面向“卓越计划”的电机与控制类课程群教学内容改革

高彩霞 黄 节

1.河南理工大学电气工程与自动化学院 河南焦作 454003

2.江西省教育考试院办公室 江西南昌 330038

运动控制技术作为自动化技术的一个重要分支已经成为现代化的“制器之技”，它在改善人民生活、提高工作效率、节约能源、提升企业竞争力等方面起着巨大的作用，不仅在传统的印刷、包装、纺织、机械数控行业有着广泛的应用，在新兴的电子制造、新能源汽车、机器人等智能制造工程中也起着不可替代的作用，因此，运动控制技术方面的创新应用型人才是国家现代化和企业现代化迫切需要的人才[1]。以电气工程和自动化专业“卓越工程师教育培养计划”(以下简称“卓越计划”)对运动控制方向的培养目标为导向，以电气与自动化技术的社会需求和工程应用为背景，根据“立足河南，面向中原经济区，辐射全国，服务国家、河南社会经济以及能源工业发展”的服务面向定位，进行了电机与控制类课程群中相关课程的教学内容的优化与教学模块的构建。

1 电机与控制类课程群建设背景

电气工程和自动化专业是“卓越计划”的重点试点专业，已在清华大学、北京交通大学、北京航空航天大学等高校实施，培养能在运动控制领域从事开发和研制、系统运行与维护、应用研究和经营管理等方面具有较强创新能力的应用型高级工程技术人才是电气工程和自动化专业 “卓越计划”的核心培养目标。

电机与控制类课程主要包括电机与电力拖动、控制电机、自动控制系统等课程，是电气自动化类专业的主干课程，也是电气工程学科、控制科学与工程学科的支柱课程，其教学效果直接影响到学生能否树立专业意识和是否形成学习兴趣，能否建立自动化技术人员最基本的工程素质和技能，能否获得运动控制系统的工程开发、运行和维护经验，能否实现运动控制方向的“卓越计划”的培养目标。因此，开展了面向“卓越计划”的电机与控制类课程群相关课程的教学内容的整合、更新及优化，以动手能力、应用能力、创新能力、职业能力培养为主线的教学模块的构建[2]，对培养具有扎实的理论知识和实践动手能力，具有较强的工程素质和创新意识、创新能力[3]，具有电气与自动化领域所需要的专业技能和职业能力，能适应经济社会发展的自动化卓越人才有重要的意义。

2 电机与控制类课程群的教学现状及问题

我国大部分高校电气工程和自动化专业的电机与控制类课程设置延续基础课、专业基础课、专业课的三段式课程模式，各门课程之间及任课教师之间彼此孤立，缺乏有效联系，致使电机与电力拖动、自动控制系统等课程间重复交叉的教学内容未删减，所学知识无法系统化。由于教师教学与科研任务繁重未能及时跟踪运动控制领域的最新科技成果及发展动态，未能深入了解和学习“十三五”规划纲要关于运动控制领域的发展战略，致使教学内容陈旧，跟不上时代步伐，存在新能源汽车用的电机、风力发电机等学科前沿知识未增补，机器人装备、高档数控机床等电气、自动化行业的新知识未更新等问题。由于对运动控制行业及相关企业的需求了解不够，造成教学内容与实际需求脱节，导致教学效率低，知识传递的有效性差，学生很难形成完整的知识体系以及应用能力[2]。

综上所述，电机与控制类课程的教学很难实现“卓越计划”培养理论知识与专业技能扎实、技术应用能力与技术服务能力强、创新能力与职业素质高的能适应社会发展需要的工程应用型高级技术人才的目标[2]，迫切需要对电机与控制类课程群的教学内容优化进行研究与探索。

