基于有效教學目標的《電氣控制技術》教學改革創新

趙慶志 譚培紅

摘 要：機制專業“卓越工程師培養教育計劃”是一種宏觀指導方向性的教學理念，作者在這一理念指導下，對《電氣控制技術》教學提出了具有可操作性的教學理念，并對其有效教學進行了改革創新研究，提出了基于網絡信息化理實一體化加實訓的混合式教學模式，提高了有效教學質量，達到了有效教學目標。

關鍵詞：有效教學；教學理念；混合式教學模式；卓越計劃；學科理論體系；工作過程系統化

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2018）10-0066-03

Abstract： "Outstanding Engineers Training Education Plan" is a kind of macroscopically guiding and directional teaching idea. Under the guidance of this idea， the author puts forward an operable teaching idea for "Electrical Control Technology" teaching. This paper studies the reform and innovation of its effective teaching， and puts forward a hybrid teaching mode based on the integration of network information， theory and practice， which improves the effective teaching quality and achieves the effective teaching goal.

Keywords： Effective teaching；teaching concept；mixed teaching mode； outstanding plan；discipline theory system； working process of systematization

一、問題的提出

2010年教育部對高等工程教育實施“卓越工程師培養教育計劃（簡稱卓越計劃）”，我校機械設計制造及其自動化專業是首批卓越計劃教學改革試點專業，卓越計劃宏觀上是對高等工程專業教學改革起方向性指導作用的教學理念。有效教學是近年來大學教育改革中的熱門話題，是指在一定的教學理念指導下，教師采用得力的教學模式組織教學，這教學模式包括體現教學理念的教學內容、教學方法、教學手段，考試模式改革和大學生采用什么治學方法、如何充分激發大學生學習的主觀能動性提高教學有效性等等，以獲得最好的教學效果，達到最優的教學目標[1，2]，作者以機制專業卓越計劃《電氣控制技術》課程有效教學進行了研究探索。

二、教學理念和教學模式的概念及其關系

教學理念是人們通過對教學活動的認識、研究、實踐，為達到教學目標所堅守的原則和信念，是實現教學目標的思想保證[3]。教學理念和教學模式是教學所具有的兩個維度，教學理念對有效教學起指引方向的作用；而教學模式如前所述，是根據教學理念，如何優化教學內容、采取得力的教學方法、教學手段、指導學生采取什么治學方法等等多個方面，以實現有效教學目標。就像規章制度和實施措施一樣，規章制度和實施措施是某一活動的兩個維度，規章制度起宏觀的方向性指導作用，而實施措施則是人們采取什么策略、手段組織活動，把規章制度物化于客觀活動，為客觀活動達到有效目標起保障作用。

三、正確認識有效教學的定位問題

在很大程度上，有效教學是教學模式的落腳點和具體反映。有效教學是一個系統性問題，它還關系到學生畢業后工作進一步發展成長的潛力培養。如果教師進行了“教”，學生“學”的效果不好，即使教師付出再辛苦的“教”也是無效教學；同樣如果學生“學”得很辛苦，也沒有得到好的學習效果，那也是無效教學。所以教師要深入研究有效教學，培養學生德、智、體、美全面發展，而不是某一方面或某一門課的發展。要把有效教學看作一門內涵深刻涉及多方面教育教學問題并需要研究、探索和實踐的科學，而不是一項熟練練習就能掌握的技能。

四、國內高等工程教育傳統的和國際上流行的兩種教學理念及其教學效果

1. 傳統的“以學科理論體系為導向的知識和概念堆積的教學理念”。如文獻[4]所指出，我國高等工程教育在很大程度上持“以學科理論體系為導向的知識和概念堆積的教學理念”，圖1所示為基于這種教學理念的在大量電工學、電氣控制技術教材出現的控制三相交流電機正轉、停轉的電氣控制原理圖，教學目標基本就是讓學生讀懂這個原理圖，教師習慣用形象思維思考表達問題，即多用類似于圖1所示的符號、圖形、框圖等書面文字表述物理概念和工作原理，知識結構往往只停留在理論知識講授層面上，學生學完知識點甚至做了實驗后不少學生對電器元件仍一知半解，畢業后不能承擔電氣工程設計、應用和創新工作，不符合有效教學目標。

2. 基于“以學科理論體系為導向的知識和概念堆積的教學理念”的教學模式及教學效果。基于這一教學理念的教學模式為：根據學科理論體系編寫教材、制定教學大綱和教學計劃、組織課堂教學、實驗和實踐性教學等環節。教師用PPT 課堂講課占絕大部分課時，教師講授完理論知識即完成了“教”的任務。在教學手段上布置書面作業，安排占總課時約12%的驗證性實驗教學穿插在教學過程中，課堂教學和實驗教學通常由不同教師擔任。這種教學模式好比把學生頭腦看作一個存儲知識和概念的倉庫，倉庫中縱橫排布一個個方框，教學過程就在這一個個方框里堆積下理論知識和概念[4]。這在很大程度上脫離了工程自然，弱化了工程實踐應用，教師在很大程度上只教會了學生存儲知識而不會應用知識，只會如何在學校里教和學而不會基于工作過程的教和學，不符合有效教學培養目標。

