面向新工科的“电机拖动与调速系统”课程教学改革与探索

李巍1，李冰[1]，孟庆松1，袁丽英1

摘要：以人工智能、生物技术等为技术支撑，互联网产业化、工业智能化为主要代表的第四次工业革命浪潮下，电机拖动与调速系统课程作为自动化专业的核心课程，其教学改革是专业新工科建设的重要环节。本文以哈尔滨理工大学自动化专业为例，针对教学过程中存在的问题进行研究，开展思政教育，探索教学改革，更新教学内容，丰富教学手段，优化教学方法，改革提高教学质量，为新工科建设蓄能助力。

关键词：新工科；教学改革；思政教育

1. 引言

随着2017年教育部“复旦共识”“天大行动”“北京指南”新工科建设三部曲的出台，拉开了全国高校新工科建设的序幕[1,2]。面向新一轮工业革命和产业革命，传统的课程教学难以满足新时期对创新人才需求的矛盾，是当前新工科建设急需解决的问题。同时，电机拖动与调速系统作为自动化专业的主干课程，其课程建设与改革是全面提高本专业教学质量的根本途径，也是创新人才培养的基础工程。随着人工智能、 “互联网”+、工业智能化等新兴技术的高速发展，对创新人才培养[3,4]提出新要求的同时，也为“电机拖动与调速系统”课程教学改革提供了新的思路。

哈理工自动化专业紧抓新工科建设契机，依托“卓越工程师教育培养计划”、“工程教育专业认证”、“一流本科专业建设”等教育部建设项目，以“面向行业需求全面提高人才培养质量、提升学生的创新能力”为目标，以课程体系和课程改革为着眼点，打造“电机拖动与调速系统”精品课程，开展新工科建设。

2. 新工科背景下电机拖动与调速系统课程改革面临的挑战

（1）课程体系陈旧，内容脱节缺乏衔接。原有课程体系中“电机拖动与调速系统”分为“电机拖动与控制元件”、“调速系统”两门课，每门课由不同的教师授课，学生往往当做两门独立的课程孤立学习，缺乏有效衔接，没有建立起联系，学习效果差；理论教学缺乏仿真辅助，实践环节又无法对理论教学实现全覆盖。陈旧的课程设置致使学生培养和毕业生能力难以适应社会的需求，不利于培养学生创新意识、创新思维和创新能力。

（2）课堂教学模式陈旧，学习效率低下的问题。以教师为中心的“填鸭式”传统教学模式的影响根深蒂固，学生学习主动性不高、被动接收式的“沉默课堂”是困扰本科教学的顽疾之一。传统教学模式手段单一，缺乏信息技术与资源的融入，没有体现“学生为中心”的理念。

（3）学生工程意义认知不足，教学与工程相脱节的问题。教学过程缺少工程实际导入路径，学生工程视野狭小，实践内容陈旧，模式单一，缺乏对学生工程应用创新能力的培养。 

（4）学生德育教育有待提升，学习内驱力不足。教育部发布的《高等学校课程思政建设指导纲要》，明确了课程思政建设的开展思路和具体要求。课程思政建设和学科德育建设存在密切的联系，思政教育的欠缺，无法满足学生成长发展需求与期待。

3. 新工科背景下“电机拖动与调速系统”课程教学改革的探索及成效

（1）优化课程体系，更新教学内容。通过优化教学内容，更新知识体系等手段，将“电机拖动与控制元件”、“调速系统”整合成一门课程，在保持其完整性的同时，建立连贯性，根据科技发展及行业、企业需求删除陈旧及重复内容，对诸如：电机的机械特性，起动、制动和调速等重要内容进行重点讲解，弱化电磁场内容，对于力矩电机、无刷电机等一般性内容，作为学生自学部分，在保证课程承载力的同时，既培养了学生自主学习能力又减轻了课堂教学压力。从课程体系中删除原有的“控制系统仿真”选修课程，将其融入到“电机拖动与调速系统”课程中来，把Matlab软件及Simulink仿真平台穿插到各个章节中，实现对重要知识点的全覆盖，弥补实践教学环节的不足，增加学生理论联系实践的能力。

