谢秋月，孙 静，彭 磊

（湖南工程学院电气与信息工程学院 湖南 湘潭 411104）

习近平总书记在党的十九大报告中强调“加快一流大学和一流学科建设，实现高等教育内涵式发展”，这为我国高等教育的发展指明了方向[1]。随着工业制造水平的不断发展，对电气工程及其自动化专业人才培养提出了新的要求，学生需具备较强实践能力，又有一定与时俱进的创新能力。

2020年，湖南工程学院电气工程及其自动化专业获批国家一流专业，“电机控制”作为专业核心课程，为适应国家一流专业的发展需要，课程的进一步改革已成必然趋势[2]。

1 “电机控制”课程存在的问题

“电机控制”课程涉及电机学、电机设计、电力电子技术、自动控制原理等知识，理论和实验紧密结合，与电气智能制造密切相关，是电气工程、自动化等专业的必修课程。目前，在教学过程中发现如下问题：①教材中涉及电场、磁场、控制电路、机械应力之间换算的公式复杂，致使学生难以理解；②电机本体由定子、转子、转轴、机座以及轴承等零部件构成，多样化的内部结构使得学生对电机绕组原理摸不透；③学校有限的实验场地无法体现工程实际运用，学生无法直观理解不同控制电路对电动机调速的影响；④电机磁场是虚无缥渺、看不见摸不着的物质，通过传统教学方法无法让学生理解电机磁路。⑤忽略学生从专业课程角度接受思想政治教育，正确的人生观、价值观、职业观教育不够突出[3]。

基于以上问题，要求我们在此门课程中加入信息化教学手段，实行线上线下混合式教学模式，让学生的学习状态由被动转为主动，由教师单向灌输知识变为学生线上自主学习，教师在课程授课中融入思政元素，帮助学生了解此门课程的重要性，培养学生的爱国情怀和工程实践能力。

2 解决思路

本课程采用“线上资源信息利用→线上平台预习→线下智慧课堂学习→电机结构虚拟仿真→电机电磁虚拟仿真”的“五步循环学习法”解决上述问题（见图1），在此教学方法中，学生从电机研习社网站中获取学习资源，登录超星泛雅平台线上预习，再回到智慧课堂线下理论学习，利用Keil软件平台编程实操，此方法实现了线上线下混合学习模式的探索，解决了电机控制系统实地操作困难的问题；在课中，学生利用软件熟悉电动机结构模型，在Easimotor软件平台上进行电磁设计仿真，从而解决了电机结构、磁场难以理解以及电机或电机控制理论中换算公式复杂的难题，实现了理论与实际相结合，达到知行合一的目的。

图1 五步循环学习法

3 “电机控制”线上线下混合式教学课程建设

3.1 课程目标

在课程教学中，教师不仅要培养学生勤于观察、勤于思考和能用电机控制的思想和方法解决实际问题的能力，还需培养学生刻苦钻研、潜心学习、研究，自主学习意识和持之以恒、勇于探索的科学家精神；更需培养学生在电机控制实践中注重项目安全与可靠、节能降耗、保护环境等意识。

3.2 课程资源建设

经过两年的课程资源建设，第一，建立了虚拟电磁设计仿真实验室，实验室中安装有Easimotor 软件和solidworks 软件两套，其中Easimotor软件是一款电机有限元仿真分析工具，以设计、试验、验证、改进为持续提升手段，可对电机模型进行磁场、温度、电场、结构应力等等有限元分析，软件的使用可加强学生对电机控制理论知识的理解。第二，构建虚拟电机结构仿真，教师利用solidworks 软件对电机结构中各个零部件仿真模拟并制作成动画和视频，学生可在此平台上对电机零部件进行拆分和安装，并了解所有电动机的结构，提升学生对电机实物的感性认识。第三，建设线上多媒体资源——电机研习社网站，电机研习社网站中包括最全面的电机理论知识和最热门的行业信息，有培训视频118 个，PDF文件资料635 个，国家国际标准280个，大大方便了学生对课程理论知识点的查询。第四，建设Keil 软件平台+课程线上平台，在超星泛雅网络学习平台建立“电机控制”线上课程，手机学习通APP登录线上平台方便快捷，课堂讨论环节增强了学生的兴趣，线上作业情况和综合成绩分布图能清楚了解学生的学习情况，另外通过Keil软件平台对电机控制程序进行汇编，可实现电动机前进、后退以及速度调节等功能。第五，打造智慧课堂线下学习模式，线下多媒体课件、微视频展示让学生对课本产生浓厚的兴趣，而电机动画效果充分展现电机的动态变化，能让学生理解电机原理的本质。