五、國際上倡導的“行為導向教學理念” 及其教學效果

1. “行為導向教學理念”簡述。“行為導向教學理念”起源于20世紀80年代德國職業教育，德國遵照該理念從國家層面立法實行“雙元制”教學模式組織教學，對提高德國的職業教育水平起到了巨大推動作用，現已應用于很多國家的職業教育、本科教育教學中，取得了非常理想的教學效果。“行為導向教學理念”的實質就是要把工作過程融入教學，讓學生理論聯系工程實踐，認知實物、動手操作、置于工作現場情境下耳朵聽、眼睛看、親手做以及思維情感全部投入的教學過程，教學目標以專業工作能力培養為本位，強調“行為即工作，學中干，干中學”。

2. 基于“行為導向教學理念”的教學模式及教學效果簡述。這種教學理念以工作目標為教學目標，行為就是工作，圖1的根本目標應該是設計并制做出圖2所示實現圖1功能的電機正轉、停轉試驗臺，要把讀懂圖1原理圖教學目標轉變為掌握圖2試驗臺設計、安裝、調試、故障測試與維修的教學目標，為達到這一目標的教學就是有效教學。基于這種教學理念的教材突出工作的對象、方式、內容、工作方法和步驟，教師用抽象思維定勢思考表述問題，即用實物、表達符號、工作步驟、工作現場、或以工作導向的情境等看得見、摸得著的介質表述物理概念和工作過程。這種教學模式回歸了工程自然，迫使師生鉆研并勇于動手實踐，教師深入工程實踐備課，教和學都強化了工程實踐應用，容易使教師的教學、工程實踐、科學研究實現良性循環，有利于教師成長為通教育教學理論、融工程實踐應用的專家型教師，明顯提高了大學生的工程設計、應用和創新能力，這才符合有效教學目標。

六、作者對卓越計劃《電氣控制技術》課程有效教學實施的教學理念、教學模式一系列教學改革簡介

1. 卓越計劃《電氣控制技術》課程學情分析。經調研知，《電氣控制技術》的先修課程是大二學的電工學、電子技術，其教學理念都是圖1所示的教學理念，教學過程沒有工程實訓環節，學生得不到系統的工程設計、應用和創新訓練，嚴重缺乏電氣控制設計、安裝、調試、故障測試與維修能力。而《電氣控制技術》教材也是基于“以學科理論體系為導向的知識和概念堆積的教學理念”的內容，因此需要把該課程教學內容進行徹底改革，符合“卓越計劃”有效教學目標。

2. 結合我校辦學理念提出了“以工作過程系統化為導向的知識、能力和素質積淀的教學理念”簡述。山東理工大學始終堅持立德樹人的根本任務，著力構建“知識、能力和素質”三位一體的人才培養體系，作者以國際上倡導的“行為導向教學理念”為基礎，與學校人才培養體系相結合，提出了“以工作過程系統化為導向的知識、能力和素質積淀的教學理念”，并實施“網絡信息化理實一體化加實訓的教學模式”實施教學，取得了比較好的有效教學效果。

3. 根據布魯姆教育理論重構知識點的知識維度和認知維度表，以工作目標確定知識點的教學目標。根據布魯姆教育理論，對《電氣控制技術》課程知識點打破了傳統教科書章節界限，進行梳理，并制定知識點的教學目標，且知識點前后關系具有邏輯性，對知識點編排序號。確定每一個知識點的知識維度和認知維度，最后形成6個模塊19個項目89個知識點。基于學科理論體系的知識點的教學目標往往指向學科理論體系，如“電動機的原理及分類”，教師就很習慣于以學科理論體系為導向組織教學，不符合有效教學目標；而基于工作過程系統化體系的知識點的教學目標往往既指向學科理論體系，又指向工程設計應用體系，如改為“電動機的原理、分類及其應用”，就迫使教師以工作過程系統化體系為導向組織教學，就容易實現有效教學目標。

4. 對機制專業卓越計劃《電氣控制技術》教學建立了網絡信息化教學平臺。《電氣控制技術》課程涉及多門課程綜合性理論、實踐，內容多而課時少，網絡信息化教學很多教學環節活動隨時隨地均能進行，把實驗和實訓教學資源、企業工程設計應用創新案例等教學媒體的潛力充分發揮出來，既能發揮了教師的主導作用，又能滿足學生自主學習需要。

