【摘""要】針對新工科背景下“電機學(xué)”課程教學(xué)中存在的問題，課程團(tuán)隊以培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力、知識應(yīng)用能力、實踐創(chuàng)新能力和實現(xiàn)價值塑造為目標(biāo)，從課程知識體系、教學(xué)模式、評價體系等方面對課程進(jìn)行了優(yōu)化、設(shè)計與構(gòu)建。結(jié)果表明，優(yōu)化重構(gòu)課程知識體系、逐層細(xì)化課程目標(biāo)、采用立體化閉環(huán)式教學(xué)模式和多元化考核評價體系，對提升課程整體質(zhì)量效果較好。課程團(tuán)隊堅持持續(xù)改進(jìn)理念，針對課程改革后仍存在的問題提出了改進(jìn)方向和措施，為持續(xù)提升課程質(zhì)量提供思路。【關(guān)鍵詞】課程體系優(yōu)化；教學(xué)模式設(shè)計；考核評價；持續(xù)改進(jìn)；“電機學(xué)”課程一、引言新工科建設(shè)是我國高等教育“質(zhì)量革命”的重要舉措之一[1]。當(dāng)前，傳統(tǒng)電氣工程及其自動化專業(yè)人才培養(yǎng)已不能適應(yīng)我國電力行業(yè)正逐步與新能源、人工智能、信息技術(shù)等的深度融合[2]，以及向智能化、清潔化、可持續(xù)化方向發(fā)展對人才知識、能力和素質(zhì)的需求。為適應(yīng)這一發(fā)展趨勢，重構(gòu)傳統(tǒng)電氣專業(yè)課程體系，提升課程質(zhì)量，成為培養(yǎng)具有較強實踐創(chuàng)新能力的高素質(zhì)復(fù)合應(yīng)用型人才的必由之路。“電機學(xué)”課程是電氣工程及其自動化專業(yè)一門綜合性較強的專業(yè)核心課程[3]，在課程體系中具有承上啟下的關(guān)鍵作用。為此，對該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、評價體系等進(jìn)行改革，對提高課程質(zhì)量和支撐專業(yè)人才培養(yǎng)具有重要的意義。二、“電機學(xué)”課程教學(xué)現(xiàn)狀（一）課程的知識、能力和價值未能同步提升“電機學(xué)”課程具有知識覆蓋面廣、理論性強、概念抽象等特征，課程內(nèi)容涉及變壓器、交流電機、直流電機、同步電機和異步電機，學(xué)習(xí)時需要數(shù)學(xué)、電路、電磁場、機械等多個學(xué)科的基礎(chǔ)知識，其中變壓器和各種電機的結(jié)構(gòu)、原理、運行特性等內(nèi)容是教學(xué)的重點。針對2019級及之前的學(xué)生開設(shè)的“電機學(xué)”課程的總學(xué)時為48學(xué)時，且全部為理論學(xué)時，因課時較少，主要采用學(xué)生自學(xué)與教師講解重難點相結(jié)合的方式開展教學(xué)。該方式雖能保證課程內(nèi)容的覆蓋面，但學(xué)習(xí)效果并不能達(dá)到預(yù)期，主要原因是學(xué)生理論基礎(chǔ)不扎實、學(xué)習(xí)能力不足、沒有良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣、缺乏耐心和積極性，因而不能較好地完成自學(xué)內(nèi)容，導(dǎo)致對課程知識的掌握不深入、不全面、不系統(tǒng)；加之授課進(jìn)度較快，重難點知識講解不深不透，出現(xiàn)了“潛進(jìn)潛出”現(xiàn)象，且學(xué)生對自學(xué)內(nèi)容的理解掌握不到位，“似懂非懂”現(xiàn)象普遍，尤其在課程的一些基本概念和原理上表現(xiàn)得較突出，這既影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，又不能較好地實現(xiàn)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(nèi)涵并有機地融入課程教學(xué)，價值未能得到同步提升。（二）理論教學(xué)與實踐脫節(jié)課程教學(xué)未結(jié)合其理論性和工程應(yīng)用性強的特點開設(shè)與理論配套的實驗、課程設(shè)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(yīng)用之間的聯(lián)系。授課過程中雖引入了一些與工程實際相關(guān)的動畫、視頻、案例等輔助教學(xué)，但效果不明顯，對培養(yǎng)學(xué)生的工程思維、實踐創(chuàng)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(jié)構(gòu)、復(fù)雜的電磁關(guān)系、運行特性等，僅從理論層面敘述電機結(jié)構(gòu)，從數(shù)學(xué)角度描述電壓、磁鏈、轉(zhuǎn)矩和運動方程、運行特性等，學(xué)生很難理解，經(jīng)常一頭霧水。