许瑾 蒋林 赵万明

摘  要：在工程教育专业认证背景下，以学生为中心，立足本校教研，依据学生能力构建途径，从多层次教学内容设计、多元化教学方法融合以及课程评价体系优化等方面对西南石油大学电机学课程改革进行分析和探索，最终实现培养学生自主学习能力、实践创新能力和工程应用能力的目标。

关键词：能力培养;电机学;课程改革

中图分类号：G642  文献标志码：A         文章编号：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

《電机学》是电气工程及其自动化专业的专业核心

基础课程，该课程理论性和工程应用性强，涉及知识面广、内容复杂抽象，历来是一门难教难学的课程。

我校《电机学》课程一直进行课程优化建设，在前期工程教育专业认证申报过程中，我们发现电机学课程现阶段的教学设计重点关注于学生知识结构的建立，但在学生能力结构及素质结构建设方面还存在不足。如何在工程教育专业认证背景下进一步突出以学生为中心，结合电机学支撑的毕业要求，探索知识转化为能力的规律，合理应用信息化教学手段，提供多元学习内容和学习通道，提高教学效果，具有很强的现实性和必要性，为此，我校电机学教学团队开展了以学生能力培养为目标的课程教学改革。

一、基于能力培养的多元化教学模式构建

基于能力培养的多元化教学模式的构建首先结合电机学课程支撑的毕业要求，基于能力形成（知识理解能力→知识应用能力→综合分析设计能力）的规律将课程培养目标分解，针对所分解的教学单元特点及目标要求，利用多元化教学方式进行组合，按需分层，逐级整合多层教学资源，使各层间教学内容相互支撑、各种教学方法高度协同、教学内容不断巩固深入，使学生的能力逐级提升。基于能力培养的电机学多元化教学模式框架如图1。

二、多层次教学内容设计

依据工程教育专业认证标准及我校专业定位，在充分体现夯实专业基础、加强工程技能训练，凸显工程特色的课程体系构建原则基础上，进行了电机学教学内容优化设计。在专业课学时压缩的情况下，梳理电机学系列课程的教学大纲，针对以往课程间教学内容自我封闭、部分内容重复，缺乏系统性等问题，将原来开设的电机学、电力拖动基础以及控制电机三门课程进行整合，教学内容划分为六个单元：电机学基础知识、变压器、直流电机、异步电机、同步电机、电动机的选择和特种电机。

依托信息化教学平台，结合学生能力培养阶梯对应的每一层面设计包含理论、实验和项目案例等系列教学资源，教学内容循序渐进并有机融合。

第一层教学资源服务理论教学，以构建完整电机学知识体系，提升知识理解能力为主要目标。教学内容围绕变压器、直流电机、异步电机和同步电机四类传统电机，分四章来进行设计。每一章即每一类电机的教学内容依据“电机基本结构、基本原理、基本特性、基本分析方法”的知识结构框架将其精炼划分为一系列模块，并形成知识链条。设计中弱化了与实际应用联系不多的计算推导和学生难理解的理论推导等内容。

第二层教学资源服务实践教学，教学内容基于第一层知识链条，选择录制相应知识点的操作性实验视频，重点设计基于MATLAB、LabVIEW和ANSOFT 软件开发的电机学虚拟仿真平台的实验教学资源，引导学生掌握专业工具分析和设计实验，通过实验加深对理论知识的理解。

第三层教学内容以提升学生综合应用所学知识解决复杂工程问题的能力为目标进行设计。教学内容的选择围绕电气运行现场中常见、代表性的问题进行。重点围绕电力拖动系统进行项目设计，并充分结合学校特色选取例如石油钻井、石油化工炼制过程中的电力拖动问题进行案例教学，把握并引导学生结合第二层面所掌握的技术手段开展课程项目分析设计工作。

三、多元化教学方法探索

多层次的教学内容需要配合有效的教学手段开展，转变传统以“教”为主、灌输式的教学模式，实现教师从知识传授者到知识引导者的转变，实现学生从被动学习到主动学习，从单一课堂学习到线上自学，课堂深化学习这一学习方式的转变，充分体现“以学生为中心”的教学理念。作者基于能力递进培养的三个层面探索多元化课堂教学方法。

（一）“导学式”+“思维导图”的教学方法

导学式教学方法以帮助学生自学为中心而开展，分为课前准备、课堂提升和课后巩固三个环节。

课前老师依据教学目标，设计教学提纲，布置学习任务，引导学生自学的方向。学生借助网络教学平台资源开展自主学习。

课堂时间交给学生，针对学生课前学习中遇到的问题或产生的疑惑，老师组织大家进行讨论，在讨论环节中教师引导学生自主发现知识点之间的内在联系，并建立正确而完整的知识体系，使课堂教学成为知识内化的过程，强化学生的学习主动性和思辨性。

