SPOC在機(jī)電傳動(dòng)控制課程中的應(yīng)用

范梅花，張浩鵬，王紅艷，郭強(qiáng)，宮利波，許厚卓

SPOC在機(jī)電傳動(dòng)控制課程中的應(yīng)用

范梅花1，張浩鵬2，王紅艷1，郭強(qiáng)1，宮利波1，許厚卓1

（齊齊哈爾大學(xué) 1. 機(jī)電工程學(xué)院，2. 計(jì)算機(jī)與控制工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161006）

為了提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維方法、創(chuàng)新精神和誠(chéng)信意識(shí)，將SPOC教學(xué)模式應(yīng)用于機(jī)電傳動(dòng)控制課程．基于SPOC的教學(xué)模式規(guī)劃教學(xué)組織，確定教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，制定導(dǎo)學(xué)圖和教學(xué)方案，安排課前、課中、課后階段的教學(xué)實(shí)施方案，提高過(guò)程化的成績(jī)權(quán)重，分析教學(xué)效果，提出改進(jìn)方案．實(shí)踐表明，SPOC教學(xué)模式提高了機(jī)電傳動(dòng)控制課程的教學(xué)質(zhì)量．

機(jī)電傳動(dòng)控制；SPOC；教學(xué)改革

機(jī)電傳動(dòng)控制是機(jī)械電子工程專業(yè)的一門核心的專業(yè)基礎(chǔ)必修課程，在先導(dǎo)課和后續(xù)課之間起著承上啟下的作用．該課程講授機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)的研究對(duì)象，包括電動(dòng)機(jī)、繼電器-接觸器、可編程控制器、控制系統(tǒng)．同時(shí)，該課程分析研究對(duì)象的工作原理以及各對(duì)象如何協(xié)調(diào)工作．因此，該課程具有知識(shí)面廣、內(nèi)容多、抽象性強(qiáng)、難度大等特點(diǎn)．為了提高機(jī)電傳動(dòng)控制課程的教學(xué)質(zhì)量，本文嘗試將SPOC教學(xué)模式應(yīng)用到機(jī)電傳動(dòng)控制課程教學(xué)中[1-2]．

1 課程學(xué)期教學(xué)目標(biāo)

按照應(yīng)用型本科定位，依據(jù)機(jī)械電子工程專業(yè)人才培養(yǎng)要求，本課程教學(xué)目標(biāo)為：（1）價(jià)值目標(biāo)．具有良好的科學(xué)思維方法、創(chuàng)新精神和誠(chéng)信意識(shí)，具有自主學(xué)習(xí)能力和初步的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力．（2）知識(shí)目標(biāo)．掌握機(jī)電傳動(dòng)控制各對(duì)象的基本概念、邏輯結(jié)構(gòu)和工作原理，理解機(jī)電傳動(dòng)控制對(duì)系統(tǒng)的性能影響，理解各對(duì)象協(xié)同工作的思想和過(guò)程，牢固建立整體概念，并能夠了解機(jī)電傳動(dòng)控制領(lǐng)域的新概念、新技術(shù)、新應(yīng)用以及發(fā)展趨勢(shì)．（3）能力目標(biāo)．能夠?qū)C(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)進(jìn)行定量計(jì)算，并具備邏輯分析能力，具備對(duì)簡(jiǎn)易機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)能力．

2 課程講授總體設(shè)計(jì)

2.1 教學(xué)設(shè)計(jì)

2.1.1 教學(xué)內(nèi)容本課程以直流電機(jī)、交流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)的機(jī)電傳動(dòng)控制為主線，分章節(jié)介紹機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)、直流電機(jī)的工作原理及特性、交流電動(dòng)機(jī)的工作原理及特性、繼電器-接觸器控制、可編程控制器原理與應(yīng)用、電力電子學(xué)基礎(chǔ)、直流調(diào)速系統(tǒng)、交流自動(dòng)調(diào)速控制系統(tǒng)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理，其中以直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為研究目標(biāo)，以繼電器-接觸器和電力電子學(xué)基礎(chǔ)為控制手段，以可編程控制器為控制器，以調(diào)速系統(tǒng)為控制算法，將機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)的各對(duì)象有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，建立機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)．為了使學(xué)生明確課程內(nèi)容及相互之間的關(guān)聯(lián)，有初步的整體概念，給出課程知識(shí)體系結(jié)構(gòu)圖（見圖1）．

