劉穎慧 鄧根清

摘 要 工程教育專業(yè)認證對我國工程教育專業(yè)培養(yǎng)質量提出了新的要求。為了更好地適應人才國際化的要求， 提出了基于工程教育專業(yè)認證標準的“電機學”課程教學設計和改革。以重視實踐能力、面向應用為基本教學目標，提出以成果目標做為主線的新的教學模式，并系統地、全面地給出了理論教學和實踐考核方式的實施方案。通過教學改革，能夠更好地培養(yǎng)學生分析 、解決問題的能力，培養(yǎng)出符合工程專業(yè)教育認證要求的學生。

關鍵詞 工程教育專業(yè)認證標準 電機學 教學改革 成果驅動

中圖分類號：G642文獻標識碼：A

0前言

我國于2013 年6月19日獲得《華盛頓協議》全會全票通過，成為《華盛頓協議》第 21 個預備成員。加入《華盛頓協議》，表示我國獲得認證專業(yè)其工程教育水準和國際工程教育水準擁有等效性，同時也意味著我們能夠為工程教育類學生，提供具有國際互認質量標準的“通行證”，為學生們走向世界打下堅實基礎;目前，工程教育專業(yè)認證已經在我國很多高校開始實施，認證工作對我國工程型人才走向國際舞臺具有重大意義。認證工作的意義在于借鑒國際工程教育專業(yè)認證的優(yōu)秀經驗，構建出中國工程教育認證體系以及質量監(jiān)控體系，從而推進中國工程教育改革，進一步提高高校的工程教育質量。促進中國工程教育的國際互認，提升國際競爭力。

“電機學”課程是電氣工程及自動化、自動化專業(yè)體系培養(yǎng)中的一門核心專業(yè)基礎課程，在專業(yè)課程體系中占有重要地位。通過該課程的 學習，可以讓學生掌握交直流電動機、變壓器、同步發(fā)電機等各種電機的結構、工作原理，在電力系統和拖動系統的應用。該課程是將所學到的電機的理論知識與工程應用聯系起來的橋梁，是電氣大類專業(yè)學習中必不可少的課程之一。該課程是一門理論性和實踐性都很強的課程，概念抽象，較難理解，計算能力要求較高。傳統電機學教學大多是以教師的課堂教學為主，學生缺少對電機在實際工程應用中的了解，很難將理論與工程應用相聯系。

因此，傳統的“滿堂灌”模式已經很難適應社會需求，為了進一步跟上當前人才國際化的需求，傳統教學體系和方法的改革勢在必行。

2015 年新版工程教育認證標準將畢業(yè)要求修訂完善至12條，還特別強調工程類本科專業(yè)對“解決復雜工程問題”的要求。

1依據成果導向，細化和實施課程改革的內容

1.1結合《電機學》的課程性質，對應畢業(yè)要求指標點

電機學是電氣專業(yè)重要的專業(yè)基礎課，是連接基礎課程和專業(yè)課程的橋梁。結合和“補充標準—電氣信息與電氣工程類專業(yè)”，按照課程性質，形成電機學對應畢業(yè)指標點支撐 。

1.2結合“中國工程教育認證通用標準”畢業(yè)指標點，明確課程教學目標

電機學課程的主要內容是先介紹傳統電機，包括直流電機、變壓器、交流電機和同步電機的結構和工作原理，通過電機內部電磁關系的分析，導出電壓、受力平衡、磁動勢等關系，從而確定電機的數學模型，然后借助數學模型來分析電機的各種運行特性。

課程目標主要包括能力目標和知識目標，具體確定為以下五方面。

（1）了解電機的分類和作用，熟知電機的常用材料。掌握直流電機、變壓器、異步電機和同步電機的基本結構、原理和基本分析方法，能正確建立電勢平衡方程式以及轉矩平衡方程式，熟知等效電路、相量圖和電壓及磁勢基本方程，對未學過的電機也具有分析的能力。

