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摘要：机电传动控制是一门理论性较强，综合能力要求较高的一门课程，是学生学习和掌握机械设备、电气传动与控制知识的主要课程。传统的教学方法偏重于理论教学，实践环节偏少，教学效果不尽人意。阐述了抛锚式教学模式，对教学中存在的问题进行探讨，并将抛锚式教学方法应用于机电传动控制课程教学中，提高课程教学质量和学生的积极主动性，提升学生的实践和创新能力。
关键词：机电传动控制；抛锚式教学；教学方法
作者简介：潘春荣（1973-），男，广东龙川人，江西理工大学机电工程学院，副教授；黎良（1989-），男，江西樟树人，江西理工大学机电工程学院硕士研究生。（江西 赣州 341000）
基金项目：本文系基于CDIO的机械电子工程专业人才培养模式的研究与实践（项目编号：XJG-2012-16）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）05-0119-02
机电传动控制课程已由全国高等学校机械工程类专业教学指导委员会定为“机械工程及自动化”专业的主干技术基础课，[1]融合了电机与拖动基础、自动控制原理、传感器技术、电力电子等相关技术。目前全国各大高校已经陆续开设了机电传动控制这门课程，对于这门课程便有了各式各样的教学方法和学习方法，可谓“百花齐放”。然而，在传统的教学中，由于学生的基础和能力的不同，导致学生学习积极性不高，教学质量也得不到保证，因此，寻求更有效的教学方法迫在眉睫。本文针对教学问题和学习误区的现状进行分析，提出了抛锚式教学。抛锚式教学（anchored instruction）是指在多元化的现实生活背景中运用情境化教学技术，促进学生反思，提高迁移能力和解决复杂问题能力的一种教学模式。[2]抛锚式教学是一种学习框架，学生在基于知识整合的学习环境中，学会解决问题。将抛锚式教学应用于机电传动控制课程的教学中，提升教学效果。
一、抛锚式教学模式
1.抛锚式教学模式起源与发展
抛锚式教学由美国Vanderbilt大学认知与技术小组CTGV构建的教学模式。CTGV小组为了培养学生运用理论知识解决实际问题的能力，先后开展了惰性知识项目、LOGO项目和动态评估项目的研究，并在此基础上提出了抛锚式教学模式。[2]该教学模式要求建立在有感染力的真实事件或问题的基础上，它的核心要素是“锚”，确定这些真实事件或问题就叫“抛锚”。[3]与传统的教学方法相比，抛锚式教学模式具有以下特征：教学情境的真实性；提高学生解决问题的能力；引导学生提问，调动学生的学习积极性；加强学生交流能力的培养；教学的开放性，激发学生发散性思维。
2.抛锚式教学基本环节
抛锚式教学可以分为以下几个环节，如图1所示。第一，创设情境。利用多媒体和仿真软件等工具使学生在模拟现实情况的情境中学习。第二，确定问题。根据情境选出与当前主题密切相关的真实事件或问题。第三，自主学习。由教师向学生提供解决问题的线索，引导学生自主学习。第四，协作学习。通过交流讨论，加深学生对当前问题的理解。第五，效果评价。教师起引导评价的作用，在学习中观察并记录学生的表现。
3.抛锚式教学模式目的
抛锚式教学目的是使学生在一个真实的情境中，引导其挖掘问题，促进组员之间的相互交流，达到主动学习、实践并提高自身能力的一个过程，具体表现如图2所示：
二、机电传动控制课程的难点和教学目标
1.课程的难点
电机是机电一体化设备的重要组成部分，因此，学好机电传动控制具有较强的实用性。本课程主要的难点如下：
（1）各类电机的工作原理及其机械特性、启动特性、调速特性和制动特性。