圖1 課程知識(shí)體系結(jié)構(gòu)

2.1.2 教學(xué)組織 課程的教學(xué)組織基于SPOC的教學(xué)模式，以學(xué)生為中心，以成果為導(dǎo)向，并要經(jīng)過(guò)多次的迭代改進(jìn)[3-6]．具體流程見圖2．

圖2 教學(xué)組織

教學(xué)目標(biāo)的制定要將知識(shí)、能力、素質(zhì)有機(jī)融合起來(lái)，滿足高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問(wèn)題的綜合能力和高級(jí)思維．

教學(xué)設(shè)計(jì)要在學(xué)情分析的基礎(chǔ)上依據(jù)教學(xué)目標(biāo)對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行反向設(shè)計(jì)，制定導(dǎo)學(xué)圖和教學(xué)方案．步進(jìn)電機(jī)學(xué)習(xí)單元的示例見圖3．其中，學(xué)習(xí)內(nèi)容分為知識(shí)模塊、知識(shí)點(diǎn)2個(gè)層次；知識(shí)點(diǎn)中有難度等級(jí)標(biāo)識(shí)，如容易、中等、較難；“※”標(biāo)志說(shuō)明是重點(diǎn)內(nèi)容；學(xué)習(xí)目標(biāo)中，概念和問(wèn)題是具體的學(xué)習(xí)目標(biāo)，思維擴(kuò)展部分可由小組討論后給出觀點(diǎn)；課堂教學(xué)方法中，分為個(gè)人活動(dòng)和小組活動(dòng)．每小組5～6人，小組成員要互相協(xié)作，共同完成小組任務(wù)．

圖3 步進(jìn)電機(jī)學(xué)習(xí)單元的導(dǎo)學(xué)圖

教學(xué)活動(dòng)分為課前、課中和課后3個(gè)階段，采用靈活多樣的教學(xué)方法，分別達(dá)到不同層次的效果．同時(shí)，還要將思政元素“誠(chéng)信、自信、團(tuán)結(jié)、創(chuàng)新”貫穿于課程教學(xué)工作始終．課程思政采用點(diǎn)、線、面三位一體的模式．點(diǎn)是指某一知識(shí)點(diǎn)中所蘊(yùn)含的思政元素．線貫穿于教學(xué)工作的始終：一是知識(shí)線，結(jié)合機(jī)電傳動(dòng)控制系統(tǒng)各部分協(xié)同工作原理，強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神；一是能力線，通過(guò)各種復(fù)雜問(wèn)題的分析處理，培養(yǎng)科學(xué)思維方法，并最終匯合于項(xiàng)目研究環(huán)節(jié)．面則是把誠(chéng)信、自信、團(tuán)結(jié)、創(chuàng)新等意識(shí)全方位融入課程教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，使學(xué)生樹立自信心，強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，培養(yǎng)科學(xué)思維方法、學(xué)術(shù)道德、學(xué)術(shù)規(guī)范、創(chuàng)新能力和創(chuàng)新思維．

教學(xué)評(píng)價(jià)時(shí)教師要通過(guò)學(xué)生參與各項(xiàng)活動(dòng)的結(jié)果及反饋意見對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)和分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并給出改進(jìn)方案．

2.2 教學(xué)實(shí)施

以齊齊哈爾大學(xué)在線教育綜合平臺(tái)為依托，基于SPOC教學(xué)理念，采用混合教學(xué)模式，加強(qiáng)師生互動(dòng)，充分利用課外時(shí)間，采用線上學(xué)習(xí)的形式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，督促和引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)[7-10]．

