“电机学”线上线下混合式一流课程建设的探索与实践.pdf

第4期机电技术机电技术“电机学电机学”线上线下混合式一流课程建设的探索与实践线上线下混合式一流课程建设的探索与实践*吴作勋薛命伟陈亨宝（福建农林大学 机电工程学院，福建 福州 350100）摘要在新工科、新医科、新农科、新文科建设要求背景下，文章以优势特色学科培养高水平人才为导向，从课程新内容、教学新模式、特色思政新元素与新渠道等，对传统的“电机学”课程进行探索与实践，建设了“一交、两融、三阶、四化”的线上、线下深度混合式一流本科课程，为培养高水平应用型人才提供支撑。关键词电机学；线上线下混合式；一流课程中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1672-4801（2023）04-109-03DOI：10.19508/ki.1672-4801.2023.04.032*教育部产学合作协同育人项目（220904422245646、220603303093757）；福建农林大学线上线下混合式一流本科课程建设项目（111ZJ1940）作者简介：吴作勋（1977），男，讲师，硕士，研究方向为电机学教学与研究、电机控制技术在农业工程的应用。2023年4月，教育部高教司负责人就 普通高等教育学科专业设置调整优化改革方案 答记者问：以新工科、新医科、新农科、新文科建设为引领，调整优化专业结构，做强优势学科专业，做优特色学科专业，形成一大批特色优势学科专业集群和高水平人才自主培养体系1。一流课程是人才培养的核心要素，课程质量直接决定人才培养质量23。如何建设具有高质量且有农林特色的一流课程，是课程教学团队需要认真思考与积极探索的问题。课程结合学校建设农林特色鲜明的全国一流大学的办学定位，依托农业工程高原学科，突出“农工交叉”“产教融合”等专业办学优势，培养具有学科交叉融合的高水平应用型人才。课程经过几代教学团队的共同努力，依托多个教改、教研项目，构建了图1所示的“一交、两融、三阶、四化”的线上、线下深度混合式课程体系。+00-*A+D=*A0.0=0=B0 B0 )8FL B0 !C$A35=L 图1“一交、两融、三阶、四化”的深度混合式课程体系1“一交、两融”的课程新内容传统的“电机学”课程内容一般以经典变压器、直流电机、异步电机、同步电机的结构、工作原理、基本应用等基础知识为主，而随着数字化、智能化时代的到来，现代电机新材料、新结构、新技术日新月异，课程内容与生产应用有较大脱节，且与学科交叉优势和科教融合等特色不够明显。针对以上问题，教学团队在授课过程中，把“农工交叉”特色的科研案例融入课程，如应用于驱动农业机器人的高效率、高功率密度的永磁电机，结合永磁电机控制技术，讲解图像处理、数据通信、计算机网络及智能控制等技术对智能农业机器人的作用，培养学生学科交叉融合的创新能力。教学团队还将先进的“新”技术融入课程，如代表电机行业未来发展方向的一种新型特种电机无铁芯电机，讲解它由于采用了轴向磁场结构设计、新型绕制工艺、高压精密压铸成型、高分子材料，不使用硅钢片作为定转子铁芯材料等因素，大幅度提高电机功率密度，减少铜耗和铁耗。学生在了解了这些新型电机的同时，还能意识到电机的性能、效率除了与结构、电磁有关系外，还与电机材料、控制技术等其他方面相关。课程通过“农工交叉”“科教融合”案例的融入，解决教学内容与研究前沿脱节的问题，提升了课程的高阶性和创新性。同时，结合校企协同育人的“产教融合”模式，教学团队在校外建设教学实践基地，为学生提供学习电机结构和运行控制的“实战场”。聘请电机企业的行业能手为校外指导教师，开展生产实战教学，使教学内容与生产前沿有效对接。在校内建设“大学生电子竞赛与智能化控制综合训练基1092023年8月机电技术机电技术地”，以基地为依托，实施“以赛促教”的课外延伸，指导学生开展以创新能力提升为目的的大学生创新性试验项目，指导学生参加大学生电子竞赛、“互联网+”等各类大学生创新创业大赛，促进科研反哺教学，着重培养学生分析问题和解决问题的能力。通过指导项目设计、学科竞赛、课外实践等课后延伸，为学生科学“增负”。开展学生跨学科、跨专业的农工交叉融合训练，培养学生解决实际电机控制系统复杂问题的能力，增加课程的挑战度。2“三阶、四化”的教学新方法“电机学”课程专业性强、电路多、分析计算难，修课人数众多、教师人数有限，传统教学使得教师无法顾及每位学生，效果较不理想；学生基础不同，分层次、因材施教较难开展。针对上述教学难题，课程推进以教为中心向以学为中心转变，通过分析线上学生学习数据，采用课前提前学、课中学与问、课后组织与监督，线上+线下混合式“三阶”教学设计，如图2所示。+1+N+8+OAAGL&+L#P+441+41+4AA+A+A+4AA+N-6+N-41+BBLB44-图2课前、课中、课后“三阶”混合式教学设计第一阶：课前通过网络教学平台，布置学习任务，学生自主先学。第二阶：课中针对学生的问题进行解惑和答疑，组织学生课堂汇报、分组讨论，学习新知识。课后布置一定数量的问题让学生独立完成，线上提交，对学生的学习过程进行评价。通过“三阶”教学设计，能引导学生自主学习，探索应用新知识、新技术、新方法。解决了“电机学”课程学生“难学”与教师“难教”的教学难题。