基于課程群及項目驅動的教學新模式探索

楊 琛 吳燕翔 匡興紅

上海海洋大學工程學院 上海 201306

我院電氣工程及其自動化專業的人才培養目標是培養能夠從事與電氣工程有關的裝備制造、系統運行、自動控制、信息處理、實驗分析、技術開發、經濟管理以及計算機應用等領域工作的寬口徑復合型工程技術與管理應用型人才?！皯眯汀笔且耘囵B學生實際應用能力為主要特色，電氣專業學生需要具有較強的工程實踐能力和創新能力?！皩捒趶?、復合型”體現了電氣工程及其自動化專業的特點，該專業涵蓋了電力系統及其自動化、電機電器及其控制、高電壓與絕緣、電力電子及電力傳動、理論電工新材料等五個學科，涉及的知識內容非常廣泛；同時電氣工程及其自動化是一個融合度極高的專業，強弱電結合，軟硬件結合，相關學科相互滲透與融合。該專業本科生需要具備寬口徑、復合型的知識結構和能力。

針對上述人才培養目標，在電氣自動化專業教學體系設置和教學模式上應充分體現其特點。為此，我們通過多門基礎、專業課程建設，對電氣專業課程體系、課程設置，特別是課程教學改革、實踐與創新教學的改革進行了探究和實踐，形成了以專業課程群為教學背景，基于“項目導向，任務驅動”的教學組織形式，結合專業技能競賽的教學新模式，體現了電氣專業創新性和實踐性人才培養的特點。

1 構建具有創新性的專業課程群體系

電氣工程及其自動化專業是一個工程性很強的專業，其專業范圍主要包括電工基礎理論、電氣裝備制造和應用、電力系統運行和控制3個部分。因此專業課涵蓋的范圍比較廣，涉及學科較多。在我院，該專業課程體系按照綜合教育模塊—學科教育模塊—專業教育模塊—專業實踐實訓模塊的體系設置。其中，綜合教育模塊和學科教育模塊是公共基礎課，進行通識性教育；專業教育模塊包括專業基礎課、專業方向選修課和專業相關選修課，是培養電氣專業本科人才的核心課程教育模塊；專業實踐實訓模塊包括課程綜合實驗和專業實踐實訓兩部分，是培養學生實踐能力和創新精神的重要部分。專業教育課程設置見表1。

表1 電氣工程及其自動化專業課程體系

以往各門課程的講授都是各位教師孤立授課，授課內容、案例、實驗都是各自為政，學生學習結束后無法建立整體觀，理論知識無法融會貫通和靈活應用。為了克服這一現象，并適應社會對電氣專業人才的需求，培養具有電氣專業素養、實踐能力強和富于創新的電氣人才，需要對專業課程體系結構功能進行進一步的改革和調整。我們根據課程性質以及課程間的聯系，將專業課程劃分為3個課程群：

(1)電氣傳動類課程群：由電力系統基礎、電機與拖動基礎、運動控制系統、電氣控制及PLC技術、傳感器與現代檢測技術和單片機原理及接口技術6門課程組成，是電氣自動化的主干課程群，主要教學目的是利用計算機技術和電子技術實現對電力電子電路的控制和電機參數的檢測，從而實現交直流電機的調速和控制[1]。

(2)控制類課程群：由自動控制原理、現代控制理論、計算機控制技術、現場總線技術、控制系統仿真5門課程組成。其主要教學目的是培養學生對控制系統中控制理論與方法的掌握。

(3)信號處理類課程群：由信號分析與處理、DSP原理與應用、嵌入式系統3門課程組成。其主要教學目的是培養學生對信息處理和分析方法與實踐應用的掌握。

綜上可見，每個課程群由多門基于教學內容相互貫通、相互融合的課程構成。課程群中各門課程的理論知識具有較強的銜接性和連貫性，并存在知識點覆蓋、重復的現象。因此在進行課程教學過程中，對課程內容的設計應充分考慮課程群教學內容的優化與整合，在教學內容、形式、實踐、考核等方面需要體現課程群內部課程的相關性和綜合性，充分利用課程內容上的關聯性相互支撐和強化，培養學生以工程項目為驅動的學習模式。我們基于電氣傳動類課程群進行教學新模式探討。

