“機電傳動控制”思政元素的思考與教學(xué)方法探討

黃俊杰，黃存捍，魏紹亮

（河南理工大學(xué) a.機械與動力工程學(xué)院；b.教務(wù)處，河南 焦作 454000）

引言

制造業(yè)是國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一，我國的制造業(yè)正由制造大國向制造強國轉(zhuǎn)型，對高端技能型人才的需求日益凸顯。而人才的培養(yǎng)更是重中之重，培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞纳鐣髁x建設(shè)者和接班人是高等工科院校義不容辭的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)?！皺C電傳動控制”課程是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)必修的一門核心專業(yè)課，根據(jù)科學(xué)發(fā)展和內(nèi)在規(guī)律，從機電系統(tǒng)入手，以電動機為對象、控制為目的，為機電裝備提供運動控制，滿足實際工程要求。在“智能制造2025”與“煤礦智能化”的背景下，該課程的知識結(jié)構(gòu)為培養(yǎng)智能制造、機電一體化人才提供了必要的理論知識。除傳授知識與能力培養(yǎng)外，人才的價值取向與塑造在當(dāng)今尤為關(guān)鍵，高校工科院校思想政治理論教育已成為我國教育體系的重要環(huán)節(jié)之一。正如全國高校思想政治工作會議強調(diào)高校要把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過程，實現(xiàn)全員育人、全程育人、全方位育人?；诹⒌聵淙说恼n程思政如何與專業(yè)課程有機融合，達到潤物無聲的育人目的，實現(xiàn)知識、能力與價值于一體的人才培養(yǎng)，是首要思考的重要問題和努力方向。

為了更好理解課程思政，劉建軍從理論上對課程思政的內(nèi)涵、必要性與可能性、特點與優(yōu)勢，以及原則與路徑，進行比較全面的闡釋。董小龍介紹了理工類大學(xué)課程思政建設(shè)上應(yīng)進一步明確理念，細(xì)化實施方案，強化建設(shè)合力，提高師生動力。將專業(yè)課程與思想政治理論課程有機融合，高靖從課程思政在工科專業(yè)課程教學(xué)中存在的問題入手，提出課程思政在工科專業(yè)課程教學(xué)中教學(xué)與思政元素結(jié)合、運用多種教學(xué)方式等策略，在教學(xué)中逐步培養(yǎng)學(xué)生的素養(yǎng)。孫秋野等分析傳道授業(yè)解惑的辯證關(guān)系，針對6項課程思政培養(yǎng)目標(biāo)等提出10類課程思政在專業(yè)課中的融入策略，并以“電力系統(tǒng)分析”為例，探討了思想政治理論課程建設(shè)方案的有效性和可行性。韓慶玨等 以《機電傳動系統(tǒng)動力學(xué)基礎(chǔ)》一節(jié)為例，探討了思政元素挖掘的角度和方法，分析了課堂實施的具體操作策略，為工科應(yīng)用類專業(yè)課程思政建設(shè)提供實踐參考。陳薪羽以“機電傳動控制”課程為例探索了四個方面的人文素養(yǎng)和工程素養(yǎng)的培養(yǎng)方法，對課程思政教育融入理工科專業(yè)課程思政的方式進行了思考和設(shè)計。本文分析機電傳動控制知識體系及要求，提出“知—記—用—創(chuàng)”的系統(tǒng)化學(xué)習(xí)模式，確保學(xué)生掌握專業(yè)知識并具備相應(yīng)的能力，結(jié)合思想政治理論課程的內(nèi)涵，挖掘“機電傳動控制”課程的思政元素，在傳授知識和能力培養(yǎng)的同時，使之與專業(yè)課程內(nèi)容無縫銜接，切實達到教學(xué)全過程育人的目的。

一、課程的知識體系

機電傳動控制是研究以電動機為動力，通過對電動機的控制，實現(xiàn)對機械裝備的運動要求。該課程理論性強，知識點零碎，為了便于學(xué)生掌握，將主要知識體系進行梳理，結(jié)合課程教學(xué)目標(biāo)，課程內(nèi)容的具體體現(xiàn)及培養(yǎng)能力總結(jié)如下。

（一）機電系統(tǒng)的動力學(xué)基礎(chǔ)

該部分推導(dǎo)了機電傳動系統(tǒng)的運動方程式及其含義，深刻理解機電傳動穩(wěn)定性的含義及如何判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性，通過學(xué)習(xí)使學(xué)生把電動機和機械系統(tǒng)兩者間通過動力學(xué)建立聯(lián)系，從而培養(yǎng)學(xué)生分析、判斷機電系統(tǒng)穩(wěn)定運行的能力。

