1.电动拖拉机认识：通过分解结构图，了解电动拖拉机结构各组成部分，并通过细节展示各部分的主要功能和特性需求。

2.电机认识：通过分解结构图，了解电驱动系统中的核心——电机结构的组成部分，使学生建立直观认识。

3.故障认知：介绍电机的典型故障（永磁体退磁、永磁体脱落、绕组匝间短路、相绕组断路）的原因、特征和判断方法。

4.电机参数设计，通过在界面上输入或选择基本电机参数，通过参数化建模的方式产生电机。

5.在上一模块生产成型的电机，按照实际测试要求，在电机测试台架上进行测试。若达标则进行大田测试，若不达标则重新回到上一个模块，重新设计参数。6.电机通过台架测试后，安装到电动拖拉机上，进行大田测试。按照实际测试情景，测试多工况下的作业情况，以测试评估设计电机的实际性能。

7.故障分析。根据四台故障的电动拖拉机故障特征，判断故障的类型，分析故障的原因。

8.测试结束后，给出实验成绩。

负责人教学成果

教学研究课题

1）虚拟仿真教学资源建设下电气类“电机学”课程混合式金课教学模式探究与改革，江苏大学，2019-2021；

2）电动汽车电机设计与转矩性能评估虚拟仿真实践条件建设，教育部产学合作协同育人项目，2019-2020；

3）精品在线开放重点课程“智能制造与控制工程基础”(已在中国大学MOOC平台上线)，江苏大学，2018-至今；

4）新工科背景下“控制工程基础”多学科通识课程多元化分层教学与创新实践，江苏大学，2017-2019；

教学研究论文与专著

1）电机设计与转矩评估虚拟仿真实验研究，电气电子教学学报，2021；

2）《智能制造与控制工程基础》，江苏省在线开放课程，2021；

3）《电路(新形态)》，江苏省高等学校重点教材，主编，2018；

4）《控制工程基础》，江苏省高等学校重点教材，主编，2017；

学术课题研究

1）全动力解耦分布式驱动无人电动拖拉机关键技术研究，NZXB20200103，江苏大学农业装备学部一类项目课题，2020/09-2022/12，300万，在研，主持；

2）无人驾驶四轮独立驱动电动拖拉机，NJ2020-13，江苏省现代农机装备与技术示范推广项目，2021/01-2022/12，50万，在研，主持；

3）国家自然科学基金重点项目，51937006，分布式驱动永磁轮毂电机系统关键基础科学问题研究，2020/01-2024/12，300 万元，在研，主持；

4）国家自然科学基金面上项目，51877099，多运行工况下广域高效可控漏磁类永磁电机系统研究，2019/01-2022/12，62 万元，在研，主持；

5）国家重点研发计划“智能农机装备”重点专项，2016YFD0701002，电动拖拉机能量管理关键技术研究与整机控制器开发，2016/07-2020/12，245 万元，在研，参与； 

大力发展电气化、智能化现代农机装备产业，不仅能有力推动乡村全面振兴，也是维护国家粮食安全，经济发展稳定的重大战略性需求；是国家农业国际核心竞争力的重要体现之一。绿色高效农业装备的快速发展，对农业电气化、电气工程类本科专业人才需求十分迫切。

《现代农业装备电机及驱动基础》，作为农业电气化、电气工程及其自动化专业的特色核心课程，具有理论复杂，概念抽象、实验性强等特点；课程实验所涉及的电机设计、加工及性能测试，存在周期长，成本高，风险大，测试条件苛刻等困难。现普遍采用的观摩性、演示性等实验教学方式，与新一代农业装备电驱动领域高质量本科人才的需求，矛盾突出。

本项目结合专业人才培养目标，根据《现代农业装备电机及驱动基础》教学大纲，将课程知识点与电动拖拉机电机领域需求有机融合，提出“电动拖拉机电机性能评估与故障分析虚拟仿真实验”课程。

本项目以江苏大学国家一流专业农业电气化、电气工程及其自动化的专业实验课程为基础，将“智能+”与“教育”深度融合，构建人人皆学、处处能学、时时可学的泛在化实验环境，建设成在线开放、社会共享的实验教学平台。

本实验课程紧密结合国家和社会行业发展对高校人才培养需求与专业特色最新成果，贯彻“高阶性、创新性、挑战度”的“两性一度”虚拟仿真建设标准要求，提出建设电动拖拉机电机性能评估与故障分析虚拟仿真实验课程，解决《现代农业装备电机及驱动基础》课程实践中电机制造、测试、故障等高危险、高成本、高消耗、不可逆操作的问题。本实验立足现代仿真与互联网技术，灵活运用互动式、研究型、团队式与探究式教学方法，巧妙应用多途径、多方案、设计性等实验方法，融合交叉学科知识，构建完整的电动拖拉机电机性能评估与故障分析知识体系。引入以客观评级为主、主观评价为辅的全过程实验评价体系，建立映射实验操作步骤和考核内容的达成度评价模型，持续改进实验课程内容。本实验课程的创新思路如图1所示。

                                                                           图1 虚拟仿真实验的创新思路

根据科研成果反向设计理念，引入电动拖拉机，利用3D虚拟场景技术，从电动拖拉机整机系统、驱动电机拓扑结构与工作原理入手，构建电动拖拉机系统认知与探究环节，有机融合知识能力素质，提高学生对拖拉机电机驱动系统的感性认识，深化学生对电动拖拉机及驱动电机原理的理解，拓宽学生本专业领域的知识面，培养学生解决复杂工程问题的综合能力和高级思维，实验课程具有高阶性。

采用研究型教学模式，秉承虚实结合，能实则实，虚实并重的理念，设置电机关键结构参数设计和性能测试实验环节，通过学生自主探究电机参数与性能特征关系，波形分析，实验测试流程操作，实验现象观察，实验故障处置等互动性操作，让学生总结经验和规律，获得个性化的设计实验结果，同时掌握电机设计、电磁参数关系、实验评估等一般方法与原理，实验课程具有创新性。

结合电动拖拉机作业特征，设置“无人农机装备作业大赛”环节，引导学生自主学习和合作学习，增强实验趣味性。在竞赛过程中，通过模拟智能电动拖拉机驱动电机不同故障类型、原因、特征，让学生进行故障判断和分析，提高学生对电机性能参数设计与故障类型之间的联系认知，反馈电机参数设计要素，实验课程具有挑战度。

为培养服务于我国经济建设的电驱动人才，实验按照“能实不虚”的设计理念，围绕无人电动拖拉机电驱动各环节打造可用于电气工程及其自动化、农业电气化、自动化等专业的课程实验，满足包括《电机学》、《现代农业装备电机及驱动基础》等多课程的实验需求。基于此设计本实验课程的目标包括以下三个方面：

·       知识与技能目标

1.以电动拖拉机为例了解电力动力装备的电机结构、原理、正常运行和故障工况下的性能特征，对相关知识建立直观认识。

2.掌握电机参数对电机性能的影响规律，能够通过电机测试中的性能表现对电机参数进行优化，能够通过电机的故障现象判别故障类型并分析原因。

·       过程与方法目标：

1.在交互性的仿真环境下，通过探究学习的形式，掌握电机设计和测试的过程和故障判别方法。

2.借助实验测试的竞技元素，以交往式学习的方式，掌握电机的“测试-优化”迭代方法。

·       情感态度与价值观目标：

1.借助虚实结合的手段，引导学生在我国“碳中和”承诺背景下思考电动装备相较于传统燃油动力的环境优势，培养学生的专业兴趣。

2.使学生了解我国前沿农机发展技术，激发学生投身于祖国现代化建设的崇高使命感。