2 電氣傳動類課程群教學新模式

2.1 調整并優化課程內容

電氣傳動類課程群是專業課程體系中的重要組成部分，6門課程覆蓋二、三年級，既有專業基礎課，也有專業方向選修課和專業相關選修課。其中，電機與拖動技術是專業基礎課程，主要講授電機的基礎知識和原理，著重分析三相異步電動機和直流電動機的結構及基礎知識，如啟動、制動、調速性能及相關的計算；電力電子技術主要講授電力電子器件制造技術和變流技術，如整流、逆變、斬波、變頻、變相等；運動控制系統主要講授直流調速、交流調速和隨動系統；電氣控制及PLC技術涉及電氣基本控制方法及系統設計、可編程控制器原理及應用等知識，培養學生電氣控制分析與設計的能力；單片機技術主要講授基于微處理器的數據采集、顯示、驅動等內容；傳感器與現代檢測技術主要是對傳感器和常見檢測手段的介紹。

可見，基于課程群的教學必須具有整體觀和統一性，課程教學內容的設計，需要綜合考慮各課程內容之間的聯系，避免相同內容重復講授；同時需要注重基礎知識與專業知識之間的相互銜接，在教案、案例設計上統一規劃，強調知識體系的完整性與系統性。

在課程群課程教學過程中，可以將同一實際項目貫穿于整個課程群教學中，例如圍繞交流電機或直流電機的速度控制系統的設計與實現進行舉例，不同的課程對應系統實現的不同部分進行知識點講解：電機與拖動技術、運動控制系統主要圍繞電機結構、性能和調速方法設計教學內容；電力電子技術則可著眼于電器原件的選型、主電路的設計、參數的計算等進行講解；傳感器與現代檢測技術闡述了速度檢測的方法選擇、檢測電路和具體實現方法；電氣控制及PLC技術、單片機技術則解釋監控系統可以用兩種形式來實現。通過一個實際項目貫穿于多門課程，即實現了從理論分析到具體實現的整個過程。當完成該課程群教學后，學生將建立起一個完整而生動的知識結構，具有較好的教學效果。

2.2 三層次實踐教學

課程群的實踐教學分成3個層次：基礎實驗教學、綜合實踐教學和競賽創新教學。

2.2.1 基礎實驗教學

該層次的實踐教學主要是對理論教學內容進行驗證，讓學生加深對課堂教學內容的理解?；A性實驗教學除了在實驗室中進行外，還根據課程教學內容，在理論課程中引入多種仿真軟件，如Simulink，Protus，Multisim對相應控制系統和電路系統進行仿真。讓學生深刻理解理論知識，并適當讓學生設計實驗，通過實際操作獲得實驗結果。

2.2.2 綜合實踐教學

為了體現課程群實踐教學的開放性、研究性和創新性[2]。我們在驗證性和設計性實驗的基礎上，針對課程體系特點開發了綜合性實驗。如在完成檢測技術和單片機兩門課程的學習后，需要完成大論文的實踐訓練和基于單片機環境監控系統設計的開放性論題。鼓勵學生利用所學知識，完成對某一環境參數的監控設計。

2.2.3 競賽創新教學

結合課程，鼓勵不同年級的學生參加各類學科競賽，形成課程學習—教學實踐—創新競賽相結合的教學模式，激發學生學習動力。例如：在完成電子技術、電子設計創新(1)學習后，組織學生參加全國電子設計與開發大賽；學習完單片機原理及接口技術、傳感器與現代檢測技術、電子設計創新(2)后，組織學生參加全國單片機設計與開發大賽；在完成電子設計創新(3)和專業綜合實踐后，組織學生參加物聯網全國創新類大賽。近幾年已有多名學生參加了競賽并獲得了佳績。這一與競賽相結合的創新實踐教學模式激發了學生的興趣，并加強了學生對本專業的認識，增強了學生創新能力的培養。

2.3 與技能認證相結合

在教學過程中，結合電氣工程師類認證考試設置教學知識點和重點，鼓勵學生參加各類電工電氣類工程師認證，加強學生的實踐能力，并且為學生的就業提供保障。

3 結束語

基于課程群的教學模式，可以讓學生通過學習將各門專業課程有機地聯系起來，增強學生對課程的整體把握、完整理解和綜合應用；多層次的實踐教學激發了學生學習的興趣，并鍛煉了實際動手能力；教學與技能認證的培養方式提高了學生就業競爭力。我們已經按照該方案在某些課程上進行了改革探索，并取得了一定的效果。但是在具體實施過程中仍存在較多的困難，如課件整體規劃存在難度，不同課程教師的配合度以及學生的接受能力和考核方式的具有局限。我們將在后續的課程建設中繼續努力，找到一條真正適合的教學之路。

[1] 梁永春,劉建業.電氣傳動課程群開放式課程設計體系研究[J].中國電力教育,2011,21:167-168.

[2] 劉文文,吳曄.測控專業控制類課程群建設與實踐[J].電氣電子教學學報,2011,33(1):14-16.

[3] 黃文力,苗滿香.電氣工程及其自動化專業課程體系的改革[J].鄭州航空工業管理學院學報:社會科學版,2011,30(4):164-167.