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《电机与拖动控制》创新性教学实践与模式研究

 
来源:电机与控制应用 栏目:期刊导读 时间:2021-03-22
 
为了培养创新型实践型高级工程技术人才,树立学生为本教育理念,创新了《电机与拖动控制》课程的教学模式,运用现代信息教育技术融合成熟教学模式,改进现有教学方法,鼓励学生创新性思维,主动学习,改善了传统专业教学的不足,取得了较好的教学效果。 随着国家创新性教育、信息化教育技术方法的普及和推广,慕课(MOOC)、微课、翻转课堂、创新性虚拟现实(Virtual Reality)教学等最新的教学模式、教学方案和教学改革的探索如雨后春笋般在全国各类高校中展开。许多新的教学模式、教学方法也被相继提出,然而,传统的工科类专业基础课由于理论性强,推导严谨,模型抽象等因素,工科类的专业基础课教学改革一直以来都是困扰专业课老师难题,如何运用新的教学方法,新的教学理念,教学思想,充分调动学生专业学习的积极性,主动参与的教学创新实践及模式成为工科专业教育所面临新的课题。 《电机与拖动控制》是大学本科自动化和电气类的专业必修课,属于工科类专业基础课,是传统课程之一,前期需要《大学物理》、《高等代数》、《工程数学》、《电路》、《模拟电路》和《数字电路》等课程做支撑,尤其是对电磁学要有深刻认识,熟悉电磁转换关系及各种原理,熟悉公式及推导过程。也是后续《电力电子技术》、《电力拖动自动控制系统》、《可编程逻辑控制器PLC》等课程的专业基础课,在专业教学中具有承上启下的重要地位。作为地方本科院校,我们在该课程教学过程中基本仍沿用传统的教学方法,理论性教学重于实践教学,教材滞后于新时期教学发展需求,对学生自身特点,兴趣方向也没有明确的认识,缺乏创新的教学模式等严重阻碍了新形势下本科教学改革的顺利展开,也不利于高校创新实践型人才的培养与发展。 因此,顺应教育信息化的发展,探索适应工科专业课程的新的教学模式已成为工科类专业教育的当务之急,本文通过“电机与拖动控制”这门电气类工科的专业基础课进行改革实践,尝试摸索出一些适应传统工科专业教学的新方法新经验,益可与其它同类专业及院校借鉴。 1《电机与拖动控制》教学现状 《电机与拖动控制》课程具有理论性强、概念多、与工程实际联系密切的专业特性。通过对本课程学习,可以使学生获得电机及拖动控制的基本理论知识、基本分析方法和基本实验技能,为进一步学习相关专业课程、从事专业工作打下坚实的基础。目前全国各高校电气、自动化类的培养目标就是培养具有创造能力、实践能力、就业能力的多领域、宽口径、复合型高级工程技术人才。然而从电机与拖动控制课程的教学现状来看,还存在着以下这些影响能力培养的因素。 1.1 课程知识点过多,内容抽象 《电机与拖动控制》这门传统的工科专业基础课,由于国家本科教育课程改革及课时压缩,导致早期的《电机学》与《电机拖动技术》两门课程压缩而形成的一门课程,虽然内容有部分删减,但是涉及的主要知识点并没有减少,要在压缩后的48个课时内讲授所有理论内容,有一定困难;同时,对于所学内容无论是《电机学》部分还是《电机拖动技术》,所涉及的基本概念、基本原理都离不开电磁理论、电磁能的相互转换、数学理论逻辑性推导等等,内容抽象,理解难度大,推导需要一定的数学理论功底,对学生前期学习要求较高。因此,该课程教与学从整体上而言都具有很大的压力与挑战。 1.2 教学方法过于陈旧,缺乏创新 《电机与拖动控制》所涉及的《电机学》与《电机拖动技术》两门课程是两门传统课程,从建国初期有电机专业开始就有这两门课程,虽然随着新技术的发展知识结构在不断的增加,但总的理论体系与结构框架没有大的变化,因此教学上一直传承师者讲,学生学的传统教学模式,即使在新的教学理念、教学方法以及信息技术的冲击下,这些传统工科类专业课程的教学模式由于专业性课程特点,仍然创新不足,没能突破传统教学模式的框架。