基于工程教育认证背景下的电机学课程教学改革探索

敖伟智 谢辉

摘 要：在我国工程教育认证工作已经普遍开展起来的背景下，结合本校教研条件，设定《电机学》课程目标，通过对教学内容、教学方法、考核机制、持续改进等多方面、分层次的课程体系改革研究，使学生在扩大知识面、创新能力和动手实践能力方面得到提高，从而达到电气工程类教育认证标准的要求，并在实践中取得初步效果。

关键词：工程教育认证;电机学;课程体系改革

目前，工程教育专业认证工作已经在我国高校开始实施，其核心理念是以学生为中心，基于学习产出的模式，依据学生毕业达成要求逆向设计并评价其培养目标、教学设计、教学管理等一系列教育活动。我校电气工程及其自动化专业（以下简称“本专业”）正在适时地进行专业认证准备工作，重点放在结合新标准的要求，展开对电气工程领域复杂工程问题的认识和思考，就本专业相关教学环节进行梳理和改进，以达到新标准考核点的要求。本文以《电机学》课程教学为例，研究如何面向工程教育专业认证改革课程教学模式，以更好地提升学生专业水平能力和专业能力，并形成持续改进机制。

一、设定毕业要求指标点，改革课程目标及内容

电机学是本专业非常重要的专业基础课程，是联系前期基础课程和后续专业课程的桥梁。考虑到本校本专业的毕业生大多进入了电力系统就业，因此根据电力相关行业对人才所需知识能力的要求，有必要重新构建电机学课程体系，以扩大知识面、提高创新能力和动手实践能力为目标，并按照中国工程教育认证电气工程类专业标准，形成电机学课程对应本专业毕业主要指标点支撑如下：（1）掌握电气工程专业基础知识，能够应用于解决复杂电气工程问题。（2）能够综合应用学科基础知识和工程科学的基本原理，分析电气工程领域复杂工程问题，并获得有效结论。（3）掌握现代电气工程的开发和仿真工具、工程制图工具和信息技术工具，能够综合运用相关工具实现对复杂电气工程问题的模拟。在此基础上对课程内容做适当精简及调整，加上仿真软件学习部分，形成新的课程目标及内容。

二、教学方法改革

近年来在电机学的教学方法上出现了许多新的探索，尤其是借助网络技术及智能手机的发展，出现了如开放式教学模式、翻转课堂、慕课在线课程[1]、项目教学法、基于CDIO理念的讲授与任务驱动相结合的方法[2]、基于成果导向教育OBE的方法等[3]，但由于现在的大学生由于高考之前的学习压力过大，进入大学后普遍出现自主自控能力较差，容易迷入网络娱乐中，新的教学方式目前还无法完全替代传统课堂教学。

因此基于工程教育认证要求、结合本校学生情况，如何将新的教学方法与传统课堂教学相融合，形成新的教学模式是本文要探讨的，改革方向主要一是课堂教学方式方法的改革，二是课外网络辅助教学的建立。

（一）多种课堂教学方法的应用

将一些工程实际问题引入到启发式教学中往往能让学生更好的理解相关的一些基本原理及公式，也能将前面所涉及的知识点作很好的关联，从而也激发了学习的兴趣。如对变压器变比公式的研究，在推导出变压器的匝数变比公式后，可以向学生抛出问题：如果在满足变比不变的条件下，是否可以减少绕组的匝数，从而减少铜材成本？由此引出变压器的电势公式，并根据等效电路原理得到变压器铁芯中的磁通大小主要由电源侧电压决定，当电压不变时，减少匝数势必会增大磁通，而增大磁通又会增大磁感应强度，联系铁芯损耗公式原理及平均磁化曲线特点，推论出铁耗增大及饱和程度增加，从而导致电抗变小。学生通过以上启发式引导，让学生掌握了将变压器结构、电磁场相关原理结合起来分析实际工程一些问题的方法。若上述问题反过来将绕组增加，则学生能自己推导出节能变压器的结构特点，同时也让学生能分析在变压器实际运行中当电压、频率发生变化时对变压器的影响，为后续专业课程的学习打下更好的基础。

基于实际工程问题的任务导向法是指利用生产实际中的工程问题，围绕电机学中的相关理论，对实际工程中的问题进行详细的分析、解剖、总结，以小论文的形式达到提高学生学习积极性、解决问题和分析问题的能力。如在课堂讲述了三相Yyn联结的变压器不对称负荷时的中性点位移现象后，可以让学生课后以小论文的形式对电网的中性点接地与不接地系统进行研究，加深理解中性点浮动的概念及对供电产生的影响。

多媒体辅助教学法，电机学课程的特点是理论和实践性都很强，学生对电机结构的认识和磁场分布的想象往往很困难，学习上容易产生畏惧心理。随着多媒体技术的普及，在传统课堂教学中穿插播放一些短视频和动画，可以让学生更好的理解和掌握一些具体或抽象的概念。如：電机绕组的绕制，只是通过图片很难让学生理解一些较复杂结构，这时通过播放一些电机制造视频可以让学生犹如现场观看电机绕组及配件的组装，从而对相关电势公式的推导理解得更清楚。再如插入3D旋转磁场动画视频，使得书本上的枯燥数学公式一下子变活了，学生对整个磁动势的分析和计算不再感到难于理解，记忆也深刻了，提升了教学效果。