（2）在熟悉常用低压电器的功能运用、工作原理和电器符号的基础上，了解生产机械电气控制线路的绘制方法，重点掌握继电器-接触器控制线路的基本环节组成和工作原理，以及继电器-接触器控制系统的功能。
2.课程的教学目标
针对本课程的难点，应给学生提供与专业环境相似的活动情境，帮助学生明确问题和目标，以便更好地利用抛锚式教学模式进行施教。该课程的教学目标分为如下两部分：
一是通过掌握电机的工作原理及特性，使学生熟悉各类电机的基本方程、能量转换关系以及应用场合，培养学生扎实的专业功底和能力，为今后从事相关工作打好基础。
二是通过学生熟悉常用的控制电器机构、原理、用途及型号，并能准确选用；掌握电气控制线路的基本环节及对其独立分析的能力；学会分析典型生产机械的控制线路并设计简单的控制线路，具有从事电气设备的安装、调试、运行和维护保养等应用能力。
三、课程教学的现状
1.教师“灌输”模式
在传统的教育活动中，教师处于一种教育者的位置，大多采取“满堂灌”的授课形式，这对于实践性较强的课程无疑是事倍功半。机电传动控制这门课程涉及的知识面之广、公式之多，纯粹的理论教学已无法满足教学要求，学生对于作业的完成度不理想。部分学生存在抄袭现象，不利于独立思考和创新能力的培养。而在抛锚式教学中，要求教师要充当“教练”甚至“学习者”的角色。教师鼓励并指导学生查询相关资料，提倡学生相互学习。同时作为学习者，指导学生如何操作，发现新问题与其共同探讨，充分发挥学生的创新思维。[4，5]
2.学生学习情绪不高，思维得不到拓展
学好机电传动控制必须要有扎实的机械传动、电工电子基础，而有些学生的基础并不好，且该课程安排在大三或大四，很多学生把大量精力花在考研和找工作上，对课程的重视程度不够。由于本课程专业性较强，会直接引起学生的情绪变化。例如，在学习机电传动系统的静态与动态特性时，学生能理解和掌握，但对于学习交流电动机的启动、调速和制动特性时，情绪便开始急躁，造成学习效率低，影响教学质量。 3.教学资源有限，理论与实践脱节
鉴于学校资源有限且受高校扩招的影响，实验设备受限，实践教学安排不足，造成教学侧重于理论教学。例如在学习继电器过程中，发现学生对时间继电器的原理及线圈符号、触头符号的含义没有清晰的理解，分不清“失电延时”和“得电延时”功能及符号表示，导致设计中出现误用。而在以后的设计工作中，与各种电器接触的机会很多，如果在学校没有得到动手能力的训练，将使以后的实践受到限制。[6]因此，针对容易混淆的内容，采用抛锚式教学模式，创设类似电机控制的情境，以此来弥补实践教学的不足。
四、抛锚式教学模式在教学中的应用
1.创设真实的学习情境，抛锚定题
抛锚式教学的理论基础是情境认知，情境是认知的基础。针对机电传动控制有简明易懂的内容和复杂难懂的原理及过程，采用不同的创设情境的教学方法。
（1）对于简单的内容，可采取多媒体教学工具，将机电传动系统做成动画形式展示出来，激发学生学习的兴趣。[7]例如，机电传动系统是一个由电动机拖动，通过传动机构带动生产机械运动的整体，它的运动规律可以用运动方程式来描述，[8]比如单轴机电传动系统的运动方程为：
式中：T为电动机产生的电磁转矩（N·m）；TL为生产机械产生的负载转矩（N·m）；J为单轴机电传动系统的角速度（rad/s）；t为时间（s）。这对于有机械传动基础的同学来说容易掌握，然后，引入典型生产机械的负载特性以及负载转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算原则和方法。最后，再讨论机电传动系统稳定运行的条件，让学生学会分析系统的稳定平衡点。
