林偉杰 吳秋軒

（杭州電子科技大學(xué)自動化學(xué)院）

《華盛頓協(xié)議》是實現(xiàn)互認(rèn)工程教育本科學(xué)位與工程師資格的國際化組織，俄羅斯和我國分別于2012年和2016年成為該組織的正式成員。近年來，俄羅斯為了實現(xiàn)由資源拉動型向科技創(chuàng)新型轉(zhuǎn)變的國民經(jīng)濟發(fā)展模式，提出了“俄聯(lián)邦工業(yè)和技術(shù)遠(yuǎn)景展望”“新型工業(yè)化工程”“工程教育發(fā)展”和“提升工程技術(shù)人才專業(yè)技能的計劃”等規(guī)劃與政策，超前培養(yǎng)了大量的未來工程人才，有效提升了重點領(lǐng)域工程人才技術(shù)。這對于我國推進高等教育改革、提高工程教育質(zhì)量、增強工程技術(shù)人員的國際競爭力具有重要的借鑒意義[1]。

我校圣光機聯(lián)合學(xué)院創(chuàng)建于2018年，是經(jīng)教育部批準(zhǔn)設(shè)立的中外合作辦學(xué)機構(gòu)，系統(tǒng)引進了俄羅斯圣光機大學(xué)的人才培養(yǎng)體系和教學(xué)管理模式，全面共享師資、課程與教材，致力于培養(yǎng)具有國際視野、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力和實踐能力的信息科技人才。筆者在承擔(dān)課程助教工作的過程中學(xué)習(xí)并借鑒俄方的教學(xué)模式與方法，特別是課程內(nèi)容設(shè)計、師生互動、實踐環(huán)節(jié)、過程評價，對“電機學(xué)”課程進行面向工程教育認(rèn)證的教改與實踐，獲得較為滿意的效果。

一、課程目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

工程教育認(rèn)證的三大核心理念是：學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進。根據(jù)社會發(fā)展、行業(yè)需求、學(xué)校定位和專業(yè)特色，制定培養(yǎng)目標(biāo)，并轉(zhuǎn)化成12條具體的畢業(yè)要求及分指標(biāo)點，通過一系列課程及相關(guān)教學(xué)活動支撐畢業(yè)要求的達成[2]。

我校最新修訂的“電機學(xué)”教學(xué)大綱中明確指出，本課程主要介紹電機的基本理論及其工程分析和設(shè)計方法，使學(xué)生能清晰地建立起直流電機、變壓器、同步電機和三相異步電動機等典型電機類型的基本原理和基本概念，初步學(xué)會利用機械特性圖、歸算法、等效電路和相量圖等常用的電機分析方法進行分析、設(shè)計電機系統(tǒng)。課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求的四個指標(biāo)點。

（1）工程知識：系統(tǒng)掌握典型電機類型的基本知識，包括結(jié)構(gòu)組成、工作原理、基本方程式、基本特性和運行狀態(tài)。

（2）問題分析：能夠識別電機類型并較為準(zhǔn)確地描述工作原理，通過研究相關(guān)電機技術(shù)文獻，能夠分析電機原理的基本問題，得出正確和有效的結(jié)論。

（3）設(shè)計/開發(fā)解決方案：能夠設(shè)計并搭建典型電機類型的實驗電路，提出優(yōu)化建議。

（4）研究：能夠初步設(shè)計電機系統(tǒng)方案，能夠利用電機知識進行研究電機系統(tǒng)的基本工程問題，能夠進行解釋、處理和分析實驗數(shù)據(jù)，獲得正確的分析和研究結(jié)果。

本課程內(nèi)容涉及電、磁、機械、熱等多個學(xué)科，知識面非常廣，要求師生具有比較全面的學(xué)科基礎(chǔ)知識，而且不同類型電機的原理與運行特性相互差別大；課程理論非常抽象，標(biāo)識量的符號和基本公式多，基本原理中的電磁關(guān)系復(fù)雜，但它們又與電氣領(lǐng)域的實際工程問題聯(lián)系密切。因此，本課程的教學(xué)難度較高。思維導(dǎo)圖是一組具有邏輯關(guān)系的圖形，能呈現(xiàn)出對特定主題的思維過程。教師利用思維導(dǎo)圖形象地展示出課程的知識體系，幫助學(xué)生厘清課程內(nèi)容的脈絡(luò)，增強對課程主要內(nèi)容的記憶力，提高發(fā)散性和創(chuàng)造性思維能力。比如，在講授直流電機原理這部分內(nèi)容時，教師先在PPT中展示這一章節(jié)整體內(nèi)容的思維導(dǎo)圖，如圖1所示，然后有重點地逐步講解與深入分析，最后引導(dǎo)學(xué)生擴展與完善該思維導(dǎo)圖，達到掌握內(nèi)容整體框架與重要知識點的目的。