2.2.1 課前階段 課前是理解、記憶階段．學(xué)生在導(dǎo)學(xué)圖的指導(dǎo)下，利用視頻、課件、習(xí)題等線上資源進(jìn)行學(xué)習(xí)，并將學(xué)習(xí)效果以知識(shí)歸納及問(wèn)題反饋和課前小測(cè)的形式反饋給教師，以便教師發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，重點(diǎn)突破．課前階段重點(diǎn)突出自主學(xué)習(xí)和互幫互學(xué)，問(wèn)題盡量在小組內(nèi)解決，并針對(duì)思維擴(kuò)展問(wèn)題進(jìn)行課前討論，為課中的研討交流做準(zhǔn)備．

2.2.2 課中階段 課中是分析、應(yīng)用階段．主要教學(xué)活動(dòng)形式為：（1）師問(wèn)生答．由教師隨機(jī)選擇學(xué)生回答，檢驗(yàn)學(xué)生基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)的掌握程度．教師對(duì)學(xué)生的回答進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和補(bǔ)充，并針對(duì)反映出的問(wèn)題進(jìn)行專業(yè)解答．（2）疑難解析．針對(duì)難點(diǎn)問(wèn)題，主要由教師結(jié)合學(xué)生在課前反饋中和課中提出的問(wèn)題進(jìn)行講授，以啟發(fā)式為主，并結(jié)合例題進(jìn)行深入分析．（3）課堂練習(xí)．由學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)完成并利用在線教育綜合平臺(tái)的沙龍功能提交，教師可選取學(xué)生對(duì)自己的答案進(jìn)行講解，互相討論，再由教師進(jìn)行總結(jié)和點(diǎn)評(píng)．（4）研討交流．學(xué)生以小組為單位，針對(duì)思維擴(kuò)展問(wèn)題進(jìn)行討論并發(fā)表見解，各組利用隨堂教學(xué)中的投票功能進(jìn)行互相評(píng)價(jià)．總之，課中階段重點(diǎn)突出多元互動(dòng)和同伴教學(xué)，盡最大程度保證覆蓋面，鼓勵(lì)學(xué)生參與，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自信心．這些教學(xué)活動(dòng)都在平臺(tái)上進(jìn)行記錄，便于教師對(duì)課中教學(xué)過(guò)程進(jìn)行分析，做到可追溯、可評(píng)測(cè)．

2.2.3 課后階段 課后是評(píng)價(jià)、創(chuàng)造階段．可利用平臺(tái)開展課后作業(yè)、論壇討論、項(xiàng)目化教學(xué)等多種形式的活動(dòng)，進(jìn)行深入學(xué)習(xí)和研究，其主要目的是鞏固成果，挑戰(zhàn)創(chuàng)新，幫助學(xué)生鞏固課堂效果，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)實(shí)踐能力、分析設(shè)計(jì)能力和科學(xué)的思維方式．

3 成績(jī)構(gòu)成及教學(xué)效果分析

3.1 成績(jī)構(gòu)成

在SPOC教學(xué)模式中，為了強(qiáng)調(diào)自主學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方法、創(chuàng)新精神和誠(chéng)信意識(shí)，該課程提高了平時(shí)成績(jī)的權(quán)重（見表1），其中平時(shí)成績(jī)40%，包括個(gè)人任務(wù)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、階段考核；實(shí)驗(yàn)成績(jī)10%，包括4個(gè)實(shí)驗(yàn)、1次考核；期末成績(jī)50%．

表1　成績(jī)權(quán)重

3.2 教學(xué)效果分析

通過(guò)SPOC教學(xué)模式，培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，學(xué)生能夠利用專業(yè)知識(shí)和網(wǎng)絡(luò)資源查找文獻(xiàn)和制定方案，學(xué)會(huì)了機(jī)電傳動(dòng)控制如何在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用．課程結(jié)束之后，通過(guò)教學(xué)平臺(tái)展開問(wèn)卷調(diào)查，了解實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果．調(diào)查結(jié)果表明，大部分學(xué)生認(rèn)為自己具備了基本的項(xiàng)目開發(fā)的能力，有信心學(xué)習(xí)和使用新技術(shù)，有興趣參加生產(chǎn)實(shí)踐．同時(shí)，課程的期末成績(jī)有了顯著提高，學(xué)生選擇課程方向的就業(yè)率有了顯著提升．SPOC教學(xué)模式提升了教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生更快地掌握項(xiàng)目開發(fā)的流程，融會(huì)貫通所學(xué)的相關(guān)知識(shí)，提高創(chuàng)新實(shí)踐能力，提升了人才培養(yǎng)的質(zhì)量，成效顯著．

