专业认证背景下一流本科课程建设的探索

李红利 修春波 陈奕梅

摘    要：一流本科课程建设与教学模式改革是培养一流人才的重要基础。“电机及拖动基础”一流课程建设从课程特点出发，将思政教育内容融入课程教学，促进学生树立正确的人生观，形成良好的职业道德。课程建设坚持以产出为目标导向、以学生发展为中心和持续改进的教学理念，努力打造高阶、互动开放与多元评价的课堂，使学生在实验、实践中做到知行合一，对相关电类课程建设和教学改革具有重要的示范作用与推广价值。

关键词：一流本科；专业认证；电机及拖动基础；思政教育

中图分类号：G642          文献标识码：A          文章编号：1002-4107（2024）01-0062-03

收稿日期：2023-01-01

作者简介：李红利，天津工业大学控制科学与工程学院副教授，博士

基金项目：第四批（2021年）自动化类教指委专业教育教学改革研究课题“《电机及拖动基础》‘一流课程’建设的研究与实践”（202111）；“纺织之光”中国纺织工业联合会高等教育教学改革项目“《电机及拖动基础》一流课程建设”（2021BKJGLX

707）；“纺织之光”中国纺织工业联合会高等教育教学改革项目“具有纺织自动化特色的自动化核心课程的改革与实践”

（2021BKJGLX660）

工程教育是高等教育的重要组成部分，工程教育所培养的卓越工程师对国家的工业化发展发挥着重要作用。2016年6月2日，我国成为《华盛顿协议》正式成员，标志着我国实现了工程教育国际互认的重要目标，国内通过工程教育专业认证的专业将会得到国际认可。专业认证的重要理念是坚持产出导向教育（Outcome-Based Education，OBE），其核心是反向设计、以学生为中心和持续改进。其中，以学生发展为中心是国际高等教育的公认理念，而课程是实现这个理念的具体抓手，国内高校越来越重视工程类专业的认证申请工作。

2019 年10月30日，教育部发布的《关于一流本科课程建设的实施意见》中明确指出，课程是人才培养的核心要素，人才培养质量直接取决于课程质量。经过三年左右时间，建成万门左右国家级和万门左右省级一流本科课程（简称

“双万计划”）。建设内容包括确立学生中心、OBE和持续改进的理念[1]。由此可见，一流本科课程的建设要求与工程教育专业认证中对工科专业的建设要求一致，均强调了以学生为中心、OBE和持续改进的重要性。针对一流课程建设的要求，还应提升课程的高阶性，突出课程的创新性，增加课程的挑战度等。

本文以天津工业大学自动化专业的“电机及拖动

基础”课程为例，阐述了在自动化专业工程认证背景下“电机及拖动基础”一流本科课程建设的探索过程，围

绕课程思政建设、OBE理念下的高阶课堂、以学生为中心的互动开放课堂、持续改进的多元评价以及实践平台中的知行合一等方面对课程开展探索研究，课程闭环教学实施过程如图1所示。

一、课程思政一体化建设

建设一流本科课程，课程思政一体化建设至关重要，要深入挖掘课程内容中的思想政治元素，努力打造课程思政经典教学案例。课程是落实“立德树人”根本任务的具体化和可操作的载体[2]。因此，在课程思政中，要全面贯彻党的教育方针，将课程思政内容潜移默化融入教学过程，教学过程中发挥社会主义核心价值观引领作用，增强学生的家国情怀和社会责任感，培養德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。课程思政解决的是接班人的问题，而创新创业能力的培养解决的是建设者的问题[3]。课程思政建设应紧紧抓住教师队伍建设、思政课程建设和课堂教学三条主线，教师需要精心设计教学案例，在教学过程中以丰富灵活的教学方式开展思政教学，以达到润物细无声的教学效果。