（2）对于课程的难点，以学生的基础和现实情况为根本，创设与现实一致的情境，养成独立思考和理论联系实际的学习方法，提高学生分析和解决问题的能力。例如在讲机床的自动间歇润滑系统之前，教师可以先让学生观看一段机床工作的视频，以此来激发学生对未知事物的好奇心。然后，让学生自由讨论并提出观点，选出与当前学习主题密切相关的真实性事件或问题作为学习的目标，即如何设计相关的控制线路图来实现机床的自动间歇润滑和点动控制其润滑。确定问题后让学生自主学习，通过阅读教材或电子资源等途径来设计所需功能的控制线路图，如图3所示。按钮SB1为控制电路总开关，开关S的作用是控制润滑油泵电动机有规律地间歇工作，按钮SB2能实现点动控制润滑油泵电动机的工作。
2.自主学习与协作学习相结合
抛锚式教学强调自主学习的重要性，它与传统教学方式的主要区别在于教师不会直接告诉学生该如何解决问题，而是向学生提供解决该问题的有关线索，并注重发展学生的自学能力。因此，教师要从实际出发，因材施教，及时与学生进行沟通交流，引导学生明确学习的动机和目标。特别是对于继电器-接触器这类知识面较广、实用性较强的内容，应加强实际素材相结合的教学方法。
教学中多采用多媒体教学工具，比如将车床的控制线路做成动画形式展示出来，对车床的每一个控制环节进行详细分析。对于有多种方式控制的电路环节，可以让学生参与讨论。教师还可以利用学习软件等工具，例如MATLAB的Simulink仿真功能，将线绕式异步电动机的转子回路串频敏变阻器启动过程中的参数形象直观、动态地显示出来，[9]进而使学生更好地掌握电动机的启动特性，结合多媒体课件，提高教学效果。
3.实验研究及评价
因课时有限，且主要是以理论教学为主，为了加强实践教学，采取如下措施：一方面，多购置实验台套数或与企业相联合，切实加强实践教学。采用理论教学和实践教学交替进行，避免“先理论后实践”的现象。[10]学生在实际操作的过程中，提高独立分析和解决问题的能力，增强教学效果。另一方面，当本课程理论讲授结束后，需安排课程设计，以组为单位，各自拟一个题目，让学生根据题目要求，主动进行实验研究，遇问题相互协商，相互讨论，加深学生对问题的理解。
抛锚式教学使学生学习解决问题能力，且该过程能直接反映出学生学习的效果，所以，教师需及时地记录学生的表现并评价。课程设计考核时，每组可采用PPT展示学习的成果，然后由学生代表和教师进行综合打分评估。
五、结束语
本文针对机电传动控制课程教学中存在的问题进行论述，提出了抛锚式教学方法。针对网络化及当代大学生的特点，通过引导式教学激发学生的兴趣，提高学生的动手能力、创新能力及综合应用能力。通过抛锚式教学方案，充分发挥了学生的理论联系实践和创新的能力，达到了学以致用的效果，提升教学质量，满足人才培养的需求，同时促进工科类专业课程的建设与发展。
参考文献：
[1]冯清秀，邓星钟，等.机电传动控制[M].第五版.武汉：华中科技大学出版社，2011.
[2]刘洋，钟志贤.论抛锚式教学模式[J].江西教育科研，2005，（2）：9-11.
[3]张甲秋.“抛锚式”教学模式在高职“Photoshop图形图像处理”课程教学中的应用[J].教育探索，2012，（8）：57-58.
[4]王香红.谈抛锚式教学法在电气专业专业课中的运用[J].职业教育，2012，（6）：128.
[5]郝昕玉，张广冬，王福元.机电传动控制课程的教学方法初探[J].中国电力教育，2011，（32）：102-103.
[6]王才东，杨文建，王辉.“机电传动控制”课程教学改革与实践[J].中国电力教育，2013，（10）：73-74.
[7]吴涛，尹志宏.“机电传动控制”课程的研究型教学模式[J].实验室研究与探索，2013，32（1）：105-107.
[8]郝用兴，苗满香，罗小燕.机电传动控制[M].武汉：华中科技大学出版社，2010.
[9]顾永玉.MATLAB在《机电传动控制》课程教学中的应用[J].科技创新导报，2009，（32）：217.
