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基于应用型人才培养的高校“电机与拖动”教学改革研究

周凯凯
  
教育文创媒体号
2024年52期
河南牧业经济学院 河南省郑州市 450046

摘要:应用型人才培养是近年来高等教育的热点话题之一,符合新工科培养高素质、创新型人才的要求。“电机与拖动”课程是高校电气工程及自动化专业及相关专业的基础课程之一,如何在该课程中落实应用型人才培养目标,如何对课程教学进行改革创新,是一个值得深入研究的问题。本文即对此展开综合研究,参考了相关文献资料,也结合自身教育工作经验。通过研究,明确了高校“电机与拖动”课程改革的必要性,分析“电机与拖动”课程教学现状,提出“电机与拖动”课程教学改革的具体措施,包括创新教材设计、以学生为中心、利用数字展示、加强实践教学、开展仿真实验等,来改革高校“电机与拖动”应用型人才培养模式。

关键词:高校;“电机与拖动”;应用型人才;培养措施;教学改革

引言:

传统高校育人模式的特点是理论多、实践少,所培养的人才是学术型人才,而非应用型人才。在“十四五”规划下,围绕“建设中国特色应用技术大学”的主题受到各大高校的重视,新一轮科技革命和产业变革迫切需要应用型人才培养,要全力解决“有原料、没有好材料,能设计、不能优制造”问题。也因此,聚焦于应用型、技术技能型人才培养,成为新时期高等教育改革发展的重要任务,是实现教育强国、科技强国、人才强国的必要保障,更是逐渐演变成关乎国家经济社会发展,关乎国家安全命脉的重大问题。高校“电机与拖动”是一门理论性与实践性并存的课程,落实应用型人才培养目标,对课程教学模式进行改革,增加实践教学课的比重,创新课程教学方法,让学生将本课程理论吃透,提升实践能力,既有利于学生全面成长,也有利于促进高校一流学科建设。

一、“电机与拖动”课程简介

“电机与拖动”是高校电气工程及自动化专业及相关专业的一门基础课程,主要教学内容包括直流电机与交流电机的基本结构、电力拖动系统、变压器构造、控制电机等模块的理论知识学习模块,以及认识各类电机、掌握电机绕组拆卸、掌握电机装配及相关电工仪表使用、掌握通过实验测量和检修电机的运行特性的方法等实践教学模块。

“电机与拖动”课程的特点主要为三个方面。第一,“电机与拖动”课程是一门理论与实践并存的课程。既要求学生掌握电机、电力拖动系统、变压器等理论知识;同时也要求学生提升电机组装与拆卸、电机运行参数测量等实践能力。第二,“电机与拖动”课程内容繁杂难懂。“电机与拖动”课程中涉及一些电磁感应原理、力学、电机认识、电机原理等方面的理论知识较为繁复,概念多、公式多,推导复杂,理解起来有一定难度,电机绕组拆装、电机运行参数检测等实验也具有一定难度。第三,“电机与拖动”课程与工程实践紧密相关。“电机与拖动”课程的教学内容具有很强的实用性,与工程实践紧密相关,在生活中能够找到各类电机实际应用的案例。

二、高校“电机与拖动”应用型人才培养的价值

高校“电机与拖动”以应用型人才培养为目标,重构课程体系,对于国家、行业、学生等均有着非常重大的价值。在国家层面,“电机与拖动”应用型人才培养无疑是在实现应用型高校、应用型学科建设的目标,教育的方向性更强、目的性更明确。其与实践活动的关系更密切,是实现教育强国、科技强国、人才强国的必要保障,抓住社会重大变革,用人才来支持国家发展需要。在行业层面,随着电机制造行业的快速发展,对高素质的应用型、创新型人才的需求日益增加,“电机与拖动”应用型人才培养为社会输送大量新鲜血液,可以满足相关企业的生产与发展需求,持续推动电机制造行业以及研究行业的技术创新和产业升级。而在学生层面,则提升了学生的就业竞争力,高校“电机与拖动”课程结合社会工作实际需要,对课程教学内容进行创新,以培养应用型人才为目标,让人才将理论知识融会贯通,并具备较强的技能实践能力与创新能力,走上岗位后能够快速适应岗位需求,学生的就业竞争力会因此得以提升,发展机会也会更多。

