郝妮妮 楊俊茹 谷明霞 劉華偉

摘 ?要 在課程建設與應用共享，促進信息技術(shù)與教育教學深度融合，引導、激勵教師開展課程教學模式改革的大潮下，對機電傳動控制課程進行教學改革創(chuàng)新。針對本課程定位，分析傳統(tǒng)教學模式存在的問題，提出該課程混合式教學模式的建設策略，形成網(wǎng)絡課堂和實體課堂相融合的e時代“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下機電傳動控制混合式教學模式。

關(guān)鍵詞 機電傳動控制;混合式教學;在線開放課程;MOOC;SPOC;實驗設備;翻轉(zhuǎn)課堂

中圖分類號：G642.0 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）11-0093-03

1 前言

傳統(tǒng)的課堂教學側(cè)重知識傳授，導致理論與實踐脫節(jié)，課堂教學遠不能滿足課程培養(yǎng)目標的教學要求。改革傳統(tǒng)教學模式，探索適合于能力培養(yǎng)的課堂教學方式方法，對提高機械類專業(yè)學生的綜合應用能力具有重要意義。教師如何教？學生如何學？如何達到學以致用？高校教育如何與社會需求結(jié)合，讓學生完成從學校人到社會人的跨越、升級？如何實現(xiàn)樂教樂學，讓學生在學習中受到啟迪？在線開放課程是解決以上問題的一種途徑。學生可以自己管理時間、自主學習，教師可以因材施教，提高教學效率，建立“問題—理論—應用”的混合式教學模式，達到面向問題、面向應用、面向工程及解決工程實際問題能力。因此，迫切要求結(jié)合機械專業(yè)特色和人才培養(yǎng)需求，在移動互聯(lián)網(wǎng)時代背景下，利用移動互聯(lián)網(wǎng)教學資源開展基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的機電傳動控制課程教學改革，實現(xiàn)將在線教學和傳統(tǒng)教學優(yōu)勢有機結(jié)合的一種線上+線下的教學模式，可以將學生的學習由淺到深地引向深度學習，達到有效提升學生學習的深度[1-2]。

2 機電傳動控制課程定位

機電傳動控制課程是機械類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，涉及數(shù)學、物理學、電子學、控制理論等多方面知識，是機電一體化人才所需電知識結(jié)構(gòu)的軀體，是機電結(jié)合的紐帶，因此，該課程一直被全國高等院校機械工程類專業(yè)教學指導委員會指定為機械工程類專業(yè)的主干技術(shù)基礎(chǔ)課。課程主要講解機電傳動系統(tǒng)的動力學基礎(chǔ)、直流電機的工作原理及特性、交流電機的工作原理及特性、控制電動機、繼電器接觸器控制、直流調(diào)速系統(tǒng)、交流調(diào)速系統(tǒng)、可編程控制器技術(shù)等內(nèi)容。課程力求突出機電結(jié)合、電為機用的特點，其理論性和實踐性很強，是直接為工程設計服務的一門學科。在教學過程中要求學生掌握基本理論的同時，更要注重培養(yǎng)學生的動手能力、工程設計能力和創(chuàng)新能力，提高學生分析問題、解決問題的實際能力。通過本課程的教學，為學生后續(xù)專業(yè)課程學習以及畢業(yè)后能運用所學知識進行生產(chǎn)或從事相關(guān)的科研工作打下堅實基礎(chǔ)，對培養(yǎng)機電復合型、拔尖創(chuàng)新型人才具有重要作用。

本課程學習目標主要包括九個方面的內(nèi)容：

1）掌握常用電機、低壓電器的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及其正確選擇、使用方法;

2）掌握常用電機的基本工作特性、機械特性，電動機的啟動、調(diào)速、制動的原理和方法;

3）掌握機電傳動系統(tǒng)動力學計算;

4）掌握繼電器接觸器控制典型電路的工作原理及線路設計;

5）具有設計電器控制設備控制線路的能力;

6）掌握常用電力電子器件和常用的電力變換電路;

7）培養(yǎng)學生搜集資料、閱讀資料和利用資料的能力;

8）通過實驗指導和生產(chǎn)實習實踐，具備設計和實施工程實踐能力，正確認識個人與團隊關(guān)系，提高團隊協(xié)作能力;

