淺析學(xué)為中心的“電機(jī)拖動(dòng)與控制”課程教學(xué)設(shè)計(jì)

華艷秋

（1.上海市高級(jí)技工學(xué)校；2.上海工程技術(shù)大學(xué)高職學(xué)院，上海 200437）

1 概要

《電機(jī)拖動(dòng)與控制》課程是中高職貫通機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，根據(jù)課程大綱要求，知識(shí)目標(biāo)是認(rèn)識(shí)常用交流電機(jī)、直流電機(jī)、變壓器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行性能；掌握交、直流電力拖動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)，以及起動(dòng)、制動(dòng)及調(diào)速等各種運(yùn)行狀態(tài)。技能目標(biāo)是完成交、直流電機(jī)及拖動(dòng)系統(tǒng)以及變壓器的接線、調(diào)試及運(yùn)行。態(tài)度目標(biāo)是具備尊師守紀(jì)、文明作業(yè)的職業(yè)規(guī)范，具有愛(ài)崗敬業(yè)、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、刻苦鉆研、積極進(jìn)取的職業(yè)態(tài)度，以及團(tuán)隊(duì)協(xié)同合作精神與溝通能力。

課程的交流電機(jī)及拖動(dòng)模塊中，因大多數(shù)以電力為動(dòng)力的機(jī)械裝置都是使用三相異步交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的，且此類電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、維護(hù)方便，故在電力系統(tǒng)的電力拖動(dòng)領(lǐng)域中占有絕對(duì)的壟斷地位。學(xué)會(huì)三相異步交流電動(dòng)機(jī)的控制原理、基本技能操作是機(jī)電一體化中高職貫通專業(yè)學(xué)生必須掌握的基本知識(shí)和技能。

然而，在傳統(tǒng)的以教師“教”為中心的課堂中，大多通過(guò)抽象的理論講解、簡(jiǎn)單的視頻演示、輔以固定的實(shí)操步驟向?qū)W生傳授知識(shí)和技能，課堂上以教師單向灌輸為主，師生和生生之間的互動(dòng)較少，學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和積極性較低；同時(shí)，學(xué)習(xí)任務(wù)以理解或簡(jiǎn)單背下教師的講解內(nèi)容為目標(biāo)，并不注重學(xué)生獨(dú)立思考、以及理論聯(lián)系實(shí)際的應(yīng)用能力的培養(yǎng)，學(xué)生很難達(dá)到入腦入心，真正掌握。

為了解決上述問(wèn)題，讓學(xué)生真正從理論和技能兩方面掌握三相異步交流電動(dòng)機(jī)的基本知識(shí)及操作，根據(jù)知識(shí)結(jié)構(gòu)、資源屬性以及職業(yè)教育特點(diǎn)，對(duì)課程進(jìn)行系統(tǒng)化設(shè)計(jì)：以任務(wù)引領(lǐng)的形式，整合多元化信息技術(shù)教學(xué)手段，線上線下、虛實(shí)結(jié)合，構(gòu)建一體化學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，擴(kuò)大學(xué)生的課堂參與度，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與積極性，以教導(dǎo)學(xué)，以學(xué)促教，教師的作用從授課者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生自主學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者，學(xué)生也由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，預(yù)習(xí)、展示、探究成為課堂教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，體現(xiàn)“以學(xué)為中心”的教學(xué)理念，塑造學(xué)生全方位的素養(yǎng)。

2 背景分析

課程授課是面向機(jī)電一體化技術(shù)中高職貫通專業(yè)三年級(jí)學(xué)生，學(xué)生已經(jīng)學(xué)過(guò)工程圖識(shí)讀與繪制、機(jī)械基礎(chǔ)、電工技術(shù)、電子技術(shù)等專業(yè)基礎(chǔ)課程，具備一定的機(jī)械、電工基本操作及接線技能。學(xué)生比較渴望能夠了解及掌握專業(yè)知識(shí)在電氣設(shè)備及工業(yè)裝備的安裝、調(diào)試、運(yùn)行等實(shí)際工程中的應(yīng)用。本課程共由三大部分組成：直流電機(jī)及其拖動(dòng)、變壓器、交流電機(jī)及其拖動(dòng)。本課題處于第三部分的中后部，前面學(xué)生已經(jīng)學(xué)過(guò)了三相異步交流電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、工作性能、運(yùn)行分析等相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，對(duì)三相異步交流電動(dòng)機(jī)有了一定的了解和掌握，本節(jié)課程是從應(yīng)用的角度引導(dǎo)學(xué)生初步認(rèn)識(shí)三相異步電動(dòng)機(jī)如何拖動(dòng)負(fù)載，為后續(xù)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)的學(xué)習(xí)打下知識(shí)和技能基礎(chǔ)，具有承上啟下的作用。