三、高校“电机与拖动”应用型人才培养现状

应用型高校、应用型学科建设是教育部重要指示,是新时期高等教育改革发展的重要任务,在教育部指导下,高校“电机与拖动”课程在积极探索应用型人才培养目标,对课程育人模式进行改革,取得了非常不错的成果,应用型人才培养的力度在持续加强。但是部分高校“电机与拖动”应用型人才培养过程中,仍然存在一定问题,主要表现为部分高校的“电机与拖动”实践课的占比少,实践资源也比较匮乏,一些实践性的教学方法,如项目驱动法等,教师应用也较少,这导致学生学习较为理论化,不能切实掌握电机绕组拆装、运行参数测量等实践技能[3]。

四、基于应用型人才培养的高校“电机与拖动”教学改革措施

(一)创新教材设计,合理安排课程内容

对于高校“电机与拖动”来说,落实应用型人才培养目标,首先要形成完善的课程内容。可参考以下几点对教材内容进行调整:1.结合市场趋势,工业中交流电机因其结构简单、使用可靠、维护成本低的特点,广泛较为广泛,因此教材可适当增加变压器、交流电机的比重,适当减少直流电机的比重[4]。2.可适当调整教学顺序,按照“电磁原理(与中学内容呼应)——变压器——直流电机——异步电机——同步电机”或电磁原理(与中学内容呼应)——直流电机——变压器——异步电机——同步电机”的逻辑展开,更注重与中学所学的内容呼应,符合学生的知识脉络。3.增加对直流电机、交流电机及特种电机的结构认识,增加对各类电机的启制动与调速方法的学习,而适当减少原理透析、公式推导部分,比如学习直流电机时,要掌握机械特性方程式、转矩平衡方程式、感应电势表达式等六个方程式和一个定律,公式推导部分可一笔带过,这无疑减轻了学术研究的戏份,增加了实践应用的戏份。4.相应社会前沿技术,及时将新技术、新工艺、新资讯等引入到课堂中,培养学生的创新意识,开阔学生的科研视野。比如将高速电机、节能电机、无刷直流电机、永磁同步电机等类型电机的结构与特点进行拓展讲解,比如将电机相关先进机械如新型液压式伺服冲压机等进行拓展说明[5]。

相关教师根据课程安排,遴选教学案例,构建教学微课,将一些电机发展历史、我国电机发展方向、电机实际应用案例、生活常见电机应用等内容融入到教学之中,也可探索“电机与拖动”课程与大学物理、机械工程等学科领域的跨学科教学设计,具体如何可根据实际情况持续探索,逐步形成完善的教学内容与教学计划。

(二)以学生为中心,优化学生学习环境

致力于打造应用型人才,高校“电机与拖动”课程改革还应当重视以学生为中心,不管是理论学习还是实验、实践,都是如此。教师必须改变灌输式教学理念,在课堂上腾出时间和空间,让学生自己进行学习,经过一定自主学习和训练过程,才能真正促使学生深度融入到教学情境之中,实现深度学习。教师在其中扮演引导者的角色,也要注意教学方法的巧妙应用,通过创设教学问题,引导学生进行深入思考和知识总结。例如,学习直流电机的原理时,教师引导学生从电磁感应定律和电磁力定律入手,让学生进行自主学习,逐步分析直流电机模型中线圈的电势方向和电流方向,引出直流电机的电刷和换向装置的整流作用,理解其运转原理。再例如,学习不同类型电机结构及其原理,启制动和调速有相应的相通点和差异点,教师可引导学生对所学内容进行总结和对比,将零散的知识点整合在一起,帮助学生更好地理解和记忆。

(三)利用数字展示,促使学生进行直观学习

“电机与拖动”的相关知识内容比较繁复,如果仅依靠图片和文字进行学习,则学生不易理解,学习过程事倍功半。因此,落实应用型人才培养,提升学生学习的有效性,可利用数字化技术来进行知识展示,促使学生进行直观学习。数字化资源是文字、图形、影像、动画、音频、视频等各类教育形式的综合应用,其本就具有形象化、趣味化、生动化特点,数字化教学过程可以将相关知识直观、清晰地展现在学生眼前,便于学生观察与思考,能够减轻学生的学习压力,增加学生的学习质量。例如,学习“三项旋转磁场”的产生过程,此部分知识比较难懂,需要学生具备较强的抽象思维,因而采用数字展示的方式,通过课堂多媒体,播放相应的数字化动画,展示三项旋转此次能够的产生过程,向学生展示星形接法、三角形接法等,也向学生展示交流电机旋转磁场的正反转等,让学生较为便捷地理解三项旋转磁场的产生过程[6]。

