基于工程應(yīng)用為導(dǎo)向的中職教學(xué)探索與實(shí)踐

湯凌 林偉鵬

新修訂的《中華人民共和國職業(yè)教育法》于2022年5月1日生效實(shí)施，這是該法自 1996 年頒布施行以來的首次大修，本次修改范圍及力度極大，其中有兩點(diǎn)最為引人關(guān)注：第一點(diǎn)是首次在法律層面上明確了職業(yè)教育的地位，職業(yè)教育是與普通教育具有同等重要地位的教育類型，這有助于改變職業(yè)教育“低人一等”的刻板印象，也為職業(yè)教育發(fā)展創(chuàng)造有利的社會環(huán)境和蓬勃發(fā)展的土壤。中職學(xué)校的生源質(zhì)量也必然會在國家大力發(fā)展職業(yè)教育的背景下逐步提升。第二點(diǎn)是明確了職教“天花板”被打破，同時(shí)根據(jù)《關(guān)于推動(dòng)現(xiàn)代職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展的意見》，要求到2025年我國職業(yè)本科教育招生規(guī)模不低于高等職業(yè)教育招生規(guī)模的10%，也即意味著未來將有更多的中職生通過職教高考進(jìn)入職業(yè)本科甚至研究生階段，接受更高階段的職業(yè)教育。

在大環(huán)境的驅(qū)動(dòng)下，中職生源素質(zhì)逐年提高，在升學(xué)與就業(yè)并重的模式下，專業(yè)課的教學(xué)不應(yīng)只是停留在簡單的校企合作或單純的實(shí)踐學(xué)習(xí)層面。以往更多的是強(qiáng)調(diào)在真實(shí)的工作環(huán)境下鍛煉中職學(xué)生的動(dòng)手能力，中職學(xué)生大多只是從事重復(fù)繁雜的基礎(chǔ)工作，教學(xué)工作也沒有很好地將工程教育融入其中，與工程應(yīng)用存在脫離，這不利于中職生的個(gè)人發(fā)展，后續(xù)也會因?qū)W習(xí)動(dòng)力不足，缺乏持續(xù)學(xué)習(xí)的能力而止步不前。為更好地培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才，中職學(xué)校專業(yè)課教學(xué)應(yīng)以工程應(yīng)用為導(dǎo)向，培養(yǎng)學(xué)生工程思維，提高學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)的能力和動(dòng)力，為更高階段的職業(yè)教育打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

一、工程思維及應(yīng)用能力培養(yǎng)的重要性

工程是有組織有計(jì)劃地應(yīng)用有關(guān)科學(xué)知識和技術(shù)手段將現(xiàn)有的已知實(shí)體轉(zhuǎn)化為符合一定預(yù)期并具備特定使用價(jià)值的人造產(chǎn)品的活動(dòng)。工程思維是在工程活動(dòng)及研究等過程中產(chǎn)生的思維方式之一，屬于設(shè)計(jì)思維中的一種。工程思維廣泛體現(xiàn)在各種不同類型的工程活動(dòng)中，是通過實(shí)踐而產(chǎn)生的特定思維。工程應(yīng)用強(qiáng)調(diào)工程思維具有實(shí)踐性，面對的一定是一個(gè)個(gè)具體的現(xiàn)實(shí)問題，為達(dá)到某種設(shè)想、設(shè)計(jì)、藍(lán)圖或目標(biāo)而產(chǎn)生的實(shí)踐性思維；工程應(yīng)用又在一定程度上體現(xiàn)了工程思維具有一定的創(chuàng)新性，通過創(chuàng)造性的方案解決一個(gè)又一個(gè)具體的工程困難，所以創(chuàng)造性思維也是工程思維的一部分；同時(shí)，工程思維也是一種綜合性思維，匯集不同方面的要素、知識、技術(shù)等，通過相互融合，用以解決具體工程難題。

