基于學習進階的中職機電專業核心概念體系建構研究

錢敏 陳群

摘 要：“工作機械的基本電氣控制電路”是中職機電專業課程中的一個核心概念。本文認為，運用進階理論，可以對該核心概念教學過程中的呈現內容與順序進行設計，找準進階起點與終點，設計進階中間節點，從而使學生在學習過程中更順利地掌握相關概念，更清晰地掌握該核心概念之下的一套概念體系，從而為整個專業課程的概念體系建構打好基礎。

關鍵詞：學習進階;中職;機電;電氣控制電路

中圖分類號：G718.5????????? 文獻標識碼：A???? 文章編號：1992-7711（2020）11-029-2

學習進階，是指“學生在學習和探究某一核心概念時，在一定的時間跨度內依次進階、逐級深化的一種思維方式。教學實踐對其起著關鍵作用”[1]。對于中職機電專業的學生來說，一方面機電專業的課程較多，涵蓋相當廣泛，不同課程之間相對獨立，缺乏連貫性。另一方面，中職學生的基礎較薄弱，學習習慣各方面都有所欠缺，專業課程中各種枯燥、晦澀難懂的概念按照常規的課程教授效果不盡如人意。有鑒于此，筆者認為，不妨應用學習進階理論，對機電專業的核心概念進行梳理，重構其知識體系，使得學生在三年的專業學習中，對機電類專業的核心概念有一個逐級深入的理解，從而順利地將理論與實踐相結合。

本文以學習“工作機械的基本電氣控制電路”為例，基于學習進階理論，論述在中職三年內，怎樣引導學生逐級深入理解并掌握基本電氣控制電路。

一、進階起點

在進階起點階段，學生必學的核心概念是“工作機械的基本電氣控制電路”。核心概念也可以稱為大概念或者關鍵概念，[2]圍繞核心概念還有與之相關聯的眾多的小概念。在學習基本電氣控制電路的過程中，學生首先要學習并掌握一些關鍵小概念，比如三相交流電路、三相籠型異步電動機、常用低壓電器、電氣控制原理圖、三相籠型異步電動機的直接起動控制電路、正反轉控制電路、制動控制電路等。學習進階的過程也可以理解為逐漸理解這些概念的過程。

以上這些小概念都出現在教材《電工與電子技術基礎》中，按中職教學計劃，該課程的教學任務要求在第三、四學期兩個學期內完成，其中“工作機械的基本電氣控制電路”主要集中在第四學期。

在一個進階的學習中，進階起點是掌握后續學習進程的基礎。因此，教師首先要找準進階起點，由此才能設計教學的呈現內容與順序。該內容的進階起點為：

1.三相交流電的相關知識

由于“工作機械”中涉及的三相異步電動機基本都是在三相交流電下工作，而且涉及到電動機的正反轉，所以需要掌握三相交流電的基礎知識。該內容的學習在第三學期已經完成。

2.電路的相關知識

這部分內容的學習甚至可以追溯到初中階段的物理課，中職第一學期也有物理課程的安排，第三學期的《電工與電子技術基礎》還會繼續深入學習電路的相關知識。

3.初識電氣控制原理圖

電氣控制原理圖是根據生產機械的運動形式對電氣控制系統的要求，采用國家統一規定的電氣圖形符號和文字符號，按照電氣設備和電器的工作順序，繪制出的一種不需要考慮設備和電器實際位置的一種簡圖。為了提前給學生一個直觀的印象，盡早讓學生的學習跟“工作機械的基本電氣控制電路”這個核心概念建立直接的聯系，可以跳過教材對三相籠型異步電動機、常用低壓電器進行介紹的教學順序，先給學生看兩個電氣控制原理圖，為以后的學習設定一個目標。

以上內容都是學生在進行“工作機械的基本電氣控制電路”的學習之前就已經具備的知識水平，或者是對即將要學習的知識的初步認識，即進階起點。

二、進階中間節點

有了進階起點的知識準備，教師以要學習的知識內容本體作為進階變量，進入進階的中間節點。

1.在學生所要學習的幾個典型控制電路中，按鈕聯鎖正反轉控制電路是相對復雜的一種（如下圖）。該電路圖涉及的電器和設備較全，有利于教師進一步講解其中的各種圖形和文字符號。