3.3 课程多样化的考核方式

“电机控制”课程的考核以学生能力培养为主要目的，以检查学生对各知识点的掌握程度为重要内容，而传统的考核方式以期末考试成绩为主，导致考试结果没有很好地体现学生的学习效果。改革后的学生综合成绩由线上和线下两种考核方式构成，平时成绩线上线下各占30%，期末考试以线下考试为主，占40%的比例（见表1），多样化考核方式提高了学生自主学习能力和分析、解决问题的能力，而分组讨论提升了学生的团队合作能力，课程小论文的设置增强了学生的语言表达、应变能力。根据课程目标要求，在超星泛雅平台设置了课前、课中、课后作业，建立了作业题库、测验题库等。通过线上线下综合测评考核，改变了学生以往在考试前突击式死记硬背的学习态度，真正做到在每一堂课中掌握课本知识，并提高了学生学习效率。

表1 课程教学环节和成绩构成

4 实施过程

本课程的实施过程是基于五步循环学习法在“电机控制”信息化教学中的应用（见图2）。课前阶段，教师发布学习任务，引导学生在线上平台学习；而学生在电机研习社网站获取信息资源，然后登录超星泛雅线上平台进行课程知识点预习，提出相关问题。课中阶段，教师在智慧课堂上着重讲解重点难点，将思政融入课堂，根据知识点设置工程案例，对电机结构、电磁虚拟仿真进行指导。学生分组讨论问题，与校外专家互动，利用solidworks 软件熟悉电机结构，再利用Easimotor 软件电磁虚拟仿真初步入门。课后阶段，教师总结知识点和分析仿真结果，学生复习巩固已学知识点，进而进行知识拓展。如学生在课后阶段有任何疑问，可再通过电机研习社资源网站继续查询相关信息，解决知识难点，加深对知识点的掌握，实现教与学的闭环控制。

图2 五步循环学习法实施过程

5 “电机控制”课程改革实施成效

线上线下混合式教学模式的实施改变了“电机控制”这门课程单一的教学模式，经过两年的课程建设，改善了教学效果，培养了学生的自我掌控能力。

多样化考核成绩方面：2020年教学改革前班级课程平时成绩为82.5 分，期末成绩为75.3 分，综合成绩平均分为79.62 分，而2021年教学改革实施后班级课程平时成绩为88.2 分，期末成绩为85.7 分，综合成绩平均分为87.2 分，各部分成绩得到了较显著提升（见图3）。实施教学改革后，课程成绩是通过课堂讨论、课程任务、章节考核测验和期末考试等线上线下多样化的过程性考核体系评定的。因此，2021年的课程成绩是学生掌握电机知识和能力的水平的综合体现，课程成绩大幅度提高，表明学生掌握课程知识和能力水平进步较大。

图3 教学改革前后对比

学科竞赛方面：通过“电机控制”线上线下混合式教学模式的实施，“训赛结合,以赛促训”，学生科技创新能力增强，课程加入了电机控制、自动小汽车等内容[4]。这一类题目集机械、电机、自控、传感技术于一体，趣味性强，难度大，广受学生的欢迎。特别是2021年的小车控制类题目“智能送药小车”，难度很高，更大程度上激起了学生学习电机专业知识和控制技术的积极性，真正做到了以学生为主体，增强了学生的学习兴趣，学生解决工程实际的能力增强，极好地推动了国家一流本科建设。

6 结论

在电气工程及其自动化专业国家一流本科专业建设背景下，利用信息化的手段，通过课程资源建设，构建线上线下混合式教学模式。电机控制课程开展教学改革以来，学生学习兴趣提高显著，主动学习能力得到极大提升。思政教育和多样化考核方式无痕融入课程教学全过程，教师的教学能力和学生的综合成绩得到了明显提升，有效地支撑了电气工程及其自动化专业国家一流本科专业的建设，为应用型工科院校的教育教学改革提供了有力的借鉴。