基于OBE理念的《電機學》課程教學改革初探*

湖南城市學院機械與電氣工程學院 湖南 益陽 413000

引言

以目標成果為導向（Outcome-Based Education，OBE）的教育理念在工程教育專業(yè)認證的三大教育理念中顯得尤為突出。堅持以學生為中心，突出教育全過程的持續(xù)改進性。成果導向教育是基于學習與產(chǎn)出相協(xié)調(diào)發(fā)展的教育模式，通過以預期學習產(chǎn)出為中心進行組織、實施和評價，以學習成果驅(qū)動課程活動和學生學習的產(chǎn)出評價，是目前國內(nèi)外高等教育發(fā)展的趨勢[1]。尤其是在以工程教育專業(yè)認證為前提條件下推動課程教學改革，深入學習貫徹全國教育大會精神，堅持“以本為本”，推進“四個回歸”的成都宣言，扎實落實打造“金課”、淘汰“水課”的重要舉措[2]。構(gòu)建一套基于目標成果為導向的教學內(nèi)容豐富、教學方法先進的教學模式，以此打造一批優(yōu)質(zhì)的一流課程。

本文以《電機學》課程為研究對象，針對《電機學》課程理論性強、邏輯分析困難，并且具有對實踐操作能力要求高的特點，結(jié)合學?！峨姍C學》課程的實際教學情況，在OBE理念下探討《電機學》課程教學改革。形成以學生為中心提升課程達成度的教學方法，實現(xiàn)以目標成果為導向的教育教學模式。

1 教學模式改革

以目標成果為導向的教學模式注重教學目標、教學過程與教學成果三位一體，實施教學前先確定教學目標，按照既定的教學目標實施教學，而教學成果則是學生學習之后目標達成度的評價。《電機學》課程專業(yè)性非常強，通過借助電磁場能量之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，構(gòu)建數(shù)學方程和向量圖進行原理分析和數(shù)學推理，具有知識點多、理論性強、學習難度大，對學生的綜合能力要求較高等特點。工程專業(yè)認證使得基于知識點的教學模式：章節(jié)知識點講解--課程實驗--課程設(shè)計--期中期末考試的傳統(tǒng)教學模式向基于目標成果為導向的教學模式：第一階段：“企業(yè)參觀--制定目標”激發(fā)學生的興趣，并且確定目標；第二階段：依據(jù)第一階段制定的目標完成“學習內(nèi)容--設(shè)計實驗并仿真--開展課程設(shè)計與研討”，形成按目標實施內(nèi)容的學習；在完成第二階段的過程后實施第三階段“達成度計算--綜合考核”。

基于知識點的教學模式主要從講授知識的角度來完成《電機學》內(nèi)容的教學，通過課程設(shè)計、課程實驗等輔助教學手段深化對知識的理解。對于《電機學》這門課程來說，按照傳統(tǒng)的這種教學模式，理論知識與實際需求不能很好結(jié)合，容易讓學生失去對本門課程學習的興趣，很難達到很好的教學效果。

基于目標成果導向的教學模式按照三個階段進行，每個階段之間相互聯(lián)系又相互促進。通過引導學生參觀電力企業(yè)初步了解《電機學》課程中所涉及的一些電力設(shè)備：變壓器、直流電機、同步電機等，讓學生對這些設(shè)備有一個初步的感官上的認識，了解《電機學》這門課的應(yīng)用前景，激發(fā)學生的興趣，并確定明確的目標。第二階段依據(jù)學習目標組織合適的教學形式和安排教學內(nèi)容。教學形式通過對教材中知識講解、MATLAB仿真實驗、課程設(shè)計、小組討論等方式進行。將實際工程實例中應(yīng)用到的知識點以“問題”的形式發(fā)給學生。學生通過查閱文獻資料或通過仿真、實驗等方式來尋求解決問題的方法和途徑。第三階段綜合考核與達成度計算，通過自主學習、分組研討、實物操作等途徑完成既定學習目標，并通過恰當?shù)目己朔绞絹碓u判學習目標的達成度。既是對課程教學質(zhì)量的評價也是對學生培養(yǎng)質(zhì)量的一種反映。與基于知識點的教學模式相比，基于目標成果的教學模式不僅實現(xiàn)了教育理念的轉(zhuǎn)變，而且融合了多種教學方式，不僅達到了激發(fā)學生的學習興趣而且也能夠提高學生的實際操作能力和創(chuàng)新能力[3]。