[10]尹久.“机电传动控制”理实一体化教学探析[J].科教文汇（下旬刊），2011，（1）：49-50.
（责任编辑：王意琴）
关键词：机电传动控制；抛锚式教学；教学方法
作者简介：潘春荣（1973-），男，广东龙川人，江西理工大学机电工程学院，副教授；黎良（1989-），男，江西樟树人，江西理工大学机电工程学院硕士研究生。（江西 赣州 341000）
基金项目：本文系基于CDIO的机械电子工程专业人才培养模式的研究与实践（项目编号：XJG-2012-16）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）05-0119-02
机电传动控制课程已由全国高等学校机械工程类专业教学指导委员会定为“机械工程及自动化”专业的主干技术基础课，[1]融合了电机与拖动基础、自动控制原理、传感器技术、电力电子等相关技术。目前全国各大高校已经陆续开设了机电传动控制这门课程，对于这门课程便有了各式各样的教学方法和学习方法，可谓“百花齐放”。然而，在传统的教学中，由于学生的基础和能力的不同，导致学生学习积极性不高，教学质量也得不到保证，因此，寻求更有效的教学方法迫在眉睫。本文针对教学问题和学习误区的现状进行分析，提出了抛锚式教学。抛锚式教学（anchored instruction）是指在多元化的现实生活背景中运用情境化教学技术，促进学生反思，提高迁移能力和解决复杂问题能力的一种教学模式。[2]抛锚式教学是一种学习框架，学生在基于知识整合的学习环境中，学会解决问题。将抛锚式教学应用于机电传动控制课程的教学中，提升教学效果。
一、抛锚式教学模式
1.抛锚式教学模式起源与发展
抛锚式教学由美国Vanderbilt大学认知与技术小组CTGV构建的教学模式。CTGV小组为了培养学生运用理论知识解决实际问题的能力，先后开展了惰性知识项目、LOGO项目和动态评估项目的研究，并在此基础上提出了抛锚式教学模式。[2]该教学模式要求建立在有感染力的真实事件或问题的基础上，它的核心要素是“锚”，确定这些真实事件或问题就叫“抛锚”。[3]与传统的教学方法相比，抛锚式教学模式具有以下特征：教学情境的真实性；提高学生解决问题的能力；引导学生提问，调动学生的学习积极性；加强学生交流能力的培养；教学的开放性，激发学生发散性思维。
2.抛锚式教学基本环节
抛锚式教学可以分为以下几个环节，如图1所示。第一，创设情境。利用多媒体和仿真软件等工具使学生在模拟现实情况的情境中学习。第二，确定问题。根据情境选出与当前主题密切相关的真实事件或问题。第三，自主学习。由教师向学生提供解决问题的线索，引导学生自主学习。第四，协作学习。通过交流讨论，加深学生对当前问题的理解。第五，效果评价。教师起引导评价的作用，在学习中观察并记录学生的表现。
3.抛锚式教学模式目的
抛锚式教学目的是使学生在一个真实的情境中，引导其挖掘问题，促进组员之间的相互交流，达到主动学习、实践并提高自身能力的一个过程，具体表现如图2所示：
二、机电传动控制课程的难点和教学目标
1.课程的难点
电机是机电一体化设备的重要组成部分，因此，学好机电传动控制具有较强的实用性。本课程主要的难点如下：
（1）各类电机的工作原理及其机械特性、启动特性、调速特性和制动特性。
（2）在熟悉常用低压电器的功能运用、工作原理和电器符号的基础上，了解生产机械电气控制线路的绘制方法，重点掌握继电器-接触器控制线路的基本环节组成和工作原理，以及继电器-接触器控制系统的功能。
2.课程的教学目标
针对本课程的难点，应给学生提供与专业环境相似的活动情境，帮助学生明确问题和目标，以便更好地利用抛锚式教学模式进行施教。该课程的教学目标分为如下两部分：
