OBE理念下“無人機(jī)電機(jī)原理”課程教學(xué)設(shè)計研究

摘要：“OBE理念”是當(dāng)前教育教學(xué)中的重要理念之一，對提高課堂教學(xué)效果、實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)有著重要的作用?！盁o人機(jī)電機(jī)原理”課程在高職無人機(jī)專業(yè)課程體系中屬于理論性較強(qiáng)的專業(yè)課，是學(xué)習(xí)無人機(jī)裝調(diào)維修技術(shù)的基礎(chǔ)。針對當(dāng)前“無人機(jī)電機(jī)原理”課程教學(xué)存在學(xué)生崗位適配性不佳的問題，基于OBE理念，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)評價等角度出發(fā)，重構(gòu)教學(xué)設(shè)計，并以無人機(jī)電動動力系統(tǒng)裝調(diào)內(nèi)容為案例，描述了教學(xué)活動的具體實施過程，旨在提升教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的崗位適應(yīng)能力，為培養(yǎng)無人機(jī)行業(yè)及相關(guān)領(lǐng)域從事裝調(diào)和維修的技術(shù)型人才提供保障。

關(guān)鍵詞：OBE理念；“無人機(jī)電機(jī)原理”課程；教學(xué)研究

中圖分類號：G712文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract："OBEconcept"isoneoftheimportantideasincurrenteducationandteaching，andplaysanimportantroleinimprovingtheeffectofclassroomteachingandachieving thegoaloftalenttraining.The"UAR MachinePrinciples"courseisaprofessionalcoursewithstrongtheoreticalcoursesinthehighrankingdroneprofessionalcoursesystem，andisthebasisforlearningdronesandmaintenanceandmaintenancetechnology.Inresponsetothecurrentproblemsofpoorstudentsintheteachingofdronemotorcourses，basedontheperspectiveoftheOBEconcept，fromtheperspectiveofteachinggoals，teachingcontent，teachingmethods，etc.Thesysteminstallationcontentisthecase，whichdescribesthespecificimplementationprocessofteachingactivities.Itaimstoimprovethequalityofteaching，improvestudents'jobadaptability，andprovideguaranteeforthecultivationoftechnicaltalentsengagedinandmaintainedbythedroneindustryandrelatedfields.

Keywords：OBEconcept；"UAVMotorPrinciples"Course；Teachingandresearch

近年來，無人機(jī)可分類為軍用和民用，廣泛應(yīng)用于城市管理、農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、氣象、電力、搶險救災(zāi)、視頻拍攝等行業(yè)［1］，成為當(dāng)今科研單位關(guān)注的熱門前沿技術(shù)。2023年7月，“詳解《無人駕駛航空器飛行管理暫行條例》法與理”立法專家暢談會在北京舉行，這是我國首次從國家戰(zhàn)略層面對無人機(jī)管理與發(fā)展作出部署，覆蓋“人”“機(jī)”“環(huán)”全生命周期和全鏈條的管理，首要目的是為符合生產(chǎn)制造標(biāo)準(zhǔn)的絕大多數(shù)微型、輕型、小型無人機(jī)提供開放的運(yùn)行合規(guī)環(huán)境［2］，從而推動無人機(jī)行業(yè)迎來更快速的發(fā)展。這一形勢下，高校應(yīng)該進(jìn)一步加強(qiáng)對無人機(jī)的課程建設(shè)，武昌職業(yè)學(xué)院在2019年開設(shè)了無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)（中國普通高等學(xué)校?？茖I(yè)），經(jīng)過4年的發(fā)展，專業(yè)課程建設(shè)和人才培養(yǎng)方案逐漸完善，該專業(yè)的“無人機(jī)電機(jī)原理”課程理論性強(qiáng)，對于學(xué)生而言學(xué)習(xí)難度較大，為提升教學(xué)效果，教學(xué)團(tuán)隊經(jīng)過調(diào)研與實踐，結(jié)合學(xué)院具體情況，對教學(xué)設(shè)計進(jìn)行改革。