为适应“电机及拖动基础”课程思政的开展，课程组结合多年的教学经验，组织编写了以弘扬社会主义核心价值观为指导思想的《电机及拖动基础》省部级规划优秀教材。教材中描述了国产电机的发展过程以及先进性，重点介绍了国产电机及电力拖动的性能品质，强调了电机及电力拖动技术对中国制造所提供的技术支撑等内容，指出国产品牌以及中国制造在世界工业中的引领作用。在教学过程中，通过深入挖掘和精心设计典型的思政教学案例，将思政教育与课程的各章节教学内容进行融合，强调国产电机品牌、国产高精度电机与特种电机的先进性。例如，在第一章绪论的教学内容中，重点介绍国产电机的发展史，从而引出“中国制造2025”目标及内容。经过课程组的努力，“电机及拖动基础”课程获天津市高校课程思政示范课程，课程团队和团队教师分别获得天津市高校课程思政团队和课程思政教学名师称号。

二、采用混合式教学模式，建设互动开放课堂

在OBE理念下，要求学生的能力与社会需求相适应，学生应具有解决复杂工程问题的能力，课堂的教学内容应取决于学习的产出。我国专业认证标准的毕业要求中，对学生解决复杂工程问题能力提出了明确的要求，强调了学生能力和高阶思维培养的重要性。2018年11月，时任教育部高等教育司司长吴岩在第十一届中国大学教学论坛作了重要报告，并针对建设中国“金课”问题指出，一流课程的高阶性是重点培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维。OBE关注学生的批判性思维和创新性思维等高阶能力，强调对学生分析、综合、组织和策划等高阶能力的培养，而这种能力可以通过在一流本科课程建设中打造高阶课堂、传授高阶知识来获得[4]。因此，高阶课堂的教学重点不是简单的知识传授，而是培养学生的能力和素质，使学生组成团队，以团队合作的形式解决具有挑战性的复杂工程问题。

（一）OBE理念下以学生为中心的高阶课堂建设

为了打造高阶课堂，“电机及拖动基础”课程组从

课程目标、课程内容和教学方法三方面进行了改革，逐步培养学生解决复杂工程问题的能力。课程目标不再是传统的知识讲授，改变了以学生对知识点掌握程度作为课程目标，而是强调对学生高阶能力的培养，强调学生通过对该门课程的学习后具有某种能力。每个课程目标对应工程认证中的一个毕业要求观测点。在课程内容方面，增加了与实际问题紧密结合的思考题。例如，在单相异步电动机章节中，要求学生分析“三相异步电动机如何在单相电压下运行，并考虑串联电容损坏后电动机能否起动”等问题。通过此类问题可以加强学生理论联系实际能力，将课堂理论内容与电机实际应用联系起来。部分学生还在课后通过自行更换风扇、洗衣机等家电中的电容排除了家电无法启动的故障。通过这些思考与实践活动，学生动手实践能力得到了锻炼，同时也增加了学生的学习兴趣，提升了学生思考问题、解决问题的能力。在教学方法方面，采用启发式教学，提出问题让学生思考，而不是直接将正确的答案讲述给学生。例如，在三相异步电动机的变频调速章节中，提出“分析变频调速方法得到了普遍的原因”，一部分学生从调速的技术指标方面回答这个问题，分析变频调速具有优异的调速性能；而另一部分学生通过深入思考认为，变频调速的节能和变频器成本的降低是该方法得到普遍应用的重要原因，这正是调速的经济指标。此外，通过挖掘和设计教学案例，将各章节教学内容与工程案例有机融合，尤其注重对学生工程意识的培养[5]。

（二）充分利用智慧教学工具的互动课堂建设

互动式课堂可以通过多种方法实现，互动式课堂包括翻转课堂、混合式教学与探究性教学等教学方法，围绕互动式课堂开展的线上线下教学均是以学生为中心，教师不再是主体，学生作为学习过程中的主体参与到课堂中。打造互动式课堂，可以充分利用“互联网+教育”背景下的学习平台，如“雨课堂”“学习通”和“慕课”等新型互动式智慧教学工具。互动式课堂要满足学生的个性化需要，让学生为实现某些目标而开展个性化的学习。鼓励学生通过查阅资料解决课堂上没有理解的内容，同时鼓励学生之间以及师生之间的课后线上线下讨论。如果存在疑问可以通过仿真或实验验证，鼓励学生进入开放实验室进行仿真和实验。通过互动式课堂使学生对所学内容加深理解，同时也能在互动课堂中产生新的疑问和想法，逐步解决疑问、验证想法，使学生在所学知识的基础上获取更多的新知识，在此过程中逐渐培养学生的自学能力以及创新意识，促进学生的个性化和全面发展。

