韩璐 邱存勇

摘 要 随着新工科理念的提出，人才培养更注重于学生创新思维和工程能力的培养。针对自动化专业电力传动相关课程的知识交叉性和实践性强等特点，寻找更适合于培养学生工程创新能力的教学改革方法势在必行。本文提出创新类实验教学、项目驱使类教学以及创新研修课等改革措施，旨在通过实际工程案例教学，提高学生学习兴趣，加强学生自主学习和自主创新能力，培养适应于自动化专业发展的创新型人才。

关键词 电力传动相关课程 项目驱使 创新研修课 工程创新能力

中图分类号：G642                                  文献标识码：A   DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2019.09.023

Abstract With the introduction of the new engineering concept， the cultivation of students' innovative thinking and engineering ability is more important in talent development. In view of the cross-knowledge and practical characteristics of the automation professional electric drive related courses， it is imperative to find a teaching reform method that is more suitable for cultivating students' engineering innovation ability. This paper proposes innovative measures such as innovative experimental teaching， project-driven teaching and innovative training courses. It aims to improve students' interest in learning through practical engineering case teaching， strengthen students' independent learning and independent innovation ability， and cultivate innovative talents adapted to the development of automation profession.

Keywords courses related to electric power transmission;  project-driven; innovative training courses; innovative engineering ability

本校自动化专业分为过程控制和电气控制两个方向，主要培养学生具备仪器仪表、嵌入式开发、工业控制、电机控制等领域的相关基础知识和设计思想。电气控制方向主要针对电机为对象来设计与规划课程，其中“电机与拖动基础”、“电力电子技术”以及“电力拖动自动控制系统”为该方向的三门重要专业课程。这三门课程理论性和实践性都很强，且内容相互交互，从工程角度有很强的关联性。但是，目前的授课多以分学期单独授课方式为主，忽视了课程间的联系，且学习周期间隔太久，容易造成学生知识点脱节、学习新知识阻力以及认为所学知识与实际工程背离等问题。自“新工科”理论[1]提出以来，各大院校都采取了相应的教学改革措施，[2-6]包括开设新型工科专业、学生创新中心、技术创新类课程，开辟新型专业和交叉培养模式，打造精课、示范课，加强通识教育等等。在新工科这样一个环境背景下，培养人才的方式更侧重于创新性和实践性能力的培养，原先的照本宣科必然是落伍和行不通的了，思考并实施自动化专业电力传动相关课程的改革也是势在必行，大势所趋。

1 电力传动相关课程的特点和目前存在的问题

自动化专业电气控制方向的三门专业课程“电机与拖动基础”、“电力电子技术”以及“电力拖动自动控制系统”具有强交叉性。“电机与拖动基础”为自动化专业的专业核心课程，开设于大三上学期，内容偏向于电机的基础理论，包括基本电磁定律，电力拖动系统运动方程式、生产机械的负载特性，直流电动机的工作原理和工作特性，直流电动机的机械特性，启动、制动和调速性能，交流电动机的工作原理、基本特性和起制动以及调速特性等等，主要培养学生对电机内部工作原理和基本运行特性的掌握。“电力电子技术”这门课程开设于大三第二学期，其主题思想是“电力变换”，主要针对直流和交流电能的四种变换电路（整流、逆变、直流斩波、交流变换）做介绍，课程独立，内容单一，学生学习兴趣不高。但是“电机与拖动基础”中介绍直流电动机调速主要采用降压方法，交流电动机调速主要采用变频方法，而这些方法的实现就是通过电力电子技术来实现的。同时，电力电子电路的不同状态对应电机的不同运行状态。因此，电力电子技术可以看作电机开环调速的实现手段，具有很强的工程应用背景。如果能以电机为对象来介绍电力电子技术，其理论和实践价值都会大大提高，学生学习的积极性也会大幅提高。“电力拖动自动控制系统”课程开设于大四第一学期，这门课程基于“电机与拖动基础”以及“电力电子技术”两门课程的基础知识，更侧重于工程设计，它主要包括：分析和设计有转速反馈的直流调速系统，分析转速、电流双闭环直流调速系统的静动态性能以及转速、电流调节器的工程设计;基于稳态模型的异步电动机调速系统设计，基于动态模型的异步电动机调速系统设计等。“电力拖动自动控制系统”课程可以看作电机闭环调速的实现手段，其设计方法在实际的电力传动系统中被广泛应用。该课程对学生的工程设计性要求很强，但是课本上一些设计思想太拘于常规或太生涩难懂，学生整体学习效果欠佳，创新思维也未在工程设计中得到良好的培养。实际上，该课程虽然属于工程设计类课程，但是设计方法的深入理解要建立在电机工作原理和运行特性的熟练掌握基础上。包括工程中常用的滞环控制、电压空间矢量（SVPWM）方法、直接转矩控制、矢量控制手段等手段均属于电力电子技术在异步电动机闭环调速系统设计中的扩展和延伸。要想在掌握这些设计方法的基础上有所创新，根据不同工况獨立完成实际系统的分析和设计，学生必须运用交叉学科的理论和具备运用所学知识解决复杂工程问题的能力。

