混合教学模式下电机与电力拖动基础课程改革与实践

袁帆 董锋斌 皇金锋

陕西理工大学电气工程学院，陕西 汉中 723001

目前，“新工科”更强调学科的综合性、交叉性与实践性，要培养复合型、创新型工程人才，对创新能力和实践能力的培养提出了更高的要求，不仅要培养学生具有开阔的视野、扎实的专业基础技能和终身学习能力，而且以社会需求为导向，加强培养学生的工程实践能力，让高校工科毕业生符合社会实际需求，能够缓解当前高校工科毕业生不能很快适应社会的尴尬局面。

“新工科”应用型地方高校普遍存在资金短缺、缺乏实践型教师、实验资源不足等问题，其课堂教学是重点，实践环节较少，大多数课程只设基础实验，工程实践教学环节偏向基本理论、基础知识的验证，缺乏培养学生创新意识的系统设计、综合设计、校企联合培养设计等过程和环境。这些实际情况阻碍了学生工程素质与创新能力的培养。

电机与电力拖动基础是自动化专业学生从专业基础课跨向专业课的桥梁，在“新工科”的课程建设中具有重要的作用。本文分析了课程现状与人才培养目标的矛盾，探究其改革方案，欲基于泛雅超星学习通教学平台，实现线上微教学与线下实体课堂的融合。课程组采用虚拟仿真实验教学与实物实验教学相结合的方法，对现有实验实践教学进行了补充和拓展，促进教学质量的提升，希望能起到抛砖引玉的作用。

一、电机与电力拖动基础课程存在的问题及原因分析

（一）课程内容多，课时少

电机与电力拖动基础课程知识点较多，学生普遍感到整体内容不够系统，且比较抽象。这门课程为70学时（包括实验课时），安排在大三上学期，此时学生的课程安排较满，课外时间比较紧张。

（二）学生存在畏难心理，学习兴趣不高

造成这一现象的原因有两个方面：一是高年级学生对低年级学生传播课程难学的信号，使得他们一开始上课就担心考试不过，而不能带着好奇的心态去听课和接受新的内容；二是内容多，教师讲课节奏比较快，学生刚开始还没有理解时间就过去了，课后又不能及时解决问题，这样问题就会积累较多，畏惧情绪就会加重，慢慢地学生对课程就失去了兴趣，课堂效率也会很差。从课堂反馈来看，大部分学生认为这门课难懂难学，甚至有人在开课不久就想放弃。

（三）创新实践能力培养不足

目前，课程着重于基本理论的讲解，学生带着畏难情绪来学习本课程，在学习中难以体会电机的各种创新，因而教师也很难培养学生的创新意识。而课程的实践环节只做基础验证型实验，实验课前绝大多数学生不预习实验，来到实验室才看实验讲义，对实验具体内容根本不清楚，实验时生搬硬套，机械性地完成验证实验。而实验指导书为了更好地指导学生，详细地写明了每一步操作步骤，有部分学生在做实验时，或照着指导书上凑数据，或胡乱调节，或什么都去问教师，甚至自己不做，拿别组的数据来应付。这样的实验谈何实践能力的培养。

在“新工科”背景下，大学要培养适应社会经济发展需要的各类实践型、创新型技术人才，我们围绕培养目标，结合课程的现状和特点，探索出以下几点对策。

二、基于“新工科”的电机与电力拖动基础课程建设

（一）优化教学内容，构建科学合理的课程教学体系

1.优化教学内容，突出重点

对教学内容不断进行优化和调整。根据教学大纲，缩减课堂教学学时，增加实验学时；减少或者删去一些被淘汰的技术内容或者与专业培养目标偏离较大的内容；减少直流电机部分的学时，把交流电机作为重点教学内容；增加直线电机等应用型内容，使教学内容紧跟市场的需要。