9）鍛煉對復雜工程問題獨立進行分析和解決的能力，培養(yǎng)溝通交流能力、組織管理能力。

3 課程傳統(tǒng)的教學模式存在的問題

課堂教學學時少，難以完成教學目標 ?傳統(tǒng)的教學模式雖符合學生的認知規(guī)律，便于教師控制教學節(jié)奏和師生之間的直接交流，但對于一些抽象、機理復雜等教學知識點很難講解清楚，如果課上播放視頻或者動畫，又浪費時間，降低教師的教學效率。山東科技大學機電傳動控制課程所選的國家規(guī)劃教材是按90個課程學時編寫的，內(nèi)容基本概括了當前機電傳動控制系統(tǒng)中常用的元器件、各種典型電路和各種典型控制系統(tǒng)，基本滿足機電一體化人才所需的強電控制知識。但隨著教學改革的深入，機電傳動控制課程和其他專業(yè)課一樣，教學課時被極大縮減，縮減后僅為36學時，存在教學內(nèi)容多、課時少的矛盾，嚴重影響教學任務的順利完成和教學目標的順利實現(xiàn)。

教學模式不是以學生為本 ?在教學觀點上，不是以學生為本，而是以知識為本，主要立足于向?qū)W生灌輸一定的知識，對學生的培養(yǎng)僅僅局限在知識的傳授上，而忽略了學生的全面發(fā)展。授課過程中多是以教師為中心，始終是教師講、學生聽，滿堂灌、注入式，學生沒有自主學習和獨立思考的空間。

實驗教學課時少，內(nèi)容創(chuàng)新性不夠 ?課程總學時數(shù)為36學時，其中課堂教學32學時，實驗教學四學時，課程設置仍保留傳統(tǒng)重理論、輕實踐的模式，導致學生實驗操作和動手機會少。課程大部分實驗主要是認識性和驗證性實驗，對于每一個實驗項目，不需要學生提前思考和設計實驗內(nèi)容，他們只需按照教師的詳細指導，照抄般完成整個實驗。在整個過程中，學生處于被動盲目的狀態(tài)，創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力得不到充分發(fā)揮[3]。

實驗設備不能滿足實驗教學的需要 ?由于實驗設備價格較高，學科經(jīng)費有限，實驗室中許多實驗設備數(shù)量較少或缺失，出現(xiàn)學生實驗時總是八九人為一組，共用一臺實驗設備，僅個別學生操作實驗，大部分學生僅能看而不能親自動手操作。

考核不夠全面 ?在考試方法上，主要引導學生死記硬背，以考試分數(shù)確定學生的優(yōu)劣，束縛了學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力。

4 機電傳動控制在線開放課程建設的特色

采用混合教學模式，加強教師與學生之間的互動 ?傳統(tǒng)的課堂授課模式，師生之間互動相對較少，學生學習興趣不高，學習效果不理想。在本開放課程中，采用基于MO0C/SPOC的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，以學生為主，加強師生互動，提高學生的學習興趣。

采用節(jié)點式結(jié)構(gòu)的教學進度設計，方便后續(xù)更新與維護 ?采用知識點結(jié)構(gòu)式教學進度設計，方便線上+線下混合式教學及后期更新與維護。對每個知識點采用不同的展示方法，主要有視頻錄像、動畫、圖片、影像、工程案例、文檔資料PDF等，在此基礎(chǔ)上不斷豐富核心教學資源及輔助教學資源。

資源庫的建設遵循學習規(guī)律，實現(xiàn)深層次學習 ?結(jié)合機電傳動控制課程的最新發(fā)展需求，實現(xiàn)教學內(nèi)容建設和促進學生學習認知教學活動的設計。對于教學視頻、課堂討論、問題測驗、作業(yè)題、試題庫、案例庫、考核評價等拓展資源的課程學習所需要的圖文資料，通過設計情境中學、接受中學、聯(lián)系中學、比較中學、反思中學、交流中學、重構(gòu)中學、創(chuàng)造中學等不同層次的學習活動，促進學生從接受到參與再到貢獻，實現(xiàn)深層次的學習投入。

注重學生的自學能力和實踐能力的培養(yǎng) ?課程將機電傳動控制的最新發(fā)展及最新理論融入教學中，更新現(xiàn)有教學內(nèi)容，構(gòu)建機電傳動控制教學體系。加強在線講解與課下自學相結(jié)合的教學方式，提高學生的自學能力;通過設置相關(guān)的實驗教學項目，注重學生的實踐動手能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。

5 混合式教學模式改革的設計方案

機電傳動控制混合式教學模式改革總體方案 ?本課程采用混合式教學模式改革的總體方案如圖1所示，主要對現(xiàn)有的機電傳動控制相關(guān)的教材進行剖析，結(jié)合機電傳動控制的最新發(fā)展技術(shù)，對課程進行整體設計、知識點拆分、核心教學資源開發(fā)、輔助教學資源開發(fā)、教學活動設計等。課程建設采用基于MOOC/SPOC的翻轉(zhuǎn)課堂教學模式，加強師生之間的線上、線下互動與交流，達到有效提升學生學習的深度。