因此,如何冲破老的传统的教学模式,结合当代学生自身特点,摸索出新的专业教学方法也是我们专业教师所面临的新的课题。 1.3 学生基础薄弱,主动学习意识不强 我们学校属于地方性本科院校,所招学生以地方生源为主,整体生源质量一般,学生学习的积极性与主动性不是很强,部分学生大一物理、高数与工程数学学习的基础较差直接导致专业课学习的吃力现象。目前,在读的大学生基本都是90后,他们能接触到最新的科信息,掌握最前沿的信息技术发展,对最新鲜的事物有着浓厚的兴趣,然而专业教学仍采用的传统教学模式很难吸引他们的注意力,更难激发学生学习兴趣。因此,如何激发学生学习兴趣,使学生积极主动的参与到教与学过程中来,体现主体性教学的价值,是教学改革与实践所要思考的问题。 1.4 考查方式单一,考评方式片面 在现有教学体系下《电机与拖动控制》课程包括理论教学和实践教学两个环节,理论教学基本是讲授,考查方式以闭卷考试为主,实践以验证实验为主,小组操作的时候给与操作成绩,考评采用传统的“考试成绩+平时成绩+实验操作成绩”进行考核,形式单一过于片面,不能充分体现个体差异性对知识弹性程度掌握,很难全面体现学生创新性学习及相关能力的体现,单一的考核方式束缚了学生的创造力,禁锢了个性和思维,合理的考核方式应该是能够充分弥补以上不足而客观对学生学习效果的评价。 2《电机与拖动控制》教学改革与思考 传统专业教学模式的教育理念相对陈旧落后,这种模式已经远远不能满足现代工科类专业教学需求,如何冲破传统专业教学模式束缚,寻求一种符合我国高等教育发展,满足当代大学生成长特性,能够弥补当前专业教育不足的现状,培养出适应买方市场满足社会主义市场需求的专业型技术人才,需要探索与实践一种创新性教学新模式。 2.1 分析教学内容,多样技术融合 由于《电机与拖动控制》是《电机学》与《电机拖动技术》两门课程经课程压缩后所形成的一门新的课程,为了在教学规定的48个学时内,我们必须将所有涉及的知识点进行系统化分析,在保证课程体系完善的情况下做适当删减。对于知识体系中重要且难以理解的知识点可以采用最新的信息化教学手段来进行专业教学,比如慕课(MOOC)和微课(Microlecture)利用5到8分钟,最长不超过10分钟的时间将课堂教学中的某个知识点(如教学中的重点、难点、疑点内容)通过动画制作,模拟仿真等技术手段讲清楚,有效的将系统内容碎片化,学生可以通过手机或电脑等终端设备来碎片化反复学习,有助于疑难点的消化与掌握,教师除了课堂教学外也可以通过在线方式进行答疑和讲解。 2.2 多样化教学,激发学生兴趣 《电机与拖动控制》是一门抽象及理论性非常强的课程,教学过程可采用多样化的教学模式,可以吸取一些成熟的教学方法结合本课程的特殊性进行一些专业教学的探索,比如任务驱动教学法、分层教学法、随机进入教学模式等都可以有效应用于《电机与拖动控制》的教学中来。我们以任务驱动来做简单介绍,以飨读者起到抛砖引玉的目的。 任务驱动教学模式,首先是能为学生提供体验实践的情境和感悟问题的情境,围绕任务展开学习,以任务的完成结果检验和总结学习过程等,改变学生的学习状态,使学生主动建构探究、实践、思考、运用、解决高智慧的学习体系。我们在讲解直流电机的时候,作为任务的建立与引导者,我们首先介绍电动机的工作原理及过程,然后提出问题:发电机的工作过程与电动机的工作过程属于一个逆过程,请同学们分析发电机的工作过程及原理。该任务的建立是在直流电机工作过程分析过后提出来的,由于发电机与电动机工作相逆,属于思维倒序分析,给学生充分的思考和讨论时间,学生积极性非常高,主动参与到发电机工作过程及原理分析的讨论中,最后老师总结给出引导结论,教学效果非常好。在借鉴运用已有成熟教学方法的时候,我们应考虑专业课程所具有的特殊性,不能完全照搬,要根据工科专业课程的实际特点,有借鉴有改进的运用,检验的标准以最终的课堂效果为准则。 