教育部于2010年提出了 “卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，隨后又再次提出“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃2.0”，該計(jì)劃旨在培養(yǎng)和強(qiáng)化大學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力，這在高等院校掀起了一場工程教育領(lǐng)域的重要改革，并推動(dòng)工程教育在高等院校如火如荼開展。工程思維的培養(yǎng)同時(shí)也備受基礎(chǔ)教育界關(guān)注，在普通教育中小學(xué)階段均有開展工程思維教育的課題研究及實(shí)踐。

工程思維是一種先進(jìn)的思維，它強(qiáng)調(diào)了學(xué)生在運(yùn)用所學(xué)知識的同時(shí)，通過系統(tǒng)的規(guī)劃來分析解決各類工程應(yīng)用實(shí)際問題。工程思維強(qiáng)調(diào)學(xué)科知識的應(yīng)用環(huán)境，通過構(gòu)建一個(gè)分析和解決復(fù)雜問題的知識框架，從而為學(xué)生提供持續(xù)分析和解決問題的思維能力。所以，進(jìn)行工程思維教學(xué)，目的并非為了僅僅提升學(xué)生的解題能力，更重要的是讓學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識，并結(jié)合現(xiàn)實(shí)環(huán)境因素，進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)，全面提升持續(xù)學(xué)習(xí)的能力和動(dòng)力，最終成為21世紀(jì)高素質(zhì)技能型人才。

目前針對中職學(xué)校開展工程思維教學(xué)改革的研究較少，這是中等職業(yè)教育缺失的一環(huán)。隨著新職教法的落地，《職業(yè)教育提質(zhì)培優(yōu)行動(dòng)計(jì)劃（2020-2023年）》的實(shí)施，職業(yè)教育將大有可為。中職教育是職業(yè)教育中最基礎(chǔ)、最重要的一環(huán)，是最早進(jìn)行科學(xué)的、系統(tǒng)的職業(yè)訓(xùn)練及教育的起點(diǎn)，中職學(xué)校所開展的教育活動(dòng)對學(xué)生一生的影響是巨大的，所以中職學(xué)校加強(qiáng)工程教育、專業(yè)課教學(xué)改革以工程應(yīng)用為導(dǎo)向勢在必行。

二、以工程應(yīng)用為導(dǎo)向的教改實(shí)施方案

下面以我校中級電工課程為例進(jìn)行闡述。專業(yè)課教學(xué)實(shí)施以工程應(yīng)用為導(dǎo)向的教學(xué)改革，既可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，又能夠發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用，提高教學(xué)有效性，從而適應(yīng)職業(yè)教育教學(xué)改革的需要。

1.以工程實(shí)際應(yīng)用問題切入教學(xué)

以課程“三相異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制線路”教學(xué)為例，在課程的開始不是立即開展“填鴨式”知識教學(xué)，而是提出一個(gè)工程實(shí)際應(yīng)用問題切入教學(xué)。首先，將背景知識拋出，三相異步電動(dòng)機(jī)在直接起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流將是額定電流的4倍到7倍不等，緊接著介紹具體實(shí)際應(yīng)用場景以拋出工程應(yīng)用問題，如果在電源變壓器容量不夠大并且電動(dòng)機(jī)功率較大的情況下，直接起動(dòng)將導(dǎo)致電源變壓器的輸出電壓下降，這必然會減少電動(dòng)機(jī)本身的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而且也會影響同一供電線路中其他用電設(shè)備的正常工作，并且電動(dòng)機(jī)自身的繞組也會嚴(yán)重發(fā)熱，將加速設(shè)備的絕緣老化，縮短設(shè)備的使用壽命。拋出這個(gè)工程應(yīng)用實(shí)際問題后，讓學(xué)生自己思考如何解決起動(dòng)電流過大的問題。為提高教學(xué)效果，可利用matlab仿真軟件仿真電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)電壓、電流等情況，加深學(xué)生對實(shí)際工程應(yīng)用問題的認(rèn)識。

在充分介紹工程實(shí)際應(yīng)用問題后，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，讓學(xué)生自行提出解決方案，并開展討論，絕大部分學(xué)生都能自行想到降壓起動(dòng)這一方案，至于如何降壓，學(xué)生會根據(jù)自身知識面的不同提出不同的降壓方案。