圖1 直流電機思維導(dǎo)圖

二、課程教學(xué)方法改革

“互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)”既打破了傳統(tǒng)“固定時間、固定教室”集中教學(xué)模式的時間與空間限制，又能以更加生動形象的視頻或動畫形式展現(xiàn)課程教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。針對重點與難點部分，本課程教學(xué)團隊設(shè)計和錄制了授課視頻、教學(xué)課件、習(xí)題庫、擴展學(xué)習(xí)資料等信息化資源，且已分享在浙江省高等學(xué)校在線開放課程共享平臺（www.zjooc.cn）上，按照課程的教學(xué)進度逐步發(fā)布給選課學(xué)生，極大地方便了學(xué)生自主學(xué)習(xí)，實現(xiàn)了基于互聯(lián)網(wǎng)的教與學(xué)。

（一）線上線下混合式教學(xué)

以“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)為基礎(chǔ)，充分利用本課程在線開放課程的信息化資源，將教師的教與學(xué)生的學(xué)這兩條主線活動貫穿課前、課中和課后三個階段且緊密銜接，如圖2所示。

圖2 線上線下混合式課程教學(xué)設(shè)計

（1）課前階段。授課教師每次提前公布課程的周學(xué)習(xí)計劃，向?qū)W生布置預(yù)習(xí)任務(wù)，如教材對應(yīng)的章節(jié)、主要知識點及重點難點、必須觀看的在線授課視頻、課外閱讀資料等。學(xué)生在完成每周的預(yù)習(xí)任務(wù)后，要在規(guī)定時長內(nèi)完成在線預(yù)習(xí)測試，測試內(nèi)容為對應(yīng)知識點的基礎(chǔ)部分，由在線課程平臺自動評定測試成績。課程教學(xué)團隊利用在線課程平臺統(tǒng)計出來的學(xué)生觀看在線視頻的次數(shù)和時長、在線預(yù)習(xí)測試的成績，對學(xué)生個體和班級整體的預(yù)習(xí)效果進行分析，分析他們對課程知識點的了解程度，并反饋得出學(xué)生個體和班級整體的學(xué)習(xí)難點，然后適當(dāng)?shù)刂匦路纸馀c整合課程教學(xué)內(nèi)容，調(diào)整課堂授課的重點。

（2）課中階段。采用傳統(tǒng)式理論授課、翻轉(zhuǎn)課堂、問題驅(qū)動式教學(xué)、小組研討等教學(xué)方法相結(jié)合。為了進一步提高學(xué)生的課堂注意力和集中力，也為了即時檢測學(xué)生課堂聽課和學(xué)習(xí)的效率，不定期地安排課堂隨測。

（3）課后階段。布置課后紙質(zhì)作業(yè)和在線作業(yè)，并評定作業(yè)成績。不定期地開展不同章節(jié)的在線測驗，提高在線測驗的及格分?jǐn)?shù)線，比如滿分100分，及格線設(shè)置成80分，在線測驗成績沒有達到及格線的學(xué)生必須重新進行在線測驗，直至達到及格線以上。利用在線課程平臺加強課后階段對學(xué)生的監(jiān)控與服務(wù)。課程教學(xué)團隊做好在線交流，及時解答學(xué)生的疑問，分享自己在教學(xué)科研工作中對課程知識的理解和應(yīng)用，引導(dǎo)學(xué)生提高學(xué)習(xí)興趣，使得學(xué)生能夠?qū)φn程的重點與難點有更加深入的理解。

（二）問題驅(qū)動式教學(xué)

在教學(xué)中以提問、案例、研討互動為主，讓學(xué)生成為課堂的主角。教師引導(dǎo)學(xué)生進行主動思考問題、帶著問題學(xué)習(xí)，進而激發(fā)出學(xué)生主動學(xué)習(xí)和研究問題的興趣和求知欲，達到培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力的目的。