2.教学内容与工程实践相结合

教案要将知识点与现实问题相结合，把电吹风、洗衣机、空调等家电引入课堂，比如从洗衣正反转引入电动机启动与制动原理，这样可以加深学生对理论知识的理解。另外，可提供一些工程应用背景的设计题目，使学生通过独立的思考能够综合地运用所学知识进行解答，为学生综合素质的发展提供宽广的空间。

3.教学内容与新理论、新技术相结合

随着科学技术的不断发展，每年都会出现新型电机，但我们的教材一般都要滞后于现实，因此教师更需要时刻关注电机的前沿技术，实时更新教学实例。比如引入与电机相关的风力发电技术、无传感器控制技术等，不断地将电机新旧技术进行对比，让学生慢慢地领会到创新的重要性。

（二）创新教学模式，基于泛雅超星学习通教学平台实现翻转课堂

1.翻转课堂的混合式教学模式的实现

教师借助泛雅超星学习通教学平台实现电机课程的教学翻转，将原来课堂讲授内容转移到课下，让学生先利用教学视频，结合自身情况，合理安排和掌控自己的时间。在课堂上，教师与学生、学生与学生进行互动，教学不再是教师“满堂灌”，学生成了主体，带着问题进入课堂，教师进行现场答疑解惑，每个学生都参与其中，主动理解与运用知识。这样的教学效果更明显。这种将网络自学与课堂面授相结合的翻转课堂的具体实施如图1所示。

2.翻转教学模式的实施

翻转教学模式主要包括课前、课中和课后三个阶段。

课前，教师要将大量的信息传递给学生，要根据章节教学的目标合理安排教学内容、录制微课，并将教学内容与微课视频通过泛雅超星学习通教学平台发布，开放与之相关的知识点视频，下发本章节的具体任务单，要求学生观看微课并完成相关作业；学生通过泛雅超星学习通教学平台手机端观看微课，以问题为基础的学习如无法解决问题，可以通过教学平台随时与教师、同学交流互动，独立完成课前作业与测验，培养自主学习能力；教师通过后台数据监测学生的学习情况，及时为学生在线答疑，根据学生完成任务的具体情况及时调换课堂内容。

课中，教师要帮助学生吸收内化。教师根据课前测试情况，挑选出有代表性的错误，与学生对其进行讨论，对测试错误率较高的知识进行重点讲解。比如：学习第八章中三相异步电动机基本方程式、相量图等难点知识时，教师已经了解了学生的学习困难，课堂上就让学生再观看异步电机原理动态微视频，然后结合实物，把数量关系用板书的方式梳理一遍，让学生加深印象。教师在课堂上给予有效的辅导，学生通过在课堂上与教师和同学的互动来完成知识点的消化与吸收。学生较好地掌握知识重点与难点，能帮助他们克服畏惧心理。

课后，教师要做好总结、评价与反馈。教师可借助平台的学习记录与统计，清楚地了解到每个学生学习过程的动态反馈信息，结合课上活动情况，及时调整教学的重难点，设置一些作业，让学生综合运用所学知识。教师可根据动态反馈信息与小组生生互评情况对学生做出评价，这样更科学合理，更能够激发学生的自主学习积极性，同时促进师生和生生之间的学习与交流。泛雅超星学习通教学平台实现线上教学如图2所示。

在教师管理页面中，教师可以进行签到、抢答、主题讨论、随堂练习、问卷等设置；可以进行班级统计、资源统计、课程报告；可以完成题库、作业库、试卷库建设；可以和学生随时进行谈论；可以完成班级管理、教师管理、课程管理。

电机与电力拖动基础翻转课堂的混合教学模式，能够使学生更加主动地学习与讨论，同时也使得师生、生生关系更加融洽，激发了学生自主学习的兴趣，提高了学生的综合工程素质。

3.运用多种教学手段来提高学生的学习兴趣

一开始就要激发学生的学习兴趣。教师在绪论课教学中与学生一边观看电机的产生、发展及实际应用视频，一边启发学生与实际生活联系起来，举一些生活中常见的例子，如电吹风、电扇、洗衣机等，让学生实在感受到电机与现实生活密切相关，这样更能激发学生学习电机与电力拖动基础课的浓厚兴趣。