(四)加强实践教学,打造理实一体化教学模式

在“电机与拖动”课程中培养应用型人才,相关院校应当持续加强实验资源建设,如民用的小功率三相异步电动机、直流电机、特种电机等,电机相应的控制器,如变频器、直流调速器、伺服/步进驱动器等,以及相应的实验测量设备与仪表等[7]。相关教师应注重引导学生实践教学,在课程设计中提升实践课的比重,尽可能多地让学生进行电机实验,比如一学期“电机与拖动”课程设计60课时,实践教学的课时应不低于20课时。电机实验一般分为不同类型的电机绕组拆装实践、启制动与调速实践、电机测量试验(如电压、电流、功率、转速、转矩等)三大类,教师做好对学生的实践课引导,促使学生在课前做好实践课预习,明确实验的目的,掌握实验技巧与操作规程,同时在实践课堂上对学生做好管理,进行科学分组,加强纪律监督,促使学生真正投入实验。

同时,教师也可采用一些具有实践性、应用性的教学方法,比如开展项目式学习、工作过程导向教学法等,教师给学生发布实践性的项目任务,让学生深入研究,制定项目计划并逐步实践去完成,避免让学生单调地进行基础实践训练,而是让学生去解决实际问题,去创新应用,这样的方式更能激发学生的学习热情,更有利于学生全面成长。

(五)开展仿真实验,搭建数智教育环境

在数字化时代下,提倡构建数智教育环境,来提升教育的有效性。对于高校“电机与拖动”课程,同样可以充分利用数字技术赋能,来构建数智教育环境,虚拟仿真实验就是应用之一,它可以给学生提供更便捷、高效的实验环境,具有可视化体验、不限次实践、实操参数可控、场景重置等特点,节省实验教学的成本,同时也解决高校实践资源受限的问题。利用计算机或者VR/AR教学设备,打造虚拟仿真空间,教师可以向学生展示不同类型电机的演示动画,学生在虚拟世界中,能够“身临其境”般感受不同类型电机的运转原理与运转方式。此外,学生也可在虚拟世界中展开仿真实验,对不同类型电机进行多次实践,观察和分析实践操作结果,加深对电机原理和操作技能的理解。而高校“电机与拖动”课程中开展虚拟仿真实验,则需要高校积极引入先进设备,加大资金投入,加强数智教学资源库建设,加强教师培养等,使其顺利应用[8]。

五、结束语

综上所述,高校“电机与拖动”课程以应用型人才培养为目标,是新时代发展的必然趋势,是关乎学生全面成长以及满足新一轮科技革命和产业变革需要的关键。高校“电机与拖动”课程落实应用型人才培养目标,需要创新教材设计,合理安排课程内容,凸显应用型人才培养的特点;需要打造以学生为中心的教学环境,促使学生进行深度学习,提升学习成果;需要利用好信息技术,进行直观展示,促使学生高效学习、方便理解;需要加强实践教学,提高实践课比重,打造理实一体化教学模式;需要开展仿真实验,搭建数智教育环境等等。多措并举,让高效“电机与拖动”课程改革更加有效,更有力地落实应用型人才培养目标。

参考文献

[1]王兴员.关于以应用型人才培养为目标的电机与拖动课程教学改革探索[J].电子世界,2019,(13):82-83.

[2]袁琦,黄建清,储春华,等.工程教育专业认证下“电机与拖动”课程工程案例教学实践[J].教育教学论坛,2024,(31):169-172.

[3]张玮,黄定军,王楠,等.基于五星教学原理的“电机与拖动”课程教学设计与实践[J].西部素质教育,2024,10(06):173-177.

[4]文丽.面向应用型人才的“电机及拖动”教学改革[J].电气电子教学学报,2023,45(06):38-41.

[5]华艳秋.浅析学为中心的“电机拖动与控制”课程教学设计[J].中国设备工程,2023,(04):235-237.

[6]何春燕.“电机与拖动控制技术”课程教学改革设计与实践——以“三相异步电动机继电接触器控制”模块为例[J].教师,2023,(20):120-122.

[7]樊建强,李凯丽,杨铁梅,等.基于“四位一体”的电机与拖动基础课程教学改革研究与实践[J].农业技术与装备,2023,(05):117-119.

[8]马莉,宋莉莉.多软件仿真技术在“电机及拖动基础”实验实训课程教学中的应用[J].装备制造技术,2024,(03):56-58.

课题项目:河南省本科高校专创融合特色示范课程(项目编号:A4020159)

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