謝秋月，孫 靜，彭 磊

（湖南工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院 湖南 湘潭 411104）

習(xí)近平總書記在黨的十九大報告中強調(diào)“加快一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)，實現(xiàn)高等教育內(nèi)涵式發(fā)展”，這為我國高等教育的發(fā)展指明了方向[1]。隨著工業(yè)制造水平的不斷發(fā)展，對電氣工程及其自動化專業(yè)人才培養(yǎng)提出了新的要求，學(xué)生需具備較強實踐能力，又有一定與時俱進的創(chuàng)新能力。

2020年，湖南工程學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)獲批國家一流專業(yè)，“電機控制”作為專業(yè)核心課程，為適應(yīng)國家一流專業(yè)的發(fā)展需要，課程的進一步改革已成必然趨勢[2]。

1 “電機控制”課程存在的問題

“電機控制”課程涉及電機學(xué)、電機設(shè)計、電力電子技術(shù)、自動控制原理等知識，理論和實驗緊密結(jié)合，與電氣智能制造密切相關(guān)，是電氣工程、自動化等專業(yè)的必修課程。目前，在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)如下問題：①教材中涉及電場、磁場、控制電路、機械應(yīng)力之間換算的公式復(fù)雜，致使學(xué)生難以理解；②電機本體由定子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸、機座以及軸承等零部件構(gòu)成，多樣化的內(nèi)部結(jié)構(gòu)使得學(xué)生對電機繞組原理摸不透；③學(xué)校有限的實驗場地?zé)o法體現(xiàn)工程實際運用，學(xué)生無法直觀理解不同控制電路對電動機調(diào)速的影響；④電機磁場是虛無縹渺、看不見摸不著的物質(zhì)，通過傳統(tǒng)教學(xué)方法無法讓學(xué)生理解電機磁路。⑤忽略學(xué)生從專業(yè)課程角度接受思想政治教育，正確的人生觀、價值觀、職業(yè)觀教育不夠突出[3]。

基于以上問題，要求我們在此門課程中加入信息化教學(xué)手段，實行線上線下混合式教學(xué)模式，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)由被動轉(zhuǎn)為主動，由教師單向灌輸知識變?yōu)閷W(xué)生線上自主學(xué)習(xí)，教師在課程授課中融入思政元素，幫助學(xué)生了解此門課程的重要性，培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷和工程實踐能力。

2 解決思路

本課程采用“線上資源信息利用→線上平臺預(yù)習(xí)→線下智慧課堂學(xué)習(xí)→電機結(jié)構(gòu)虛擬仿真→電機電磁虛擬仿真”的“五步循環(huán)學(xué)習(xí)法”解決上述問題（見圖1），在此教學(xué)方法中，學(xué)生從電機研習(xí)社網(wǎng)站中獲取學(xué)習(xí)資源，登錄超星泛雅平臺線上預(yù)習(xí)，再回到智慧課堂線下理論學(xué)習(xí)，利用Keil軟件平臺編程實操，此方法實現(xiàn)了線上線下混合學(xué)習(xí)模式的探索，解決了電機控制系統(tǒng)實地操作困難的問題；在課中，學(xué)生利用軟件熟悉電動機結(jié)構(gòu)模型，在Easimotor軟件平臺上進行電磁設(shè)計仿真，從而解決了電機結(jié)構(gòu)、磁場難以理解以及電機或電機控制理論中換算公式復(fù)雜的難題，實現(xiàn)了理論與實際相結(jié)合，達到知行合一的目的。

圖1 五步循環(huán)學(xué)習(xí)法

3 “電機控制”線上線下混合式教學(xué)課程建設(shè)

3.1 課程目標(biāo)

在課程教學(xué)中，教師不僅要培養(yǎng)學(xué)生勤于觀察、勤于思考和能用電機控制的思想和方法解決實際問題的能力，還需培養(yǎng)學(xué)生刻苦鉆研、潛心學(xué)習(xí)、研究，自主學(xué)習(xí)意識和持之以恒、勇于探索的科學(xué)家精神；更需培養(yǎng)學(xué)生在電機控制實踐中注重項目安全與可靠、節(jié)能降耗、保護環(huán)境等意識。

3.2 課程資源建設(shè)

經(jīng)過兩年的課程資源建設(shè)，第一，建立了虛擬電磁設(shè)計仿真實驗室，實驗室中安裝有Easimotor 軟件和solidworks 軟件兩套，其中Easimotor軟件是一款電機有限元仿真分析工具，以設(shè)計、試驗、驗證、改進為持續(xù)提升手段，可對電機模型進行磁場、溫度、電場、結(jié)構(gòu)應(yīng)力等等有限元分析，軟件的使用可加強學(xué)生對電機控制理論知識的理解。第二，構(gòu)建虛擬電機結(jié)構(gòu)仿真，教師利用solidworks 軟件對電機結(jié)構(gòu)中各個零部件仿真模擬并制作成動畫和視頻，學(xué)生可在此平臺上對電機零部件進行拆分和安裝，并了解所有電動機的結(jié)構(gòu)，提升學(xué)生對電機實物的感性認識。第三，建設(shè)線上多媒體資源——電機研習(xí)社網(wǎng)站，電機研習(xí)社網(wǎng)站中包括最全面的電機理論知識和最熱門的行業(yè)信息，有培訓(xùn)視頻118 個，PDF文件資料635 個，國家國際標(biāo)準280個，大大方便了學(xué)生對課程理論知識點的查詢。第四，建設(shè)Keil 軟件平臺+課程線上平臺，在超星泛雅網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺建立“電機控制”線上課程，手機學(xué)習(xí)通APP登錄線上平臺方便快捷，課堂討論環(huán)節(jié)增強了學(xué)生的興趣，線上作業(yè)情況和綜合成績分布圖能清楚了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，另外通過Keil軟件平臺對電機控制程序進行匯編，可實現(xiàn)電動機前進、后退以及速度調(diào)節(jié)等功能。第五，打造智慧課堂線下學(xué)習(xí)模式，線下多媒體課件、微視頻展示讓學(xué)生對課本產(chǎn)生濃厚的興趣，而電機動畫效果充分展現(xiàn)電機的動態(tài)變化，能讓學(xué)生理解電機原理的本質(zhì)。