2.1 學(xué)習(xí)內(nèi)容被動(dòng)接收，學(xué)生缺乏主動(dòng)積極性

傳統(tǒng)的教學(xué)方法主要以教師為中心，教師在教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)中占主體地位，主要關(guān)注在教師的教學(xué)準(zhǔn)備 （教案、板書(shū)設(shè)計(jì)等）和自身知識(shí)水平的提高，對(duì)學(xué)生的自主探究能力并沒(méi)有過(guò)多關(guān)注，學(xué)生要在老師的思路的引導(dǎo)下學(xué)習(xí)，不能使學(xué)生自由地思考，學(xué)生的主動(dòng)性、創(chuàng)造性和積極性難以發(fā)揮，獨(dú)立自主的學(xué)習(xí)能力難以培養(yǎng)。這就使得課堂學(xué)習(xí)效率大打折扣。

2.2 理論分析枯燥晦澀，學(xué)生難以正確理解

以教為中心的授課方式中，電路原理的分析一般采用較為抽象的學(xué)術(shù)理論，配以圖片或動(dòng)畫(huà)講解，學(xué)生很難在腦海中建立系統(tǒng)的邏輯推導(dǎo)，更無(wú)法與具體應(yīng)用聯(lián)系起來(lái)。從以往的授課經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，在有限的課堂時(shí)間內(nèi)，通過(guò)教師單方向講解，只有個(gè)別小部分同學(xué)能完全理解，并能復(fù)述準(zhǔn)確，大部分同學(xué)只能部分理解，或者課堂上感覺(jué)理解了，學(xué)會(huì)了，但是，一下課又講不清楚學(xué)到了什么，無(wú)法做到對(duì)電路工作原理的深刻理解，進(jìn)而也影響了后續(xù)對(duì)應(yīng)的實(shí)操訓(xùn)練。

2.3 技能操作手動(dòng)腦不動(dòng)，學(xué)生沒(méi)有思辨能力

在技能操作環(huán)節(jié)，以往的做法往往是教師講解操作步驟并演示，學(xué)生跟著教師的引導(dǎo)，按照?qǐng)D紙接線，大部分學(xué)生也能夠完成正確的操作并運(yùn)行調(diào)試成功，但僅僅是機(jī)械的模仿，或者僅僅具備照?qǐng)D接線的能力，并不知道為什么這樣接，一旦接線過(guò)程中出現(xiàn)紕漏，調(diào)試出現(xiàn)問(wèn)題，就束手無(wú)措，不清楚錯(cuò)誤點(diǎn)在哪里，應(yīng)該怎樣糾正，更無(wú)法將理論分析與實(shí)操訓(xùn)練相結(jié)合。因此，在實(shí)操訓(xùn)練中，要引導(dǎo)學(xué)生細(xì)心觀察，通過(guò)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，討論問(wèn)題，解決問(wèn)題的循環(huán)，反復(fù)操練，真正掌握正在做什么、應(yīng)該怎么做、要達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，從而培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐及合作的能力，做到知行合一。

3 問(wèn)題解決

在以學(xué)為中心的教學(xué)中，要把學(xué)生放在中心位置，強(qiáng)調(diào)學(xué)生是知識(shí)的主動(dòng)建構(gòu)者。教師應(yīng)把教作為手段，給學(xué)生更多的自主學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)和空間，教師只起到引導(dǎo)作用，提供必要的學(xué)習(xí)支持即可，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性和學(xué)習(xí)積極性，使其在課內(nèi)外能愛(ài)學(xué)習(xí)、會(huì)學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展。

3.1 激發(fā)學(xué)生情感共鳴，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性

3.1.1 課題任務(wù)選擇權(quán)交給學(xué)生，增強(qiáng)學(xué)習(xí)認(rèn)同感和主動(dòng)性

課題任務(wù)的選取原則一般是行業(yè)中常見(jiàn)的、典型的、能充分體現(xiàn)三相異步交流電機(jī)啟停控制的基本要求及實(shí)際應(yīng)用的案例。以往的案例一般選用三相異步交流電機(jī)在起重機(jī)、水塔、皮帶運(yùn)輸機(jī)等典型的工業(yè)應(yīng)用作為課題任務(wù)，但因這些應(yīng)用學(xué)生日常接觸不多，并不十分了解，難以激發(fā)學(xué)生的興趣及情感認(rèn)同。