（二）電動機原理與特點

主要講授常用動力電機（直流/交流）和控制電機（步進/伺服）的結(jié)構(gòu)、工作原理，理解掌握其機械特性以及啟動、調(diào)速與制動方法，具備運用知識的能力即根據(jù)實際工況及運行時電機特性，合理選用和使用電動機。

（三）電機控制系統(tǒng)

主要包括繼電器-接觸器控制電路中的元器件的特性、控制方法，能夠設(shè)計一些簡單的控制線路，控制電機中驅(qū)動電路的器件如晶閘管的工作原理、典型整流與逆變電路特點；理解逆變與脈寬調(diào)制的工作原理控制技術(shù)等，通過學(xué)習(xí)鍛煉學(xué)生運用專業(yè)軟件編程、仿真與操作的能力，具備分析問題并創(chuàng)造性提出解決方案的能力。

（四）直流/交流調(diào)速與步進電機控制系統(tǒng)

從系統(tǒng)角度講授機電裝備的控制系統(tǒng)組成、原理及控制方式等；理解交/直流自動調(diào)速系統(tǒng)中基本環(huán)節(jié)及常用反饋環(huán)節(jié)特點及適用場所；培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)生產(chǎn)機械的要求，合理選用機電傳動控制系統(tǒng)及解決實際生產(chǎn)中控制系統(tǒng)運行問題的能力。這4部分內(nèi)容相互聯(lián)系、逐層遞進，形成了課程的知識體系，如圖1所示。

圖1 “機電傳動控制”課程知識體系圖

二、課程思政元素的思考與提煉

本課程在全面梳理課程知識體系和育人價值體系的基礎(chǔ)上，擬提煉以下三個育人元素在課程教學(xué)中實施。

（一）哲學(xué)思維、數(shù)學(xué)思想育人元素

深入研讀課程內(nèi)容，其中包含有系統(tǒng)論、辯證法、實踐論等哲學(xué)思維與數(shù)學(xué)思想，下面從四個方面具體闡述課程中挖掘的哲學(xué)思維和數(shù)學(xué)思想。

1.系統(tǒng)論。從全書整體來看該課程的知識框架，在本質(zhì)上有著系統(tǒng)性的聯(lián)系，具體表現(xiàn)在該課程的知識體系圖中。系統(tǒng)化構(gòu)建“知—記—用—創(chuàng)”的學(xué)習(xí)模式，對各章甚至節(jié)的內(nèi)容，需學(xué)生熟知專業(yè)術(shù)語，理解性記憶其結(jié)構(gòu)、原理與特性，對基本原理、方法活學(xué)活用、學(xué)以致用，最終方能達到自我突破與創(chuàng)新。

2.辯證思維。任何事物具有兩面性，分析問題不妨從多個角度甚至對立面去思考和看待問題，如負(fù)載機械特性中的位能性轉(zhuǎn)矩，當(dāng)同一個物體處于不同的運動方向（上升或下降）時，作用在物體上的力矩對其運動有著促進或阻礙作用，培養(yǎng)辯證思維，有助于讓學(xué)生從多角度看待問題和分析問題。同樣，在教學(xué)過程中善于發(fā)現(xiàn)和挖掘課程中的科學(xué)思維，引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生樹立正確的世界觀與方法論。

3.實踐論。實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，該課程中除了基本理論知識外，實踐則是非常重要的一個環(huán)節(jié)，尤其是在理論基礎(chǔ)上設(shè)計的控制系統(tǒng)是用來控制實際機械裝備，必須反復(fù)調(diào)試。在講授理論性較強內(nèi)容時，結(jié)合實際或?qū)嵺`進行教學(xué)，效果更佳如電機制動特性部分，生產(chǎn)實習(xí)時的礦井提升機便是很好的例證。

4.數(shù)學(xué)思想。轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)問題對工科專業(yè)問題進行求解，是常用思維方法之一，如物體能夠在驅(qū)動力與阻力的作用下，滿足什么條件下能穩(wěn)定運行？在此用數(shù)學(xué)方法進行機電系統(tǒng)穩(wěn)定性判定，學(xué)生更易理解和掌握。

（二）價值取向與塑造育人元素

1.國家力量?！爸袊圃?025”報告中指出：以促進制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展為主題，以信息化與工業(yè)化深度融合的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化制造為主線，以推進智能制造為主攻方向，實現(xiàn)制造業(yè)由大變強的歷史跨越。在國家政策引導(dǎo)下，傳統(tǒng)機械面臨著轉(zhuǎn)型，機械自動化、智能工廠提上日程，呼吁學(xué)生的主力軍到制造隊伍中來，對中國制造和自主研發(fā)一直并繼續(xù)保持熱情和信心。紀(jì)錄片《大國重器》講述了充滿中國智慧的制造故事，再現(xiàn)了中國裝備制造業(yè)從無或小到大，到趕超的競爭力，體現(xiàn)中國裝備制造人多年來的堅持不懈、努力突破的精神以及實現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的決心。隨著我國經(jīng)濟建設(shè)不斷加速升級，給環(huán)境造成一定的影響，黨的十九大報告中提出了“綠水青山就是金山銀山”的生態(tài)環(huán)境理念，所有這些理念及發(fā)展在制造業(yè)中要求不斷地突破現(xiàn)有技術(shù)，實現(xiàn)新能源的開發(fā)、綠色制造來完成。在講授以電動機為主線的“機電傳動控制”課程時，將新能源、綠色制造等滲入課程內(nèi)容，無疑是引領(lǐng)國家經(jīng)濟發(fā)展的育人元素。