（三）考核方式不能全面科學(xué)地評價學(xué)習(xí)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(yè)、課堂表現(xiàn)3方面進(jìn)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(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性和參與度，不能全面評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，且沒有制定各考核項目的詳細(xì)評分體系或標(biāo)準(zhǔn)，評分隨意，主觀性強，考核缺乏科學(xué)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(xué)生高度依賴記憶和應(yīng)試能力，“突擊過關(guān)”現(xiàn)象普遍，不能有效支撐綜合能力培養(yǎng)效果的評價，不利于學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。三、“電機學(xué)”課程教學(xué)改革策略及成效分析（一）構(gòu)建模塊化教學(xué)體系以新工科建設(shè)為指導(dǎo)，以支撐專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求為任務(wù)，結(jié)合課程特點、學(xué)校辦學(xué)定位和行業(yè)人才需求，進(jìn)一步明確了教學(xué)目標(biāo)。突破章節(jié)定式，將電機學(xué)知識進(jìn)行模塊化分類整合，厘清每個模塊的教學(xué)重點和難點，圍繞特定主體或教學(xué)單元組織教學(xué)，并融入思政元素和學(xué)科前沿技術(shù)，整合優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。①優(yōu)化確立課程知識、能力和價值“三位一體”目標(biāo)，并支撐工程知識（H）、設(shè)計/開發(fā)解決方案（H）和研究（M）3個畢業(yè)要求。目標(biāo)1：理解并掌握各類電機的基本結(jié)構(gòu)、原理、理論模型和分析方法；目標(biāo)2：能建立電機數(shù)學(xué)模型，并計算其相關(guān)性能參數(shù)，能根據(jù)參數(shù)對電機的性能進(jìn)行分析、優(yōu)化和驗算；目標(biāo)3：具備分析、研究電機在工程中的應(yīng)用的能力，培養(yǎng)自學(xué)能力、思辨能力、創(chuàng)新精神和職業(yè)素養(yǎng)。②將課程內(nèi)容按相關(guān)知識點模塊化。按基礎(chǔ)理論、變壓器、交流電機、異步電機、同步電機、直流電機課程內(nèi)容分為6個模塊?；A(chǔ)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(shù)歸算、等效電路與相量圖、參數(shù)測定等基本理論，以及變壓器運行特性參數(shù)和運行方式等內(nèi)容；交流電機模塊強化交流電機基礎(chǔ)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(fā)熱與溫升、交流繞組磁動勢內(nèi)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(nèi)容整合為直流電機概述、磁場、電動機、發(fā)電機4部分內(nèi)容。③厘清課程知識體系邏輯，增加學(xué)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(yīng)用”原則，按“結(jié)構(gòu)→物理模型→數(shù)學(xué)模型→特性→應(yīng)用”順序授課[4]，課程學(xué)時從48學(xué)時（理論）優(yōu)化為60學(xué)時（理論）+4學(xué)時（實驗）。④思政融入教學(xué)。將課程目標(biāo)按“課程→課程模塊→章節(jié)→知識點”逐層細(xì)化分解，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容特點確立思政目標(biāo)，挖掘思政元素，構(gòu)建思政資源和案例庫，遵循“潛移默化，潤物細(xì)無聲”原則，把知識的理解、掌握和綜合應(yīng)用與價值的提升有機結(jié)合起來，實現(xiàn)“知識傳授、能力培養(yǎng)、價值塑造”三者融為一體。（二）理實結(jié)合，突出能力培養(yǎng)遵循“電機學(xué)”課程各模塊的知識邏輯和學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，為進(jìn)一步提高學(xué)生對各類電機的結(jié)構(gòu)和工作原理的理解掌握，突出學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)，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(xué)生應(yīng)用知識分析解決問題的能力和實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。