在线下课堂教学中，教师可借助泛雅超星学习通教学平台播放微课或者PPT。这就要求课程组教师在线下教学中大量使用MATLAB、PSIM等仿真软件。仿真不仅可以让学生直观地分析特性曲线，而且建模的方法还可以得到演示，当他励直流电动机串电阻起动采用MATLAB 仿真时，整个起动过程中速度和电流的随时变化情况一目了然，这样既可以引导学生进行深入的探讨与分析，又能引导学生利用MATLAB 解决实际问题，更利于培养学生处理工程实际问题的创新能力。

（三）优化考核方式

多年来，电机与电力拖动基础课基本采用一张试卷作为成绩考核的方式，而平时考核所占比例很少。这样的考核使学生不注意加强平时学习，而是考前突击，考后全忘，无法将所学的知识运用到实践中。现在的考核综合考虑理论学习、实验与翻转课堂中学生的表现，理论学习占50%，实验占20%，翻转课堂占30%。理论考核为期末试卷成绩，实验成绩由学生动手完成实验的情况与实验报告情况来决定，翻转课堂线下线上考查由教师和学生完成。综合考核评价如表1所示。

这种考核方式重视学生在学习过程中的参与和实际付出，促使学生变被动学习为主动参与，学生自主学习能力与创新能力得到了有效的激发。

（四）课内外结合，培养实践创新能力

实验教学效果运行不佳，会直接影响到后续电力电子与电力传动专业方向的办学，有部分学生可能会偏离专业的培养目标。为了实现自动化专业的培养目标，提高实验教学效果，有必要对实验教学进行探讨。

1.实践教学内容的创新

以前实验前的准备，基本上就是让学生预习实验指导书，按照实验指导书的要求做实验，这并不能有效地激发学生的学习兴趣，学生只会按部就班地做完实验。现在将原先的验证型实验变成设计型实验，只给出本次实验的目的，让学生自行设计实验。实验前学生先到实验室查看所有设备，借助网络和图书馆搜集与实验相关的资料，分小组讨论方案设计的合理性与可行性，利用MATLAB 仿真软件对实验方案设计进行验证，评价实验设计的合理性。若实验方案设计得不合理，仿真效果不佳，就需要学生重新设计、修改、再仿真，直到具有较好的仿真效果，才能做硬件实验。实验时间要安排至少3小时，因此应开放实验室，给学生足够的实验时间，以减少学生的应付心理，让他们踏实地做好每个实验。若实验结果不好，允许学生预约重做，这样有利于学生逐渐养成独立思考的好习惯。

2.培养综合应用能力

以电力拖动和电力电子技术为基础，开设综合应用型实验，以直流电机为对象，让学生先测电机参数，基于电机参数对直流电机进行双闭控制，这有利于培养学生直流电机拖动系统的综合设计能力。

学生通过基础实验和综合应用实验的训练，可以将原先被动地做实验变为主动地学习和讨论，能够逐渐培养学生工程设计的思路和方法。这种训练如果长期坚持下去，不仅能激发学生主动学习的兴趣，而且可以提高学生设计的水平，更符合走上工作岗位的实际情况：用户只列出条件，而整个项目的实现，都得自己决定。只有这样，方能逐步改变当前高校毕业生不能快速适应社会需要的现状。

三、结束语

我们借助泛雅超星学习通教学平台，对电机与电力拖动基础课程实施翻转教学，并对实验教学进行了改革，激发了学生自主学习的积极性，提高了学生的动手能力与创新意识，使教师的教学水平得到了提高，学生理论课的成绩比前几年提高了12%，省级学科竞赛获奖比例比前几年提高了22%。翻转课堂的教学模式不但培养了学生的自学能力，而且使其分析与解决实际问题的能力得到了显著提高，同时鞭策教师探索出适合自己课程的“微课堂”，不断地提高自己的教学水平。