggoals，teachingcontent，teachingmethods，etc.Thesysteminstallationcontentisthecase，whichdescribesthespecificimplementationprocessofteachingactivities.Itaimstoimprovethequalityofteaching，improvestudents'jobadaptability，andprovideguaranteeforthecultivationoftechnicaltalentsengagedinandmaintainedbythedroneindustryandrelatedfields.

Keywords：OBEconcept；"UAVMotorPrinciples"Course；Teachingandresearch

近年来，无人机可分类为军用和民用，广泛应用于城市管理、农业、地质、气象、电力、抢险救灾、视频拍摄等行业［1］，成为当今科研单位关注的热门前沿技术。2023年7月，“详解《无人驾驶航空器飞行管理暂行条例》法与理”立法专家畅谈会在北京举行，这是我国首次从国家战略层面对无人机管理与发展作出部署，覆盖“人”“机”“环”全生命周期和全链条的管理，首要目的是为符合生产制造标准的绝大多数微型、轻型、小型无人机提供开放的运行合规环境［2］，从而推动无人机行业迎来更快速的发展。这一形势下，高校应该进一步加强对无人机的课程建设，武昌职业学院在2019年开设了无人机应用技术专业（中国普通高等学校专科专业），经过4年的发展，专业课程建设和人才培养方案逐渐完善，该专业的“无人机电机原理”课程理论性强，对于学生而言学习难度较大，为提升教学效果，教学团队经过调研与实践，结合学院具体情况，对教学设计进行改革。

一、课程基本情况

课程开设在大一下学期，其总学时为36学时。课程内容在整个专业知识体系中起到承上启下的作用，能加深学生对电磁感应原理的理解、电路知识的掌握和无人机系统组成的认识，对进一步学习“多旋翼组装与调试”“固定翼组装与调试”等专业课做铺垫，为解决复杂工程问题打下基础。传统的电机课程普遍以直流电机、异步电机、同步电机为主要学习对象，按基本结构、工作原理、机械拖动特性为主线开展教学，对学生而言内容较广、理论性强，教学内容枯燥且与行业关联性不强，缺乏综合实验内容，使得教学效果不佳。因此，传统的电机学教学体系不适用于无人机专业的学生学习。

二、课程教学设计

（一）课程设计理念

近年来，教育部大力推动高校开展工程教育专业认证工作，成果导向、以学生为中心、持续改进是工程教育专业认证的核心理念［3］。成果导向教育（OutcomeBasedEducation，简称OBE）因其目标明确、定位精准的特征，日益成为备受推崇的教育理念之一［4］。为了解决传统电机课程教学中存在的问题，通过借鉴OBE教学理念，以成果为目标导向，采用逆向思维的方式进行教学设计方法，重构教学目标，将社会需求明确教学成果目标，再结合预期成果目标确定每节课的内容重点，开展教学活动，实施教学方法和完成教学评价。最后，根据就业情况和岗位适配性的反馈，掌握无人机行业对人才的需求变化，持续优化培养方案，加强对学生实际工程应用能力的锻炼，培养符合社会需求的综合应用型人才。基于OBE教育理念的课程设计流程如图1所示。

（二）教学目标设定

传统教学目标要实现知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三维目标的有效融合衔接［5］，结合OBE理念，将传统目标与成果导向纳入综合教学目标。为了掌握行业发展情况和社会对人才的要求，培养具备无人机学科知识与技术技能的复合型、创新型、发展型高素质技术技能人才，专业教师定期与企业对接，了解专业对口的工作岗位、工作任务、必备的能力和素质。同时，学院聘请企业专家与本院课程团队共同研讨教学成果目标，结合学生在毕业后从事的工作内容分解社会需求，再将社会需求分解为知识目标、能力目标和素质目标三个方面。最后，以运用基本理论解决工程实际问题为目标分解出课程具体的目标。教学目标的具体的指标点如表1所示。

（三）教学内容设计

教学内容是OBE理念实施的核心要素，需要遵循目标导向原则，围绕教学目标设计合理的教学内容。结合课程教学设计的基本依据，以具备就业岗位所需理论知识、实操技能和道德素质为目标，以学生知识和能力发展的规律为主线，优化教学内容，重构的教学内容可以帮助学生提高解决实际问题的能力。同时，在教学内容中融入课程思政设计，根据课程思政设计挖掘每章原理背后蕴含的思政元素，为学生提供价值引领，培养学生的职业素养、爱国情怀、交流合作能力和科学思维，重点教学内容设计详见表2所示。

（四）教学方法

1.使用的教法

教师授课前根据调查问卷、课堂测试和作业掌握学生对前期知识的掌握情况；课堂上采用讲授法、演示法、实验法、自主学习法和案例教学法结合的方式；课后通过布置作业和预习任务，帮助学生循序渐进地学习理论知识与应用技能。

2.使用的学法

课上学生通过小组讨论、动手实践、提问互动、模仿观察，运用所学的知识理论和研究方法解决实际问题，促进对基础知识和基本技能的理解、分析、应用。课后学生通过线下作业、线上慕课进行自学提升。

3.资源及信息技术

课程教学资源包括视频、图片、PPT、慕课和实训室设备，建设实训室为学生提供丰富的学习环境，完成系统建模、电机控制系统仿真、无人机电动动力系统装调、无人机电机维修等任务的学习。