一、課程基本情況

課程開設(shè)在大一下學(xué)期，其總學(xué)時為36學(xué)時。課程內(nèi)容在整個專業(yè)知識體系中起到承上啟下的作用，能加深學(xué)生對電磁感應(yīng)原理的理解、電路知識的掌握和無人機(jī)系統(tǒng)組成的認(rèn)識，對進(jìn)一步學(xué)習(xí)“多旋翼組裝與調(diào)試”“固定翼組裝與調(diào)試”等專業(yè)課做鋪墊，為解決復(fù)雜工程問題打下基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的電機(jī)課程普遍以直流電機(jī)、異步電機(jī)、同步電機(jī)為主要學(xué)習(xí)對象，按基本結(jié)構(gòu)、工作原理、機(jī)械拖動特性為主線開展教學(xué)，對學(xué)生而言內(nèi)容較廣、理論性強(qiáng)，教學(xué)內(nèi)容枯燥且與行業(yè)關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，缺乏綜合實驗內(nèi)容，使得教學(xué)效果不佳。因此，傳統(tǒng)的電機(jī)學(xué)教學(xué)體系不適用于無人機(jī)專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)。

二、課程教學(xué)設(shè)計

（一）課程設(shè)計理念

近年來，教育部大力推動高校開展工程教育專業(yè)認(rèn)證工作，成果導(dǎo)向、以學(xué)生為中心、持續(xù)改進(jìn)是工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心理念［3］。成果導(dǎo)向教育（OutcomeBasedEducation，簡稱OBE）因其目標(biāo)明確、定位精準(zhǔn)的特征，日益成為備受推崇的教育理念之一［4］。為了解決傳統(tǒng)電機(jī)課程教學(xué)中存在的問題，通過借鑒OBE教學(xué)理念，以成果為目標(biāo)導(dǎo)向，采用逆向思維的方式進(jìn)行教學(xué)設(shè)計方法，重構(gòu)教學(xué)目標(biāo)，將社會需求明確教學(xué)成果目標(biāo)，再結(jié)合預(yù)期成果目標(biāo)確定每節(jié)課的內(nèi)容重點(diǎn)，開展教學(xué)活動，實施教學(xué)方法和完成教學(xué)評價。最后，根據(jù)就業(yè)情況和崗位適配性的反饋，掌握無人機(jī)行業(yè)對人才的需求變化，持續(xù)優(yōu)化培養(yǎng)方案，加強(qiáng)對學(xué)生實際工程應(yīng)用能力的鍛煉，培養(yǎng)符合社會需求的綜合應(yīng)用型人才。基于OBE教育理念的課程設(shè)計流程如圖1所示。

（二）教學(xué)目標(biāo)設(shè)定

傳統(tǒng)教學(xué)目標(biāo)要實現(xiàn)知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價值觀三維目標(biāo)的有效融合銜接［5］，結(jié)合OBE理念，將傳統(tǒng)目標(biāo)與成果導(dǎo)向納入綜合教學(xué)目標(biāo)。為了掌握行業(yè)發(fā)展情況和社會對人才的要求，培養(yǎng)具備無人機(jī)學(xué)科知識與技術(shù)技能的復(fù)合型、創(chuàng)新型、發(fā)展型高素質(zhì)技術(shù)技能人才，專業(yè)教師定期與企業(yè)對接，了解專業(yè)對口的工作崗位、工作任務(wù)、必備的能力和素質(zhì)。同時，學(xué)院聘請企業(yè)專家與本院課程團(tuán)隊共同研討教學(xué)成果目標(biāo)，結(jié)合學(xué)生在畢業(yè)后從事的工作內(nèi)容分解社會需求，再將社會需求分解為知識目標(biāo)、能力目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)三個方面。最后，以運(yùn)用基本理論解決工程實際問題為目標(biāo)分解出課程具體的目標(biāo)。教學(xué)目標(biāo)的具體的指標(biāo)點(diǎn)如表1所示。

（三）教學(xué)內(nèi)容設(shè)計

教學(xué)內(nèi)容是OBE理念實施的核心要素，需要遵循目標(biāo)導(dǎo)向原則，圍繞教學(xué)目標(biāo)設(shè)計合理的教學(xué)內(nèi)容。結(jié)合課程教學(xué)設(shè)計的基本依據(jù)，以具備就業(yè)崗位所需理論知識、實操技能和道德素質(zhì)為目標(biāo)，以學(xué)生知識和能力發(fā)展的規(guī)律為主線，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，重構(gòu)的教學(xué)內(nèi)容可以幫助學(xué)生提高解決實際問題的能力。同時，在教學(xué)內(nèi)容中融入課程思政設(shè)計，根據(jù)課程思政設(shè)計挖掘每章原理背后蘊(yùn)含的思政元素，為學(xué)生提供價值引領(lǐng)，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)、愛國情懷、交流合作能力和科學(xué)思維，重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計詳見表2所示。