（三）混合教学模式下的开放课堂建设

为了打造开放课堂，本课程采用线上、线下混合教学模式，建设了丰富的教学资源，制作了完整的课程授课视频，出版了具有针对性的自编教材，建立了习题库与测试库，具有完善的电子教案，建设了满足线上、线下混合教学的课程学习资源网站。为突出学生的主体地位，线下教学以核心知识的讲解为主，重点讲解电机原理，对学生进行拖动系统工程计算能力的训练；线上教学以视频讲解、虚拟仿真实验教学为主，线上教学拓展学生对运动控制相关知识的理解与应用。线上教学通过分散式教学与分散式答疑的方式开展教学，学生利用这些现代信息技术充分作好课前预习和课后复习，教师通过引导、评价、协助等辅助性策略手段对学生进行答疑，对学生的学习成果进行考核，培养学生的自学能力、探索意识和创新能力，引导和协助学生实现课程目标。线上教学与线下教学实现互补，可以共同促成课程教学目标的达成。经过课程组的建设，2021年“电机及拖动基础”课程获批第二批天津市一流本科建设课程，获批课程类型为线上、线下混合式一流课程。

三、持续改进的多元评价

傳统的教学评价内容主要包括考试试卷、课后作业、实验报告等，通过这些评价内容给出学生最终的学习成绩，来评价学生的学习成果，但却忽视了对学生学习过程的评价。在这种评价方式下，会促使学生在期末考试前“搞突击”，记背所学的知识点，甚至记背例题和习题，平时作业和实验报告也存在严重的抄袭行为。显然，传统的评价方式影响了学生的学习兴趣和学习热情，不利于培养学生的自学、分析和创新等高阶能力[6]。

为了使课程评价方式具有激励性、反馈性和多元性的特点，能反映出学生的学习产出，课程组对课程的评价方式进行了改进，课程组推行过程评价（50%）与期末评价（50%）相结合的教学考核制度，从多角度、多方面实现课程成绩的评定。过程评价通过线上、线下多种手段，注重考核学生的自主学习情况、方案的创新性以及实验项目的完整性。过程评价注重过程，学生每取得一个阶段性的成果都给出评价，使学生获得自信和成就感。评价的反馈性体现在学生的自我调节方面，在学习过程的每个阶段，要求学生根据学习产出的实时评价结果，与本人预期目标和其他学生的评价结果进行比较，及时进行学习活动的自我调整。教师也可以根据评价结果，从教学的角度进行调整，形成学习目标、学习过程、学习评价的闭环。期末评价注重学生在有限时间内对问题的分析、求解能力，期末考试将以往的闭卷考试改为开卷考试，学生可以参考纸质版资料进行答题，有效地避免了学生记背知识点的问题。期末试题均为主观计算题，每道题对应一个课程目标，每个课程目标对应一个毕业要求观测点。多元评价方式注重了学生主动学习与自学能力的培养和考核，强化了学生知识学习和能力增长的可持续性培养。

四、实践平台中的知行合一

部分高校的课程重知轻行，学生的主要精力都投入到理论知识的学习中，而在实验、实践中的自主学习和思考较少，导致学生只学到知识的表面，没有深入理解知识的精髓，随着考试的完成，所学的知识点很快忘记。实验、实践教学是对课堂中所学知识进行验证和升华的过程，实践中具有挑战性的任务，不仅可以加深学生对所学理论知识的理解，还可以培养学生的设计、分析、调试等能力，进而培养学生创新能力，使之逐步具备解决复杂工程问题的能力[7]。

