【摘""要】針對新工科背景下“電機學”課程教學中存在的問題，課程團隊以培養自主學習能力、知識應用能力、實踐創新能力和實現價值塑造為目標，從課程知識體系、教學模式、評價體系等方面對課程進行了優化、設計與構建。結果表明，優化重構課程知識體系、逐層細化課程目標、采用立體化閉環式教學模式和多元化考核評價體系，對提升課程整體質量效果較好。課程團隊堅持持續改進理念，針對課程改革后仍存在的問題提出了改進方向和措施，為持續提升課程質量提供思路。【關鍵詞】課程體系優化；教學模式設計；考核評價；持續改進；“電機學”課程一、引言新工科建設是我國高等教育“質量革命”的重要舉措之一[1]。當前，傳統電氣工程及其自動化專業人才培養已不能適應我國電力行業正逐步與新能源、人工智能、信息技術等的深度融合[2]，以及向智能化、清潔化、可持續化方向發展對人才知識、能力和素質的需求。為適應這一發展趨勢，重構傳統電氣專業課程體系，提升課程質量，成為培養具有較強實踐創新能力的高素質復合應用型人才的必由之路。“電機學”課程是電氣工程及其自動化專業一門綜合性較強的專業核心課程[3]，在課程體系中具有承上啟下的關鍵作用。為此，對該課程的教學內容、教學模式、評價體系等進行改革，對提高課程質量和支撐專業人才培養具有重要的意義。二、“電機學”課程教學現狀（一）課程的知識、能力和價值未能同步提升“電機學”課程具有知識覆蓋面廣、理論性強、概念抽象等特征，課程內容涉及變壓器、交流電機、直流電機、同步電機和異步電機，學習時需要數學、電路、電磁場、機械等多個學科的基礎知識，其中變壓器和各種電機的結構、原理、運行特性等內容是教學的重點。針對2019級及之前的學生開設的“電機學”課程的總學時為48學時，且全部為理論學時，因課時較少，主要采用學生自學與教師講解重難點相結合的方式開展教學。該方式雖能保證課程內容的覆蓋面，但學習效果并不能達到預期，主要原因是學生理論基礎不扎實、學習能力不足、沒有良好的學習習慣、缺乏耐心和積極性，因而不能較好地完成自學內容，導致對課程知識的掌握不深入、不全面、不系統；加之授課進度較快，重難點知識講解不深不透，出現了“潛進潛出”現象，且學生對自學內容的理解掌握不到位，“似懂非懂”現象普遍，尤其在課程的一些基本概念和原理上表現得較突出，這既影響了學生的學習興趣和積極性，又不能較好地實現知識和能力的提升。此外，授課過程中未充分挖掘知識體系中蘊含的思想價值和精神內涵并有機地融入課程教學，價值未能得到同步提升。（二）理論教學與實踐脫節課程教學未結合其理論性和工程應用性強的特點開設與理論配套的實驗、課程設計、虛擬仿真等實踐類課程或項目，僅通過理論講解和分析不能很好地建立理論與實際應用之間的聯系。授課過程中雖引入了一些與工程實際相關的動畫、視頻、案例等輔助教學，但效果不明顯，對培養學生的工程思維、實踐創新能力和解決實際工程問題能力的支撐不足。例如，電機的結構、復雜的電磁關系、運行特性等，僅從理論層面敘述電機結構，從數學角度描述電壓、磁鏈、轉矩和運動方程、運行特性等，學生很難理解，經常一頭霧水。（三）考核方式不能全面科學地評價學習效果課程考核由過程考核和期末考核組成。其中，過程考核占比為30%，從考勤、作業、課堂表現3方面進行評價，但存在考核占比低、不夠多元等問題，不能很好地激發學生學習興趣，調動學生學習的積極性、主動性和參與度，不能全面評價學生的學習效果，且沒有制定各考核項目的詳細評分體系或標準，評分隨意，主觀性強，考核缺乏科學性。期末考核占比為70%，比重偏高，且在試題中主觀題占比偏低，學生高度依賴記憶和應試能力，“突擊過關”現象普遍，不能有效支撐綜合能力培養效果的評價，不利于學生綜合素質和創新能力的培養。三、“電機學”課程教學改革策略及成效分析（一）構建模塊化教學體系以新工科建設為指導，以支撐專業人才培養目標和畢業要求為任務，結合課程特點、學校辦學定位和行業人才需求，進一步明確了教學目標。突破章節定式，將電機學知識進行模塊化分類整合，厘清每個模塊的教學重點和難點，圍繞特定主體或教學單元組織教學，并融入思政元素和學科前沿技術，整合優化教學內容。①優化確立課程知識、能力和價值“三位一體”目標，并支撐工程知識（H）、設計/開發解決方案（H）和研究（M）3個畢業要求。