許瑾 蔣林 趙萬(wàn)明

摘? 要：在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下，以學(xué)生為中心，立足本校教研，依據(jù)學(xué)生能力構(gòu)建途徑，從多層次教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、多元化教學(xué)方法融合以及課程評(píng)價(jià)體系優(yōu)化等方面對(duì)西南石油大學(xué)電機(jī)學(xué)課程改革進(jìn)行分析和探索，最終實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐創(chuàng)新能力和工程應(yīng)用能力的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：能力培養(yǎng);電機(jī)學(xué);課程改革

中圖分類號(hào)：G642? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-000X（2020）25-0121-04

Abstract： Under the background in engineering education professional certification， taking students as the center， based on individual teaching research and students' ability to structure methods. Analyzing and exploring the curriculum reform of electrical engineering in Southwest Petroleum University by designing the teaching content from multi-level， diversifying teaching methods integration and optimizing curriculum evaluation system to realize students' ability training， autonomous learning ability， practice innovation ability and engineering application ability.

Keywords： ability cultivation; electrical engineering; curriculum reform

引言

《電機(jī)學(xué)》是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)核心

基礎(chǔ)課程，該課程理論性和工程應(yīng)用性強(qiáng)，涉及知識(shí)面廣、內(nèi)容復(fù)雜抽象，歷來(lái)是一門難教難學(xué)的課程。

我校《電機(jī)學(xué)》課程一直進(jìn)行課程優(yōu)化建設(shè)，在前期工程教育專業(yè)認(rèn)證申報(bào)過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)電機(jī)學(xué)課程現(xiàn)階段的教學(xué)設(shè)計(jì)重點(diǎn)關(guān)注于學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的建立，但在學(xué)生能力結(jié)構(gòu)及素質(zhì)結(jié)構(gòu)建設(shè)方面還存在不足。如何在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下進(jìn)一步突出以學(xué)生為中心，結(jié)合電機(jī)學(xué)支撐的畢業(yè)要求，探索知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力的規(guī)律，合理應(yīng)用信息化教學(xué)手段，提供多元學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)通道，提高教學(xué)效果，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)性和必要性，為此，我校電機(jī)學(xué)教學(xué)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展了以學(xué)生能力培養(yǎng)為目標(biāo)的課程教學(xué)改革。

一、基于能力培養(yǎng)的多元化教學(xué)模式構(gòu)建

基于能力培養(yǎng)的多元化教學(xué)模式的構(gòu)建首先結(jié)合電機(jī)學(xué)課程支撐的畢業(yè)要求，基于能力形成（知識(shí)理解能力→知識(shí)應(yīng)用能力→綜合分析設(shè)計(jì)能力）的規(guī)律將課程培養(yǎng)目標(biāo)分解，針對(duì)所分解的教學(xué)單元特點(diǎn)及目標(biāo)要求，利用多元化教學(xué)方式進(jìn)行組合，按需分層，逐級(jí)整合多層教學(xué)資源，使各層間教學(xué)內(nèi)容相互支撐、各種教學(xué)方法高度協(xié)同、教學(xué)內(nèi)容不斷鞏固深入，使學(xué)生的能力逐級(jí)提升?；谀芰ε囵B(yǎng)的電機(jī)學(xué)多元化教學(xué)模式框架如圖1。

二、多層次教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

依據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)及我校專業(yè)定位，在充分體現(xiàn)夯實(shí)專業(yè)基礎(chǔ)、加強(qiáng)工程技能訓(xùn)練，凸顯工程特色的課程體系構(gòu)建原則基礎(chǔ)上，進(jìn)行了電機(jī)學(xué)教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化設(shè)計(jì)。在專業(yè)課學(xué)時(shí)壓縮的情況下，梳理電機(jī)學(xué)系列課程的教學(xué)大綱，針對(duì)以往課程間教學(xué)內(nèi)容自我封閉、部分內(nèi)容重復(fù)，缺乏系統(tǒng)性等問(wèn)題，將原來(lái)開(kāi)設(shè)的電機(jī)學(xué)、電力拖動(dòng)基礎(chǔ)以及控制電機(jī)三門課程進(jìn)行整合，教學(xué)內(nèi)容劃分為六個(gè)單元：電機(jī)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、變壓器、直流電機(jī)、異步電機(jī)、同步電機(jī)、電動(dòng)機(jī)的選擇和特種電機(jī)。