3.3 課程多樣化的考核方式

“電機控制”課程的考核以學(xué)生能力培養(yǎng)為主要目的，以檢查學(xué)生對各知識點的掌握程度為重要內(nèi)容，而傳統(tǒng)的考核方式以期末考試成績?yōu)橹鳎瑢?dǎo)致考試結(jié)果沒有很好地體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。改革后的學(xué)生綜合成績由線上和線下兩種考核方式構(gòu)成，平時成績線上線下各占30%，期末考試以線下考試為主，占40%的比例（見表1），多樣化考核方式提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和分析、解決問題的能力，而分組討論提升了學(xué)生的團隊合作能力，課程小論文的設(shè)置增強了學(xué)生的語言表達、應(yīng)變能力。根據(jù)課程目標(biāo)要求，在超星泛雅平臺設(shè)置了課前、課中、課后作業(yè)，建立了作業(yè)題庫、測驗題庫等。通過線上線下綜合測評考核，改變了學(xué)生以往在考試前突擊式死記硬背的學(xué)習(xí)態(tài)度，真正做到在每一堂課中掌握課本知識，并提高了學(xué)生學(xué)習(xí)效率。

表1 課程教學(xué)環(huán)節(jié)和成績構(gòu)成

4 實施過程

本課程的實施過程是基于五步循環(huán)學(xué)習(xí)法在“電機控制”信息化教學(xué)中的應(yīng)用（見圖2）。課前階段，教師發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生在線上平臺學(xué)習(xí)；而學(xué)生在電機研習(xí)社網(wǎng)站獲取信息資源，然后登錄超星泛雅線上平臺進行課程知識點預(yù)習(xí)，提出相關(guān)問題。課中階段，教師在智慧課堂上著重講解重點難點，將思政融入課堂，根據(jù)知識點設(shè)置工程案例，對電機結(jié)構(gòu)、電磁虛擬仿真進行指導(dǎo)。學(xué)生分組討論問題，與校外專家互動，利用solidworks 軟件熟悉電機結(jié)構(gòu)，再利用Easimotor 軟件電磁虛擬仿真初步入門。課后階段，教師總結(jié)知識點和分析仿真結(jié)果，學(xué)生復(fù)習(xí)鞏固已學(xué)知識點，進而進行知識拓展。如學(xué)生在課后階段有任何疑問，可再通過電機研習(xí)社資源網(wǎng)站繼續(xù)查詢相關(guān)信息，解決知識難點，加深對知識點的掌握，實現(xiàn)教與學(xué)的閉環(huán)控制。

圖2 五步循環(huán)學(xué)習(xí)法實施過程

5 “電機控制”課程改革實施成效

線上線下混合式教學(xué)模式的實施改變了“電機控制”這門課程單一的教學(xué)模式，經(jīng)過兩年的課程建設(shè)，改善了教學(xué)效果，培養(yǎng)了學(xué)生的自我掌控能力。

多樣化考核成績方面：2020年教學(xué)改革前班級課程平時成績?yōu)?2.5 分，期末成績?yōu)?5.3 分，綜合成績平均分為79.62 分，而2021年教學(xué)改革實施后班級課程平時成績?yōu)?8.2 分，期末成績?yōu)?5.7 分，綜合成績平均分為87.2 分，各部分成績得到了較顯著提升（見圖3）。實施教學(xué)改革后，課程成績是通過課堂討論、課程任務(wù)、章節(jié)考核測驗和期末考試等線上線下多樣化的過程性考核體系評定的。因此，2021年的課程成績是學(xué)生掌握電機知識和能力的水平的綜合體現(xiàn)，課程成績大幅度提高，表明學(xué)生掌握課程知識和能力水平進步較大。

圖3 教學(xué)改革前后對比

學(xué)科競賽方面：通過“電機控制”線上線下混合式教學(xué)模式的實施，“訓(xùn)賽結(jié)合,以賽促訓(xùn)”，學(xué)生科技創(chuàng)新能力增強，課程加入了電機控制、自動小汽車等內(nèi)容[4]。這一類題目集機械、電機、自控、傳感技術(shù)于一體，趣味性強，難度大，廣受學(xué)生的歡迎。特別是2021年的小車控制類題目“智能送藥小車”，難度很高，更大程度上激起了學(xué)生學(xué)習(xí)電機專業(yè)知識和控制技術(shù)的積極性，真正做到了以學(xué)生為主體，增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生解決工程實際的能力增強，極好地推動了國家一流本科建設(shè)。

6 結(jié)論

在電氣工程及其自動化專業(yè)國家一流本科專業(yè)建設(shè)背景下，利用信息化的手段，通過課程資源建設(shè)，構(gòu)建線上線下混合式教學(xué)模式。電機控制課程開展教學(xué)改革以來，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣提高顯著，主動學(xué)習(xí)能力得到極大提升。思政教育和多樣化考核方式無痕融入課程教學(xué)全過程，教師的教學(xué)能力和學(xué)生的綜合成績得到了明顯提升，有效地支撐了電氣工程及其自動化專業(yè)國家一流本科專業(yè)的建設(shè)，為應(yīng)用型工科院校的教育教學(xué)改革提供了有力的借鑒。