新工科背景下“电机及拖动”课程教学模式的探索与研究.pdf
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1、第二十八卷第二期Vol.28,No.2JOURNAL OF ANHUI ELECTRICAL ENGINEERING PROFESSIONAL TECHNIQUE COLLEGE安徽电气工程职业技术学院学报2023年6 月June 2023新工科背景下“电机及拖动”课程教学模式的探索与研究张文龙,吴金玲,孟垂懿,原欣,黄(沈阳工程学院国际教育学院,辽宁沈阳1 1 0 1 3 6)硕,贺恩平摘要:电机及拖动课程是电气自动化类专业的基础课程之一。基于新工科对培养创新型人才的要求,在确定电机及拖动课程的教学内容的前提下,结合OBE教育理念及项目式教学和SPOC混合式教学的方法,对此课程的教学模式进行
2、改革与创新,以期培养符合新工科要求的创新型高水平人才。关键词:新工科SPOC教学;OBE教育;教学模式中图分类号:G424.2文献标识码:A文章编号:1 6 7 2-9 7 0 6(2 0 2 3)0 2-0 1 2 0-0 6Exploration and Research on the Teaching Model of Motor and Dragunder the Background of New EngineeringZHANG Wenlong,WU Jinling,MENG Chuiyi,YUAN Xin,HUANG Shuo,HE Enping(School of Intern
3、ational Education,Shenyang Institute of Engineering,Shenyang 110136,China)Abstract:The motor and drag course is one of the basic courses for electrical automation majors.Based onthe requirements of the new engineering for cultivating innovative talents as well as the preset teachingcontent,the teach
4、ing model of this course is reformed and innovated to cultivate qualified innovative high-level talents,by employing the OBE concept and applying project-based SPOC hybrid teaching methods.Key words:new engineering;SPOC teaching;OBE;teaching model为应对日益复杂的国际形势同时顺应我国工业发展战略的调整与改革,2 0 1 7 年教育部提出了“新工科”发展
5、目标 。新工科的目的是培养多元化,创新型的高技能、高水平人才 2 。这就需要对工程类专业的教学方法及理念进行改革和发展,形成以学生为中心的教学模式,更充分调动学生学习的积极性和参与性,促进知识向成果的转化,加快理论向实践的转变。电机及拖动课程作为电气自动化类专业的基础课程,是学习后续专业主干课程(如电力系统分析、继电保护等专业课程)的基础。电机及拖动课程有抽象的模型、复杂的电磁关系和数学运算,传统的教学中更多表现为以教师为主体的理论知识的讲解,教学过程中学生的参与程度较低,学生普遍感觉比较吃力且无法将理论灵活运用于实践。在新工科对培养创新驱动型人才的要求的背景下,文章结合项目驱动式教学及SPO
6、C混合式教学等方法来提高学生在教学中的主体地位,并基于OBE教育评价模式对学生的学习目标(产出)进行评价,以提高学生的专业素养和创新能力。收稿日期:2 0 2 3-0 3-2 8基金项目:2 0 2 2 年度辽宁省社会科学规划基金项目“双碳背景下产教融合创新型人才培养路径的探索与研究”(项目编号:L22CJY017)。作者简介:张文龙(1 9 9 4 一),男,黑龙江绥化人,硕士研究生,助教。:120张文龙,吴金玲,孟垂懿,原欣,黄硕,贺恩平:新工科背景下“电机及拖动”课程教学模式的探索与研究一、新工科背景下教学内容的调整1.课程知识体系的调整课程大纲的编写中,沈阳工程学院国际教育学院(以下简