为了更好的巩固课堂教学内容，作者鼓励学生课后通过自主繪制思维导图的方式对知识点进行梳理和凝练，将零散的知识系统化;通过每一章节思维导图的绘制，进行知识的比较、迁移和拓展;通过思维导图及时发现自己学习中存在的不足，有针对性的弥补和强化，真正做到知识自己梳理、规律自己寻找、问题自己发现。与此同时，老师通过观察学生绘制思维导图的情况，及时判断学生对知识掌握的程度，并进行有效的指导和课堂反馈。实践证明，通过引导学生绘制思维导图，学生不断进行了知识的补充、整合和完善，激发了学生学习兴趣和信心，促进了学生的过程学习，对课程过程性评价进行了有效补充。

导学式教学方法适用于配合第一层面理论知识构建的教学环节，通过引导学生构建知识体系，提升理解能力。教学内容应选择知识点逻辑性强，相对简单的内容开展。例如，直流电机相对分配学时少，知识点围绕四大公式展开，易于理解和分析。变压器结构和原理相对简单，但其分析过程（电磁关系、平衡方程、等效电路、相量图）却是学生初期构建知识脉络的基础。在教学设计中，此类章节就可以采用导学式教学方法引导学生以讨论方式完成对主体知识的学习。

（二）虚拟实验场景教学方法

针对电机学课程概念抽象、应用性强等特点，作者结合已建设的电机学虚拟仿真平台等系列实验资源，探索了虚拟实验场景教学方法，通过采用虚拟仿真技术将实验室搬进教室，请进寝室，使教学内容、教学过程和教学空间转化为动态的、开放的。

例如在讲解电机结构和电磁场分析时，采用基于ANSOFT软件开发的电机模型，使学生直观了解电机本身结构特征，通过加载相关运行参数，直接观察电磁场的分布状况和分布特点等，使抽象、枯燥的内容变得具体而有趣。在讲解电机工作特性时，配合MATLAB开发的实验平台，通过电机实验模型构建、参数在线调整等使学生实时观察到特性曲线变化规律，直观了解电机运行状态。

以此同时，虚拟实验场景教学方法适用于配合第二层面实践能力培养的教学环节。老师针对第一层面理论知识模块，设计配套虚拟仿真实验项目，提出实验目的和要求。实验项目不需要过于复杂，每个实验项目能够配合一至两个知识点即可。学生课后根据实验要求，思考设计实验方案、选择实验手段。该部分强化学生应用专业技能和工具初步解决实际应用问题的能力，既通过实验巩固对第一层面理论知识的理解，又学习掌握了实用分析工具和手段，为第三层面的综合分析和设计能力培养奠定基础。

（三）项目教学方法

项目教学方法围绕项目组织开展教学，项目来源于工程实际，同时结合电机学课程教学内容而设计的能由学生独立完成的任务。教师在授课前期就将项目设计任务清单公布给学生，鼓励学生带着问题学习，并允许同学结合自己的兴趣点自设项目任务，经由老师审核合格后可用，激发学生的创造性思维。学生4～6人自由组合建立项目团队，设置组长1人，使小组成员间能分工合作、取长补短，培养学生的团队意识和互助精神。

教师通过案例教学对学生进行项目设计引导。项目组成员通过查阅资料，综合考虑电气工程设计过程中的制约因素，提出研究思路;经师生间讨论、小组间讨论后，确定设计方案;通过定性或定量分析得出有效结论，并撰写项目设计报告。答辩环节通过小组代表发言的方式分析阐述项目研究成果，并作为课程总结性评价的重要指标。

该教学模式适用于学生第三层面能力的培养，教学过程中注重对学生自主发现问题、分析问题，解决问题的方法、手段进行引导，既能达到对教学内容的延展和深化，又培养学生解决复杂工程问题的能力。以此同时，在师生讨论环节中某些问题上可能会给教师带来新的视角和启发，实现教学相长。

事实上，教师在课堂教学环节可采用的方法有很多，教师只要根据教学内容和目标采用合适方法，在课堂内组织有效讨论，使学生间建立有效合作，师生间形成有效沟通，就可达到良好的教学效果。

四、完善课程评价系统，持续改进

工程认证教育理念注重的是学生的学习效果，为了验证课程教学目标是否完成，设置了电机学课程目标达成分，采用学习过程性评价和总结性评价相结合的方式，实施以“知识+能力+态度”的多维度考核标准，构建了以学习产出为目标的评价流程，如图2所示。过程评价重视学生整个学习过程中的表现，利用网络课程中心，教师对学生自学情况、参与讨论情况、测试、作业、思维导图完成情况等进行持续跟踪，形成动态实时数据，并依据评价标准确定过程性评价结果，完善教学方法和考核办法。总结性评价通过期末考试和课程综合设计综合考量学生实质性“学习产出”，全面了解学生是否掌握电机学知识，并具备对知识综合运用的能力。基于过程性和总结性评价进行课程总成绩目标达成度的分析，不断进行课程持续改进。

五、结束语

电机学课程改革之路任重而道远，以工程教育专业认证为导向，依据学生能力形成规律，构建科学合理的电机学课程体系、优化教学内容、丰富教学手段，完善课程评价，完成教学主体由“教”向“学”转变，学习评价重心由“结果”向“过程”转变，最终实现培养学生自主学习能力、实践创新能力和工程应用能力的目标，我们还需不断学习和探索。

参考文献：

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