基于卓越計劃的機電傳動與控制課程教學改革

□ 于 蒙,何智玲,趙章焰

(武漢理工大學 物流工程學院，湖北 武漢 430063)

1 引言

《機電傳動與控制》是一門集電機、電器、可編程序控制器、自動控制系統(tǒng)于一體的機電綜合性課程，是物流專業(yè)學生了解、掌握機電工程技術(shù)中各項技術(shù)的必要途徑，也是學習物流專業(yè)課程以及進行各項工程設(shè)計的基礎(chǔ)學科。由于技術(shù)發(fā)展和知識更新的速度較快，在《機電傳動與控制》的教學過程中必須注重理論聯(lián)系實際[1]-[4]。然而，在傳統(tǒng)的教授過程中，并未充分體現(xiàn)實踐的重要性，從而阻礙了學生對于專業(yè)知識的認知水平的提高。

為了培養(yǎng)造就具有創(chuàng)新能力、適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要的物流行業(yè)技術(shù)人才，提升學生工程實踐能力，結(jié)合“卓越計劃”項目，我們團隊以《機電傳動與控制》的授課方式改革為例開展了對物流卓越人才培養(yǎng)模式的探索之路。

2 教學策略與方法的改革

此次實踐授課過程采用案例引導+任務(wù)驅(qū)動結(jié)合的教學模式。案例法教學是一種通過理論聯(lián)系實際、啟發(fā)式的方法，培養(yǎng)學生獨立思考、綜合運用所學知識解決實際問題、提高分析問題和解決問題能力的一種綜合性的教學方法，是課程教學改革的有效模式[5]。交互式的教學環(huán)境，使得學生與老師能夠圍繞某一個問題或課題進行平等交流和自主互動，進而教師能夠靈活地利用學生的理解，與新知識聯(lián)系起來，達到引人入勝的效果。教育信息化則是二十一世紀教育行業(yè)的一項偉大的革新，利用現(xiàn)代信息技術(shù)輔助教與學，把網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段與各學科的教學與管理相融合，是提高教學質(zhì)量的有效手段。

2.1 案例引領(lǐng)+任務(wù)驅(qū)動

案例引領(lǐng)+任務(wù)驅(qū)動的教學模式意味著課堂教學采用基本理論教學和案例教學相結(jié)合、教師課堂講授和學生實踐課題研究相結(jié)合的教學方法[6]。同時一定的任務(wù)分工可以有效地調(diào)動學生的學習積極性和主動性，促使學生積極思考，激發(fā)學生的學習潛能[7]。

2.1.1 案例引領(lǐng)

課堂授課緊密結(jié)合科研和工程實際。例如講授各種電動機、控制系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)時，在講述其結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，注重強調(diào)其特性以及運用科研實例介紹各種電動機的應用場所、繼電器接觸器控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)的合理選用、調(diào)速系統(tǒng)的應用情況等。通過大量的引入實際機電控制問題引導學生運用所學知識，構(gòu)想解決問題新方法。通過這種結(jié)合現(xiàn)實生活中的場景，讓學生把自己納入案例場景，通過討論或者研討來進行學習的教學方法，可使學生通過自己的思考來拓寬自己的視野，真正實現(xiàn)將知識化為能力。

2.1.2 任務(wù)驅(qū)動

教學內(nèi)容上加強對直流電動機、交流電動機的啟動、制動、調(diào)速的計算應用能力的培養(yǎng)，旨在要求同學們擁有定量解決實際的工程問題的能力。其次，課堂組織引導自主學習訓練，使學生能夠及時消化新知識，并將課堂所學運用到實際分析中。同時分小組布置課后大作業(yè)，課后的大作業(yè)的課堂演講更是要求學生能夠?qū)λ鶎W知識有一個整體的把握，融會貫通。這是一個不斷學習，不斷將理論與實際聯(lián)系的過程，用任務(wù)來敦促學生自主學習，培養(yǎng)了學生團隊合作能力、動手能力、理論與實踐結(jié)合能力、自主學習分析能力，達到了預期目標。

2.2 互動式教學環(huán)境

在教學過程中，建立互動式教學環(huán)境，充分體現(xiàn)啟發(fā)式教學的特色。團隊長期以來注重培養(yǎng)學生思考和解決問題的能力，激發(fā)學生學習的自覺性、積極性和主動性[8]。

首先，在課堂講授的同時附以有效課堂討論、案例分析，加深對理論知識的理解和應用。其次，通過不同小組的同學針對不同的主題展開討論，以PPT的形式在班級里展示，發(fā)表見解，展示討論成果。建立創(chuàng)新團隊，鼓勵學生多思多想多做。通過此類課堂創(chuàng)新活動的開展，使學生得以將課堂所學內(nèi)容與實踐相結(jié)合。