5. 對機制專業卓越計劃《電氣控制技術》課程教學建立了網絡信息化理實一體化加實訓的專用綜合教學實驗室。研制成功了幾乎遍布控制類課程絕大部分知識點的實驗實訓教學設備，建成了“課堂理論教學、實驗和實訓教學、網絡信息化教學多功能融為一體的綜合教學實驗室”，為實行“網絡信息化、理實一體化加實訓的混合式教學模式改革創新”打下了堅實的基礎。

6. 對《電氣控制技術》課程教學課前學生網上預習后，再實行理實一體化教學。學生在網絡信息化平臺上預習自學，交流答疑、提交作業、鞏固所學知識和能力等，再實行“網絡信息化理實一體化授課”，邊講課邊做出實驗。初步解決了課程群知識點多、內容抽象、綜合性強的教學難題；從認知維度上初步解決了記憶、理解的知識點的學習，初步提高了學生的實踐認知能力。

7. 增加了4個綜合試驗臺項目實訓，夯實了大學生的工程實踐能力。長期的教學實踐證明，傳統的“以學科理論體系為導向的知識和概念堆積的教學理念”致使工程類大學生十分缺乏工程設計、應用層面的實訓教學環節，影響了大學生學習的主觀能動性，大學生甚至連很多知識點涉及的實物都不認識，畢業后難以承擔專業技術工作；另一方面，大學生在企業進行實踐性教學環節鍛煉，很多工程設計、應用層面的知識點，如文獻[5]上圖6-2-4和圖6-2-5所示帶功能區圖區的電氣控制原理圖；圖6-2-7所示的電氣安裝圖；圖6-2-11所示的電氣接線圖，需要在學校理實一體化講授并經過實訓鍛煉才能真正掌握。卓越計劃的大學生在校期間若沒有經過實訓，就沒有掌握工程設計應用層面的知識點和能力，達不到卓越計劃教學目標。為此《電氣控制技術》課程教學充分發揮網絡信息化教學的優勢，把工程應用層面的很多理論和實踐教學內容放到網絡信息化平臺上，例如以工作過程系統化為導向把圖2試驗臺的設計、安裝、接線和調試28個步驟圖文并茂放到網絡信息化教學平臺上；也把圖2試驗臺控制電路和主電路共15種故障測試維修方法圖文并茂放到網絡信息化教學平臺上，學生學的明白直觀。實行網絡信息化理實一體化加實訓的教學模式組織教學，對“知識維度+認知維度”為“程序性知識+應用”的知識點進行融合，增加了4個綜合試驗臺設計與實訓，其中圖2是實訓項目之一，提高了工程設計、應用和創新能力，這一教學改革極大地激發大學生學習的主觀能動性，提高了學習的有效性。

8. 改革《電氣控制技術》課程考試方式。改傳統的期末考試一考定成績的考試模式為網上預習、答疑、作業、課堂理實一體化學習、實驗、實訓和期末考試均占一定比例的考試模式，明顯促進了有效教學目標的實現。

9. 在企業踏踏實實進行《電氣控制技術課程設計》，進一步夯實了大學生的工程設計、應用和創新能力。在前述網上預習、理實一體化教學的基礎上，再進行了4個綜合試驗臺設計、安裝、接線、調試、故障測試與維修實訓，形成基本的能力之后，學生再在企業真刀實槍地進行《電氣控制技術課程設計》，詳見文獻[6]，就進一步夯實了《電氣控制技術》項目的設計、應用、故障測試與維修；把帶功能區圖區的電氣控制原理圖、電氣安裝圖、電氣接線圖及其設計原理、材料表、設計說明書等關鍵知識點與施工融會貫通[7]，明顯提高了《電氣控制技術課程設計》的有效教學質量。

七、結束語

本文是基于有效教學目標的對機制專業卓越計劃《電氣控制技術》課程教學理念和教學模式進行改革創新的研究和實踐，讓工程教育不再局限于書本和有限的校內實驗，而是在教學過程中就增加了實訓試驗臺設計、安裝、調試、故障測試與維修實訓，之后再真刀實槍地進行《電氣控制技術課程設計》，并且改革了考試模式，調動了學生的學習積極性，實質性地培養了大學生的工程設計、應用和創新能力，也培養了大學生的工匠精神，明顯提高了大學生的工程師素質，基本達到了“通原理、融實踐、能設計、熟調試、懂故障、會維修”的有效教學效果，為畢業后在企業從事專業技術工作打下了非常好的基礎，實質性地實現了《電氣控制技術》有效教學目標，為“卓越計劃”其他專業課教學均有指導意義。

參考文獻：

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