工程教育专业认证背景下“电机学”课程改革的研究*

周 凌 杨 丽

（湖南工业大学电气与信息工程学院 湖南株洲 412000）

工程认证，是世界上各个高校培养学生工程教育的质量保障体制，也是促进世界各国对工程教育认可和工程师资格认可的重要机制。随着世界经济一体化进程的不断推进，工程类人才受到了越来越多的重视，同时对其要求也越来越高，而中国作为《华盛顿协议》的成员国，就必须严格按照协议的各项标准来培养学生，因此全国各个高校要积极开展工程认证，争取实现各学校各专业的全覆盖。电气工程专业是整个社会发展进步中非常重要和实践性非常强的专业，培养的学生更多的是去往各产业的生产第一线和设计部门，这就要求学生在高等教育过程中，要具备一定的工程教育基础。也对电气工程专业学生培养提出了更高的要求，不仅学习各种专业知识，还要提高学生的综合素养，具备一定的工程教育背景，从而为国家的发展提供复合型人才。

2016 年6 月2 日在马来西亚吉隆坡国际工程联盟大会上，经过《华盛顿协议》组织的闭门会议决定，中国成为《华盛顿协议》第18 个正式成员，使得我国的工程教育培养标准得到了国际的认可，也为我国高等教育走向国际化提供了坚实的基础[1]。也促进了我国众多高校纷纷积极参与，极大地推动了我国工程教育的发展。到2020 年10 月我国累计有241 所高校，1353 个工科专业通过工程教育认证[2]。

我国虽然信息化教育起步晚，但取得了很大进步。习近平总书记在《致第四届世界互联网大会贺信》中提到，“当前，以信息技术为代表的新一轮科技和产业革命正在萌发，为经济社会发展注入了强劲动力”，信中指出“中共十九大制定了新时代中国特色社会主义的行动纲领和发展蓝图，提出要建设网络强国、数字中国、智慧社会，推动互联网、大数据、人工智能和实体经济深度融合，发展数字经济、共享经济，培育新增长点、形成新动能”[3]。

和电机相关课程教学实践改革方面，徐永明等人针对《电机设计》课程内容多，知识面广以及结构复杂的特定，从理论教学和实践教学两个方面提出了改革方向。比如，理论教学中对磁路部分进行讲解时，可以通过引入多媒体的方式，弥补教师以往在黑板上画电机磁路的缺点，实现直观形象的教学[4]。王爱霞等人针对《电机学》课程实践操作性强的特点，主张采用多样化特别是多媒体教学的手段，增加理论教学和实践教学的直观性，实现教学效果的质变[5]。可以看出虽然多位学者在电机相关课程教学改革上采取了一些方法，但由于该课程理论性强，公式多，因此还需要进一步深入改革教学方法，形成一套有效的教学理论。

一、“电机学”课程信息化教学改革的意义

“电机学”课程是公认的难学、难教，经常导致学生厌学或学得不扎实，因此有必要改进以往的以书本为中心，单一的黑板授课教学模式，建立以“以学生为中心”“以成果为导向”“持续改进”的核心理念为导向，以毕业要求中相应指标点所要求的能力与素养为目标，多种信息技术融合的教学方法，探索一种新的教学模式，使学生获得本门课所要求的知识、能力和素养，提高工程技术人才的国际竞争力。

（一）理论意义

“电机学”作为高校电气类专业学生知识结构的重要组成部分，在专业教学教育中起着至关重要的作用。信息化教学作为现代教学技术，是国家教育总体水平的主要体现指标，将“电机学”课程与信息技术教学方式结合起来进行研究，有助于弥补当今网络环境下信息技术应用于高校工科课程的研究缺口，创新教育教学视野，提升教育理念，强化教师信息技术教学方式的相关基础与实践有机结合的理论研究。同时将信息化教学与课程目标实现相结合，通过不同的考核方式，实现学生能力的培养，从而达到毕业要求。

（二）现实意义

在信息化快速发展的时代，针对信息技术在“电机学”课程教学中的应用进行系统研究，提出具有针对性的建议和对策，促使学校、教师、政府等相关部门、多举措、多角度、多途径为提高信息技术教学水平提供有利条件和平台，从而推动高校工科类专业课程教学信息化改革的发展，切实体现新时代的教育教学水准，对于提高高校教师教学效率和学生学习效率，办人民满意的高等教育具有非常重要的现实意义。

总之，本文的研究与实践，为我校专业课程如何适应工程教育专业认证理念，培养学生创新思维，协调解决工程教育专业认证“学”与“教”不同步的问题提供新思路和新靶点，有利于促进信息技术教学与课程目标评价机制有机结合，对专业培养具有明确可行的指导意义。

二、“电机学”课程信息化教学改革的措施

（一）教学理念的改革

针对“电机学”课程中知识点多，许多的概念比较抽象，分析和应用上过于复杂，改变以往的以“教”为中心的教学理念，结合工程认证的理念，树立以“学”为中心的教学理念，进行以学生为中心的教学方法的改革，并适当融入思政元素。