3 电机与控制类课程群教学内容改革的思路与措施

3.1 面向工程的教学模块构建

打破传统的课程体系，对电机与控制类课程群所包含课程的知识点进行分解，以电气与自动化行业企业的需求和国家的战略前沿为导向，以工程应用、技术创新和科学研究为背景，以“卓越计划”的培养目标为主线，对课程群所包含的知识点进行立体化重组，构建面向工程教学模块，主要有变压器模块、直流电机模块、直流电力拖动模块、直流调速系统模块、三相异步电动机模块、三相异步电动机电力拖动模块、同步发电机模模块、同步电动机及其拖动模块等。不同的专业可按照卓越工程师计划的培养目标灵活地选择教学模块进行优化组合。如对于电气工程专业，应选择所有的教学模块，培养能在电机设计、电力系统、电力拖动系统等领域从事工程设计、技术开发、生产制造、系统运行、教育科研、经济管理等方面工作的国际型高级工程应用型技术人才。对于自动化专业，应以电机在工矿企业中的应用为主线，选择电力拖动与控制系统方面的模块，对于模块中知识点的选择应强化拖动及应用，弱化电机理论及能量传递知识。还可打破传统的先学习电机与电力拖动课程中直流电机及其拖动部分内容，再学习控制电机中的直流测速发电机部分内容，最后学习自动控制系统中的直流调速系统部分内容的模式，改为选择电机与控制类课程群中的“直流电机模块→直流电力拖动模块→直流调速系统模块”的学习模式，培养能在运动控制领域从事科学研究、系统分析与设计、技术开发与产品制造、系统运行与维护、企业管理与决策等方面工作的宽口径、高素质、国际型高级工程应用型技术人才。电机与控制类课程群教学模块的构建不仅优化了教学内容，还减小了课程间重复的知识点。

3.2 面向学科前沿的教学模块构建

以国家的战略前沿为导向，构建面向学科前沿的教学模块。根据国家有计划地停售传统燃油车型，积极研发新能源汽车技术，增设新能源汽车用的电机教学模块；根据国家加强新能源开发、积极推进风力发电政策，增设风力发电机教学模块；根据我国政府提出《中国制造2025》发展规划提出的大力支持高档数控机床及工业机器人等领域的发展，增设机器人装备教学模块、高档数控机床教学模块。前沿性的新教学模块补充不仅极大提高知识传递的新颖性、有效性、系统性，同时还能抓住学生的兴趣，提高学习的效率，达到学以致用的目的，以实现学生综合应用电机的能力、控制系统设计能力和工程实践能力的立体化培养目标[4]。

3.3 面向企业的教学内容的设计

以电气与自动化行业企业的需求为导向，进行面向企业的教学内容设计与构建。先通过对运动控制、电机设计、电力系统领域相关企业走访，对企业管理人员个别约访、集体座谈或发放问卷等形式了解企业对电机与控制类课程群教学内容的要求，同时还邀请企业兼职人员定期参与电机与控制类课程群教学模块的教学内容的设计与构建工作，使得开发出来的电机与控制类教学模块具有鲜明的面向企业的特色。校企合作共同确定电机与控制类课程群各教学模块的内容不仅能充分发挥企业所具有的先进设备与技术、研究开发条件等工程教育资源优势[5]，还能有效克服教学内容与实际需求脱节、培养的学生适应不了企业相关工作岗位的需求等问题。

4 结语

针对电机与控制类课程群的特点及教学目标，结合电气工程和自动化专业“卓越计划”的培养要求，开展了面向电机与控制类课程群的教学内容的优化与重组，构建面向工程、面向企业、面向学科前沿的教学模块。打破传统的课程体系，对电机与控制类课程群所包含课程的知识点进行分解，以电气与自动化行业企业的需求和国家的战略前沿为导向，以工程应用、技术创新和科学研究为背景，以“卓越计划”的培养目标为主线，对课程群所包含的知识点进行立体化重组，构建面向工业企业、面向工程、面向学科前沿的教学模块，实现了学生综合应用电机的能力、控制系统设计能力和工程实践能力的立体化培养。