2.3 优化考核方案,主体与灵活并重 合理的考核方案应该既能充分体现个体差异性对知识弹性程度掌握,又能全面体现学生创新性学习及相关能力的体现。因此专业考核可分为期末考试、平时成绩、实践操作成绩等原有的主体形式外,也可以增加一项创新性成绩(可以在本学期内留三个具有专业广延性的思考题)以科研报告的形式提交,根据学生查阅文献、自主思考、知识扩展和创新性程度等结合学生个人特点,弹性给出综合成绩。以此来激发学生的学习积极性,培养学生系统获取新知识、新技术的能力,鼓励学生自主学习、创新性思维。 3 结语 《电机与拖动控制》作为一门传统的工科专业基础课程,在专业学习中起到承上启下的重要学科地位,如何运用现代信息教育技术与新的教学方法相结合,突破传统的专业教学模式是本文研究的核心内容,引入最新的慕课、微课及一些成熟的教学模式等结合专业教学特性探索新的专业教学方法,完善了专业教学的考核方案,着重培养了学生创新思维的能力,激发了学习的主动性积极性,取得了较好的教学效果。 [1]白鑫刚. 教师TPACK教学实践能力培养模式构建与路径选择.[J]黑龙江高校研究,2017,10: 108-112 [2]于娟.工程类基础课程多元化教学模式及评价—以工程热力学教学实践为例[J].高等工程教育研究,2017,4: 174-177 [3]许力.智能控制课程的教学改革实践[J].电气电子教学学报,2016,38(5):22-25 [4]韩立强,谢平,等.智能控制课程综合教学改革研究[J].电气电子教学学报,2016,38(5):36-38 [5]葛杨,史冬岩,滕晓燕. 工程创新能力的新教育模式及其方法研究[J].教学研究,2017,6:114-120 [6]祁红岩,常国祥,李满.电气工程与智能控制专业应用型创新人才培养[J].高师理科学刊,2017,37(1):88-91 [7]刘清,高金东.基于创新试验培养大学生综合能力[J].实验室研究与探索,2016,35(1):141-145 为了培养创新型实践型高级工程技术人才,树立学生为本教育理念,创新了《电机与拖动控制》课程的教学模式,运用现代信息教育技术融合成熟教学模式,改进现有教学方法,鼓励学生创新性思维,主动学习,改善了传统专业教学的不足,取得了较好的教学效果。随着国家创新性教育、信息化教育技术方法的普及和推广,慕课(MOOC)、微课、翻转课堂、创新性虚拟现实(Virtual Reality)教学等最新的教学模式、教学方案和教学改革的探索如雨后春笋般在全国各类高校中展开。许多新的教学模式、教学方法也被相继提出,然而,传统的工科类专业基础课由于理论性强,推导严谨,模型抽象等因素,工科类的专业基础课教学改革一直以来都是困扰专业课老师难题,如何运用新的教学方法,新的教学理念,教学思想,充分调动学生专业学习的积极性,主动参与的教学创新实践及模式成为工科专业教育所面临新的课题。《电机与拖动控制》是大学本科自动化和电气类的专业必修课,属于工科类专业基础课,是传统课程之一,前期需要《大学物理》、《高等代数》、《工程数学》、《电路》、《模拟电路》和《数字电路》等课程做支撑,尤其是对电磁学要有深刻认识,熟悉电磁转换关系及各种原理,熟悉公式及推导过程。也是后续《电力电子技术》、《电力拖动自动控制系统》、《可编程逻辑控制器PLC》等课程的专业基础课,在专业教学中具有承上启下的重要地位。作为地方本科院校,我们在该课程教学过程中基本仍沿用传统的教学方法,理论性教学重于实践教学,教材滞后于新时期教学发展需求,对学生自身特点,兴趣方向也没有明确的认识,缺乏创新的教学模式等严重阻碍了新形势下本科教学改革的顺利展开,也不利于高校创新实践型人才的培养与发展。因此,顺应教育信息化的发展,探索适应工科专业课程的新的教学模式已成为工科类专业教育的当务之急,本文通过“电机与拖动控制”这门电气类工科的专业基础课进行改革实践,尝试摸索出一些适应传统工科专业教学的新方法新经验,益可与其它同类专业及院校借鉴。