例如，用圖片展示各類電機和變壓器在工程實際中的應(yīng)用，用三維動畫或拆裝視頻學(xué)習(xí)各類電機和變壓器的結(jié)構(gòu)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(shè)計了多個實驗項目（表1），授課時結(jié)合理論學(xué)習(xí)的薄弱環(huán)節(jié)，用2～4學(xué)時實驗進(jìn)行強化。此外，還可將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到課程教學(xué)中[5]，如電機的啟動、運行、調(diào)速和控制，可以采用Simulink工具箱構(gòu)建虛擬仿真實驗，通過改變參數(shù)直觀感受電機輸出特性的變化情況。（三）構(gòu)建立體化閉環(huán)教學(xué)模式教學(xué)模式在教學(xué)中發(fā)揮著重要的功能和作用，是提高教學(xué)效果的有效途徑[6]。針對以理論講授為主的“電機學(xué)”課程存在的學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性難調(diào)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(tuán)隊設(shè)計了“線下為主、線上輔助，多種教學(xué)方法和手段融合應(yīng)用，課前、課中和課后全過程融入思政教學(xué)”的立體化閉環(huán)教學(xué)模式（圖1、表2）。課前通過布置任務(wù)將學(xué)習(xí)目標(biāo)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(nèi)化于心、外化于行，課后完成檢測、作業(yè)、拓展閱讀、反思總結(jié)等以鞏固理論知識，提升綜合應(yīng)用能力與素養(yǎng)，實現(xiàn)以“學(xué)生為中心”的知識傳授、能力培養(yǎng)、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(xué)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(yè)2020級和2021級中進(jìn)行了實施，并與2019級（改革前）進(jìn)行了對比，考核成績分布和達(dá)成度情況如表3所示。①改革對提高課程整體教學(xué)質(zhì)量效果較好。2020級、2021級優(yōu)良率較2019級分別提升了約10.97%、7.41%，中等及以上學(xué)生占比分別達(dá)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(tuán)隊改革措施尚未完善，落實改革理念和措施存在偏差，且學(xué)生對新的教學(xué)模式、考核方案等尚未完全適應(yīng)。經(jīng)過一輪授課后，課程團(tuán)隊對改革中存在的問題進(jìn)行了反思、總結(jié)，并遵循持續(xù)改進(jìn)原則，不斷優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)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(nèi)。（四）重構(gòu)考核評價體系課程考核是檢查教學(xué)質(zhì)量、評價學(xué)習(xí)效果的重要環(huán)節(jié)。針對以往“電機學(xué)”課程考核存在的問題，課程團(tuán)隊對課程考核的組成、內(nèi)容、占比等進(jìn)行了改革。一是為提升學(xué)生知識應(yīng)用能力和實踐創(chuàng)新能力[7]，獨立設(shè)置實驗考核，構(gòu)建“過程+實驗+期末”相結(jié)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(yōu)化多元化考核項目比重，并制定詳細(xì)的評價標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)學(xué)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(yè)和線上學(xué)習(xí)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(xù)優(yōu)化討論、檢測和作業(yè)內(nèi)容，以突出學(xué)生學(xué)習(xí)能力和分析解決問題能力的培養(yǎng)。三是增加實驗考核環(huán)節(jié)，占比為10%，以突出學(xué)生分析解決問題能力和實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。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(guān)的情景設(shè)計、開放性、探究性和綜合性題目，以突出學(xué)生綜合應(yīng)用能力的考核，提升期末考核質(zhì)量。