參與降壓起動(dòng)方案的設(shè)計(jì)，吸引了學(xué)生的注意力，發(fā)揮了學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用，后續(xù)教學(xué)便水到渠成。教師再分別講解定子回路串電阻降壓起動(dòng)控制線路、自耦變壓器（補(bǔ)償器）降壓起動(dòng)控制線路、星三角降壓起動(dòng)控制線路。

2.探究工程應(yīng)用設(shè)計(jì)理念

工程思維是在工程活動(dòng)及研究等過程中產(chǎn)生的思維方式之一，屬于設(shè)計(jì)思維中的一種，所以工程思維訓(xùn)練必須對設(shè)計(jì)理念進(jìn)行分析探討，教學(xué)過程中不能僅僅傳授知識，還要探究工程應(yīng)用背后的設(shè)計(jì)理念，在實(shí)際教學(xué)實(shí)施過程中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)知識的引導(dǎo)，從而激發(fā)學(xué)生自覺地進(jìn)行主動(dòng)思考。

同樣以課程“三相異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)控制線路”為例，為實(shí)現(xiàn)降壓，定子回路串電阻的方案是學(xué)生最容易想到的設(shè)計(jì)思路，直接應(yīng)用了串電阻分壓的原理，這也是學(xué)習(xí)電路最基本的知識，但該方案降低了起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，增加了功率的損耗，不符合工程應(yīng)用的設(shè)計(jì)理念；其次是采用變壓器降壓方案，可以直接對交流電壓進(jìn)行電壓值調(diào)整，這樣起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流均可以調(diào)節(jié)，但變壓器體積龐大笨重，同時(shí)經(jīng)濟(jì)成本高，現(xiàn)場實(shí)際使用頻率并不高。如何找到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方案，成為關(guān)鍵，這個(gè)時(shí)候讓學(xué)生復(fù)習(xí)電動(dòng)機(jī)星三角形聯(lián)結(jié)，便可順勢引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)出星三角降壓起動(dòng)控制線路，這種控制方式簡單經(jīng)濟(jì)，容易控制，線路改變少，使用較為普遍，符合工程應(yīng)用實(shí)際需求。但其起動(dòng)電流較低，導(dǎo)致起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，故而也只能適用輕載或空載起動(dòng)。

通過上述各種設(shè)計(jì)方案的對比分析，試圖讓學(xué)生了解設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)流程，理解各種設(shè)計(jì)背后的優(yōu)勢及缺點(diǎn)，并與所學(xué)知識相結(jié)合，使學(xué)生能夠自主地思考，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)的動(dòng)力。

3.實(shí)際工程應(yīng)用案例討論學(xué)習(xí)

隨著校企合作的深入開展，課程的教學(xué)不能再僅僅局限于書本的知識，而應(yīng)該結(jié)合現(xiàn)場教學(xué)，充分發(fā)掘現(xiàn)場實(shí)際工程應(yīng)用的案例進(jìn)行分享，讓學(xué)生充分思考工程應(yīng)用背后的設(shè)計(jì)理念，加強(qiáng)理論知識的學(xué)習(xí)，并提高持續(xù)學(xué)習(xí)的能力。