問題驅(qū)動式教學(xué)過程一般如下進行：按照面向全體學(xué)生和難度遞進的原則，課程教學(xué)團隊針對課程內(nèi)容的重點和難點進行設(shè)計并公布共性問題和細(xì)分問題，選課學(xué)生分成3至4人一組，每組選擇2個問題，然后小組合作進行課程預(yù)習(xí)復(fù)習(xí)、查閱資料、討論分析問題、建模仿真、實驗測試、撰寫研究報告，最后制作PPT并在課堂上進行答辯，經(jīng)授課教師和上課學(xué)生提問后評定成績。

（三）虛擬仿真與實物操作相結(jié)合

設(shè)置5個模型仿真實驗，模型仿真實驗項目的設(shè)計內(nèi)容選自于課程知識體系的共性問題和細(xì)分問題，由學(xué)生在課下完成，不占課程總學(xué)時。學(xué)生通過模型仿真實驗，進行修改、調(diào)試、觀察、記錄實驗數(shù)據(jù)、分析實驗現(xiàn)象與實驗數(shù)據(jù)，并用于指導(dǎo)其開展實驗臺的實際操作。

綜合性實驗為課內(nèi)實驗，占課程總學(xué)時。綜合性實驗主要考查學(xué)生對課程知識點的重點和難點的掌握程度和工程實踐能力。課前學(xué)生先觀看在線課程平臺上的實驗講解視頻、預(yù)習(xí)實驗指導(dǎo)手冊；課中學(xué)生以小組協(xié)作的方式完成實驗臺的電氣接線，按實驗指導(dǎo)步驟進行操作，觀察實驗現(xiàn)象，記錄實驗數(shù)據(jù)，在學(xué)生進行實驗過程中，教師檢查學(xué)生實驗操作的規(guī)范性并隨機提問；課后學(xué)生撰寫與提交實驗報告。根據(jù)學(xué)生實驗操作的規(guī)范性、回答問題的準(zhǔn)確性、實驗報告的綜合質(zhì)量，教師評定實驗成績。

采用模型仿真與實驗臺實驗操作相結(jié)合的教學(xué)方法，實現(xiàn)了學(xué)生對系統(tǒng)原理分析、理論推導(dǎo)、方案設(shè)計、模型仿真、實驗操作、實驗分析與計算、實驗總結(jié)報告等完整過程的工程化實踐訓(xùn)練，逐步培養(yǎng)了學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。

三、課程考核方式

本課程考核包含過程性評價與終結(jié)性評價。評價依據(jù)與方法充分體現(xiàn)了學(xué)生在課程教學(xué)整個過程的表現(xiàn)，如表1所示。

表1 課程考核與成績評定方法

四、教改實踐效果

本課程2021年共有選課學(xué)生153人。其中，34人的期末成績達到90分以上，63人在80分至89分之間，25人在70分至79分之間，19人在60分至69分之間，12人不及格，在期末試卷難度相當(dāng)?shù)那闆r下，期末成績明顯好于往年。

在期末階段，通過對學(xué)生的調(diào)查，課程教學(xué)團隊了解到75.2%學(xué)生已掌握各類型電機基本原理，56.9%學(xué)生能較熟練地運用電機原理分析與計算電機的運行狀態(tài)，僅17%學(xué)生認(rèn)識到搭建的實驗電路有問題且無法獨立解決，85.6%學(xué)生能較合理地分析實驗數(shù)據(jù)并獲得正確結(jié)果。以上調(diào)查結(jié)果表明，大部分學(xué)生已具備相應(yīng)的電氣工程知識，具有一定的分析問題、設(shè)計開發(fā)和研究能力，達到了課程的教學(xué)目標(biāo)。

五、結(jié)語

以“電機學(xué)”課程為例，在工程教育認(rèn)證國際化背景下，對課程目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容設(shè)計、教學(xué)方法、考核方式進行改革與實踐。（1）教學(xué)內(nèi)容上，利用思維導(dǎo)圖幫助學(xué)生厘清課程知識體系和教學(xué)內(nèi)容的邏輯關(guān)系，使其達到牢固掌握課程知識重點與難點。（2）教學(xué)方法上，充分發(fā)揮“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)的優(yōu)勢，建成“電機學(xué)”在線課程資源，開展線上線下混合式教學(xué)和問題驅(qū)動式教學(xué)，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)課程的積極性和主動性，真正落實以“學(xué)生中心”的工程教育認(rèn)證核心理念。虛擬仿真與實物操作相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生工程意識，鍛煉學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。（3）優(yōu)化課程考核方式，實現(xiàn)更合理地綜合考核學(xué)生在課程教學(xué)全過程的表現(xiàn)。