一是通过掌握电机的工作原理及特性，使学生熟悉各类电机的基本方程、能量转换关系以及应用场合，培养学生扎实的专业功底和能力，为今后从事相关工作打好基础。
二是通过学生熟悉常用的控制电器机构、原理、用途及型号，并能准确选用；掌握电气控制线路的基本环节及对其独立分析的能力；学会分析典型生产机械的控制线路并设计简单的控制线路，具有从事电气设备的安装、调试、运行和维护保养等应用能力。
三、课程教学的现状
1.教师“灌输”模式
在传统的教育活动中，教师处于一种教育者的位置，大多采取“满堂灌”的授课形式，这对于实践性较强的课程无疑是事倍功半。机电传动控制这门课程涉及的知识面之广、公式之多，纯粹的理论教学已无法满足教学要求，学生对于作业的完成度不理想。部分学生存在抄袭现象，不利于独立思考和创新能力的培养。而在抛锚式教学中，要求教师要充当“教练”甚至“学习者”的角色。教师鼓励并指导学生查询相关资料，提倡学生相互学习。同时作为学习者，指导学生如何操作，发现新问题与其共同探讨，充分发挥学生的创新思维。[4，5]
2.学生学习情绪不高，思维得不到拓展
学好机电传动控制必须要有扎实的机械传动、电工电子基础，而有些学生的基础并不好，且该课程安排在大三或大四，很多学生把大量精力花在考研和找工作上，对课程的重视程度不够。由于本课程专业性较强，会直接引起学生的情绪变化。例如，在学习机电传动系统的静态与动态特性时，学生能理解和掌握，但对于学习交流电动机的启动、调速和制动特性时，情绪便开始急躁，造成学习效率低，影响教学质量。 3.教学资源有限，理论与实践脱节
鉴于学校资源有限且受高校扩招的影响，实验设备受限，实践教学安排不足，造成教学侧重于理论教学。例如在学习继电器过程中，发现学生对时间继电器的原理及线圈符号、触头符号的含义没有清晰的理解，分不清“失电延时”和“得电延时”功能及符号表示，导致设计中出现误用。而在以后的设计工作中，与各种电器接触的机会很多，如果在学校没有得到动手能力的训练，将使以后的实践受到限制。[6]因此，针对容易混淆的内容，采用抛锚式教学模式，创设类似电机控制的情境，以此来弥补实践教学的不足。
四、抛锚式教学模式在教学中的应用
1.创设真实的学习情境，抛锚定题
抛锚式教学的理论基础是情境认知，情境是认知的基础。针对机电传动控制有简明易懂的内容和复杂难懂的原理及过程，采用不同的创设情境的教学方法。
（1）对于简单的内容，可采取多媒体教学工具，将机电传动系统做成动画形式展示出来，激发学生学习的兴趣。[7]例如，机电传动系统是一个由电动机拖动，通过传动机构带动生产机械运动的整体，它的运动规律可以用运动方程式来描述，[8]比如单轴机电传动系统的运动方程为：
式中：T为电动机产生的电磁转矩（N·m）；TL为生产机械产生的负载转矩（N·m）；J为单轴机电传动系统的角速度（rad/s）；t为时间（s）。这对于有机械传动基础的同学来说容易掌握，然后，引入典型生产机械的负载特性以及负载转矩、转动惯量和飞轮转矩的折算原则和方法。最后，再讨论机电传动系统稳定运行的条件，让学生学会分析系统的稳定平衡点。
（2）对于课程的难点，以学生的基础和现实情况为根本，创设与现实一致的情境，养成独立思考和理论联系实际的学习方法，提高学生分析和解决问题的能力。例如在讲机床的自动间歇润滑系统之前，教师可以先让学生观看一段机床工作的视频，以此来激发学生对未知事物的好奇心。然后，让学生自由讨论并提出观点，选出与当前学习主题密切相关的真实性事件或问题作为学习的目标，即如何设计相关的控制线路图来实现机床的自动间歇润滑和点动控制其润滑。确定问题后让学生自主学习，通过阅读教材或电子资源等途径来设计所需功能的控制线路图，如图3所示。按钮SB1为控制电路总开关，开关S的作用是控制润滑油泵电动机有规律地间歇工作，按钮SB2能实现点动控制润滑油泵电动机的工作。