例如，左下角的M符號表示電動機。生產機械中一些部件的運動，需要電力拖動，而電力拖動的原動力來自電動機。而后進一步以三相籠型異步電動機為例，了解它的基本結構、工作原理、正反轉控制等基本知識。由于中職學生的基礎比較薄弱，對于電動機的原理，理解起來必定存在很大障礙。通常拿一臺實物電動機拆開介紹其結構的同時講解它的工作原理比較普遍，而對于工作原理確實理解不了的，筆者認為也不必過于強求。因為我們的重點并不在電動機的維修，而是要知道怎樣控制電動機的正反轉，所以了解電動機的轉向是由接入三相繞組的電流相序決定的，要使電動機反轉只要調換電動機任意兩相繞組所接的電源相序即可。對于圖中的其他圖形和文字符號，教師可以回到教材前面的常用低壓電器這一節，結合實物，再逐一講解。如此，就把圖中不認識的圖形和文字符號一個一個拿出來，一個一個地問自己，這個符號表示什么，為什么畫在這個位置，起什么作用，逐級深入，比按教材順序流水賬般的學習要有效得多。

2.掌握了常用低壓電器的符號、結構、工作原理和用途之后，再開始介紹電氣控制原理圖的識讀和繪制，從簡單到復雜，層層遞進，分析每個電路的工作原理、優缺點以及適用環境等。

三、進階終點

中職學生最終的目的是要掌握技能，能把所學的理論應用于實踐。因此，第四學期必須安排一周關于電氣控制電路的實訓課。通過實際操作，學生應能根據電路圖正確安裝、調試電氣控制電路，這就是該內容學習進階的終點。

通過動手連接線路，親自接觸到這些電器設備，學生可以對前面的理論知識有更進一步的理解。在這個過程中，教授理論知識和指導實訓練習的老師如果是同一個人，那么理論和實踐之間結合會比較好。相反，如果是由不同的老師分別進行理論和實訓的教學，那么這個時候非常重要的一環就是兩個老師之間的溝通協調，應該盡可能地讓學生在已有的知識框架內進行實際操作。根據電路圖連接電路之后，如果出現故障，那更進一步，要學會使用萬用表檢查電路，分析和排除電路故障。

對于“工作機械的基本電氣控制電路”這部分內容，能夠掌握典型的幾種控制電路并根據電路圖連接電路、調試電路、檢查電路、分析和排除電路故障，已經可以算是短期的進階終點。然而，再從更大的時間跨度來看，在第五學期的《PLC編程與應用技術》和《機電一體化設備組裝與調試技術》兩門課程中，都會接觸到電氣控制電路的相關內容，而《機電一體化設備組裝與調試技術》這門課程偏于機械，但是機和電密不可分，所以在整個進階過程中，各專業老師之間提前的溝通協調也非常重要。另外第五學期還有專門的一門《電氣系統安裝與調試》課程，這將是在“工作機械的基本電氣控制電路”基礎上的進一步深入研究，從這個意義上來說，“工作機械的基本電氣控制電路”這部分內容只是一個起點。所以起點和終點也是相對的，在不同的階段終點又是下一階段的起點。

機電專業涵蓋相互關聯的許多課程，核心概念較多。每一個核心概念之下，都可以根據學習進階理論設計出一套由起點、若干中間節點、終點組成的學習進階;同樣，整個概念體系中，各個核心概念又相互聯系、相互影響，組成了一個個更大范圍內的學習進階。教師在教學過程中，需要互相溝通與合作，及時理清學生在學習某一個核心概念時，他們的起點以及將要達到的終點，從而設計出科學合理的中間節點，促使學生在順利學習的同時，在頭腦內構建出一套整體化的機電專業核心概念體系。

[參考文獻]

[1]姚建欣，郭玉英.為學生認知發展建模：學習進階十年研究回顧及展望[J].教育學報，2014（10）.

[2]張穎之.理科課程設計新理念：“學習進階”的本質、要素與理論溯源[J].課程·教材·教法，2016（06）.

本文系江蘇省教育學會“十三五”教育科研規劃2018年度課題《基于學習進階的中職機電專業核心概念體系建構研究》（課題編號：18A21Q1WX82）成果。

（作者單位：宜興高等職業技術學校，江蘇 宜興214206）