教學第一部分主要運用互動式教學模式。在講授基本理論的同時，鼓勵學生在學習電動機的啟動和調(diào)速原理后，找出機電傳動在生產(chǎn)和生活中應用的實例。第二部分是在第一部分的基礎(chǔ)上對電氣系統(tǒng)設(shè)計思路的培養(yǎng)，在講授基本理論的同時，鼓勵學生尋找生活中的電氣控制系統(tǒng)。通過將學生分成若干小組，分組學習，再自行查閱資料，制作PPT，由學生主動參與，傳授本組學習的心得，然后老師進行必要的查漏補缺；老師再結(jié)合案例進行講解，布置小項目，學生現(xiàn)場設(shè)計，激勵學生上臺為大家“答疑解惑”，協(xié)同解決問題。

互動式的教學環(huán)境使得教師和學生能夠在相對和諧的教學環(huán)境中平等交往，達到互動互學的目的；由重“模式化”向重“個性化”的轉(zhuǎn)變，使得學生擁有學習的主動權(quán)，更樂于去探索。

2.3 信息化教學平臺的應用

在總結(jié)多年網(wǎng)絡(luò)教學資源建設(shè)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，課程組研制開發(fā)的“機電傳動與控制”網(wǎng)絡(luò)課程融合了與課程教學相關(guān)的所有教學資源，在功能、技術(shù)手段、實用性方面又上了一個新臺階。同時通過所建設(shè)的機傳動及控制在線課程網(wǎng)站，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)課堂的作用，為學生提供教學大綱、教案、文字講義和課件，加強網(wǎng)上互動，及時解決學生在學習中的困惑和困難。在教學內(nèi)容上新增現(xiàn)代控制電機的內(nèi)容，與時俱進；結(jié)合學院最新的實訓平臺，可編程控制部分學習西門子S7300的軟硬件設(shè)計。在課程考核上，部分內(nèi)容采用在線問卷的形式，學生通過在事先做好的網(wǎng)站答題。不僅便捷了“考”與“查”，也更加綠色、節(jié)約、環(huán)保。

信息化教學平臺的應用，使得教師的主要作用不再是直接提供教學信息，更多的是知道學生自身對學習的探索，培養(yǎng)學生獲取知識的能力[9]。

3 教學模式改革效果

通過此次課程教學模式的改革，將課堂教學、自主學習、實踐訓練的結(jié)合起來，不斷激發(fā)學生學習興趣，全方位調(diào)動學生學習的主動性、自覺性，共同提高了本課程的學習質(zhì)量。

3.1 與機電傳動與控制的案例教學深入人心

傳統(tǒng)的教學注重的是指導學生怎樣去做，但其內(nèi)容在實踐中可能不實用，在一定程度上損害了學生的積極性和學習效果。而案例教學要求學生自己去思考、去創(chuàng)造，使得枯燥乏味變得生動活潑。通過每位學生就自己和他人的方案發(fā)表見解，引導學生變注重知識為注重能力。通過課程的學習，不僅讓學生掌握了機電傳動控制必須的基礎(chǔ)理論知識，了解機電傳動與控制系統(tǒng)的發(fā)展動向及最新技術(shù)，更重要的是開闊了學生的視野，使其適應不斷發(fā)展的現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。

3.2 專業(yè)能力素養(yǎng)的提升

通過具體的應用實例和試驗環(huán)節(jié)，提高了學生分析和解決實際問題的能力。使學生在學習相關(guān)電路基礎(chǔ)課程和控制工程的基礎(chǔ)上，以電機為主導，以控制為線索，了解了機電控制技術(shù)的一般知識，掌握了其工作原理、特性、應用方法，了解了最新控制技術(shù)在機械設(shè)備中的應用。使學生對機電工程技術(shù)中電控技術(shù)有一個全面、系統(tǒng)的了解和掌握。為學習有關(guān)專業(yè)課程以及進行工程設(shè)計和科研活動打下必要的基礎(chǔ)。

3.3 綜合能力的提升

通過對機電系統(tǒng)狀態(tài)、特性或控制電路、控制程序進行分析提升了學生的分析能力；通過要求學生具備對機電傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動慣量、電機的基本參數(shù)和控制電路參數(shù)的計算能力提升了學生的計算能力；通過本課程的教學，培養(yǎng)和提高學生對所學知識進行整理、概括、消化吸收的能力，以及圍繞課堂教學內(nèi)容，閱讀參考書籍和資料，自我擴充知識領(lǐng)域的能力。通過學生自身課堂講授，清晰、整潔地表達自己解決問題的思路和步驟提升了學生的表達能力。通過培養(yǎng)學生獨立思考、深入鉆研問題的習慣和對問題提出多種解決方案、選擇不同設(shè)計或計算方法的能力提升了學生的創(chuàng)新能力。

4 結(jié)論

教學的過程是“教與學”并重的過程，教師在“教”時要起到積極引導作用，讓學生學會主動學習以及調(diào)動一切資源去學習。此次教學改革通過課堂教學、自主學習、實踐訓練的互相補充，將理論和實踐結(jié)合起來，通過不斷激發(fā)學生學習興趣，全方位調(diào)動學生學習的主動性、自覺性，共同提高了《機電傳動與控制》課程的學習質(zhì)量。實踐表明，以任務(wù)為驅(qū)動的案例和實踐教學是《機電傳動與控制》教學改革的有效模式，在隨后的課程教學中仍可采用，并推薦在其他專業(yè)課程教學中使用。