工程教育认证背景下机电传动与控制课程教学改革

文/魏宏静 周知进 黄彪（贵州理工学院机械工程学院 贵州贵阳 550003）

一、机电传动与控制课程简介与现状

《机电传动与控制》是机械电子工程专业从机电一体化技术需要出发，为培养在机械电子领域中，既具有较高的理论知识，又具备分析和解决实际问题能力的技术人才而设置的课程，是机电结合的纽带。该课程主要介绍交、直流电机及步进电机的结构、工作原理、应用场合、驱动方式、控制方法等内容，其中，重点介绍了电机控制方法，包括继电器-接触器控制，PLC控制等。该课程的教学内容包括理论教学28学时和实践教学4学时，该课程依然处于偏重于理论教学的传统教学阶段，课堂讲述以老师和教材为中心，这种被动灌输的方式效果并不理想。而实验多以验证性实验为主，学生根据实验指导书的规定步骤进行接线即可完成实验，所以这种验证性实验项目无法达到培养解决学生实践能力和工程应用能力的目的。课程现有的考核方式主要分为三部分，即期末考试（60%）+平时成绩（20%）+实验（20%）。这种评价方式把期末考试即理论知识作为重点，是不够科学的。然而根据工程教育认证的要求，教学过程应当重点关注学生成长和专业能力提升，注重学生解决工程实际问题能力的培养。目前，课程与工程教育认证要求仍存在较大差距，需要对该课程进行改革。

二、基于工程教育认证的课程教学改革措施

为了满足工程教育认证“以学生为中心、成果导向和持续改进”的要求，机电传动与控制课程的教学从教学大纲的修订、教学模式和方法的改进、考核评价方式的优化等3个方面进行改革。

1.修订教学大纲

根据工程教育认证的要求，各专业应当根据专业培养目标和毕业要求进行课程体系的设计，确定专业开设的相关课程，规划课程的具体教学内容。“机电传动与控制”课程改革首先应根据培养目标和毕业要求进行教学大纲的制定，课程学习目标需体现对毕业要求的支撑。根据“机电传动与控制”课程的特点，该课程应实现对毕业要求中“掌握机械产品制造/控制专业知识”、“具备机械电子工程专业所需的设计与开发能力”和“能够针对复杂机电问题，设计解决方案”指标点的支撑。根据以上三个指标点，确定课程教学目标：

课程目标1：了解机电传动与控制技术发展的新理论、新技术和最新发展趋势，培养学生的爱国情怀和使命感。

课程目标2：掌握电机及继电器等相关知识，能够根据设计要求，有所创新地设计出符合要求的机电控制系统，并能够对系统进行分析。

课程目标3：能够结合机电传动与控制系统设计基本原理和相关实验设计要求，设计有效、可行的实验方案，并在实验过程中，正确选用相关电器元件，在符合相关要求的前提下准确地完成实验。

课程目标4：能够针对机电传动控制问题，选择恰当的控制器件和控制方法，编制特定功能的机电系统控制程序。

2.丰富课程内容

通过对教学教材内容与先修课程内容的梳理，将理论教学内容分为自学类、讲授类和项目讨论类三种类型。

第一，自学类内容。将与电工电子技术、PLC等课程已学习过的内容确定为自学内容，将学习内容制作成课件，通过雨课堂推送给学生，学生可以自己安排学习计划，对知识进行自学。老师可以在手机小程序中查看学生的学习情况，以便督促学生进行学习，了解学生在学习过程中遇到的问题。在自学过程中，学生如果对某些内容有不理解的情况，老师可以督促学生查阅其它参考资料，鼓励学生自主解决问题。然后在雨课堂上推送课后练习督促和检查学生课后的学习情况，对于那些学生无法解决的问题，统一在课堂上进行解答。这种方式可以给重点和难点内容以及项目讨论类内容留出更多的学时。

第二，讲授类内容。对以交、直流电机、步进电机控制特性和调速系统、三相异步电机的继电器接触器控制、PLC等重点基础知识进行详细讲授，在课程讲述过程中，将知识点与实际的工程问题联系起来，让学生明白所学知识有哪些应用点，提高学生的学习兴趣。例如，在讲述直流电机的启动、调速和制动的过程中，将授课内容和学生在大创项目中所涉及相关内容结合起来，分析交流电机、步进电机调速控制等问题。通过这些与学生大创项目紧密联系的学习内容，有效激发学生学习兴趣。

第三，项目类内容。增加项目讨论类的学习内容了解智能制造业控制技术现状，有针对性地选择恰当的工程应用案例来增加教学内容的丰富性。鼓励学生自己思考和设定实际应用中的机电传动控制问题或由教师抛出工程应用实际问题，对工程实际中复制机电系统机械能分析，详细分解成若干部分，针对各部分涉及的理论知识进行梳理和讲解，让课堂上讲解的知识点服务于工程项目。接下来学生分成小组通过查找资料、讨论等方式最终提出解决方案，并通过制作PPT、现场汇报环节将小组的成果在班级内部展示，采用学生之间小组提问和老师提问、引导、点评相结合，让学生把课堂上学到的知识应用到具体的工程应用案例中，教学设计如图1所示。比如在讲到PLC控制这部分内容时，可以结合制造车间AGV控制或电梯控制案例去启发学生思考其控制逻辑、实现方法、控制功能、控制流程等。通过这种方式，改善教学效果，锻炼学生解决实际问题能力。

图1 项目式教学设计

实验教学也需要进行相应的调整，在设计实验项目时，应该尽量增加设计性实验和综合性实验。这两种实验可以加深学生对所学理论知识的全面理解，理解课程不同章节知识点之间的关联性，锻炼和培养学生的动手能力以及解决实际工程问题的能力。在实验期间，教师需要及时与学生进行沟通和交流，掌握学生的动态，鼓励学生提出问题，在学生遇到无法解决的问题时，予以及时的解答和指导。

3.优化考核评价方式

在课程改革过程中，评价方式应突出解决工程实际问题能力的重要性，课程考核成绩由课程考试成绩（占50%）、平时（作业5%+项目25%）和实验（占20%）构成。对于项目部分的成绩，每个小组内部成员的分数因工作量和工作完成情况而有所差别，表现较好的同学会得到更高的分数。这种新的考核方式，降低了期末考试所占的比重，可以减少学生平时不认真，考试之前突击复习的情况发生。又对学生的综合学习和运用理论知识解决实际问题的能力进行了评价。同时由于项目的要求，项目组成员之间需要进行良好的沟通和讨论，可以培养学生的表达、交流、沟通、统筹等能力，对学生的综合素质进行了锻炼。

三、结语

“机电传动与控制”课程作为机械电子工程专业一门重要的专业课，为保证该课程对毕业要求的能力和素质培养目标的支撑，使其符合工程教育认证的要求。本文对课程教学过程中普遍存在的问题进行了探讨，将课程目前的基本情况与工程教育认证要求对比后，找出了课程存在的问题。然后，从三个方面提出了改革思路和措施，通过课程改革，使课程教学目标更加清晰、教学内容更加多样、考核评价方式更加合理，并将在后续教学实践过程中将进行验证和持续改进，以培养学生的科学思维方式和解决工程问题的能力，逐步提高综合素质。