（四）教學(xué)方法

1.使用的教法

教師授課前根據(jù)調(diào)查問卷、課堂測試和作業(yè)掌握學(xué)生對前期知識的掌握情況；課堂上采用講授法、演示法、實驗法、自主學(xué)習(xí)法和案例教學(xué)法結(jié)合的方式；課后通過布置作業(yè)和預(yù)習(xí)任務(wù)，幫助學(xué)生循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí)理論知識與應(yīng)用技能。

2.使用的學(xué)法

課上學(xué)生通過小組討論、動手實踐、提問互動、模仿觀察，運(yùn)用所學(xué)的知識理論和研究方法解決實際問題，促進(jìn)對基礎(chǔ)知識和基本技能的理解、分析、應(yīng)用。課后學(xué)生通過線下作業(yè)、線上慕課進(jìn)行自學(xué)提升。

3.資源及信息技術(shù)

課程教學(xué)資源包括視頻、圖片、PPT、慕課和實訓(xùn)室設(shè)備，建設(shè)實訓(xùn)室為學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)環(huán)境，完成系統(tǒng)建模、電機(jī)控制系統(tǒng)仿真、無人機(jī)電動動力系統(tǒng)裝調(diào)、無人機(jī)電機(jī)維修等任務(wù)的學(xué)習(xí)。

三、教學(xué)實施

以實訓(xùn)項目二為例，從實驗?zāi)繕?biāo)、實驗準(zhǔn)備、實驗過程、實驗反饋、實驗總結(jié)五個步驟說明OBE理念下課程教學(xué)活動的具體實施過程。

（一）實驗?zāi)繕?biāo)

學(xué)生在學(xué)習(xí)了前七章內(nèi)容的基礎(chǔ)上，掌握了無人機(jī)電動動力系統(tǒng)的組成、無人機(jī)電機(jī)的工作原理、電機(jī)調(diào)速控制方法和維修保養(yǎng)方法等理論知識。為了加強(qiáng)就業(yè)崗位適配性，提升學(xué)生的專業(yè)技能，項目二的實驗?zāi)繕?biāo)是要求學(xué)生熟練掌握系統(tǒng)的組裝、焊接、調(diào)試技術(shù)，同時要求學(xué)生遵守職業(yè)道德、規(guī)范操作行為。

（二）實驗準(zhǔn)備

依據(jù)OBE理念強(qiáng)調(diào)的“以學(xué)生為本”的學(xué)習(xí)產(chǎn)出和學(xué)習(xí)成效，在開展實訓(xùn)項目二前，采用理論測試和調(diào)查問卷的方式對2022級的150名學(xué)生的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)掌握情況進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計，調(diào)查結(jié)果如圖2所示。根據(jù)調(diào)查結(jié)果可知，67%的學(xué)生對前期學(xué)習(xí)的無人機(jī)電機(jī)理論知識掌握得比較好，87%的學(xué)生對無人機(jī)電動動力系統(tǒng)的安裝流程一點(diǎn)都不了解或者有一點(diǎn)了解。說明大部分學(xué)生雖然掌握了一定的理論知識，但并不清楚如何將理論應(yīng)用到實際項目中，對裝調(diào)操作只有比較模糊的概念。