課程內(nèi)容混合式教學模式安排 ?在線開放課程教學與傳統(tǒng)的教學方式有機地融合在一起，取長補短，靈活處理，形成線上+線下的混合式教學，提高教師的教學效率，提高學生的學習積極性。比如在講解直流電機、交流電機和控制電機的結(jié)構(gòu)時，使用視頻播放的方式，詳細拆裝幾種電機，使學生對其結(jié)構(gòu)有深刻的認識;在講解電機的工作原理和繼電器接觸器傳動控制方法時，使用Flash講解，可以清晰直觀地闡述直流電機電磁變換和三相交流電機旋轉(zhuǎn)磁場的原理及繼電器接觸器傳動系統(tǒng)中的順序控制、定時控制等。

根據(jù)機電傳動控制的課程性質(zhì)及特點，課內(nèi)外學習擬安排如表1所示由于篇幅有限，僅列出第二章的內(nèi)容）。

教學活動設計安排

1）自主學習任務單設計，主要根據(jù)課程知識點的難易程度，將不是很難理解的部分知識點設計成自主學習內(nèi)容，包括直流電動機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理、三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理、常用控制電器、電力半導體器件等，學生可以課下自主完成，并提交相關(guān)作業(yè)報告。

2）問題反饋機制設計，主要包括三個方面：每節(jié)課后的交流與互動、課程考試反饋、課程學習調(diào)查反饋。通過每節(jié)課與學生的在線交流，可以知道授課過程中出現(xiàn)的問題;通過課程考試的卷面分析，可以了解學生的整體掌握情況;通過設計在線學習調(diào)查（學期末進行），可以收集學生反饋的意見或問題。針對這些反饋，在后續(xù)的在線開放課程建設中逐步進行改進。

3）課堂學習活動設計，主要包括知識點講解式授課、問題提問、專題討論、課堂總結(jié)、課下學習安排等環(huán)節(jié)，具體將根據(jù)每一講的內(nèi)容，合理進行安排。

4）輔助學習資源建設。輔助學習資源主要包括電子圖書、應用案例、科技文獻，教學大綱、實驗數(shù)據(jù)及實驗指導材料、典型案例庫，推薦視頻、題庫、作業(yè)庫、試卷庫，在線測驗與成績登記等。

5）評價考核方式。加強過程管理，鼓勵學生創(chuàng)新。根據(jù)課程性質(zhì)，采用多樣化的評價方式。線下評價主要以期末考試與課堂提問、課下作業(yè)、實驗報告等相結(jié)合的方式進行，其中課下作業(yè)占10%，平時成績占10%，實驗占10%，期末考試占70%。另外，為了鼓勵學生積極參加創(chuàng)新性科技活動，對于參加機械電子工程相關(guān)的科技競賽獲獎、科研立項研究等，可以給予一定的附加分，最高為10分。線上教學評價采用過程評價而非單純的結(jié)果評價。比如經(jīng)驗值考核評價，對學生的網(wǎng)絡課堂學習，教師可通過資源學習、課堂表現(xiàn)等參與活動情況給予評價分;再如測試活動考核評價，在期中或期末階段性安排測試考試[5]。

6 結(jié)語

機電傳動控制混合式教學改革，構(gòu)建起線上+線下、課內(nèi)+課外、平時+期末相互配合、交互作用的嶄新教學模式，不僅激發(fā)了學生自主學習的動能，而且在教與學活躍度、教學親和力、針對性、實效性等方面都有明顯提高。

參考文獻

[1]杜福銀.問題式教學在機電傳動控制教學中的應用[J].高等教育研究，2011（4）：82-84.

[2]徐立軍，李孝祿，吳善強，等.“機電傳動控制”課程教學改革的探索[J].中國科教創(chuàng)新導刊，2012（5）：84-85.

[3]毛清華，曹現(xiàn)剛，李曼，等.以工程案例為主線的機電傳動控制翻轉(zhuǎn)課堂教學改革[J].課程教育研究，2017（4）：274.

[4]李英輝，曲昀卿，郝敏釵.基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的開放式教學改革：以“PLC控制系統(tǒng)設計”課程為例[J].石家莊職業(yè)技術(shù)學院學報，2016（2）：8-12.

[5]趙雷，楊奕，張利國，等.基于混合式教學的“液壓與氣壓傳動”在線開放課程設計[J].實驗技術(shù)與管理，2018（5）：159-162.