[1] 盛桂敏，王春紅，張弘強(qiáng)，等．SPOC模式在電路分析實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用分析：評(píng)《電路分析實(shí)驗(yàn)教程》[J]．現(xiàn)代雷達(dá)，2022，44（3）：112．

[2] 李亞娜，王北海，張國(guó)全，等．新時(shí)代背景下《食品包裝學(xué)》SPOC授課考核機(jī)制的探索和實(shí)踐[J]．包裝工程，2021，42（增刊）：123-126．

[3] 楊揚(yáng)，馮志偉．SPOC混合式寫作教學(xué)模式對(duì)大學(xué)生英語(yǔ)寫作發(fā)展的影響研究[J]．外語(yǔ)教學(xué)，2022，43（2）：67-73．

[4] 鄒雯．SPOC課背景下服裝商務(wù)英語(yǔ)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式探析[J]．棉紡織技術(shù)，2022，50（3）：90-91．

[5] 葉立國(guó)．思政課“三位一體、四步走”SPOC翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式探索：以“原理”課程為例[J]．思想政治教育研究，2022，38（1）：84-88．

[6] 劉冬梅．基于SPOC的大學(xué)英語(yǔ)混合式教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐：評(píng)《大學(xué)英語(yǔ)混合式教學(xué)探究》[J]．科技管理研究，2022，42（4）：235．

[7] 代艷莉．基于SPOC的混合教學(xué)模式在高校商務(wù)英語(yǔ)課程中的應(yīng)用[J]．食品研究與開發(fā)，2021，42（23）：246．

[8] 劉永紅，段麗君，李慧慧．SPOC教學(xué)模式下課程思政教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)踐：以無(wú)機(jī)及分析化學(xué)課程思政教學(xué)改革為例[J]．化學(xué)教育（中英文），2021，42（20）：35-40．

[9] 陳喜鳳．基于SPOC模式的混合式教學(xué)效果研究：以“廣告心理學(xué)”為例[J]．傳媒，2021（19）：80-83．

[10] 韓蘭靈，時(shí)春慧．基于SPOC模式的日語(yǔ)教學(xué)評(píng)價(jià)與學(xué)習(xí)效果研究[J]．外語(yǔ)學(xué)刊，2021（5）：104-109．

Application of SPOC in electromechanical transmission control course

FAN Meihua1，ZHANG Haopeng2，WANG Hongyan1，GUO Qiang1，GONG Libo1，XU Houzhuo1

（1. School of Mechanical and Electrical Engineering，2. School of Computer and Control Engineering，Qiqihar University，Qiqihar 161006，China）

In order to improve students′ autonomous learning ability and teamwork ability，and cultivate students′scientific thinking method，innovative spirit and sense of integrity，SPOC teaching mode is applied toelectro-mechanical transmission control course．Based on SPOC，plans the teaching organization，determines the teaching objectives，designs the teaching content and teaching methods，formulates the guide map and teaching plan，arranges the teaching implementation plan in the pre-class，in-class and after-class stages，and improves the process-based achievement weight，analyze the teaching effect，and propose improvement plans．The practice shows that the SPOC teaching mode improves the teaching quality of the electromechanical transmission control course．

electromechanical transmission control；SPOC；teaching reform

1007-9831（2022）10-0089-04

H319.3∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2022.10.018

2022-05-03

齊齊哈爾大學(xué)教育科學(xué)研究項(xiàng)目（YB201920，Z201911，GJQTYB202140）；大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目（202220232259，202220232458）

范梅花（1981-），女，山東菏澤人，講師，碩士，從事機(jī)電工程研究．E-mail：116119409@qq.com