依托信息化教學(xué)平臺(tái)，結(jié)合學(xué)生能力培養(yǎng)階梯對(duì)應(yīng)的每一層面設(shè)計(jì)包含理論、實(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目案例等系列教學(xué)資源，教學(xué)內(nèi)容循序漸進(jìn)并有機(jī)融合。

第一層教學(xué)資源服務(wù)理論教學(xué)，以構(gòu)建完整電機(jī)學(xué)知識(shí)體系，提升知識(shí)理解能力為主要目標(biāo)。教學(xué)內(nèi)容圍繞變壓器、直流電機(jī)、異步電機(jī)和同步電機(jī)四類傳統(tǒng)電機(jī)，分四章來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。每一章即每一類電機(jī)的教學(xué)內(nèi)容依據(jù)“電機(jī)基本結(jié)構(gòu)、基本原理、基本特性、基本分析方法”的知識(shí)結(jié)構(gòu)框架將其精煉劃分為一系列模塊，并形成知識(shí)鏈條。設(shè)計(jì)中弱化了與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系不多的計(jì)算推導(dǎo)和學(xué)生難理解的理論推導(dǎo)等內(nèi)容。

第二層教學(xué)資源服務(wù)實(shí)踐教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容基于第一層知識(shí)鏈條，選擇錄制相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的操作性實(shí)驗(yàn)視頻，重點(diǎn)設(shè)計(jì)基于MATLAB、LabVIEW和ANSOFT 軟件開(kāi)發(fā)的電機(jī)學(xué)虛擬仿真平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，引導(dǎo)學(xué)生掌握專業(yè)工具分析和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深對(duì)理論知識(shí)的理解。

第三層教學(xué)內(nèi)容以提升學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力為目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。教學(xué)內(nèi)容的選擇圍繞電氣運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)中常見(jiàn)、代表性的問(wèn)題進(jìn)行。重點(diǎn)圍繞電力拖動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)，并充分結(jié)合學(xué)校特色選取例如石油鉆井、石油化工煉制過(guò)程中的電力拖動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行案例教學(xué)，把握并引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合第二層面所掌握的技術(shù)手段開(kāi)展課程項(xiàng)目分析設(shè)計(jì)工作。

三、多元化教學(xué)方法探索

多層次的教學(xué)內(nèi)容需要配合有效的教學(xué)手段開(kāi)展，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)以“教”為主、灌輸式的教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)教師從知識(shí)傳授者到知識(shí)引導(dǎo)者的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)到主動(dòng)學(xué)習(xí)，從單一課堂學(xué)習(xí)到線上自學(xué)，課堂深化學(xué)習(xí)這一學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，充分體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念。作者基于能力遞進(jìn)培養(yǎng)的三個(gè)層面探索多元化課堂教學(xué)方法。

（一）“導(dǎo)學(xué)式”+“思維導(dǎo)圖”的教學(xué)方法

導(dǎo)學(xué)式教學(xué)方法以幫助學(xué)生自學(xué)為中心而開(kāi)展，分為課前準(zhǔn)備、課堂提升和課后鞏固三個(gè)環(huán)節(jié)。

課前老師依據(jù)教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)教學(xué)提綱，布置學(xué)習(xí)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)的方向。學(xué)生借助網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)資源開(kāi)展自主學(xué)習(xí)。

課堂時(shí)間交給學(xué)生，針對(duì)學(xué)生課前學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題或產(chǎn)生的疑惑，老師組織大家進(jìn)行討論，在討論環(huán)節(jié)中教師引導(dǎo)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系，并建立正確而完整的知識(shí)體系，使課堂教學(xué)成為知識(shí)內(nèi)化的過(guò)程，強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和思辨性。