7、称学院)以往的电机及拖动课程的授课学时为8 4 学时,其中理论授课6 0 学时,实践授课2 4 学时,以教师的理论授课为核心的教学模式。改革后的课时分配为理论授课4 8 学时,实践授课4 0 学时,实践授课分为物理实验2 4 学时和仿真实验1 6 学时。仿真实验以项目式教学及SPOC混合式教学方法互相结合的方式展开。将理论授课和实验教学互相融合,相互促进,既解决了理论授课课时减少的影响也可以更好地调动学生学习的积极性并提高实践创新的能力。实际授课中,调整了教学内容和顺序,首先从中学阶段学习的电磁感应定律为切入点,补充了磁路定理的相关内容;为更好地加深学生对于较为抽象的磁路的理解,授课过程中更注
8、重与上学期的电路定理进行类比;调整了教材中原有的直流电机一变压器一异步电动机的知识结构,将对于旋转电机的学习起到基础作用的变压器置于理论知识讲解的第一部分;最后,为了与学院即将开设的电力系统分析等专业课程进行衔接,将同步发电机的基本结构、原理及运行特性也作为授课的内容之一。调整后的课程体系为磁路(补充内容)一变压器一直流电机一异步电机一同步电机。2.紧跟科技前沿,引入新知识点新工科的宗旨是培养顺应时代进步全面发展的创新型人才。科研成果是时代进步的标志产物。为提升学生的科研视野和创新意识,在电机及拖动课程教学中引人了新知识点。(1)高速电机和节能电机。高速电机和节能电机分别是顺应现代工业快速发展
9、和我国节能减排发展战略而研制的新型电机。通过对两种电机的结构和运行特点的讲解可以让学生对我国工业领域中的电机的发展方向及研究思路有一定的了解。(2)永磁电机。永磁电机在航空航天及精密仪器领域中具有广泛应用,同时也是材料学领域的研究重点。永磁电机内容的讲解也能激励学生注重知识的拓展与积累,了解学科间的融合是目前科学研究的趋势。二、OBE理论下的课程教学模式改革新工科不仅要求完善的课程体系与知识体系,更要求采用新的课程教学模式。教学过程中需要从传统的以教师为核心转变为以学生为主体,以学生的创新能力的提高及思维方式的转变为导向,将学习产出进行量化。OBE理论(成果导向教育)是一种面向目标、能力及需求
10、的教育模式 3 。模式不仅包括对学生所学理论知识的评价,更强调对学生的个性化培养与形成性评价,以解决传统教学模式中学生学习知识死板和应用实践能力差的问题。以OBE理论为基础,通过翻转课堂的教学模式将项目式教学、混合式教学等方法融人到电机及拖动课程教学之中。让学生成为教学的主体;对教学过程中的不同阶段、不同环节采取相应的评价方式;以学习成果为导向让学生真正清楚此门课程要学什么,为什么学,需要取得的学习成果又是什么等关键问题。真正将培养既有扎实的基础知识又有创新实践能力的全面型人才作为教学的最终目标。1.项目驱动式教学项目式教学是一种以学生学习为中心,以工程训练项目为导向的教学模式。结合多种现代教
11、育理念和方法来提高学习过程中学生的主动性和积极性;提高学生的工程实践能力 4 。电机及拖动课程教学中,在翻转课堂教学模式的基础上,结合了课程的特点将教学内容模块化分解。授课内容分为变压器空.121 安徽电气工程职业技术学院学报载运行仿真、变压器的负载运行仿真等十个项目模块,并且每个项目模块的基本实验要素与注意事项以视频形式提前分发给学生。线下授课时按照“学生提问一教师解答一问题解决一思考总结”的过程实现。充分激发了学生的课前的自学能力和课中的思考能力以及课后的总结提高能力,从而加强了学生的实践能力和思维能力,实现了学生在教育教学过程中的主体地位。项目驱动式教学过程可以分为三个阶段。(1)项目设
12、计。将每一个项目模块制成“学习指导”文档分发给学生。文档包括章节简介一学习目标(产出)一项目内容一参考材料一课堂概念图五个部分。以学院的发电厂及电力系统专业2 1 级电机及拖动课程的第三章第二节三相异步电动机的机械特性为例,学习目标(产出)和课堂概念图分别如图1 和图2 所示。熟悉三种异步电机电磁转矩表达形式的特征和应用场景;理解转差率s对于异步电机运行状态的划分以及关键点的特征参数;掌握异步电动机的各起动方式的特征对比以及应用场景;理解为什么异步电动机全压起动电流大而转矩不很大;能够利用各起动方式的特征进行计算和方案对比选择;掌握异步电动机的各制动方式的特征对比以及应用场景;理解为什么绕线异
13、步电动机可以转子串电阻起动、制动、调速,而笼形异步电机不便;能够利用工程近似计算起重机用绕线转子异步电动机的串电阻起动、制动、调速情况;理解异步电动机的各调速方法特征对比以及应用场景;理解电力电子技术对于电机拖动的作用及高性能电气传动技术未来的发展趋势。图1 学习目标(产出)类似直流电机理想空载转速点同步转速点(0,n1)n1=60f/pSm文X1o+X2amipu3Tmax=4关键特征4nf.(X10+X2)最大转柜点入m=Tmax/TN一股过载能力2 2.2ku-Ta/T机械特性起动点(Tst,0)二次型曲线左开口有极值(Tmax,nm)固有特性稳定运行的电机拖动状态二次曲线等同直线0ss
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