工程機(jī)械電氣系統(tǒng)課程教學(xué)改革探索

王正蘭 王峰 王威

[摘? ? ? ? ? ?要]? 工程機(jī)械電氣系統(tǒng)課程是工程機(jī)械維修專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，主要讓學(xué)員學(xué)習(xí)工程機(jī)械電氣系統(tǒng)相關(guān)的基礎(chǔ)知識，提高電氣系統(tǒng)方面的應(yīng)用能力和動(dòng)手能力，為后續(xù)工程機(jī)械電氣系統(tǒng)維修奠定基礎(chǔ)。近年來，隨著教學(xué)改革的深入和教學(xué)形式的不斷變化，工程機(jī)械電氣系統(tǒng)教學(xué)出現(xiàn)許多問題，為此，主要對工程機(jī)械電氣系統(tǒng)課程教學(xué)改革進(jìn)行初步探索。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 工程機(jī)械電氣系統(tǒng);課程教學(xué)改革;信息化建設(shè)

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2020）44-0116-02

工程機(jī)械電氣系統(tǒng)維修是工程機(jī)械維修專業(yè)學(xué)員學(xué)習(xí)的重要部分，而要學(xué)好工程機(jī)械電氣系統(tǒng)維修首先必須學(xué)好工程機(jī)械電氣系統(tǒng)這門課程，這門課程的教學(xué)質(zhì)量將會直接影響工程機(jī)械維修專業(yè)學(xué)員未來維修技能的掌握和水平，電氣系統(tǒng)的知識較為抽象復(fù)雜，邏輯性強(qiáng)，要求學(xué)員具有較好的空間想象能力，而維修專業(yè)學(xué)員的實(shí)際情況是基礎(chǔ)較差，普遍對學(xué)習(xí)興趣不高。如果還采用傳統(tǒng)教學(xué)模式，較難提高學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，也就達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。所以要根據(jù)工程機(jī)械維修專業(yè)學(xué)員的實(shí)際情況，對“工程機(jī)械電氣系統(tǒng)”課程進(jìn)行探索性的教學(xué)模式改革，制訂出符合學(xué)員實(shí)際的教學(xué)模式，能夠提高教學(xué)效果，能夠培養(yǎng)提高學(xué)員的工程機(jī)械維修操作技能。

一、“工程機(jī)械電氣系統(tǒng)”課程教學(xué)內(nèi)容和方法的改革

（一）教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置

“工程機(jī)械電氣系統(tǒng)”改革前的教學(xué)內(nèi)容主要是電工電子技術(shù)，分析工程機(jī)械維修學(xué)員的崗位特點(diǎn)，論證崗位任職所需電氣系統(tǒng)的專業(yè)知識、專業(yè)能力、專業(yè)素質(zhì)，將之前的電工電子基礎(chǔ)知識占較大比例的情況進(jìn)行改革，將通識的專業(yè)基礎(chǔ)知識結(jié)合具體的工程機(jī)械進(jìn)行精選，刪除與工程機(jī)械聯(lián)系不緊密的基礎(chǔ)理論知識，保留后續(xù)工程機(jī)械電氣系統(tǒng)所需的基礎(chǔ)理論知識，并適當(dāng)增補(bǔ)電氣系統(tǒng)理論模塊和工程機(jī)械電氣實(shí)裝模塊。課程知識體系包括工程機(jī)械電氣基礎(chǔ)、電工電子技能基礎(chǔ)、工程機(jī)械電氣系統(tǒng)原理與識圖和電氣系統(tǒng)實(shí)裝實(shí)踐四個(gè)模塊。其中，基礎(chǔ)知識模塊主要包括電路基礎(chǔ)知識以及各類電子器件的使用方法等，通過此模塊的學(xué)習(xí)使學(xué)員掌握電工電子的基本理論以及分析方法，為后續(xù)工程機(jī)械維修專業(yè)知識的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。專業(yè)模塊分為工程機(jī)械電氣理論知識和工程機(jī)械電氣系統(tǒng)實(shí)裝教學(xué)兩部分，通過此模塊的學(xué)習(xí)可以使學(xué)員掌握工程機(jī)械電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理、操作和檢測方法，讓學(xué)員具備對工程機(jī)械的維修能力。