為了更好的鞏固課堂教學(xué)內(nèi)容，作者鼓勵(lì)學(xué)生課后通過(guò)自主繪制思維導(dǎo)圖的方式對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理和凝練，將零散的知識(shí)系統(tǒng)化;通過(guò)每一章節(jié)思維導(dǎo)圖的繪制，進(jìn)行知識(shí)的比較、遷移和拓展;通過(guò)思維導(dǎo)圖及時(shí)發(fā)現(xiàn)自己學(xué)習(xí)中存在的不足，有針對(duì)性的彌補(bǔ)和強(qiáng)化，真正做到知識(shí)自己梳理、規(guī)律自己尋找、問(wèn)題自己發(fā)現(xiàn)。與此同時(shí)，老師通過(guò)觀察學(xué)生繪制思維導(dǎo)圖的情況，及時(shí)判斷學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握的程度，并進(jìn)行有效的指導(dǎo)和課堂反饋。實(shí)踐證明，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生繪制思維導(dǎo)圖，學(xué)生不斷進(jìn)行了知識(shí)的補(bǔ)充、整合和完善，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和信心，促進(jìn)了學(xué)生的過(guò)程學(xué)習(xí)，對(duì)課程過(guò)程性評(píng)價(jià)進(jìn)行了有效補(bǔ)充。

導(dǎo)學(xué)式教學(xué)方法適用于配合第一層面理論知識(shí)構(gòu)建的教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建知識(shí)體系，提升理解能力。教學(xué)內(nèi)容應(yīng)選擇知識(shí)點(diǎn)邏輯性強(qiáng)，相對(duì)簡(jiǎn)單的內(nèi)容開(kāi)展。例如，直流電機(jī)相對(duì)分配學(xué)時(shí)少，知識(shí)點(diǎn)圍繞四大公式展開(kāi)，易于理解和分析。變壓器結(jié)構(gòu)和原理相對(duì)簡(jiǎn)單，但其分析過(guò)程（電磁關(guān)系、平衡方程、等效電路、相量圖）卻是學(xué)生初期構(gòu)建知識(shí)脈絡(luò)的基礎(chǔ)。在教學(xué)設(shè)計(jì)中，此類章節(jié)就可以采用導(dǎo)學(xué)式教學(xué)方法引導(dǎo)學(xué)生以討論方式完成對(duì)主體知識(shí)的學(xué)習(xí)。

（二）虛擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景教學(xué)方法

針對(duì)電機(jī)學(xué)課程概念抽象、應(yīng)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，作者結(jié)合已建設(shè)的電機(jī)學(xué)虛擬仿真平臺(tái)等系列實(shí)驗(yàn)資源，探索了虛擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景教學(xué)方法，通過(guò)采用虛擬仿真技術(shù)將實(shí)驗(yàn)室搬進(jìn)教室，請(qǐng)進(jìn)寢室，使教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過(guò)程和教學(xué)空間轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)的、開(kāi)放的。

例如在講解電機(jī)結(jié)構(gòu)和電磁場(chǎng)分析時(shí)，采用基于ANSOFT軟件開(kāi)發(fā)的電機(jī)模型，使學(xué)生直觀了解電機(jī)本身結(jié)構(gòu)特征，通過(guò)加載相關(guān)運(yùn)行參數(shù)，直接觀察電磁場(chǎng)的分布狀況和分布特點(diǎn)等，使抽象、枯燥的內(nèi)容變得具體而有趣。在講解電機(jī)工作特性時(shí)，配合MATLAB開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)電機(jī)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜆?gòu)建、參數(shù)在線調(diào)整等使學(xué)生實(shí)時(shí)觀察到特性曲線變化規(guī)律，直觀了解電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。

以此同時(shí)，虛擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景教學(xué)方法適用于配合第二層面實(shí)踐能力培養(yǎng)的教學(xué)環(huán)節(jié)。老師針對(duì)第一層面理論知識(shí)模塊，設(shè)計(jì)配套虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，提出實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?。?shí)驗(yàn)項(xiàng)目不需要過(guò)于復(fù)雜，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目能夠配合一至兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)即可。學(xué)生課后根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，思考設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、選擇實(shí)驗(yàn)手段。該部分強(qiáng)化學(xué)生應(yīng)用專業(yè)技能和工具初步解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的能力，既通過(guò)實(shí)驗(yàn)鞏固對(duì)第一層面理論知識(shí)的理解，又學(xué)習(xí)掌握了實(shí)用分析工具和手段，為第三層面的綜合分析和設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。