2 教學內(nèi)容改革

秉承“電機學”經(jīng)典教材的知識脈絡(luò)，采用任務(wù)驅(qū)動法突出教學內(nèi)容的重難點，使學生在具體場景中提升解決問題的能力。以測定三相鼠籠式異步電動機的工作特性為例。首先可從多角度查看實驗場景和實驗設(shè)備，滿足不同學生的認知需求；然后從元器件件庫中選取相關(guān)元器件搭建控制電路并與控制對象進行關(guān)聯(lián)；最后通過具體操作及采集表計的數(shù)據(jù)，篩選分析后繪制相應(yīng)的特性曲線。

3 提升達成度教學方法

電機學理論性強、實踐要求高，理論教學具有一定的深度。將提升學生對電機電路與內(nèi)部磁路分析能力與實際操作能力作為學習目標。結(jié)合本課程的特點，提升課程教與學的達成度，實現(xiàn)課程學習的預期目標，具體通過以下教學方法進行。

課程實驗：電機學課程實驗基本屬于驗證性實驗，而且受實驗條件的限制，以并勵直流電動機轉(zhuǎn)動慣量測試進行實驗。實驗過程中學生無法理解轉(zhuǎn)動慣量的計算方法以及如何使用空載減速法測定受試電機的轉(zhuǎn)動慣量，為了加深學生對空載減速法工作過程的分析與理解，在課程實驗中增加了仿真實驗環(huán)節(jié)。通過仿真實現(xiàn)對空載減速法電路的動態(tài)分析，使學生能夠加深對該方法的理解，在仿真的基礎(chǔ)上再去搭建實驗平臺以便更好地理解轉(zhuǎn)動慣量的測試方法。

課程設(shè)計：課程設(shè)計是電機學學習過程重要的一環(huán)，能有效促進對電機學理論的理解，以設(shè)計過程體現(xiàn)學習的目標成果。例如一臺繞線式異步電動機在Y/y連接下，采用MATLAB/Simulink設(shè)計調(diào)壓調(diào)速仿真模型，對維持轉(zhuǎn)軸上負載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速下降到1000r/min時分析能量的傳遞；對采用串電阻調(diào)速，轉(zhuǎn)速下降到1000r/min時分析能量的傳遞。能更好地將理論分析運用到實際當中，以理論指導實際，實際促進理論的理解。

課程討論與交流：在學習電機學課程的過程中，增加課程內(nèi)容的討論與交流環(huán)節(jié)。以小組為單位進行的討論與交流，能夠有效調(diào)動學生的學習主觀能動性，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維，實現(xiàn)創(chuàng)新能力的提高。

線上與線下教學相結(jié)合：采用線下與線上相結(jié)合的教學方式，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學與線下課堂教學的融合，同時還可以將課程討論、課程設(shè)計，課程仿真實驗等環(huán)節(jié)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。通過這種多途徑的教學方式滿足學生的不同需求，服務(wù)更多的學生群體[4]。

4 結(jié)束語

本文在 OBE 理念下探討電機學課程教學改革，研究形成以目標成果為導向的教學模式，提出制定預期目標、按照既定目標安排教學內(nèi)容和教學進度、教學成果與達成度計算三維一體的教學模式。以學生為中心，結(jié)合電機學課程的特點，構(gòu)建電機的等效仿真模型與知識類比分析方法，有效促進學生理解。結(jié)合課程預定目標成果，探討了電機學課程達成度提升的教學方法，為打造電機學金課奠定基礎(chǔ)。