費曼學習法在智能制造專業課教學中應用的探索
——以“電機與電氣控制系統”課程為例

紀久祥

（重慶城市管理職業學院，401331，重慶）

2019 年2 月13 日，國務院印發了《國家職業教育改革實施方案》，指出把職業教育擺在教育改革創新和經濟社會發展中更加突出的位置。牢固樹立新發展理念，完善職業教育和培訓體系，優化學校、專業布局，深化辦學體制改革和育人機制改革[1-2]。方案圍繞“誰來教、教什么、如何教”這一問題，提出了深化職業教育“三教”改革，推動職業教育高質量發展，提升新時代職業教育現代化水平，為促進經濟社會發展和提高國家競爭力提供優質人才資源支撐。同年4 月，教育部、財政部發布《關于實施中國特色高水平高職學校和專業建設計劃的意見》，指出落實立德樹人根本任務，堅持工學結合、知行合一，加強學生認知能力、合作能力、創新能力和職業能力培養。組建高水平、結構化教師教學創新團隊，探索教師分工協作的模塊化教學模式，深化教材與教法改革，推動課堂革命[3]。進一步指出了高水平高職學校和有關專業建設，要不斷探索新的教學模式，深化“三教”改革。

“電機與電氣控制技術”是高職智能制造類專業重要的專業基礎課，屬于理工科課程，該課程需要一定的中學物理及大學電工電子技術等課程基礎知識，而學生生源有來自中職的學生，也有參加普通高考的學生，有些學生理工知識相對比較薄弱，就會導致學生基礎參差不齊。另外，學生進入大學后逐漸成熟，雖然學習自覺意識也有所提高，但基于理工科專業課程偏難且相對枯燥等特點，少數基礎較差的學生會對該課程不感興趣。針對該課程面臨的現狀，本文以教法改革創新為切入點，課程部分項目引入費曼學習法，在促進學生積極主動學習、提高課程學習興趣的同時，提高學生的思維邏輯、歸納總結、交流溝通及團隊協作能力，促進學生綜合素質的提升。

1 費曼學習法及其實施步驟

費曼學習法源于諾貝爾物理學獎獲得者理查德·費曼，其核心是學生積極主動學習[4]。傳統的教師講學生聽的這種模式，學生處于被動學習狀態，根據“學習吸收率金字塔”原理，這種閱讀、聆聽、觀看的“輸入式”學習方式最終使學生學習內容平均留存率不高于30%[5-7]。費曼學習法是把傳統教師講授式或填鴨式教學變為學生主動積極的“輸出式”學習。學生通過自身的學習，掌握相關知識點，并把自己所理解的內容用相對簡明的語言講授給其他同學，通過“以教代學、主動輸出”方式達到深度學習[8-9]，而且這種主動深入學習的方法，可使學習內容平均留存率高達90%。

費曼學習法在教學過程中的實施主要分為以下幾個步驟[10-12]。

第一步，明確學習任務。此過程通常是教師根據課程內容、教學計劃、課程標準，以及學生需要達成的知識目標、技能目標、素質目標等，發布學習任務，學生接受學習任務。

第二步，學生自學并小組講授。此過程學生以小組形式開始自學，自學過程中同組同學之間可進行討論交流，一起解決自學過程中遇到的問題。自學完成后，每位組員進行“模擬教學”，講授的同學把自己當作老師，同組其他同學當作學生，把自己對學習任務的概念、原理、自己的理解及對內容的掌握情況等講給同組的其他同學。

第三步，發現問題并解決。此過程針對學生模擬教學過程中遇到的新問題，通過查閱資料、同組之間相互討論或者求助老師等方式解決。問題解決后可以多次重復實施第二步及第三步，直到本組無新增問題。

第四步，課堂講授并總結。此過程為最后階段，小組中分別推選一名代表以“教師身份”在課堂上對全班其他同學對學習任務進行講解，并用簡潔語言進行總結。而其他同學也可以在此過程提出問題，相互探討交流。

以上過程的實施步驟如圖1 所示。

圖1 費曼學習法實施步驟

2 費曼學習法在電機與電氣控制技術課程教學過程中的應用

費曼學習法以學生積極學習為核心，根據課程標準、課程內容及學生情況等，在電機與電氣控制技術課程教學過程中進行了兩次基于費曼學習法的課程教學活動。下面以學習任務1——設計一個具有短路、過載保護功能的三相異步電動機正-反-停控制電路為例，介紹具體實施過程。

2.1 分組并發布學習任務要求

為促進提升學生的團隊協作、交流溝通能力等，教師根據學生意愿，把班級學生分為6 組，每組7～8 位同學。教師利用超星學習通線上教學平臺，上傳該課程前期已經講授過的低壓元器件及電氣原理圖等相關內容的學習資源，并在超星學習通以通知的方式發布學習任務1——設計一個具有短路、過載保護功能的三相異步電動機正-反-停控制電路。對于課堂教學設計而言，此階段同時屬于課前設計階段。

2.2 學生自學并模擬講授

學生收到學習任務通知后，分析任務要求，并查找相關資料，進行自學，針對遇到的問題組內可以相互交流探討，通過自學努力完成任務并達到要求。比如控制電路中需要明確交流接觸器的數量、交流接觸器如何接線能夠實現電動機正-反-停動作、交流接觸器輔助觸點的選擇與連接、交流接觸器互鎖與自鎖的使用、按鈕種類及數量的選擇、按鈕的接線、過載保護元件及短路保護元件的選擇等。