（三）實驗過程

首先，回顧前期已經(jīng)學(xué)習(xí)的系統(tǒng)組成和工作原理，包括無人機(jī)電動動力系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)、功能和連接關(guān)系。通過梳理已經(jīng)學(xué)習(xí)的知識點(diǎn)，學(xué)生能建立整體知識的框架結(jié)構(gòu)，加深對無人機(jī)電動動力系統(tǒng)各組件的認(rèn)識。其次，為了保證整體的學(xué)習(xí)效率，教師對學(xué)生進(jìn)行分組，每組選擇一位對理論知識和實操流程掌握較好的同學(xué)作為組長。再次，教師親自示范實驗的操作步驟，并將工作原理和注意事項說明清楚，包括：無人機(jī)電機(jī)主要為外轉(zhuǎn)子無刷直流電機(jī)，轉(zhuǎn)子軸與螺旋槳為螺紋連接，定子上的安裝螺紋通過螺栓與安裝座進(jìn)行固定，電機(jī)的轉(zhuǎn)向可以通過改變?nèi)嗑€的連接次序，并強(qiáng)調(diào)只有正確的裝調(diào)流程和規(guī)范的操作才能順利完成裝調(diào)工作，使學(xué)生對裝調(diào)規(guī)范有一定的體會，操作流程如圖3所示。最后，由學(xué)生參照《裝調(diào)作業(yè)指導(dǎo)書》開展實操訓(xùn)練。在實操訓(xùn)練過程中，授課教師采用小組巡查的方式了解學(xué)生對無人機(jī)電動動力系統(tǒng)裝調(diào)的掌握程度，時刻關(guān)注學(xué)生的操作流程的正確性、操作方法的規(guī)范性，及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生的錯誤操作和不規(guī)范操作并予以指正，同時單獨(dú)指導(dǎo)不會操作和進(jìn)度較慢的學(xué)生。整個教學(xué)過程中，教師通過采用啟發(fā)式、情景模擬式和演示、分組實操的教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)，并對操作規(guī)范、快速、準(zhǔn)確的組別在平時成績中予以加分鼓勵。

（四）實驗反饋與總結(jié)

在實訓(xùn)結(jié)束后，由每組組長對每位組員的操作進(jìn)行總結(jié)，并邀請操作規(guī)范的學(xué)生上臺演示。課后填寫實驗報告并布置調(diào)查問卷，調(diào)查問卷包括以下內(nèi)容：（1）是否清楚無人機(jī)電動動力系統(tǒng)的組成？（2）是否清楚無人機(jī)電動動力系統(tǒng)的裝調(diào)流程？（3）是否清楚裝調(diào)的操作規(guī)范？（4）是否了解職業(yè)素養(yǎng)的要求？（5）對教學(xué)過程有哪些建議？根據(jù)調(diào)查結(jié)果，82%的學(xué)生通過項目實訓(xùn)二的學(xué)習(xí)掌握了裝調(diào)技術(shù)，教學(xué)達(dá)到了應(yīng)知應(yīng)會、熟練操作的目標(biāo)成效。與此同時，對調(diào)查問卷中問題（5）的結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計，根據(jù)學(xué)生對實驗設(shè)備、實驗時間提出的意見繼續(xù)調(diào)整課程設(shè)計，形成“評價—反饋—改進(jìn)”的良性循環(huán)，深化OBE理念在該課程教學(xué)中的應(yīng)用，使課程教學(xué)達(dá)成“PDCA”閉環(huán)螺旋式上升，持續(xù)提高教學(xué)效果?？傮w來看，該項目實踐取得了較好的效果。

四、教學(xué)評價

基于OBE理念，課程考核評價體系以課程目標(biāo)為導(dǎo)向，通過客觀、科學(xué)的手段對學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評價和反饋?！盁o人機(jī)電機(jī)原理”課程從知識目標(biāo)、技能目標(biāo)和素質(zhì)目標(biāo)三個方面，在課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)、期末考試和課堂實訓(xùn)四個環(huán)節(jié)開展教學(xué)評價?？己朔绞綄⒘炕u價與質(zhì)性評價相結(jié)合，評價目標(biāo)在于激勵和改進(jìn)，具有較強(qiáng)的目標(biāo)導(dǎo)向性，同時能貫穿整個教學(xué)環(huán)節(jié)，避免學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不認(rèn)真。再根據(jù)教學(xué)評價的反饋，對預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，使教學(xué)設(shè)計更加完善。

五、結(jié)論與討論

“無人機(jī)電機(jī)原理”課程的理論知識具有多學(xué)科性和不易懂的特點(diǎn)，一部分同學(xué)難以將理論知識與實際工作內(nèi)容相結(jié)合?；贠BE理念，通過重新設(shè)定教學(xué)目標(biāo)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，圍繞學(xué)習(xí)成果設(shè)計教學(xué)環(huán)境，設(shè)計全面的評價體系，以成果為導(dǎo)向的教學(xué)方式使學(xué)生重視知識的歸納、總結(jié)以及綜合運(yùn)用，使教師能根據(jù)教學(xué)反饋持續(xù)改進(jìn)教學(xué)活動，不斷提升教學(xué)質(zhì)量，建立良性循環(huán)。

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作者簡介：謝康怡（1994—），女，漢族，湖北武漢人，碩士，助教，研究方向：無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)。