摘要：傳統(tǒng)《電機控制》課程教學存在理論抽象、課時較短、互動不足等方面的問題，難以培養(yǎng)學生獨立解決復雜電機控制問題的能力。與此同時，昂貴的實驗設備也限制了學生的實踐活動。文章將基于學習產(chǎn)出的教育（OBE）理念引入《電機控制》課程教學中，提出一種強調(diào)學生能力培養(yǎng)和能力訓練的、面向市場需求的教學方法，改變原有授課過程只以理論為主的授課內(nèi)容，將案例和電機控制實驗結(jié)合起來，著重訓練學生對電機控制原理的理解和MATLAB軟件的工程應用，以滿足工程界和科學界對學生解決行業(yè)實際問題的綜合素質(zhì)的要求。相較于傳統(tǒng)教學方法，該方法使得學生能夠擺脫對實驗設備的依賴和繁雜理論知識的困擾，體現(xiàn)了以學生為中心、以能力為導向的新工科教學改革思路。

關鍵詞：OBE理念;電機控制;課程改革

引言

《電機控制》課程是自動化、電氣工程及其自動化、機械電子工程、機器人工程等工科專業(yè)的主干課程，也是這些專業(yè)師生普遍認為難教難學的一門專業(yè)基礎課[1]。一方面，本課程學習的始末都充斥著大量的理論公式，傳統(tǒng)的教學方式是教師對電機及控制原理相關的知識點進行講解，這種充斥大量理論知識的教學方式使學生提不起學習興趣;另一方面，隨著專業(yè)教學改革的深入，包含電機原理、電力拖動、運動控制等教學內(nèi)容的本課程，授課學時大幅壓縮，快速的授課進度給學生帶來了較大的心理壓力，難以跟上教師的授課節(jié)奏;第三，目前的授課思路仍然是理論基礎、公式提出、例題（公式應用）為主，學生學習過程缺乏動手機會，與教師的互動較少;第四，三相交流電、電磁耦合等抽象復雜的概念，越來越難以在規(guī)定課時內(nèi)達到期望的教學效果。因此，非常有必要對《電機控制》課程進行教學改革研究。

1 ?課程改革思路

1.1前期的教改方式

作者所屬的《電機控制》課程教學團隊，在本課程多年的授課中積累了較為豐富的教學經(jīng)驗，對學生在學習本課程過程中遇到的困難比較了解，也曾經(jīng)對本課程講授中的教學資源和教學方法做了一定的探索和改善。雖然通過引入大量動畫演示和教學短片，在一定程度上提高了學生的學習興趣，但是培養(yǎng)出的學生遇到實際的工程問題時會出現(xiàn)無從下手的現(xiàn)象，難以滿足企業(yè)界對學生綜合素質(zhì)的要求。因此，有必要在本課程教學團隊多年教學經(jīng)驗的基礎上，做進一步的課程改革研究與實踐。

1.2提出的教改方式

基于學習產(chǎn)出的教育模式（Outcomes-based Education，OBE），是一種面向市場需求的、重點強調(diào)學生能力培養(yǎng)和能力訓練的教育模式[2]。OBE帶來的教育理念摒棄了以往“堆砌式”的課程體系構建方法，更加強調(diào)面向行業(yè)需求來培養(yǎng)學生，使學生能更好的滿足人才培養(yǎng)目標。因此，很有必要開展基于OBE理念的《電機控制技術》課程教學改革研究，以滿足工程界和科學界對學生解決行業(yè)實際問題的綜合素質(zhì)的要求。

2 ?教改內(nèi)容

所提出的教改方式的實現(xiàn)路徑遵循從第一層次的教學內(nèi)容框架設置，到中間層的每一章節(jié)的具體內(nèi)容模塊組織，到第三層次的綜合實驗與三級項目設置。

2.1教學內(nèi)容框架設置

將基于OBE教學理念，在清晰電機原理、電力拖動、運動控制等教學模塊的各章節(jié)知識對能力培養(yǎng)的方向的基礎上，首先提出案例與案例問題;然后闡述理論內(nèi)容，說明原理、方法和應用條件，利用MATLAB軟件的電力系統(tǒng)工具箱SimPowerSystems予以仿真實現(xiàn)的過程;最后再結(jié)合案例內(nèi)容與學生互動，讓學生提出解決方案并利用SimPowerSystems解決案例問題。另外，在案例問題解決的基礎上，組織學生討論電機運動控制領域中的相關參數(shù)設置與優(yōu)化問題。