三、教学实施

以实训项目二为例，从实验目标、实验准备、实验过程、实验反馈、实验总结五个步骤说明OBE理念下课程教学活动的具体实施过程。

（一）实验目标

学生在学习了前七章内容的基础上，掌握了无人机电动动力系统的组成、无人机电机的工作原理、电机调速控制方法和维修保养方法等理论知识。为了加强就业岗位适配性，提升学生的专业技能，项目二的实验目标是要求学生熟练掌握系统的组装、焊接、调试技术，同时要求学生遵守职业道德、规范操作行为。

（二）实验准备

依据OBE理念强调的“以学生为本”的学习产出和学习成效，在开展实训项目二前，采用理论测试和调查问卷的方式对2022级的150名学生的基础学习掌握情况进行调查统计，调查结果如图2所示。根据调查结果可知，67%的学生对前期学习的无人机电机理论知识掌握得比较好，87%的学生对无人机电动动力系统的安装流程一点都不了解或者有一点了解。说明大部分学生虽然掌握了一定的理论知识，但并不清楚如何将理论应用到实际项目中，对装调操作只有比较模糊的概念。

（三）实验过程

首先，回顾前期已经学习的系统组成和工作原理，包括无人机电动动力系统的组成、特点、功能和连接关系。通过梳理已经学习的知识点，学生能建立整体知识的框架结构，加深对无人机电动动力系统各组件的认识。其次，为了保证整体的学习效率，教师对学生进行分组，每组选择一位对理论知识和实操流程掌握较好的同学作为组长。再次，教师亲自示范实验的操作步骤，并将工作原理和注意事项说明清楚，包括：无人机电机主要为外转子无刷直流电机，转子轴与螺旋桨为螺纹连接，定子上的安装螺纹通过螺栓与安装座进行固定，电机的转向可以通过改变三相线的连接次序，并强调只有正确的装调流程和规范的操作才能顺利完成装调工作，使学生对装调规范有一定的体会，操作流程如图3所示。最后，由学生参照《装调作业指导书》开展实操训练。在实操训练过程中，授课教师采用小组巡查的方式了解学生对无人机电动动力系统装调的掌握程度，时刻关注学生的操作流程的正确性、操作方法的规范性，及时发现学生的错误操作和不规范操作并予以指正，同时单独指导不会操作和进度较慢的学生。整个教学过程中，教师通过采用启发式、情景模拟式和演示、分组实操的教学方法进行教学，并对操作规范、快速、准确的组别在平时成绩中予以加分鼓励。

（四）实验反馈与总结

在实训结束后，由每组组长对每位组员的操作进行总结，并邀请操作规范的学生上台演示。课后填写实验报告并布置调查问卷，调查问卷包括以下内容：（1）是否清楚无人机电动动力系统的组成？（2）是否清楚无人机电动动力系统的装调流程？（3）是否清楚装调的操作规范？（4）是否了解职业素养的要求？（5）对教学过程有哪些建议？根据调查结果，82%的学生通过项目实训二的学习掌握了装调技术，教学达到了应知应会、熟练操作的目标成效。与此同时，对调查问卷中问题（5）的结果进行统计，根据学生对实验设备、实验时间提出的意见继续调整课程设计，形成“评价—反馈—改进”的良性循环，深化OBE理念在该课程教学中的应用，使课程教学达成“PDCA”闭环螺旋式上升，持续提高教学效果。总体来看，该项目实践取得了较好的效果。

四、教学评价

基于OBE理念，课程考核评价体系以课程目标为导向，通过客观、科学的手段对学习效果进行评价和反馈。“无人机电机原理”课程从知识目标、技能目标和素质目标三个方面，在课堂表现、课后作业、期末考试和课堂实训四个环节开展教学评价。考核方式将量化评价与质性评价相结合，评价目标在于激励和改进，具有较强的目标导向性，同时能贯穿整个教学环节，避免学生在学习过程中不认真。再根据教学评价的反馈，对预期的教学目标进行调整，使教学设计更加完善。

五、结论与讨论

“无人机电机原理”课程的理论知识具有多学科性和不易懂的特点，一部分同学难以将理论知识与实际工作内容相结合。基于OBE理念，通过重新设定教学目标，优化教学内容，围绕学习成果设计教学环境，设计全面的评价体系，以成果为导向的教学方式使学生重视知识的归纳、总结以及综合运用，使教师能根据教学反馈持续改进教学活动，不断提升教学质量，建立良性循环。

参考文献：

［1］郭庆华，胡天宇，刘瑾，等.轻小型无人机遥感及其行业应用进展［J］.地理科学进展，2021，40（09）：15501569.

［2］李大朋.论面向人工智能的无人机监管法律变革［J］.政法论丛，2023（03）：90101.

［3］张淑玲.基于OBE的《电子线路设计制作》课堂教学方法改革探索［J］.湖北经济学院学报（人文社会科学版），2019，16（11）：135138.

［4］秦炳旺.OBE理念下产业学院应用型人才培养文献综述：基于CiteSpace的知识图谱分析［J］.南京开放大学学报，2023（02）：4652.

［5］黄友初.核心素养视域下教师知识的解构与建构［J］.上海师范大学学报（哲学社会科学版），2019，48（02）：106113.

作者简介：谢康怡（1994—），女，汉族，湖北武汉人，硕士，助教，研究方向：无人机应用技术。