目標1：理解并掌握各類電機的基本結構、原理、理論模型和分析方法；目標2：能建立電機數學模型，并計算其相關性能參數，能根據參數對電機的性能進行分析、優化和驗算；目標3：具備分析、研究電機在工程中的應用的能力，培養自學能力、思辨能力、創新精神和職業素養。②將課程內容按相關知識點模塊化。按基礎理論、變壓器、交流電機、異步電機、同步電機、直流電機課程內容分為6個模塊。基礎理論模塊補充了電機材料及其特性知識；變壓器模塊補充變壓器參數歸算、等效電路與相量圖、參數測定等基本理論，以及變壓器運行特性參數和運行方式等內容；交流電機模塊強化交流電機基礎理論，異步電機和同步電機的共同問題整合到該部分，補充電機發熱與溫升、交流繞組磁動勢內容；異步電機和同步電機模塊增加案例和實驗；直流電機模塊將內容整合為直流電機概述、磁場、電動機、發電機4部分內容。③厘清課程知識體系邏輯，增加學時。厘清每個模塊的重難點，遵循“由簡入繁、先概念原理后分析應用”原則，按“結構→物理模型→數學模型→特性→應用”順序授課[4]，課程學時從48學時（理論）優化為60學時（理論）+4學時（實驗）。④思政融入教學。將課程目標按“課程→課程模塊→章節→知識點”逐層細化分解，結合教學內容特點確立思政目標，挖掘思政元素，構建思政資源和案例庫，遵循“潛移默化，潤物細無聲”原則，把知識的理解、掌握和綜合應用與價值的提升有機結合起來，實現“知識傳授、能力培養、價值塑造”三者融為一體。（二）理實結合，突出能力培養遵循“電機學”課程各模塊的知識邏輯和學生的認知規律，為進一步提高學生對各類電機的結構和工作原理的理解掌握，突出學生應用能力的培養，在課程中可采用圖片、動畫、視頻、實驗等多種方式展示實物，提高抽象性較強知識點的可理解性，強化學生應用知識分析解決問題的能力和實踐創新能力的培養。例如，用圖片展示各類電機和變壓器在工程實際中的應用，用三維動畫或拆裝視頻學習各類電機和變壓器的結構和工作原理，用實驗強化各類電機的運行特性、機械特性及其控制。此外，圍繞變壓器、異步電機、同步電機、直流電機4個模塊設計了多個實驗項目（表1），授課時結合理論學習的薄弱環節，用2～4學時實驗進行強化。此外，還可將虛擬仿真技術應用到課程教學中[5]，如電機的啟動、運行、調速和控制，可以采用Simulink工具箱構建虛擬仿真實驗，通過改變參數直觀感受電機輸出特性的變化情況。（三）構建立體化閉環教學模式教學模式在教學中發揮著重要的功能和作用，是提高教學效果的有效途徑[6]。針對以理論講授為主的“電機學”課程存在的學生學習興趣和積極性難調動、知識點理解掌握不透徹、問題分析思路不清晰、解決問題能力和價值塑造提升不明顯等問題，課程團隊設計了“線下為主、線上輔助，多種教學方法和手段融合應用，課前、課中和課后全過程融入思政教學”的立體化閉環教學模式（圖1、表2）。課前通過布置任務將學習目標和存在問題具體化，課中理論知識深度講解、虛擬仿真、實驗等將理論知識內化于心、外化于行，課后完成檢測、作業、拓展閱讀、反思總結等以鞏固理論知識，提升綜合應用能力與素養，實現以“學生為中心”的知識傳授、能力培養、價值塑造三者融為一體的同步提升。式（1）中，Xi、Te、Yj、分別為第i種過程考核、實驗考核和期末考核第j個模塊的全班平均得分，其中Xi、Te按百分制計，Yj按實際得分計；ai、aET、aPE分別為第i種過程考核、實驗考核和期末考核在綜合成績中的占比；Zj、bj為期末考核中第j個模塊的滿分和第j個模塊的學時占比。（五）改革成效分析上述改革策略在電氣工程及其自動化專業2020級和2021級中進行了實施，并與2019級（改革前）進行了對比，考核成績分布和達成度情況如表3所示。①改革對提高課程整體教學質量效果較好。2020級、2021級優良率較2019級分別提升了約10.97%、7.41%，中等及以上學生占比分別達到34.70%和63.83%，較2019級分別提升了6.13%和35.26%，其中2020級的提升效果不是很明顯，主要原因是課程團隊改革措施尚未完善，落實改革理念和措施存在偏差，且學生對新的教學模式、考核方案等尚未完全適應。經過一輪授課后，課程團隊對改革中存在的問題進行了反思、總結，并遵循持續改進原則，不斷優化課程教學內容和考核方案，完善實驗，授課中思想政治教育的融入不斷深入，使得2021級較2019級和2020級改革效果明顯，不及格率降到了5.0%以內。