3.1.2 提問(wèn)互動(dòng)環(huán)節(jié)精心設(shè)計(jì)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和參與度

以學(xué)為中心的課堂提問(wèn)互動(dòng)環(huán)節(jié)要精心設(shè)計(jì)，要能調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，引發(fā)學(xué)生探究知識(shí)的欲望，調(diào)動(dòng)處活躍的學(xué)習(xí)氣氛，激發(fā)學(xué)生參與學(xué)習(xí)的熱情，同時(shí)，教師也能從互動(dòng)環(huán)節(jié)中獲得反饋信息，便于對(duì)課堂教學(xué)進(jìn)程與教學(xué)方式予以調(diào)整，提高課堂教學(xué)的針對(duì)性和有效性。

教師在課堂上將提問(wèn)互動(dòng)貫穿于教學(xué)過(guò)程的始終，設(shè)計(jì)問(wèn)題緊密結(jié)合課堂教學(xué)目標(biāo)和內(nèi)容，使學(xué)生在問(wèn)題的引導(dǎo)下掌握相應(yīng)的知識(shí)或具備相應(yīng)的能力。例如，在課堂初始階段提問(wèn)學(xué)生是如何想到查找電動(dòng)汽車(chē)的啟停控制的，目的是讓其他同學(xué)了解能很好地完成自主探究學(xué)習(xí)的同學(xué)是怎樣做的，讓好的同學(xué)起到榜樣帶動(dòng)的作用；同時(shí)，在學(xué)生回答后，馬上做出合理性評(píng)價(jià)和引導(dǎo)，如在得知此同學(xué)是通過(guò)日常觀察聯(lián)系到課堂學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)，點(diǎn)評(píng)表?yè)P(yáng)該生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，鼓勵(lì)同學(xué)們也能理論聯(lián)系實(shí)際，做有心人，將日常生活與所學(xué)知識(shí)聯(lián)系起來(lái)，此環(huán)節(jié)即實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)方法的引導(dǎo)，又達(dá)到了學(xué)生職業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)的目的。

3.2 利用資源互補(bǔ)作用，延伸課堂提高效率

3.2.1 線下學(xué)習(xí)與線上平臺(tái)相結(jié)合，有效延伸課堂空間

線上平臺(tái)與線下課堂學(xué)習(xí)相結(jié)合的混合教學(xué)方法，打破了傳統(tǒng)課堂教學(xué)的時(shí)空局限，學(xué)生能實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)時(shí)間和方式更靈活；同時(shí)，線上學(xué)習(xí)平臺(tái)的互動(dòng)方式更多樣，學(xué)生可隨時(shí)提問(wèn)，教師或其他學(xué)生都可以回答，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的自學(xué)能力。

在本課題中，教師在課前自主探索預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，利用學(xué)習(xí)平臺(tái)完成了課前知識(shí)測(cè)試，讓學(xué)生通過(guò)測(cè)試題目加深本次課所需的基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，并根據(jù)學(xué)生測(cè)試分?jǐn)?shù)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，強(qiáng)弱搭配，均衡分組；同時(shí)，讓學(xué)生通過(guò)自主資料查閱并討論、自主預(yù)習(xí)理解電路原理，增加學(xué)生對(duì)所學(xué)課題的了解和認(rèn)知，有助于激發(fā)學(xué)生主動(dòng)求知的能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。

3.2.2 虛擬軟件與實(shí)操平臺(tái)相結(jié)合，精準(zhǔn)提高學(xué)習(xí)質(zhì)量

結(jié)合虛擬接線軟件開(kāi)展技能操作訓(xùn)練教學(xué)，可使學(xué)生課前通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行預(yù)操作、預(yù)演練，在實(shí)際動(dòng)手操作前就能充分熟悉并掌握其接線步驟，可提高課堂實(shí)操的效率，且有效避免因不當(dāng)操作對(duì)人員和設(shè)備帶來(lái)的傷害。

本課題在課前自主預(yù)習(xí)階段，讓學(xué)生通過(guò)虛擬軟件練習(xí)接線操作，此軟件能利用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模擬實(shí)驗(yàn)室設(shè)備實(shí)景，并提示接線的步驟和操作規(guī)范，讓學(xué)生在課前就能通過(guò)觀摩、練習(xí)來(lái)熟悉和掌握啟停控制接線的基本操作，因此，課堂上教師無(wú)須再對(duì)接線操作進(jìn)行演示或詳細(xì)講解，有助于課堂實(shí)操接線效率提高。