（一）结合虚拟仿真实验的课内实践教学

为了加强课内实践教学效果，本课程依托天津市虚拟仿真实验教学中心——自动化虚拟仿真实验教学中心，设计了与实验任务等效的仿真实验，要求学生在进行实际实验之前自行在仿真平台完成实验验证，在仿真结果有效的情况下再开展实际实验。通过仿真实验，学生既能认真预习实验内容，又能提高实际实验的效率，达到理论指导实验的教学效果。此外，课程增加了具有挑战性的设计性实验和综合性实验，此类实验只给出实验目的，由学生自行分析实验要求，选择实验方案，设计实验方法，以团队的方式完成。例如，“利用变频调速方法实现三相异步电动机的多段速控制实验”。学生的实验方案主要包括三种，第一种方案是利用变频器的接线端子选择预设的固定频率进行多段速度控制，该方案最为简单，不需要编程即可实现，但功能有限；第二种方案是通过单片机或者PLC的输入输出端子对变频器进行控制，该方案难度适中，要求学生熟悉单片机或者PLC编程，并输出模拟量控制变频器的输出频率；第三种方案是以通信的方式由单片机或PLC对变频器的输出频率进行控制，该方案最为复杂，学生不仅要熟悉单片机或PLC的编程方法，而且还要自行学习通信协议以及通信指令，该种方案涉及编程和通信的知识点，具有挑战性和综合性。在进行过程性评价时，根据学生的不同方案，给出不同的评价结果，在过程性评价的激励下，绝大部分学生利用第三种方案完成了实验。

（二）校内实践平台与企业实训基地相结合的第二课堂教学

校内实践平台和企业实训基地作为课程的第二课堂，是对第一课堂的补充和拓展。课程组教师鼓励学生加入智能车平台、电脑鼠走迷宫平台、机器人平台、罗克韦尔实验室等校级实践平台，这些平台的实践活动均涉及到直流电机、步进电机、伺服电机以及舵机等电机的控制，是对书本所学理论知识的验证和提升。此外，通过引导、鼓励、支持学生参与学科竞赛和大学生创新创业训练计划项目，可以进一步培养学生理论联系实际的综合能力，达到知行合一。课程组还与天津多家制造型企业签订了校企联合实践基地合作协议，学生可利用企业的设备优势和生产条件开展电机系统实时检测与控制、电力电子变流与驱动以及多电机协同运行等方面的实践。实践基地建设能使学生早日接触社会与企业，了解社会与企业需求，培养学生解决实际工程问题的能力，有利于学生毕业后尽快融入社会和服务企业。

五、结论

工程教育专业认证给我国大学的工程专业教育带来了新的理念，并引领了一系列的专业教学改革，“双万计划”同样为高等教育课程的深化改革提供了新的

机遇。“电机及拖动基础”课程改革紧扣工程教育专业认证理念和“双万计划”建设内容，承担了落实立德树人的根本任务，开展一系列基于目标导向的闭环动态调整教学活动，培养了学生创新能力和解决复杂工程问题的能力。

参考文献：

[1]  闫长斌，时刚，张素磊，等.“双一流”和“双万计划”背景下

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[2]  李志义.“水课”与“金课”之我见[J].中国大学教学，2018（12）.

[3]  吴岩.建设中国“金课”[J].中国大学教学，2018（12）.

[4]  李志义.对我国工程教育专业认证十年的回顾与反思之

一：我们应该坚持和强化什么[J].中国大学教学，2016（11）.

[5]  王乔，徐建斌，王雯.一流本科课程建设的探索——以“中

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[6]  吴明玉，裴金萍，杨秀娟.“一流课程、两个引领、三大项

目、四类竞赛”人才培养体系探索与实践[J].黑龙江教育

（高教研究与评估），2022（9）.

[7]  姜宇，金晶，李丹丹.智能冰壶机器人实践教学平台设计

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