（二）课外网络辅助教学的应用

随着互联网的发展，网络教学成为一种新兴的教育方式，线上教学甚至成为主要教学方式，网上也涌现出诸多的教学平台供广大教师选择，如钉钉、雨课堂、对分易、QQ、微信等等;但从一段时间的实践效果看，以线上教学代替线下的课堂教学实际效果并不好，一方面是受网络平台技术缺陷限制，另一方面也受学生的自我学习和自我管理能力限制，所以目前线上教学还不能完全替代线下课堂教学的方式，但网络平台可以成为课堂教学的一个有益补充：一是可以将一些相关的网络资源与学生共享，甚至可以录制一些微课视频与学生共享，内容可以是课程重点、难点的讲解，也可以是实验、工程现场的演示，还可以是习题的讲解。二是可以利用网络平台记录考勤、布置批改作业、规定任务，甚至在线考试，改变了以往的传统作业批改及考试方式，提高了效率。三是利用网络平台可以加强与学生的沟通交流，及时解决学生课下学习所遇到的问题。

三、实践教学的改革

传统电机实验教学一般以验证性实验为主，且使用高度集成化的实验设备，无法满足工程教育专业认证在培养学生识别、分析及解决复杂电气工程问题方面的要求，因此需对实践教学进行以下两个方面的改革。

（1）增加综合性实验。综合性实验是对学生能力提高的一种训练，但其开设很大程度上取决于设备条件，在有限的设备条件下尽可能的开设出综合性实验也是值得研究的。如本校在目前实验室条件下开设出“工作台自动往返循环控制实验”，要求学生自行设计并完成线路连接，掌握由电气原理图变换成安装接线图的方法，掌握行程控制中行程开关的作用、以及在机床电路中的应用，学会分析解决电机运行中出现的问题。

（2）增加数字仿真实验。由于受实验设备所限，传统的实验教学手段很难让学生具有分析复杂工程问题及工程思维方式，更不用说创新能力的培养，无法满足工程教育专业认证对毕业要求的支撑。而短期内大量投入资金建设实验室也不现实，此时采用MATLAB等仿真软件开发电机学仿真实验无疑是很好的补充。采用仿真软件进行电机学实验可以让学生能主动地去探究实验，设计出不同的解决方案，从而培养他们发现问题、分析解决问题的能力。

四、改革考核机制，增加平时和实验考核比重

传统考核体制往往期末一考定乾坤，根本达不到工程教育目标要求，所以考核体制的改革势在必行。考核机制的制定既要结合之前的教学方法改革，也要满足可操作性。由于学校的登分系统是统一的，所以结合学校系统的特点，把电机学的课程成绩分为期末成绩和平时成绩两部分，各占50%比例，然后平时成绩又包括了出勤、作业、小测验、实验等各部分，形成一个分层次的考核体系。利用网络平台效率得到很大提高，同时也实现了除实验报告之外的无纸化记录。

五、持续改进

持续改进的理念很重要，贯穿了整个工程教育专业认证过程，不但是对整个专业体系也是对每个课程的要求。具体到电机学课程，就是评价—反馈—改进的反复循环，具体来说可以在每章教学结束后进行一个小测验，通过测验结果反馈学生掌握情况;另外对于实验教学，也可在实验完成后选择某个实验对学生进行单独测试，检验学生实验原理及操作的掌握程度;过程中的反馈情况都计入学生的平时成绩中，最后在期末测试中对教学目标达成度作一个量化计算，找出需改进的问题，在未来的教学中形成一个持续性的改进，达到不断提高教学质量的目的。

六、结语

电机学课程具有较强理论性与工程性特点，是电气工程类专业很重要的一门专业基础课，在目前国内高校普遍开展工程教育专业认证的趋势下，结合本校教研条件及学生就业特点，本文提出了在教学内容、方法手段、考核机制、持续改进等多方面的课程体系改革措施，并初步在实践中实施，取得较好的效果。

参考文献：

[1]韩继超，陶大军，肖芳.工程教育专业认证背景下MOOC教学模式在电机学课程中的研究与实践[J].黑龙江教育·理论与实践，2019（6）：2122.

[2]朱珠.基于CDIO模式的“电机学”教学探索[J].科技与创新，2020（13）：7374.

[3]郝帅，马旭，孙思雅，高瑞.基于OBE理念的《电机学》课程教学改革[J].教育教学论坛，2020（10）：174175.

[4]朱志莹，万琦，柏杨，朱晨菲.“电机学”课程混合式教学改革实践[J].电气电子教学学报，2018（6）：5053.

[5]杜怿，孙宇新，潘伟，黄永红，朱熀秋.面向工程教育专业认证的电机学课程改革探索与实践[J].中国现代教育装备，2018（301）：3234.

[6]李阳，晁雪薇，聂晶，左静.《电机学》课程教学中工程教育模式的建立[J].教育现代化，2017（23）：4551.

[7]何山，韩敬力，张强，等.关于微课程应用于“电机学”教学的探索[J].电气电子教学学报，2016（6）：4244.

基金项目：2017年贵州大学高等教育研究項目“工程教育认证培养计划下的电机学课程教学改革研究”，（项目编号：702404173301）

作者简介：敖伟智（1974— ），男，汉族，贵州贵阳人，硕士，讲师，研究方向：电力系统及自动化。