（四）重構考核評價體系課程考核是檢查教學質量、評價學習效果的重要環節。針對以往“電機學”課程考核存在的問題，課程團隊對課程考核的組成、內容、占比等進行了改革。一是為提升學生知識應用能力和實踐創新能力[7]，獨立設置實驗考核，構建“過程+實驗+期末”相結合的考核方式。二是降低期末考核比重，強化過程考核，通過優化多元化考核項目比重，并制定詳細的評價標準，實現學生知識、能力、價值的一體化多維度考核評價。過程考核仍占30%，其中考勤、互動與討論、檢測的考核占比分別降低至1.5%、4.5%和1.5%，作業和線上學習考核占比分別提升至18%和4.5%，并遵循“減低階、增高階”的原則持續優化討論、檢測和作業內容，以突出學生學習能力和分析解決問題能力的培養。三是增加實驗考核環節，占比為10%，以突出學生分析解決問題能力和實踐創新能力的培養。四是期末考核占比降低至60%，降低期末試題中記憶類、理解類題目，增加與工程實際有關的情景設計、開放性、探究性和綜合性題目，以突出學生綜合應用能力的考核，提升期末考核質量。五是設計課程目標達成度ACH計算方法。②2020級、2021級過程考核、實驗考核、期末考核及課程綜合的達成度分別為0.892、0.835、0.486、0.643，0.860、0.854、0.585和0.694，其中過程考核和實驗達成效果較好，達成度均達到0.8以上，說明改革對提高學生學習積極性、主動性和提升課堂氛圍效果較好。相對于理論知識學習，學生對實驗更有興趣，因此，結合理論開設實驗有助于學生理解、掌握理論知識。如在2020級中開設了同步電機模塊實驗，期末測試中該模塊的達成度較2021級高出0.135。③在期末考核中增加了與工程實際有關的開放性、探究性和綜合性試題，其對學生存在一定的挑戰和難度。2020級、2021級期末考核達成度均小于0.6，說明學生綜合應用知識分析解決工程實際問題的能力仍需進一步提高，教學方式和過程考核需進一步優化。四、持續改進思路針對課程改革后仍存在的問題，后續將從以下幾方面進行持續改進。①課程團隊方面。將通過研討交流、培訓、教學技能競賽等方式拓寬教師知識面，更新知識體系，創新教學模式，提升教學能力和水平。②理實結合方面。持續完善課程體系與實驗，按“結構→物理模型→數學模型→特性→應用”流程深入優化各類型電機內容，形成思維導圖和學習指導大綱，提高實驗部分學時占比，在變壓器、直流電機、異步電機和同步電機4模塊中均開設一定學時的實物實驗或虛擬仿真實驗，以突出學生綜合應用能力和實踐創新能力的培養。③資源建設方面。利用好線上學習平臺（微助教、學習通、B站等），按“模塊化、層次化”原則建設課程教學資源，即資源庫設計了教學文檔（大綱、課件、參考書目）、視頻、動畫、仿真實驗、技術前沿、主題討論、習題、思政案例等模塊。資源按從高到低的邏輯設置為“基礎（記憶理解）、提高（分析評估）、拓展（評估創造）”3個層級，以提高對課前預習、課后強化練習的支撐度。④課程思政方面。深入研讀課程內容，結合產業需求，持續開展課程思政資源建設，提高思政元素與課程知識內容的關聯性，堅持教學全過程多渠道融入思政元素，以提升課程價值塑造質量。⑤考核評價方面。繼續采用“過程+實驗+期末”的考核設計形式，持續優化考核項目、占比和內容。過程考核將原方案中的考勤、討論、課題互動、線上學習整合為依據課堂表現進行考核，占比為10%，作業和章節檢測考核占比分別優化為10%、10%，作業部分提高高階性思維能力訓練題目的比例，強化知識應用能力和創新能力的訓練，增加思政實踐考核，占比為5%，進一步激發學生學習的積極性和主動性，強化能力訓練和價值塑造。實驗考核占比提升至15%，從實驗操作和報告2個維度進行考核，分別占5%、10%，突出培養學生的問題分析能力和實踐創新能力。期末考核占比優化至50%，以強化過程考核，持續優化突出能力培養和價值塑造的試題。五、結束語課程團隊堅持“學生中心、產出導向、持續改進”理念，對“電機學”課程教學進行了改革實踐，具體如下。①以支撐人才培養目標和畢業要求達成為根本任務，結合課程內容特點和產業需求，優化完成的知識、能力和價值“三位一體”的課程目標和構建的課程知識體系符合新工科背景下電氣工程領域人才對該課程的需求，64學時能夠保障不降低質量地完成課程知識內容教學。②按“課程→課程模塊→章節→知識點”逐層細化分解課程