同时，教学团队建设了线上中国大学MOOC-SPOC异步课堂和慕课堂，引进国家级一流课程资源，结合农林院校工科学生的实际情况，进行改造，录制部分难题的讲解视频，上传至网络供学生参考，实现教学资源数字化。根据学生的具体情况，分析线上学生学习数据，分层次设定不同的教学内容，让各个层次的学生都能较好地参与整个教学过程。针对传统教学中“一本书，一支笔，一张嘴”的缺点，采用了案例式、探究式、项目式等多样化的教学手段改革，培养学生自主创新学习能力。摆脱单一期末考试的考核方式，将信息化技术手段用于学生的成绩考核体系4，客观地评价学生的学习成效。采取直接评价法与间接评价法相结合，师生评价、生生互评多种评价手段综合考量，实现评价主体和过程多维化。通过教学内容层次化、教学手段多样化、教学资源数字化、评价体系多维化等“四化”课程改造，满足学生个性化学习要求，实现知识、能力和素质的有机融合。教学团队还对“电机学”的理论实践教学采用了以下特色组织实施方法：一是“线上+线下”的理论教学。线上结合动画视频、仿真软件、案例视频的形式，让学生了解电机内外结构，展示电机内部看不见摸不着的磁场，激活学生的想象思维，培养学习的热情；线下根据国家电工电力标准与要求，以企业不同场景的实例讲解电机，结合构造和原理知识，用实际工程的较复杂案例讲解电机的控制技术，提高学生理论联系实践的能力，并融入国家电网招聘考试的真题，促进学生就业；线上+线下组织学生开展以节能减排为目标的电机设计、控制方案的研讨，使课程具有一定的挑战度。二是“虚实结合”的实验教学。制定实验设计方案，学生先通过线上虚拟仿真软件，在实验前自行设计实验思路，形成设计方案。学生利用实验室等平台开展线下实验，教师对实验教学进行分班，每次实验人数不超过30人，2位学生使用1个操作平台，教师指导开展综合实践训练，提高学生应用理论处理复杂问题的动手能力。3专业思政与农林特色相融合的思政新元素传统“电机学”课程主要以“传统电机”为主，对节能电机、绿色减排等思政元素的延伸往往微乎其微，关于“农林”特色的电机学思政元素也少之又少，且在思政渠道上受时间、地点等因素的局限，较难实现“三全育人”。课程团队针对以上问题，在课堂上融合变压110第4期器、异步电机、同步电机在实践中的发展变化，用生动、感人的事迹回顾我国电机工业的发展历史，使课程思政元素自然地融入课堂。课堂融入现代新型节能电机，使学生了解节能减排、绿色中国等思政新元素，实现专业知识与思政元素的有机融合。课程还通过课程实践等课后延伸，融入农村水电等“农”的元素，如通过“电机学”课程实习，组织学生参观福建省将乐县高唐镇高唐水电厂，学生在学习水轮发电机等专业知识之外，还感受到了农村水电通过信息化、智慧化技术改造，使河更畅了、水更清了、景更美了，中国农村水电实现了绿色发展。学生体会到“绿水青山就是金山银山”的“两山”理论给中国农村带来的发展变化。通过打造“农林”特色课程思政新元素，激发学生乡村振兴的责任意识。课程通过学习QQ群、结合电力电机方面的热点问题，组织学生学习讨论，如在学习同步发电机有功调节的理论知识后，在线上与学生讨论“美国德州大停电”事件，凸显我国社会主义制度在大电机、互联大电网等安全、稳定电网方面的优势。课程通过课堂、网络、实践等“三堂联动”，拓展了课程思政渠道，做到了思政与课程有机结合的“三全育人”。4课程改革成效通过课程学习，学生反馈课程内容丰富且有用，可以接触到科学研究前沿及生产一线内容。用人单位认为该课程立足电机电力生产一线，理论与实践紧密结合，教学特色明显，学生近5年考取国家电网人数占当年专业总人数的35%左右。通过教学改革，学生电机基础知识和综合能力明显提升。近5年，学生依托课程内容获得大学生创新创业项目7项，参加各类省级以上学科竞赛获奖40多项，参与发表教改论文10余篇。依托本课程，教学团队成员获得多项省级以上教改项目与教学成果奖励。5结论福建农林大学“电机学”课程是电气工程及其自动化专业的专业基础课，通过建设“一交、两融、三阶、四化”的线上、线下深度混合式“电机学”课程体系，突出了“农工交叉”“产教融合”等专业办学优势，提升了课程的“两性一度”，减轻了教学与时代脱节的问题，完成了以“教”为中心向以“学”为中心的转变，解决了“难学”与“难教”的难题，做到了思政与课程有机结合的“三全育人”。课程为培养卓越农林应用型人才提供了有力支撑。参考文献：1 中国政府网.教育部高等教育司负责人就 普通高等教育学科专业设置调整优化改革方案 答记者问EB/OL.2023-04-04.https：/ 中华人民共和国教育部.教育部关于一流本科课程建设的实施意见EB/OL.2019-10-30.http：/ 吴岩.建设中国“金课”J.中国大学教学，2018（12）：4-9.4 吴作勋.电机学课程教学与信息技术的有机结合J.林区教学，2021（4）：67-69.9 魏俊祥.电梯层门电气联锁检验方式及具体要求研究J.中国新技术新产品，2016（20）：183-184.10 夏绪伟.几个层门检验问题探讨J.特种设备安全技术，2016（1）：43-44.11 侍广景.电梯门系统检验常见问题研究J.中国设备工程，2019（20）：78-80.12 何江江.电梯门系统检验常见问题的探讨J.特种设备安全技术，2023（1）：30-31.（上接第95页）吴作勋 等：“电机学”线上线下混合式一流课程建设的探索与实践111