（2）能夠建立電機穩(wěn)態(tài)運行時候的數學模型，能測量、計算該模型的參數。能夠利用電機的數學模型來計算電機的各變量，如電流、電壓、電磁轉矩和功率等。

（3）能利用電機的數學模型進行電機的運行性能分析和計算，能夠對電機的起動、制動和調速方案進行選擇和設計，并進行參數計算。

（4）具有運用仿真軟件來完成電機的磁場分析、數學模型驗證的能力。

（5）具有自主學習電機學相關知識以及理論的能力，能針對個人職業(yè)發(fā)展需求，自主深入學習電機設計、電機拖動、電機控制等相關學科的內容，適應畢業(yè)后的發(fā)展需要。

1.3結合教學目標，修訂課程教學內容

在湖南工業(yè)大學2019版新修訂的培養(yǎng)計劃中，電機學課程共有64個學時，其中，理論教學56學時，實驗8學時。56學時理論教學主要用于對電機學內的基本電磁學、直流電機（包括無刷直流電機）、變壓器、異步電機以及同步電機的基本結構、電磁關系、工作原理和運行特性等理論知識的講解，課堂講解主要側重于讓學生了解和掌握電機的基本電磁關系，例如磁路的基本概念、變壓器的等效電路、三相繞組磁動勢的計算等。

傳統的教學方式中，8學時的實驗課主要用來做驗證性實驗，包括直流電機的啟動與調速、變壓器空載和負載實驗、三相變壓器的組別測定、異步電動機的拖動和同步發(fā)電機的空載與負載實驗，不包含上機建模實驗。根據“中國工程教育認證通用標準”的要求，學生要能夠具有解決復雜工程問題的能力，僅僅會啟動和停止電機是遠遠不夠的。綜合考慮，在改革中，將原來的驗證性實驗課時壓縮至4課時，共在理論課內設置12學時的上機，主要使用有限元仿真軟件按要求構建常見電機模型，并根據該模型觀察各類電機內的電磁場分布;計算電機輸出性能和電機各主要參數之間的關系;研究不同運行狀態(tài)時，不同負載對電機性能的影響，讓學生更加直觀、形象地理解電機，激發(fā)學習熱情。

1.4結合現代化工具，強化專業(yè)知識綜合運用能力

“綜合運用專業(yè)知識解決電氣工程領域復雜工程問題”是2015年工程教育認證標準中的新增內容，也是全面考查學生掌握專業(yè)知識解決實際工程問題能力的有效手段。

在原培養(yǎng)方案中，本課程開設了一周的，讓學生親自動手完成一臺電機的拆卸、繞組的繞制、電機檢測和安裝，側重培養(yǎng)學生的動手實踐能力。針對“綜合運用專業(yè)知識解決電氣工程領域復雜工程問題”的要求，可以將原“電機結構實訓”進一步整合和完善，以全面契合指標要求。設置成具體的電氣工程領域復雜工程問題教學與實踐訓練環(huán)節(jié) “三相異步電動機性能分析、電磁設計與測試、運行”教學訓練項目。

該訓練項目需要運用電機學、電磁學、機械學、檢測技術、電力電子技術等多學科的基本原理，綜合了多學科知識，涉及到機械（電機結構、制圖）部分、電機、電磁、檢測、電力電子等多方面的技術，強調實際動手能力的訓練，充分調動學生的學習主動性，培養(yǎng)團隊協作精神，全方位的鍛煉和培養(yǎng)學生運用專業(yè)知識解決電氣工程領域復雜工程問題的能力。