2.自主学习与协作学习相结合
抛锚式教学强调自主学习的重要性，它与传统教学方式的主要区别在于教师不会直接告诉学生该如何解决问题，而是向学生提供解决该问题的有关线索，并注重发展学生的自学能力。因此，教师要从实际出发，因材施教，及时与学生进行沟通交流，引导学生明确学习的动机和目标。特别是对于继电器-接触器这类知识面较广、实用性较强的内容，应加强实际素材相结合的教学方法。
教学中多采用多媒体教学工具，比如将车床的控制线路做成动画形式展示出来，对车床的每一个控制环节进行详细分析。对于有多种方式控制的电路环节，可以让学生参与讨论。教师还可以利用学习软件等工具，例如MATLAB的Simulink仿真功能，将线绕式异步电动机的转子回路串频敏变阻器启动过程中的参数形象直观、动态地显示出来，[9]进而使学生更好地掌握电动机的启动特性，结合多媒体课件，提高教学效果。
3.实验研究及评价
因课时有限，且主要是以理论教学为主，为了加强实践教学，采取如下措施：一方面，多购置实验台套数或与企业相联合，切实加强实践教学。采用理论教学和实践教学交替进行，避免“先理论后实践”的现象。[10]学生在实际操作的过程中，提高独立分析和解决问题的能力，增强教学效果。另一方面，当本课程理论讲授结束后，需安排课程设计，以组为单位，各自拟一个题目，让学生根据题目要求，主动进行实验研究，遇问题相互协商，相互讨论，加深学生对问题的理解。
抛锚式教学使学生学习解决问题能力，且该过程能直接反映出学生学习的效果，所以，教师需及时地记录学生的表现并评价。课程设计考核时，每组可采用PPT展示学习的成果，然后由学生代表和教师进行综合打分评估。
五、结束语
本文针对机电传动控制课程教学中存在的问题进行论述，提出了抛锚式教学方法。针对网络化及当代大学生的特点，通过引导式教学激发学生的兴趣，提高学生的动手能力、创新能力及综合应用能力。通过抛锚式教学方案，充分发挥了学生的理论联系实践和创新的能力，达到了学以致用的效果，提升教学质量，满足人才培养的需求，同时促进工科类专业课程的建设与发展。
参考文献：
[1]冯清秀，邓星钟，等.机电传动控制[M].第五版.武汉：华中科技大学出版社，2011.
[2]刘洋，钟志贤.论抛锚式教学模式[J].江西教育科研，2005，（2）：9-11.
[3]张甲秋.“抛锚式”教学模式在高职“Photoshop图形图像处理”课程教学中的应用[J].教育探索，2012，（8）：57-58.
[4]王香红.谈抛锚式教学法在电气专业专业课中的运用[J].职业教育，2012，（6）：128.
[5]郝昕玉，张广冬，王福元.机电传动控制课程的教学方法初探[J].中国电力教育，2011，（32）：102-103.
[6]王才东，杨文建，王辉.“机电传动控制”课程教学改革与实践[J].中国电力教育，2013，（10）：73-74.
[7]吴涛，尹志宏.“机电传动控制”课程的研究型教学模式[J].实验室研究与探索，2013，32（1）：105-107.
[8]郝用兴，苗满香，罗小燕.机电传动控制[M].武汉：华中科技大学出版社，2010.
[9]顾永玉.MATLAB在《机电传动控制》课程教学中的应用[J].科技创新导报，2009，（32）：217.
[10]尹久.“机电传动控制”理实一体化教学探析[J].科教文汇（下旬刊），2011，（1）：49-50.
（责任编辑：王意琴）