根據任務完成情況，每位組員進行模擬講課，把自己當作老師，向本小組內部其他成員講解自己對任務的分析、元器件的選擇、所設計的電路圖及工作原理等，并記錄講解過程中遇到的問題。針對課堂教學設計，此階段可以提前預習了解任務內容、整合回顧前期已學知識，并在課上進行自學、小組討論等學習活動，因此屬于課前、課中教學階段。

2.3 發現問題并解決

此過程主要基于過程二，學生作為“老師”在向本組成員模擬講授時，相比自學時會有新的問題出現，不能順利地完成模擬教學。比如對交流接觸器自鎖與互鎖概念不清楚，弄混淆；任務中要求的短路保護選用熔斷器，過載保護選用熱繼電器，而對講授對象提出的“短路保護為什么不能用熱繼電器”等問題卻回答不出來。這種現象的出現是由于自學時，個人自學的范圍相對比較窄，自學不全面；或者是由于學習不深入，自學時自認為已經掌握，其實只是了解到表面內容，在自己講授時，才發現對內容并沒有掌握。根據此過程中發現的問題，學生通過進一步學習、小組內相互討論、查閱資料或請教老師等方式，最終把所遇到的問題解決并真正掌握。此過程主要為模擬講授、發現問題解決問題，在課中進行，根據進度也可以在本節課后、下節課前進行。

2.4 課堂講授并總結

每組推薦一名代表，向全班同學對任務進行講授并簡單地總結。比如，某組針對本組任務設計情況，講解了所設計的控制電路，并用簡潔的控制流程圖對工作原理進行表述。圖2 為某小組設計的電動機正-反-停控制電氣原理圖，講解的同學依據設計，對其工作原理總結如下。

圖2 某小組設計的電動機正-反-停控制電氣原理圖

第一步：閉合QS。

第二步：按下正轉啟動按鈕SB2，SB2 常閉斷開，SB2 常開關閉，線圈KM1 得電，KM1 主觸頭閉合，電機接入U-V-W 三相電，KM1 輔助常閉斷開，KM1 輔助常開閉合，KM1 接觸器自鎖，電動機得電持續正轉。松開SB2，常閉觸點與常開觸點復位，為KM2 得電做準備。

第三步：按下反轉啟動按鈕SB3，SB3 常閉斷開，SB3 常開關閉，線圈KM2 得電，KM2 主觸頭閉合，電機接入W-V-U 三相電，KM2 輔助常閉斷開，KM2 輔助常開閉合，KM2 接觸器自鎖，電動機得電持續反轉。

第四步：按下停止按鈕SB1，KM2 主觸頭斷開，KM2 輔助常閉閉合，KM2 輔助常開斷開，電動機停轉。

另外對本組任務的要點也進行了以下方面的總結：

第一，要滿足三相異步電動機正-反-停控制的要求，需采用兩個交流接觸器互鎖，即交流接觸器常閉觸點串聯至另一個交流接觸器線圈。

第二，為保證互鎖可靠，采用復合按鈕，正反轉控制按鈕的常閉觸點串聯至控制相反運動的交流接觸器線圈。

在每組講解過程中，課堂教師和其他組同學可進行提問或補充。比如：工作原理流程圖中未標明熔斷器的短路保護動作原理及熱繼電器過載保護動作原理；“松開SB2，其觸點復位，為KM2 得電作準備”的設計顯得多余，可以省略等。

此外，為進一步提高學生的積極性及參與度，可增加小組“講授老師”的數量，也可以讓其他組同學對講解組進行評判或打分。本過程主要在課上進行，因此屬于第二節課課中階段。

3 教學成效分析

以2022—2023 年第一學期智能制造類專業四個班同一門電機與電氣控制技術課程的學生成績進行對比分析，結果如圖3 所示。其中**1 班與**2 班兩個班級主要是采用傳統教師授課方式，即教師講授，學生被動聽講，課下完成布置的作業等學習任務；而##1 班與##2 班，在課程教學過程中采用費曼學習法進行了兩次教學活動。圖3 所示表明，采用傳統授課方式的**1班與**2 班平均成績分別為75.5 分與75.1 分，而實施過費曼學習法的##1 班與##2 班，平均成績分別為80.4 分與80.7 分，由此可以看出采用過費曼學習法的班級成績高于傳統授課方式的班級。

圖3 成績對比分析圖

由于疫情原因，該學期采用了“線上+線下”的教學方式，且線上教學時間占比較多，因此，該學期只進行了兩次費曼學習法課程教學活動。另外，由于學生自學討論也主要集中在線上，存在個別同學在小組中參與交流討論程度相對不高的現象，因此開展過費曼學習法課程教學活動的班級成績提升幅度僅在7%左右，相對不是特別明顯。但通過平時上課表現能夠發現，##1 班與##2 班的學生在學習積極主動性、課上回答問題、與老師互動、回答問題時的語言表達、邏輯分析等方面的表現相比**1 班與**2 班較好。

4 結語

本研究探索了費曼學習法在智能制造類專業課“電機與電氣控制系統”教學中的應用，并借助線上學習平臺進行學習資源共享、任務發布等，是深化“三教”改革的一種嘗試。在實施費曼學習法教學過程中，以學生學習為中心，學生通過給定的學習任務，積極主動學習并進行講解，提升了學生的學習自覺性，加強了對知識技能的理解與掌握，提高了學生的交流溝通能力、團隊協作意識、總結歸納能力等綜合素質，學生的成績也得到了提升。實踐表明，基于費曼教學法的課程教學，提高了學生學習興趣及教學效果，一定程度上改變了工科課程知識枯燥、課程內容偏難導致學生學習興趣不夠濃厚的現象，為其他高職智能制造類專業課程教學提供了參考及思路。