“三相異步電動機性能分析、電磁設計與測試、運行”項目由異步電機的電磁設計、異步電機的制作及變頻調速系統三大模塊構成，這三模塊分階段進行，時間上相連，便于連續(xù)實施訓練。指導教師將學生進行分組，每小組4～5 人，布置和講解訓練任務、進度安排，小組實行組長負責制，任務分工到每個人。該訓練的前兩個階段比較簡單，主要訓練解決復雜工程問題能力的教學環(huán)節(jié)，繼承了原“電機學”課程設計內容，參照國標 Y 系列異步電動機的設計要求，針對給定功率、轉速（極對數），對一臺380 V/50 Hz 的中小型三相異步電動機的進行電磁參數設計。通過電磁設計，使學生熟悉電機的電磁設計過程、資料的收集和檢索、手冊的查閱環(huán)節(jié)，從而獲得一次較為系統的關于電機的電磁設計基本技能訓練。為了滿足設計的技術指標，學生必須在一周的時間內反復核算，調整參數，有一定的難度，但是因為有對應的參考資料或參照方案，因此仍屬于比較簡單的工程問題，還沒有完全達到新版專業(yè)認證對于“復雜工程問題”的要求。

為提升項目的復雜性，引入第三階段。在前兩階段，學生完成了普通三相異步電動機的電磁設計、繞制制作與裝配、參數測試運行的訓練。在第三階段，進一步考慮變頻運行條件，使電機設計過程要解決的問題增加了復雜性。首先，各小組需要分工查找變頻調速異步電動機相關資料，分析變頻電機的設計步驟與特點，再提出變頻調速用三相異步電動機的設計思路。還需要進行變頻調速的相關實驗，結合變頻運行實驗結果分析，加深對變頻電機設計與運行的認識。學生經過此面向復雜工程問題的教學實踐環(huán)節(jié)，經過 了 “分析—設計—核算—改進—測試—運行”等解決工程問題的模擬環(huán)節(jié)，得到了解決復雜工程問題能力的訓練。

在電氣工程及自動化專業(yè)不同方向的學生中，可以設置不同的綜合訓練項目，例如對電機方向的同學可以采用上述的“三相異步電動機性能分析、電磁設計與測試、運行”項目，對電力系統方向的同學可以采用“同步發(fā)電機電磁設計、性能分析與測試運行”項目，力求個向的同學們都能獲得解決本專業(yè)復雜工程問題的能力，為今后的再學習和就業(yè)打下堅實的基礎。

2結語

本文對新版工程教育認證標準中的“復雜工程問題”進行了思考，結合電氣工程及自動化專業(yè)的培養(yǎng)方案，對原有的“電機學”課程教學環(huán)節(jié)和教學內容，進行了一些針對性的調整，凸顯了出學生綜合運用專業(yè)知識解決電氣專業(yè)復雜工程問題能力的培養(yǎng)。隨著專業(yè)認證工作的不斷推進，必將推動專業(yè)教育不斷深化發(fā)展，也將逐漸加深對復雜工程問題的理解，從而在教學環(huán)節(jié)中更好的融入對復雜工程問題的思索，開發(fā)更多、更合理的訓練項目，提高學生解決復雜工程問題的能力，增強學生對行業(yè)發(fā)展的適應性。

參考文獻

[1] 陳平.專業(yè)認證理念推進工科專業(yè)建設內涵式發(fā)展[J].中國大學教學，2014（01）：42-47.

[2] 蔣宗禮.工程專業(yè)認證引導高校工程教育改革之路[J].工業(yè)和信息化教育，2014（01）：1-P+12.

[3] 曲建光，楊金玲，李秀海，曹先革，張為成.對中國高等工程教育專業(yè)認證的認識與思考[J].黑龍江工程學院學報，2015，29（S2）：59-61+76.

[4] 支希哲，韓阿偉.高等工程教育專業(yè)認證的問題及對策[J].中國高?？萍迹?015（04）：44-47.

[5] 萬林林，伍俏平，鄧朝暉.工程教育專業(yè)認證下機械制造裝備設計課程改革[J].當代教育理論與實踐，2015，7（S4）：40-42.

[6] 陳耿彪，杜榮華.基于工程教育專業(yè)認證的機械類專業(yè)課程實踐教學[J].教學研究，2015（01）：108-109.