（三）項(xiàng)目教學(xué)方法

項(xiàng)目教學(xué)方法圍繞項(xiàng)目組織開(kāi)展教學(xué)，項(xiàng)目來(lái)源于工程實(shí)際，同時(shí)結(jié)合電機(jī)學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容而設(shè)計(jì)的能由學(xué)生獨(dú)立完成的任務(wù)。教師在授課前期就將項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)清單公布給學(xué)生，鼓勵(lì)學(xué)生帶著問(wèn)題學(xué)習(xí)，并允許同學(xué)結(jié)合自己的興趣點(diǎn)自設(shè)項(xiàng)目任務(wù)，經(jīng)由老師審核合格后可用，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。學(xué)生4～6人自由組合建立項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，設(shè)置組長(zhǎng)1人，使小組成員間能分工合作、取長(zhǎng)補(bǔ)短，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和互助精神。

教師通過(guò)案例教學(xué)對(duì)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)引導(dǎo)。項(xiàng)目組成員通過(guò)查閱資料，綜合考慮電氣工程設(shè)計(jì)過(guò)程中的制約因素，提出研究思路;經(jīng)師生間討論、小組間討論后，確定設(shè)計(jì)方案;通過(guò)定性或定量分析得出有效結(jié)論，并撰寫項(xiàng)目設(shè)計(jì)報(bào)告。答辯環(huán)節(jié)通過(guò)小組代表發(fā)言的方式分析闡述項(xiàng)目研究成果，并作為課程總結(jié)性評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。

該教學(xué)模式適用于學(xué)生第三層面能力的培養(yǎng)，教學(xué)過(guò)程中注重對(duì)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的方法、手段進(jìn)行引導(dǎo)，既能達(dá)到對(duì)教學(xué)內(nèi)容的延展和深化，又培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。以此同時(shí)，在師生討論環(huán)節(jié)中某些問(wèn)題上可能會(huì)給教師帶來(lái)新的視角和啟發(fā)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長(zhǎng)。

事實(shí)上，教師在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)可采用的方法有很多，教師只要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)采用合適方法，在課堂內(nèi)組織有效討論，使學(xué)生間建立有效合作，師生間形成有效溝通，就可達(dá)到良好的教學(xué)效果。

四、完善課程評(píng)價(jià)系統(tǒng)，持續(xù)改進(jìn)

工程認(rèn)證教育理念注重的是學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，為了驗(yàn)證課程教學(xué)目標(biāo)是否完成，設(shè)置了電機(jī)學(xué)課程目標(biāo)達(dá)成分，采用學(xué)習(xí)過(guò)程性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式，實(shí)施以“知識(shí)+能力+態(tài)度”的多維度考核標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建了以學(xué)習(xí)產(chǎn)出為目標(biāo)的評(píng)價(jià)流程，如圖2所示。過(guò)程評(píng)價(jià)重視學(xué)生整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中的表現(xiàn)，利用網(wǎng)絡(luò)課程中心，教師對(duì)學(xué)生自學(xué)情況、參與討論情況、測(cè)試、作業(yè)、思維導(dǎo)圖完成情況等進(jìn)行持續(xù)跟蹤，形成動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并依據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)確定過(guò)程性評(píng)價(jià)結(jié)果，完善教學(xué)方法和考核辦法?？偨Y(jié)性評(píng)價(jià)通過(guò)期末考試和課程綜合設(shè)計(jì)綜合考量學(xué)生實(shí)質(zhì)性“學(xué)習(xí)產(chǎn)出”，全面了解學(xué)生是否掌握電機(jī)學(xué)知識(shí)，并具備對(duì)知識(shí)綜合運(yùn)用的能力?；谶^(guò)程性和總結(jié)性評(píng)價(jià)進(jìn)行課程總成績(jī)目標(biāo)達(dá)成度的分析，不斷進(jìn)行課程持續(xù)改進(jìn)。

五、結(jié)束語(yǔ)

電機(jī)學(xué)課程改革之路任重而道遠(yuǎn)，以工程教育專業(yè)認(rèn)證為導(dǎo)向，依據(jù)學(xué)生能力形成規(guī)律，構(gòu)建科學(xué)合理的電機(jī)學(xué)課程體系、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、豐富教學(xué)手段，完善課程評(píng)價(jià)，完成教學(xué)主體由“教”向“學(xué)”轉(zhuǎn)變，學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)重心由“結(jié)果”向“過(guò)程”轉(zhuǎn)變，最終實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐創(chuàng)新能力和工程應(yīng)用能力的目標(biāo)，我們還需不斷學(xué)習(xí)和探索。

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