2.精神傳承與擔(dān)當(dāng)。在紀(jì)錄片《大國工匠》中講述的勞動者，憑著專注和堅韌，成為一個個領(lǐng)域不可或缺的頂級技工人才，他們勤奮實踐，兢兢業(yè)業(yè)奮戰(zhàn)在一線，被這個時代所銘記和傳頌，他們千錘百煉，精益求精，打磨“中國制造”，其所體現(xiàn)的寶貴精神值得我們傳承，激勵著學(xué)生們不怕磨難，在專業(yè)的道路上奮勇向前。

3.愛國情懷與奉獻。我國的制造業(yè)、智能裝備在很多領(lǐng)域尚處于“跟跑”地位，有的關(guān)鍵技術(shù)經(jīng)常被“卡脖子”。2018年“中興事件”和優(yōu)秀民族企業(yè)華為“斷供”之事，激勵并教育學(xué)生踏實進取，奮發(fā)努力，用滿腹的知識和熱情回報祖國。在關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)零突破，科技強國，提升國家的實力，提升民族的自信心與自豪感。除了以上育人元素，時政中的法律實例、工程倫理、中國抗疫精神等將與課堂內(nèi)容進行有機融合，合理安排課上、課間與課下時間，貫穿教學(xué)全過程，達到潤物無聲的效果。

三、教學(xué)方法與能力培養(yǎng)

教學(xué)內(nèi)容固然重要，但離不開教學(xué)方式的精心設(shè)計。在講授課程的過程中，主要采用啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)、信息技術(shù)融合教學(xué)、項目驅(qū)動式教學(xué)等方法。

（一）啟發(fā)式教學(xué)

啟發(fā)式教學(xué)主要運用已經(jīng)學(xué)過的知識，對一些問題進行探索，啟發(fā)同學(xué)們思考，培養(yǎng)同學(xué)們的科學(xué)精神，如在講解直/交流電機、控制電動機時，會啟發(fā)同學(xué)們對這些電動機結(jié)構(gòu)、特點進行總結(jié)，針對其優(yōu)、缺點提出自己的見解和改進方法，培養(yǎng)學(xué)生正確分析問題的能力。

（二）討論式教學(xué)

提出問題后，對學(xué)生進行分組，在理論學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生對實際機械裝備的控制系統(tǒng)進行方案設(shè)計，訓(xùn)練思維方式，在討論過程中不斷鼓勵學(xué)生大膽創(chuàng)新，敢于質(zhì)疑，培養(yǎng)求真的科學(xué)精神。

（三）信息技術(shù)融合教學(xué)

針對課程中晦澀難懂、抽象部分采用現(xiàn)代信息技術(shù)或工具如Solidworks、MATLAB、CADeSimu、Multisim等進行直觀再現(xiàn)結(jié)構(gòu)、特性等，引導(dǎo)學(xué)生借助于仿真透徹理解參數(shù)含義，扎實基礎(chǔ)，掌握專業(yè)分析軟件。

（四）項目驅(qū)動式教學(xué)

面向需求，通過小項目或課題，提高學(xué)生興趣和能動性，參與學(xué)科競賽，運用新技術(shù)、新方法進行科技創(chuàng)新，讓科研反哺教學(xué)，融于教學(xué)，使之學(xué)有所用，強化知識，從而提高技能，增強信心。通過提煉的課程內(nèi)容與思政元素的有機融合，采用上述多樣靈活的授課方法，必將起到事半功倍的效果，實現(xiàn)高端技能型專業(yè)人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

結(jié)語

在大力發(fā)展智能制造與裝備的背景下，培養(yǎng)德才兼?zhèn)涞膶I(yè)人才是高等院校的目標(biāo)和責(zé)任。本文從當(dāng)前技術(shù)需求出發(fā)，構(gòu)建了“機電傳動控制”課程的知識體系，提出了“知—記—用—創(chuàng)”的學(xué)習(xí)模式，夯實學(xué)生的理論知識；從三個方面介紹了學(xué)生的價值取向與塑造的思政元素，最后給出了四種類型的授課方式，為培養(yǎng)具備嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維、科技報國情懷的德才兼?zhèn)鋵I(yè)人才提供保障。