2.2教學內(nèi)容模塊組織

改變原有授課過程只以理論為主的授課內(nèi)容，在內(nèi)容模塊上包括各章節(jié)及對應小節(jié)的能力培養(yǎng)提示、案例與案例問題、案例思考與運動控制實踐、習題等，同時在每章中緊密結(jié)合MATLAB軟件應用，設置多個典型實驗及代表性三級項目內(nèi)容。

2.3交互式內(nèi)容設計

將案例和電機控制實驗結(jié)合起來，提供案例分析情景，給學生提供電機運動控制方法的應用素材，增加控制方法的方案設計的相關內(nèi)容。實驗內(nèi)容的安排是基于對電機控制原理的理解和MATLAB軟件的工程應用，而三級項目的設置是為了指導學生開展運動控制方法和控制規(guī)律的綜合應用與實踐。通過多種形式，讓學生在電機運動控制原理的基礎上，增加學生與教師的互動案例，實現(xiàn)利用理論知識解決工程實踐中的多類運動控制問題。

3 ?課程特色

將以專業(yè)共性課程《電機控制》的學習為切入點，以工程知識、問題分析、工程能力（如使用現(xiàn)代工具）、通用能力等培養(yǎng)為引導，在知識體系結(jié)構上進行了調(diào)整和創(chuàng)新，體現(xiàn)課程目標對畢業(yè)要求的支撐和教學內(nèi)容對課程目標的支撐，增強學習內(nèi)容的針對性、實用性。其特點與創(chuàng)新點如下：

（1）以OBE理念組織該課程的教學內(nèi)容，知識點介紹中有意識地強化目標導向的教育理念。

（2）將現(xiàn)代工具—MATLAB科學軟件與直流電機原理、直流電機工作特性與控制、異步電機原理、異步電機運行與控制等知識點相融合。以此提升學生綜合利用理論知識以及現(xiàn)代工具來解決工程實際問題的能力，更利于學生畢業(yè)后快速融入企業(yè)研發(fā)團隊。

（3）注重深究問題本質(zhì)的能力的培養(yǎng)。在傳統(tǒng)授課中，三相對稱電路一般是通過大量理論推導，將其簡化為單相電路，學生常常浮于公式的推導[3]。與此不同的是，本教改內(nèi)容將從數(shù)學建模出發(fā)，通過電磁暫態(tài)方程，來學習和研究電機，展現(xiàn)電磁暫態(tài)過程，通過MATLAB編程演示時間相量和空間矢量的動態(tài)變化過程，使學生在學習MATLAB電力系統(tǒng)工具箱SimPowerSystems的同時，也能夠通過跟蹤程序源代碼的實現(xiàn)來深化電機及運動控制原理的理解。

4 ?結(jié)語

擬基于OBE理念實現(xiàn)對《電機控制》課程的教學內(nèi)容、教學方法等方面的改革和探索，通過對學生實施該改良型授課方法，一方面，使學生將案例和電機控制實驗結(jié)合起來，加深對電機控制原理的理解和MATLAB軟件的工程應用，以滿足工程界和科學界對學生解決行業(yè)實際問題的綜合素質(zhì)的要求;另一方面，使學生對《電機控制技術》的學習興趣大幅增加，與授課教師的互動明顯增加，主動融入課堂學習，緊跟授課教師的授課節(jié)奏進行相關理論知識的學習，解決實際工程問題的能力顯著提升。所提出的教學改革內(nèi)容的實踐和實施，符合以學生為中心、以能力為導向的新工科教學改革思路。

參考文獻：

[1] 年珩，王垚鑫，趙建勇等.基于自動代碼生成的電力電子及電機控制教學實驗平臺設計[J].實驗技術與管理，2021，38（10）：220-226.DOI：10.16791/j.cnki.sjg.2021.10.040.

[2] 姚靜，王佩.基于OBE教學理念的項目驅(qū)動式專業(yè)課程教學設計——以《液壓與氣壓傳動》為例[J].教學研究，2017，40（03）：87-91.

[3] 陳眾.電機模型分析及拖動仿真——基于MATLAB的現(xiàn)代方法[M].北京：清華大學出版社，2017：9-10.

作者簡介：刁世普（1988—），男，漢族，河南鄧州人，講師，博士，主要從事機器視覺、機器人控制及機器人運動規(guī)劃方面的教學和科研工作。

基金項目：教育部產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目（編號：201902163003）