3.3 重點(diǎn)難點(diǎn)邏輯遞進(jìn)，提升核心職業(yè)素養(yǎng)

3.3.1 學(xué)生自學(xué)+生生互學(xué)，教師精解，理論知識(shí)一一掌握

難于理解的電路原理分析一直是學(xué)生學(xué)習(xí)的薄弱環(huán)節(jié)，根據(jù)中職學(xué)生認(rèn)知和理解的特點(diǎn)，在此環(huán)節(jié)通過(guò)課前學(xué)生自主理解→課中展示→討論互學(xué)→教師精講等步驟逐層開(kāi)展，在充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性的基礎(chǔ)上，教師輔以引導(dǎo)，幫助學(xué)生全面理解。

在課前分組完成后，學(xué)生根據(jù)已給的啟停電路原理圖，以組為單位進(jìn)行討論自學(xué)其運(yùn)行原理，在課堂上，以抽查的形式讓學(xué)生講解其對(duì)原理的理解掌握情況，觀察此環(huán)節(jié)僅有少部分幾個(gè)同學(xué)能夠完全掌握，大部分同學(xué)僅能夠理解一部分；接著，讓學(xué)生以組為單位進(jìn)行討論，互通有無(wú)，此環(huán)節(jié)后有一多半同學(xué)能夠基本理解；最后教師通過(guò)動(dòng)畫(huà)演示將電路原理進(jìn)行全面講解，因在前兩個(gè)環(huán)節(jié)中，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣點(diǎn)、參與感已被充分調(diào)動(dòng)，故在最后全面講解階段學(xué)生的專注力及理解程度比傳統(tǒng)教師直接灌輸要好很多，此環(huán)節(jié)后班級(jí)僅有一名同學(xué)表示還未完全理解，其在后續(xù)的實(shí)操環(huán)節(jié)中理論聯(lián)系實(shí)際，最終也達(dá)到完全掌握的目的。

3.3.2 實(shí)操訓(xùn)練+德育滲透，動(dòng)手動(dòng)腦，職業(yè)素養(yǎng)全面提升

對(duì)本課程而言，實(shí)操訓(xùn)練是課堂重要環(huán)節(jié)，此環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際；提高學(xué)生技能認(rèn)知能力；樹(shù)立正確職業(yè)觀、價(jià)值觀；塑造想象力、創(chuàng)造力及可持續(xù)發(fā)展能力等核心職業(yè)素養(yǎng)的關(guān)鍵。此環(huán)節(jié)要引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、討論問(wèn)題、解決問(wèn)題，做中學(xué)，學(xué)中做，反復(fù)鞏固等步驟逐步掌握重點(diǎn)。

具體實(shí)施為三個(gè)同學(xué)為一個(gè)小組，分工合作，一名同學(xué)主接線，一名同學(xué)輔助及檢測(cè)，另一名同學(xué)電腦仿真接線操作，同時(shí)，提示實(shí)操同學(xué)正確接線步驟，虛實(shí)結(jié)合，協(xié)同合作，既能提高操作效率，又能增強(qiáng)學(xué)生的合作意識(shí)。實(shí)操具體流程如圖1所示。

圖1

在操作中，引導(dǎo)學(xué)生嚴(yán)格遵循安全為先的原則，對(duì)照崗位標(biāo)準(zhǔn)，先自己接線，過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，采用手機(jī)拍照與教學(xué)大屏幕展示的方式，引導(dǎo)全體同學(xué)通過(guò)大屏直觀的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，大膽發(fā)言，勇于提出質(zhì)疑，集體討論優(yōu)化，再實(shí)踐驗(yàn)證的方法反復(fù)操作。

4 結(jié)語(yǔ)

從課堂效果來(lái)看，以學(xué)為中心的方法在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)參與度，引發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和思考的積極性上具有顯著改善，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力和核心職業(yè)素養(yǎng)非常有效。但在實(shí)施過(guò)程中，要注意“學(xué)為中心”并不等于教師讓位法，教師要抓住中心點(diǎn)，組織好教學(xué)，維持好秩序，及時(shí)指引學(xué)生正確的思考方向，讓學(xué)生在有序的參與中掌握知識(shí)、提高能力、增強(qiáng)情感認(rèn)同。總之，要想學(xué)生在課堂中有所學(xué)、有所得，教師就要先有所引、有所導(dǎo)。