2 电力传动类课程的改革措施

2.1 增加创新类工程实验环节

传统针对自动化专业电力传动类课程均设置有实践环节，但是该环节的实验项目均为验证性实验，实验内容多为课本中的内容节选，缺乏对学生设计思维和创新能力的培养。然而，电力传动类课程“电机与拖动基础”、“电力电子技术”以及“电力拖动自动控制系统”等更侧重于工程实践，需要学生掌握以人为本解决问题的方法论，关注用户需求，根据工程工况和实际性能指标要求设计控制系统，将设计思维融入到项目中。这就要求我们要充分利用实验室开放性实验设备，以工程为背景设计各类开放性实验，并且采用小班分组，使得同学根据各自的兴趣点选题，完成全程的设计及程序撰写，实现最终的工程目标。实验内容会涉及到一些实际工程问题和工程指标要求，其中也会体现课程知识点的交叉性，让学生通过自己所学知识完成整体系统的设计，培养其利用工程知识解决复杂工程问题的能力。另外，摒弃常规实验报告的单一考核模式，引入分组答辩和设计方案对比等环节，让学生在实验过程中逐渐建立工程思维方式。

2.2 引入项目驱动式教学方式，设立创新研修课

将与电力传动相关的实际项目穿插到传统课堂中，利用智慧教室小班授课的方式，针对项目要求引导学生创造性思维。课堂教学不仅讲授课本内容，而是作为向学生传递创造性和批判性思维的重要途径，广泛开展启发式、讨论式案例教学。在授课过程中，充分调动学生的兴趣点和积极性，利用具体的项目为背景，引导学生独立查阅和整理相关资料，通过团队合作、讨论和答辩等方式完成项目中的部分设计，培养学生沟通互助和独立思考的能力。这种教学方式避免期末考试一张考卷决定成绩的考核模式，更侧重于学生利用所学和其他途径获取的知识来解决复杂工程问题的能力培养。另外，设立创新研修课，该课程以教师相对稳定的科研方向为基础，将科研项目内容引入到教学的特色课程。在创新研修课的授课过程中，教师会把项目中一些科研仪器带入课堂为大家做展示和演示，同时将自己的科研成果与授课内容有机结合，理论联系实际，激发学生的学习兴趣，活跃学生思维。学生通过参与教师的科研项目，加深对课本基本概念的理解，并学习了科学研究的新技术、新方法和新知识，及时了解学科前沿，让所学知识跟上技术发展的步伐。

2.3 将设计思维融入到工程教育中

首先，自动化专业面对的对象是用户，所有的设计均应以用户为中心，并关注工程对人类生活的影响。比如电机拖动生产机械，若用户要求负载功率很大，大容量的电机运行会产生噪声或周围用电质量差等问题，这些问题对人类生活的影响从伦理的角度也是必须要去考虑的，这也要作为一种设计思维传递给学生。其次，要让学生掌握以人为本解决问题的方法论，一切自动化设备的设计都是为了人服务的，要关注用户需求，将设计思维融入到项目中。另外，自动化专业电气控制方向的体系课程：“电机与拖动基础”、“电力电子技术”和“电力拖动自动控制系统”属于交叉学科，同时电力传动的实际工程问题也会涉及到其他学科，跨学科课程教学对于此类复杂工程问题的设计和分析十分必要。要让学生面临真实问题，而不是简单的学科叠加，培养学生通过整合交叉学科知识点去解决实际工程问题的能力。最后就是对工程教育的通识，要通过项目或实际的用户需求让学生理解伦理、环境等因素对工程的约束，培养学生在设计实际系统时的基本职业素养和职业道德。

3 结语

在“新工科”背景下对自动化专业的电力传动类课程進行教学改革和实践是符合目前的应用型人才培养目标，是十分必要的。以上所提到的改革举措为学生提供亲自动手的平台，极大地增强了学生对学习的兴趣，加深学生对课本知识点的深入理解和对行业的了解，拓展了学生的知识面，也同时拉近了教师和学生之间的距离。有绝大多数的学生认为，这种授课方式将理论与实践相结合，学生能够在授课过程中自主学习、独立思考，同学之间的讨论以及老师的引导教学使学生受益匪浅。也有学生反映，这类实践类课程包含的知识有用且丰富，对学习、工作、生活都意义重大。在这类实践类课程的学习过程中，增强了学生自主创新的能力，拓展了知识面，增强学生应用交叉学科知识解决实际工程问题的能力，培养了学生的工程创新思维。但是，有些电机类实践课程或项目驱动式课程也要受到授课环境的限制，今后可以以实习参观的形式走进实体企业，让学生的动手能力和工程创新思维得到更好的锻炼和提高。总之，所有的改革并不是一蹴而就的，还需要在今后的实践中不断探索，在解决问题中不断完善，在创新中不断发展。

[1] 张志红，周雨青，赵馨蕊.“新工科”理念和我国工科专业培养的分析与思考[J].高等理科教育，2018（05）：94-102.

[2] 白雁力，卢健.“双创”和“新工科”背景下协作工业机器人专业类实训项目设计与实现[J].教育教学论坛，2019（15）：40-41.

[3] 李旦，赵希文，齐晶瑶.“创新研修课”的建设与探索[J].中国大学教学，2009（11）：28-30.

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[5] 陆国栋.治理“水课”，打造金课[J].中国大学教育，2018（09）：23-25.

[6] 侯佳.基于杜威教育思想下博雅教育与人文通识课程的教学研究——以厦门工学院为例[J].智库时代，2019：152-154.