以電工課程為例，繼電器是使用非常頻繁的低壓電器，繼電器吸合時(shí)間是指從線圈得電到銜鐵完全被吸合所需要的全部時(shí)間；釋放時(shí)間是指從線圈失電到銜鐵完全被釋放所需要的全部時(shí)間。一般繼電器的吸合時(shí)間或釋放時(shí)間均為0.05～0.15s，快速繼電器則為0.005～0.05s。某企業(yè)現(xiàn)場驅(qū)動(dòng)設(shè)備有400多個(gè)，為驗(yàn)證設(shè)備驅(qū)動(dòng)能力，國家標(biāo)準(zhǔn)要求定期檢查設(shè)備驅(qū)動(dòng)能力，由于現(xiàn)場運(yùn)行過程中現(xiàn)場設(shè)備不能隨意動(dòng)作，于是設(shè)計(jì)人員巧妙利用繼電器吸合時(shí)間要求，即使最快速的繼電器也需要5ms線圈得電時(shí)間才能驅(qū)動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作，于是如圖1所示，在CIC機(jī)柜中的CIM試驗(yàn)面板發(fā)送脈沖產(chǎn)生使能命令，該使能命令經(jīng)SRC發(fā)送給所有的CIM設(shè)備板卡，CIM設(shè)備板卡內(nèi)部電路的脈沖發(fā)生器將產(chǎn)生1ms的窄脈沖，由于該脈沖時(shí)間太短，遠(yuǎn)小于快速繼電器的吸合時(shí)間，所以不會使現(xiàn)場專設(shè)驅(qū)動(dòng)器中的繼電器實(shí)際動(dòng)作，但會被位于驅(qū)動(dòng)指令輸出端的脈沖檢測電路檢測到，然后該檢測電路信號通過總線環(huán)網(wǎng)傳送到試驗(yàn)接口裝置設(shè)備，進(jìn)而向維護(hù)試驗(yàn)工具發(fā)送檢測結(jié)果，從而產(chǎn)生試驗(yàn)報(bào)告，驗(yàn)證設(shè)備驅(qū)動(dòng)能力正常。

通過企業(yè)實(shí)際工程應(yīng)用案例分享，學(xué)生感受到了課程知識的局限性，但又認(rèn)識到了課程知識的基礎(chǔ)性，只有在打牢課程知識的基礎(chǔ)上，才能更進(jìn)一步提升工程思維能力，提高持續(xù)學(xué)習(xí)能力。

4.利用實(shí)訓(xùn)平臺實(shí)踐工程思維

通過以實(shí)際工程應(yīng)用為導(dǎo)向完成課堂教學(xué)任務(wù)后，基本打通學(xué)生工程思維的“任督二脈”，但更為關(guān)鍵的是還要讓學(xué)生在實(shí)訓(xùn)平臺完成實(shí)踐操作。實(shí)訓(xùn)平臺仍然以工程應(yīng)用為案例，要求學(xué)生自主設(shè)計(jì)解決方案，通過實(shí)踐操作完成工程應(yīng)用驗(yàn)證工作。

為督促學(xué)生達(dá)到工程實(shí)踐效果，專業(yè)課教學(xué)的改革還包括課程考核內(nèi)容和方法的改進(jìn)，課程考核將主要考核學(xué)生的自主設(shè)計(jì)能力及實(shí)際動(dòng)手能力，按照技能考核規(guī)范對每個(gè)環(huán)節(jié)、步驟進(jìn)行評分，同時(shí)將學(xué)生的實(shí)踐總結(jié)納入考核范疇，以踐行工程思維，達(dá)到提高學(xué)生工程應(yīng)用能力的目的。具體考核評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表1。

三、結(jié)論

教學(xué)改革是一個(gè)需要長期探索并與時(shí)俱進(jìn)的過程，隨著職業(yè)教育的發(fā)展，中職教育將迎來重大的發(fā)展機(jī)遇期，中職教學(xué)作為職業(yè)教育中的重要環(huán)節(jié)，具有非常重要的地位。中職電子專業(yè)作為工科門類下屬學(xué)科，應(yīng)盡快加強(qiáng)工程教育，以工程應(yīng)用為導(dǎo)向開展教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生工程思維能力，提高中職生持續(xù)學(xué)習(xí)的動(dòng)力及能力，為更高階段高素質(zhì)技能型人才培養(yǎng)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。同時(shí)工程教育不是一蹴而就的事情，培養(yǎng)學(xué)生工程思維，必須堅(jiān)持以工程應(yīng)用為導(dǎo)向的教學(xué)，循序漸進(jìn)逐步提高。

隨著職業(yè)教育的發(fā)展，職業(yè)教育將建立“中職-高職-本科-研究生”的教育立交橋。本文對中職專業(yè)課教學(xué)改革進(jìn)行了有益探索及實(shí)踐，取得了一定成效，為有效培養(yǎng)適應(yīng)我國經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展的高素質(zhì)技能人才作出貢獻(xiàn)。

責(zé)任編輯陳春陽