（2）推行“与生同渔”的教学理念，开展以任务驱动、知识与能力递阶提升的课堂教学活动。立足课堂教学这一人才培养全过程中“最后一公里”的主战场，以学生为中心，由个体学习、填鸭式教学转变为合作学习、启发式和探究式教学，激发兴趣，活跃思维，形成“一师举旗呐喊、百生奋勇争先”的课堂学习场面。利用采取灵活的授课模式，利用“互联网+”思维，采用微课、MOOC、线上线下混合式教学等新兴教学方法和手段，提高课程承载度，提升教学效率，改善教育质量，实施任务驱动式课堂教学模式，实现由的知识与能力的递阶式提升。

（3）由电机系统的工程背景与实际需求导入，引出系统的数学模型，由实际工程问题的引出理论解决方案，使枯燥的“数学层面”的问题，具有工程情境，将数学公式渗透到工程问题中去，达到增强学生的工程意识，培养创新思维的目的。具体而言，为了突显该课程与工程实际紧密联系的特点，引入工程实例进行教学，即以一个工程实例贯穿授课的全过程，建立起“工程目标和设计任务-知识学习-理论分析-任务设计-成果展示-总结点评”系列教学活动，层层递进，提升学生工程应用和创新能力。

（4）学生能力的培养不仅仅是工程实践能力，而是综合素质的提升。在2020年1月8日召开的“不忘初心、牢记使命”主题教育总结大会上，习近平总书记指出“要把学习贯彻党的创新理论作为思想武装的重中之重，同学习马克思主义基本原理贯通起来，同学习党史、新中国史、改革开放史、社会主义发展史结合起来”，思政的核心是爱国主义教育，而四史教育是通过历史梳理与回顾的方式强化青年学生的爱国情怀、增强强国之志，并为青年的报国之行提供理论支撑。以“学生”为中心，将思政融入教学全过程， 结合“四史”学习将思政教育融入到课程中去，讲授专业知识的同时，体现思政教育，从课程的重要知识点出发，充分挖掘其中所含的思想政治元素，应用政治学观点，结合中国电动车发展等典型案例，开展案例教学，设置包含思政元素、工程伦理及管理思维的课程大作业，开展思政元素与知识点之间的化合式的教学设计，实现润物无声式的隐形教育。建立思政为评价标准，学生为评价主体，课程为评价对象的评价机制，实现课程育人，从而完善其爱国主义的理论体系，加强学习内动力，构筑爱国主义的思想堡垒，以“大工匠精神”作为核心目标，实现立德树人的协同发展。

经过多年努力，自动化专业建设取得突破性进展，先后通过工程教育专业认证、卓越计划验收，获批国家级“一流本科专业”建设点。

4.结语

中国正处于从大国走向强国，实现中华民族伟大复兴的关键时期，面临新工科背景下传统工科转型升级的挑战，立足当下培养适应世界强国地位的创新人才，基于“学生主体”、“能力达成”和“创新驱动”的原则，以新工科建设理念为指导，开展电机拖动与调速系统课程教学改革，实现思政引领，优化课程体系，精选教学内容，突出工程意义，结合工程实际开展案例教学，着力提高学生的职业素养和工程实践能力，培养具有家国情怀、工匠精神、创新能力、综合素养的新型工科创新人才。

参考文献:

[1] “新工科”建设复旦共识[J]．高等工程教育研究，2017(1):10-11.

[2] 姜晓坤,朱泓,李志义.新工科人才培养新模式[J].高教发展与评估,2018(2):17-24.

[3] 吴晓蓓.《中国制造2025》与自动化专业人才培养[J].中国大学教育,2015(8):9-11.

[4] 高等学校专业课思政教育模式的探索——以“电机与拖动课程”为例[J]. 刘振泽,孙吉,李新波,唐志国.教育教学论坛. 2020(13).

第一作者：李巍（1982-），男，博士学位，讲师。

基金项目：黑龙江省高等教育教学改革项目（SJGY20190307）；黑龙江省高等教育教学改革项目(SJGY20210390)；

黑龙江省教育科学规划重点课题 (GJB1320136)；哈尔滨理工大学教育教学研究项目（320160041）

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