五是設(shè)計課程目標(biāo)達(dá)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(dá)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(dá)成效果較好，達(dá)成度均達(dá)到0.8以上，說明改革對提高學(xué)生學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)，學(xué)生對實驗更有興趣，因此，結(jié)合理論開設(shè)實驗有助于學(xué)生理解、掌握理論知識。如在2020級中開設(shè)了同步電機模塊實驗，期末測試中該模塊的達(dá)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(guān)的開放性、探究性和綜合性試題，其對學(xué)生存在一定的挑戰(zhàn)和難度。2020級、2021級期末考核達(dá)成度均小于0.6，說明學(xué)生綜合應(yīng)用知識分析解決工程實際問題的能力仍需進(jìn)一步提高，教學(xué)方式和過程考核需進(jìn)一步優(yōu)化。四、持續(xù)改進(jìn)思路針對課程改革后仍存在的問題，后續(xù)將從以下幾方面進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。①課程團(tuán)隊方面。將通過研討交流、培訓(xùn)、教學(xué)技能競賽等方式拓寬教師知識面，更新知識體系，創(chuàng)新教學(xué)模式，提升教學(xué)能力和水平。②理實結(jié)合方面。持續(xù)完善課程體系與實驗，按“結(jié)構(gòu)→物理模型→數(shù)學(xué)模型→特性→應(yīng)用”流程深入優(yōu)化各類型電機內(nèi)容，形成思維導(dǎo)圖和學(xué)習(xí)指導(dǎo)大綱，提高實驗部分學(xué)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(shè)一定學(xué)時的實物實驗或虛擬仿真實驗，以突出學(xué)生綜合應(yīng)用能力和實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。③資源建設(shè)方面。利用好線上學(xué)習(xí)平臺（微助教、學(xué)習(xí)通、B站等），按“模塊化、層次化”原則建設(shè)課程教學(xué)資源，即資源庫設(shè)計了教學(xué)文檔（大綱、課件、參考書目）、視頻、動畫、仿真實驗、技術(shù)前沿、主題討論、習(xí)題、思政案例等模塊。資源按從高到低的邏輯設(shè)置為“基礎(chǔ)（記憶理解）、提高（分析評估）、拓展（評估創(chuàng)造）”3個層級，以提高對課前預(yù)習(xí)、課后強化練習(xí)的支撐度。④課程思政方面。深入研讀課程內(nèi)容，結(jié)合產(chǎn)業(yè)需求，持續(xù)開展課程思政資源建設(shè)，提高思政元素與課程知識內(nèi)容的關(guān)聯(lián)性，堅持教學(xué)全過程多渠道融入思政元素，以提升課程價值塑造質(zhì)量。⑤考核評價方面。繼續(xù)采用“過程+實驗+期末”的考核設(shè)計形式，持續(xù)優(yōu)化考核項目、占比和內(nèi)容。過程考核將原方案中的考勤、討論、課題互動、線上學(xué)習(xí)整合為依據(jù)課堂表現(xiàn)進(jìn)行考核，占比為10%，作業(yè)和章節(jié)檢測考核占比分別優(yōu)化為10%、10%，作業(yè)部分提高高階性思維能力訓(xùn)練題目的比例，強化知識應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的訓(xùn)練，增加思政實踐考核，占比為5%，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，強化能力訓(xùn)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(jìn)行考核，分別占5%、10%，突出培養(yǎng)學(xué)生的問題分析能力和實踐創(chuàng)新能力。期末考核占比優(yōu)化至50%，以強化過程考核，持續(xù)優(yōu)化突出能力培養(yǎng)和價值塑造的試題。五、結(jié)束語課程團(tuán)隊堅持“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”理念，對“電機學(xué)”課程教學(xué)進(jìn)行了改革實踐，具體如下。①以支撐人才培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求達(dá)成為根本任務(wù)，結(jié)合課程內(nèi)容特點和產(chǎn)業(yè)需求，優(yōu)化完成的知識、能力和價值“三位一體”的課程目標(biāo)和構(gòu)建的課程知識體系符合新工科背景下電氣工程領(lǐng)域人才對該課程的需求，64學(xué)時能夠保障不降低質(zhì)量地完成課程知識內(nèi)容教學(xué)。②按“課程→課程模塊→章節(jié)→知識點”逐層細(xì)化分解課程