通过对教学内容重新梳理，把重要的知识点提炼出来，使各知识点具有高价值、高目标与高挑战。通过学习高价值知识，培养学生都创新思维能力和吸收知识都能力，充分调动学生的自主学习性、主观能动性和积极创造性，引领他们多方位学习，具有饱满的学习精神、迫切的学习愿望和认真的学习态度。把课堂教学与实践教学有机地结合起来，多从“如何教”“如何学”“如何做”“如何思考”等方面做文章，实现程序性和方法性知识输送和传播。教学过程采用案例分析、问题启发式、类比教学等多种教学方法结合，充分利用各种仿真软件和教学平台，让各个知识点具有可观性和逻辑性，从而提高学生对抽象知识的掌握，壮大自身的知识体系，深化问题的认识程度。以第一章为例，“学生为中心”的教学改革思路如图1 所示。

图1 “学生为中心”的教学改革示意图

通过多种教学改革，从视频和实验形式引导主题的进入，并融合生活、生产中的各种现象，激发学生的主观能动性和创造性，以理论教学平台、网络资源学习平台和课堂教学平台相结合，引导学生主动发现问题、提出问题和解决问题，激发学生的学习兴趣，让学生愿意学习、喜欢学习和主动学习，真正让学生成为学习的主角。

（二）信息化教学方法改革

信息化教学改革要实施“因事而化、因时而进、因势而新”，是教学理念和教学方法的双重改革。信息化教学方式也称智慧教学，是指在教学领域全面深入地运用现代信息技术来促进教学改革与发展的过程，其技术特点是数字化、网络化、智能化和多媒体化，基本特征是开放、共享、交互、协作。“电机学”利用信息化教学工具实现了课前知识的渗透，课上知识形象化感知理解、课后知识深入探索和网络研讨的“反刍”的教学模式[6]。具体的实施过程如下：教师方面①资源模块：课前制作和收集电机结构与原理的微资源，由教学课件、前备知识、动画仿真、教材资源组成；②互动模块：课中进行前备知识和概念的小测，通过精准授课和高效讨论提高学生对知识点的认知和吸收。③课后通过工程案例分析、课后作业、小组讨论和小课程设计提高学生实际应用的能力。学生方面：课前通过课件提问和私信留言让学生做到自主学习、发现问题和寻求答案；课中通过互动和弹幕来提高注意力；课后以提出话题或私信的方式上传作业，进行设计仿真和PPT 的制作。利用信息化手段，增强学生对磁场、电场和电机原理的直观感受，提高学生学习专业课程的自信和对毕业要求的认识。同时利用信息化教学工具实现多种灵活的考核形式，增加课程观测点考核的占分比，使学生平时就要做到真正透彻理解专业知识，提高专业素养。避免学生平时怠学、考试前通过刷题背题而临时突击的应试性学习。真正实现课程目标，培养学生分析问题、解决问题、数据处理、方案设计、查找文献和团队协助的能力。

（三）软件辅助教学

信息化教学离不开现代教学软件辅助，信息技术的使用使得教学内容大大增加，常用辅助教学软件如图2 所示。多媒体课件使得教学内容清晰明了，减少课堂黑板板书，减轻教师任务，提高教学效率。学习通或雨课堂完成课堂签到、课后辅导、答疑解惑、课后作业布置和课堂测试等，极大的丰富了教学手段。MATLAB/simulink 仿真可实现部分实验课后学生自行完成，不需要通过接线测量，大大缓解实验室的开课压力，同时一些不具备硬件设备的先进实验也可以利用仿真软件开发完成。利用在线技术，积极推进开放性实验教学，让学生具备动手实践能力，提高他们的创新意识。

图2 常用的辅助教学软件

（四）改革后的成效

1.充分明白工程教育专业认证OBE 理念，对“电机学”毕业要求指标点进行充分理解拆分，形成切实可行的课程目标，提炼该课程实现对学生哪些方面能力的培养。

2.根据课程目标和学生能力的培养，结合信息化教学设计行之有效地考核方式，既能实现课程目标评价又能真正培养学生能力。

3.具有实际应用背景的电机案例提取，是电机学课程顺利讲解的基础。而各种仿真软件的使用，对学生自学能力提出了更高的要求。

4.校企深度合作的课堂教学过程中企业老师的人力资源储备，真正实现“走出去”，融入真正的工程教育。

5.在线开放课程教学平台建设不仅是对教师能力的要求，也是成本的要求。

结语

“电机学”课程改革是基于工程认证背景下的研究与教学，采用信息化教学改革和实践的总体实施方案最终结果是实现课程目标和毕业要求，培养学生的各种能力。通过改革实现课程目标二个，目标一能将直流、交流电机拖动的基本理论和基本方法，用于电气工程及相关领域电机拖动运行特性识别、参数计算与方案选定，通过文献研究确定电机设备选型和改进。目标二掌握交直流电机及变压器的原理，具备电气工程及相关领域的电机控制与拖动方案的研究与设计能力和数据分析处理能力，能针对目标特定需求，设计实验方案，使学生毕业后都能学以致用，学有所用。通过本文的研究，促进学生对电机学课程专业知识掌握，为以后学生的实际工作打下良好的基础。