適應(yīng)于STEAM教育的實踐教學(xué)設(shè)計

鄒小群 游芳

摘 要：STEAM教育通過將獨立分散的五門學(xué)科Science、Technology、Engineering、Arts、Mathematics以項目或主題活動等形式結(jié)合起來，促進(jìn)學(xué)生在各學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展和提高，使學(xué)生從應(yīng)試能力型轉(zhuǎn)向面向全面發(fā)展的綜合素養(yǎng)型，從而提升其全球競爭力。實踐教學(xué)是學(xué)生提升工具使用的能力、動手能力、團(tuán)隊協(xié)作能力以及解決問題能力等的途徑之一。本文旨在以《車站信號自動控制》課程作為研究對象，進(jìn)行適應(yīng)于STEAM教育的實踐教學(xué)的設(shè)計。

關(guān)鍵詞：STEAM教育;實踐教學(xué)

1 《車站信號自動控制》課程簡介

《車站信號自動控制》課程是軌道交通信號與控制專業(yè)的重要專業(yè)課程之一，該課程主要圍繞6502電氣集中系統(tǒng)的基本組成、各條網(wǎng)絡(luò)線的工作原理、每個繼電器的吸起時機、整個系統(tǒng)的控制邏輯等內(nèi)容展開的。是軌道交通信號基礎(chǔ)的應(yīng)用，是后續(xù)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)、調(diào)度指揮系統(tǒng)等課程學(xué)習(xí)的依據(jù)，具有不可或缺的地位。該課程專業(yè)性強，與工程實踐緊密相關(guān)，僅僅依靠課程教學(xué)并不能達(dá)到培養(yǎng)目的的要求，需要安設(shè)相應(yīng)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)來補充和完善課程的教學(xué)。

2 課內(nèi)實驗教學(xué)設(shè)置

在課程開展的過程中，需要通過開設(shè)相關(guān)的實驗內(nèi)容來幫助課內(nèi)知識點的學(xué)習(xí)，針對《車站信號自動控制》課程，本院專門開設(shè)了六個實驗內(nèi)容①6502電氣集中系統(tǒng)認(rèn)識實驗;②列車進(jìn)路選擇實驗;③道岔控制實驗;④調(diào)車進(jìn)路選擇實驗;⑤信號點燈電路;⑥進(jìn)路解鎖實驗。

以ZD6型單動四線制道岔控制電路為例，ZD6型單動道岔控制電路包括1DQJ電路和2DQJ電路以及電機工作電路，電路當(dāng)中涉及到的兩個啟動繼電器，四條控制線和表示線（X1道岔定位控制和表示線，X2道岔反位控制和表示線，X3道岔定位和反位表示回線，X4道岔定位和反位控制回線）的作用是什么？這些在課堂上通過概念性的內(nèi)容講給學(xué)生，學(xué)生只能被動式的接受、很難消化。增加實踐教學(xué)環(huán)節(jié)之后，在課程教學(xué)之余，把課程內(nèi)容，如X1的作用，通過在實驗設(shè)備上設(shè)置X1斷線，進(jìn)行道岔定位和反位操作，觀察實驗現(xiàn)象。此時學(xué)生很容易發(fā)現(xiàn)，當(dāng)X1斷線之后，道岔可以從定位狀態(tài)轉(zhuǎn)換到反位狀態(tài)并且給出反位表示信息，但是無法將道岔由反位轉(zhuǎn)換到定位、道岔定位表示燈滅，且轉(zhuǎn)換時間超過13S（通過發(fā)光二極管的閃爍來判斷）之后會發(fā)出報警。此時，學(xué)生可以根據(jù)道岔可以由定位轉(zhuǎn)向反位來判斷道岔反位控制和表示線X2和道岔定位和反位控制回線X4是正常的;反位表示燈亮判斷道岔定位和反位表示回線工作正常的;道岔不能由反位轉(zhuǎn)換到定位且無法顯示定位信息，判斷道岔定位控制和表示線X1故障。