1《电机与拖动控制》教学现状《电机与拖动控制》课程具有理论性强、概念多、与工程实际联系密切的专业特性。通过对本课程学习,可以使学生获得电机及拖动控制的基本理论知识、基本分析方法和基本实验技能,为进一步学习相关专业课程、从事专业工作打下坚实的基础。目前全国各高校电气、自动化类的培养目标就是培养具有创造能力、实践能力、就业能力的多领域、宽口径、复合型高级工程技术人才。然而从电机与拖动控制课程的教学现状来看,还存在着以下这些影响能力培养的因素。1.1 课程知识点过多,内容抽象《电机与拖动控制》这门传统的工科专业基础课,由于国家本科教育课程改革及课时压缩,导致早期的《电机学》与《电机拖动技术》两门课程压缩而形成的一门课程,虽然内容有部分删减,但是涉及的主要知识点并没有减少,要在压缩后的48个课时内讲授所有理论内容,有一定困难;同时,对于所学内容无论是《电机学》部分还是《电机拖动技术》,所涉及的基本概念、基本原理都离不开电磁理论、电磁能的相互转换、数学理论逻辑性推导等等,内容抽象,理解难度大,推导需要一定的数学理论功底,对学生前期学习要求较高。因此,该课程教与学从整体上而言都具有很大的压力与挑战。1.2 教学方法过于陈旧,缺乏创新《电机与拖动控制》所涉及的《电机学》与《电机拖动技术》两门课程是两门传统课程,从建国初期有电机专业开始就有这两门课程,虽然随着新技术的发展知识结构在不断的增加,但总的理论体系与结构框架没有大的变化,因此教学上一直传承师者讲,学生学的传统教学模式,即使在新的教学理念、教学方法以及信息技术的冲击下,这些传统工科类专业课程的教学模式由于专业性课程特点,仍然创新不足,没能突破传统教学模式的框架。因此,如何冲破老的传统的教学模式,结合当代学生自身特点,摸索出新的专业教学方法也是我们专业教师所面临的新的课题。1.3 学生基础薄弱,主动学习意识不强我们学校属于地方性本科院校,所招学生以地方生源为主,整体生源质量一般,学生学习的积极性与主动性不是很强,部分学生大一物理、高数与工程数学学习的基础较差直接导致专业课学习的吃力现象。目前,在读的大学生基本都是90后,他们能接触到最新的科信息,掌握最前沿的信息技术发展,对最新鲜的事物有着浓厚的兴趣,然而专业教学仍采用的传统教学模式很难吸引他们的注意力,更难激发学生学习兴趣。因此,如何激发学生学习兴趣,使学生积极主动的参与到教与学过程中来,体现主体性教学的价值,是教学改革与实践所要思考的问题。1.4 考查方式单一,考评方式片面在现有教学体系下《电机与拖动控制》课程包括理论教学和实践教学两个环节,理论教学基本是讲授,考查方式以闭卷考试为主,实践以验证实验为主,小组操作的时候给与操作成绩,考评采用传统的“考试成绩+平时成绩+实验操作成绩”进行考核,形式单一过于片面,不能充分体现个体差异性对知识弹性程度掌握,很难全面体现学生创新性学习及相关能力的体现,单一的考核方式束缚了学生的创造力,禁锢了个性和思维,合理的考核方式应该是能够充分弥补以上不足而客观对学生学习效果的评价。2《电机与拖动控制》教学改革与思考传统专业教学模式的教育理念相对陈旧落后,这种模式已经远远不能满足现代工科类专业教学需求,如何冲破传统专业教学模式束缚,寻求一种符合我国高等教育发展,满足当代大学生成长特性,能够弥补当前专业教育不足的现状,培养出适应买方市场满足社会主义市场需求的专业型技术人才,需要探索与实践一种创新性教学新模式。2.1 分析教学内容,多样技术融合由于《电机与拖动控制》是《电机学》与《电机拖动技术》两门课程经课程压缩后所形成的一门新的课程,为了在教学规定的48个学时内,我们必须将所有涉及的知识点进行系统化分析,在保证课程体系完善的情况下做适当删减。