新工科背景下案例教学设计与实践
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[摘 要] 相对于传统的工科人才，新兴产业和新经济需要的是实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型新工科人才。成功的案例教学能把创新思维与工程意识渗透到教学的每一个环节，提高学生的过程参与度，激发学生的学习兴趣。案例选取与设计的原则是以产业需求为导向，注重本专业学科交叉融合。近两年案例教学实施结果显示，这种教学方式取得了较好的效果。
[关键词] 新工科;案例教学;调查问卷
相对于传统的工科人才，新工科建设以产业需求为导向，注重学科交叉融合，注重实践能力与创新能力，目标是培养具备国际竞争力的高素质复合型新工科人才。传统的教学模式以教师讲授为主，显然已不能满足新工科的要求。而成功的案例教学能把创新思维与工程意识渗透到教学的每一个环节，提高学生的过程参与度，激发学生的学习兴趣。
一、案例选取与设计
电力拖动基础是电气工程及其自动化专业的一门重要学科基础课、专业必修课。本课程系统地阐述主要类型电机的工作原理、基本结构、基本电磁关系、运行特性及运动控制等。案例选取与设计的原则是以产业需求为导向，注重本专业学科交叉融合。因此，在本课程案例选取与设计初期，教师应先分析本专业毕业生就业后主要从事的工作，结合本专业人才培养方案，清晰梳理本课程培养目标，包括先修课程在本课程中应用、本课程在后续课程的应用、本专业毕业生应用本课程相关知识点的情况等。梳理好本课程的培养目标后，课程内容按照几个大的知识模块将培养目标进行分解，依据各模块教学内容来选取与设计案例，实现分解后的阶段培养目标。案例选取与设计流程如图1所示。
直流电机是本课程讲授的第一种类型的电机，学生既没有理论基础知识也没有工程概念，需要快速地让学生建立起电机的工作模型基本概念。直流电机案例中，讲授直流电机结构与工作原理时，选取直流电机制作过程的视频方便学生理解电机结构;讲授直流电机绕组展开图时，以电机设计工程师视角，介绍电机制造工程中的绕组浸漆工艺。
关于变压器的基本工作原理比较简单且在先修课程电路分析中已经学习，这部分内容重点宜放在变压器应用的相关理论。工程应用选取了油浸式电力变压器安装作为案例。
交流电机应用广泛，经过直流电机和变压器的学习学生也对电机有一定的理论基础，这时更宜注重电机设计、制造以及控制的理论与应用。分析计算交流电机绕组展开图理论时，结合电机工程师对于交流电机每极每相槽数的快速标记方法，方便学生比较应用理论知识，更好地理解与掌握。
步进电机是应用最广泛的特种电机之一，控制步进电机所需的理论知识在先修课程模拟电子技术和数字电子技术中已学习，因此这部分的案例选择电脑绣花机控制和数控机床控制，通过这两个案例回顾应用先修理论知识。多课程的交叉融合让学生理解专业课程群是一个完整的知识体系，打破了课程间的壁垒。
二、案例教学方法设计
案例教学与常规教学最大的区别在于案例教学以实际工程或部分工程为研究对象，将学生身份转换为工程师身份，模拟解决实际问题。这种教学方式下，学生不同于常规讲授法下的被动接受式学习，需要带着问题综合运用已有知识进行思考创新，进入深层次主动探究式学习。在案例教学实施过程中，教师的教学方法非常重要。教学方法应能很好地提高学生的学习兴趣，培养学生的创新能力与工程思维。
讨论法：这种教学方法应用广泛，在理论分析与案例教学中均可以使用。比如，在观看完直流电机制作过程视频后，可以引导学生讨论定子、转子硅钢片的异同，讨论电机绕组人工制作与机器制作的优缺点，讨论电机组装顺序等。这种教学方式可以活跃课堂气氛，开拓学生思维。
翻转课堂：步进电机控制的基本理论知识学生已经学习过，教师从电脑绣花机需要控制步进电机哪些参数开始引导学生思考，让学生来讲述如何实现脉冲控制，如何实现功率放大。再从电脑绣花机的二维控制过渡到数控机床的三维控制，结合学生金工实习操作，当实际输出与目标有偏差时，引导学生思考闭环控制方法。多门课程的交叉融合，让学生真实体验综合运用理论知识来解决实际工程问题。
团队学习：将需要解决的工程问题分为若干个小问题，将学生对应地分成若干团队，每个团队共同解决其中一个小问题，然后每个团队依次上台向其他同学讲解他们所解決的小问题。这些团队的小问题整合起来就能解决工程问题。这种教学方式能很好地锻炼学生团队合作能力和交流沟通能力，不过需要占用较多的时间，采用这种教学方法宜先规划。
四、案例教学实施效果分析
笔者实施案例教学已有两年，在2018—2019学期针对本校2017级电气工程及其自动化专业学生关于电力拖动基础的调查问卷中，专门针对这几个模块的案例教学学习效果进行了调查，调查结果表明，案例教学很受学生欢迎。
五、结语
新工科是对于传统工科专业的升级改造，相对于传统的工科人才，新兴产业和新经济需要的是实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型新工科人才。面对这种更加严苛的国际新形势，传统的填鸭式教学已不能满足人才培养的要求。设计与选取合适的工程案例并结合适当的教学方法，才能让学生们主动起来，激发自己的学习兴趣，取得良好的人才培养效果。
参考文献
[1]钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究，2017（3）：7-12.
[2]李志鸿.地方本科高校“新工科”建设的四个基本问题[J].黑龙江高教研究，2018（12）：40-43.
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