學(xué)生在課堂當(dāng)中覺得生澀難懂的內(nèi)容，通過實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的故障查找及修復(fù)，可以很容易的掌握ZD6型四線制單動道岔控制電路的四線是哪四線，通過觀察轉(zhuǎn)轍機、道岔以及繼電器的吸起和落下，可以獲得道岔控制電路中，1DQJ的吸起和落下時機，2DQJ的極性變化時機，電機工作時機、自動開閉器的節(jié)點動作過程以及道岔表示表示電路接通時機等等，而這些恰恰是道岔控制電路的工作原理和精髓。

3 相關(guān)實踐環(huán)節(jié)設(shè)置

除了課內(nèi)實踐環(huán)節(jié)的設(shè)置外，還可以通過增設(shè)相關(guān)的課程設(shè)計和生產(chǎn)見習(xí)來鞏固和加深課程知識內(nèi)容。

如設(shè)置《車站信號自動控制課程設(shè)計》課程，通過給予每個小組一個車站站場信息，學(xué)生自行設(shè)計15條網(wǎng)絡(luò)線的邏輯控制電路設(shè)計，簡述各條網(wǎng)絡(luò)線的作用和工作原理，并在此基礎(chǔ)上對車站進(jìn)行組合設(shè)計和聯(lián)鎖表的編制，使學(xué)生在電路設(shè)計、組合連接以及聯(lián)鎖表的編制過程中，充分了解邏輯控制電路的設(shè)計原則、組合連接圖的設(shè)計原則以及聯(lián)鎖表的編寫原則和信號設(shè)備之間的聯(lián)鎖關(guān)系。

而生產(chǎn)見習(xí)環(huán)節(jié)，學(xué)生通過現(xiàn)場觀察車站設(shè)備，熟悉各信號設(shè)備的工作原理。整個控制系統(tǒng)，從OCC到車站在到相應(yīng)的信號設(shè)備，在一層層的參觀講解過程中，學(xué)生可以更加全面的了解各個層級之間關(guān)系及其作用，并且通過相關(guān)工程師的介紹，學(xué)生也可以對自己的就業(yè)方向和工作內(nèi)容大致了解，以便自身可以針對性的學(xué)習(xí)。

4 實踐教學(xué)評價

采用問卷調(diào)查和學(xué)生學(xué)業(yè)評價的形式對實踐教學(xué)效果的進(jìn)行評價，具體的形式如圖1所示。通過教學(xué)效果評價調(diào)查，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對實驗和實踐教學(xué)環(huán)節(jié)評價很高、感興趣。在實驗教學(xué)方面，有的學(xué)生表示“通過實驗項目的開展，可以有助于自身消化課堂知識”;有的同學(xué)表示“查找故障太有意思了，沒有課程知識內(nèi)容，完全不知道出現(xiàn)了什么問題、怎樣去查找問題，但是沒有課程實驗，對課本當(dāng)中學(xué)習(xí)到的知識點完全是懵懂的，這樣理論與實踐相結(jié)合的方法，可以很好的理解知識點?！庇械膶W(xué)生甚至表示“對于理論課程中的某些知識點，自己還會去提前想象，這個知識點會用怎樣的方法來做實驗?zāi)?！?/p>

5 總結(jié)

實踐教學(xué)是工科專業(yè)養(yǎng)過程中必不可少的環(huán)節(jié)，也是實踐STEAM教育的有效途徑之一。通過實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計，融合STEAM教育理念，將實踐教學(xué)環(huán)節(jié)通過問題的導(dǎo)入、查找問題、設(shè)計問題解決方案到獲得解決問題的一套方式方法，讓學(xué)生全程參與實踐過程，不僅達(dá)到了解決問題的效果，并且能夠使學(xué)生更加熟練的掌握理論知識的內(nèi)容并熟練運用。同時，通過這種教-學(xué)-做的方式，使得課堂學(xué)習(xí)和教學(xué)相對輕松，學(xué)生能夠更好的掌握課堂知識點，并且有更多的時間去學(xué)習(xí)自己感興趣的知識點。