对于知识体系中重要且难以理解的知识点可以采用最新的信息化教学手段来进行专业教学,比如慕课(MOOC)和微课(Microlecture)利用5到8分钟,最长不超过10分钟的时间将课堂教学中的某个知识点(如教学中的重点、难点、疑点内容)通过动画制作,模拟仿真等技术手段讲清楚,有效的将系统内容碎片化,学生可以通过手机或电脑等终端设备来碎片化反复学习,有助于疑难点的消化与掌握,教师除了课堂教学外也可以通过在线方式进行答疑和讲解。2.2 多样化教学,激发学生兴趣《电机与拖动控制》是一门抽象及理论性非常强的课程,教学过程可采用多样化的教学模式,可以吸取一些成熟的教学方法结合本课程的特殊性进行一些专业教学的探索,比如任务驱动教学法、分层教学法、随机进入教学模式等都可以有效应用于《电机与拖动控制》的教学中来。我们以任务驱动来做简单介绍,以飨读者起到抛砖引玉的目的。任务驱动教学模式,首先是能为学生提供体验实践的情境和感悟问题的情境,围绕任务展开学习,以任务的完成结果检验和总结学习过程等,改变学生的学习状态,使学生主动建构探究、实践、思考、运用、解决高智慧的学习体系。我们在讲解直流电机的时候,作为任务的建立与引导者,我们首先介绍电动机的工作原理及过程,然后提出问题:发电机的工作过程与电动机的工作过程属于一个逆过程,请同学们分析发电机的工作过程及原理。该任务的建立是在直流电机工作过程分析过后提出来的,由于发电机与电动机工作相逆,属于思维倒序分析,给学生充分的思考和讨论时间,学生积极性非常高,主动参与到发电机工作过程及原理分析的讨论中,最后老师总结给出引导结论,教学效果非常好。在借鉴运用已有成熟教学方法的时候,我们应考虑专业课程所具有的特殊性,不能完全照搬,要根据工科专业课程的实际特点,有借鉴有改进的运用,检验的标准以最终的课堂效果为准则。2.3 优化考核方案,主体与灵活并重合理的考核方案应该既能充分体现个体差异性对知识弹性程度掌握,又能全面体现学生创新性学习及相关能力的体现。因此专业考核可分为期末考试、平时成绩、实践操作成绩等原有的主体形式外,也可以增加一项创新性成绩(可以在本学期内留三个具有专业广延性的思考题)以科研报告的形式提交,根据学生查阅文献、自主思考、知识扩展和创新性程度等结合学生个人特点,弹性给出综合成绩。以此来激发学生的学习积极性,培养学生系统获取新知识、新技术的能力,鼓励学生自主学习、创新性思维。3 结语《电机与拖动控制》作为一门传统的工科专业基础课程,在专业学习中起到承上启下的重要学科地位,如何运用现代信息教育技术与新的教学方法相结合,突破传统的专业教学模式是本文研究的核心内容,引入最新的慕课、微课及一些成熟的教学模式等结合专业教学特性探索新的专业教学方法,完善了专业教学的考核方案,着重培养了学生创新思维的能力,激发了学习的主动性积极性,取得了较好的教学效果。【参考文献】[1]白鑫刚. 教师TPACK教学实践能力培养模式构建与路径选择.[J]黑龙江高校研究,2017,10: 108-112[2]于娟.工程类基础课程多元化教学模式及评价—以工程热力学教学实践为例[J].高等工程教育研究,2017,4: 174-177[3]许力.智能控制课程的教学改革实践[J].电气电子教学学报,2016,38(5):22-25[4]韩立强,谢平,等.智能控制课程综合教学改革研究[J].电气电子教学学报,2016,38(5):36-38[5]葛杨,史冬岩,滕晓燕. 工程创新能力的新教育模式及其方法研究[J].教学研究,2017,6:114-120[6]祁红岩,常国祥,李满.电气工程与智能控制专业应用型创新人才培养[J].高师理科学刊,2017,37(1):88-91[7]刘清,高金东.基于创新试验培养大学生综合能力[J].实验室研究与探索,2016,35(1):141-145

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