（二）教學(xué)方法的改革

工程機(jī)械維修學(xué)員中有很大一部分學(xué)員的文化基礎(chǔ)較差，并且學(xué)習(xí)動(dòng)力不足，特別是對學(xué)習(xí)工程機(jī)械電氣系統(tǒng)復(fù)雜的理論課不感興趣。采用什么樣的教學(xué)方法能夠有效提高他們的學(xué)習(xí)興趣是教學(xué)改革成功的關(guān)鍵因素。首先，教學(xué)時(shí)更應(yīng)該注重課堂教學(xué)氣氛活躍程度的調(diào)節(jié)和學(xué)員思維過程的引導(dǎo)。在課堂教學(xué)中大量采用啟發(fā)式、引導(dǎo)式、問題牽引式等教學(xué)方法，特別重視各知識點(diǎn)之間的銜接和遷移，引導(dǎo)學(xué)員采用探究性學(xué)習(xí)，自主從已掌握知識點(diǎn)中通過拓展學(xué)習(xí)的方法獲取新的知識，將極大地激發(fā)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣并提高學(xué)員的成就感。還可以加入一些特殊的教學(xué)方法，比如講解重難點(diǎn)時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)員轉(zhuǎn)變角色走上講臺充當(dāng)小教員，給大家講解并且相互點(diǎn)評，在活躍的氣氛中將所學(xué)知識進(jìn)行掌握鞏固。再比如在課堂上引入知識搶答、限時(shí)操作、團(tuán)隊(duì)競賽等環(huán)節(jié)在學(xué)員間展開競爭，可以增強(qiáng)學(xué)習(xí)氛圍，提高教學(xué)效果。其次，教學(xué)手段也需要更加豐富，除了對教學(xué)過程的精心設(shè)計(jì)、語言組織、板書設(shè)計(jì)和多媒體應(yīng)用以外，課堂上嘗試大量運(yùn)用演示教學(xué)、實(shí)物教學(xué)，加大學(xué)員的動(dòng)手機(jī)會，減少理論講授時(shí)間，提高學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣。演示和實(shí)物教學(xué)中所需的教具和器材可以通過購買和需求，通過自己制作來完成，其中很大一部分是屬于工程機(jī)械的電器，并且這些不是簡單實(shí)物器材展示，而是將器件通過學(xué)員自己動(dòng)手連成電路，讓學(xué)員動(dòng)起來、讓實(shí)物動(dòng)起來，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬電氣的控制和運(yùn)行，增強(qiáng)學(xué)員的參與度來掌握知識和技能。課程還需要增加實(shí)裝實(shí)踐環(huán)節(jié)，針對不同的裝備，直接面對實(shí)裝進(jìn)行講解，直觀感受裝備中部件和組件的位置，觀測工程機(jī)械電氣系統(tǒng)運(yùn)行過程，有助于驗(yàn)證所學(xué)理論，理論和實(shí)踐實(shí)現(xiàn)有機(jī)統(tǒng)一與融合。

二、“工程機(jī)械電氣系統(tǒng)”課程信息化建設(shè)

目前，我國信息化水平不斷提高，“工程機(jī)械電氣系統(tǒng)”課程教學(xué)改革也要加強(qiáng)信息化建設(shè)。

（一）信息化數(shù)字資源建設(shè)

課程信息化建設(shè)最重要的是開發(fā)課程的數(shù)字資源，可以為工程機(jī)械維修專業(yè)學(xué)員打造出一個(gè)現(xiàn)代化、信息化的教學(xué)環(huán)境。課程數(shù)字資源建設(shè)的主要內(nèi)容包括多媒體課件、虛擬動(dòng)畫、視頻、工程機(jī)械電氣虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室等。

1.多媒體課件、虛擬動(dòng)畫、視頻建設(shè)

考慮到學(xué)員普遍具有抽象思維能力弱，對電氣系統(tǒng)控制邏輯理解難的問題，并根據(jù)新改革的教學(xué)內(nèi)容及方法，重新制作多媒體課件，并收集和制作出大量的教學(xué)相關(guān)動(dòng)畫和視頻。例如在復(fù)雜電氣系統(tǒng)原理講解時(shí)，改變傳統(tǒng)理論教學(xué)方式，采用把靜態(tài)電路原理圖變?yōu)閯?dòng)態(tài)控制原理框圖，把看不見的控制信號轉(zhuǎn)化為可以直觀觀察的虛擬動(dòng)畫，有效提高學(xué)員對工程機(jī)械電氣系統(tǒng)理解能力和分析判斷能力。再比如講解電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)與工作原理，常用控制電器的結(jié)構(gòu)組成和動(dòng)作過程時(shí)，采用Flash做成的虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，通過Flash動(dòng)畫生動(dòng)地表現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部工作過程和常用控制動(dòng)作，不僅降低了知識的學(xué)習(xí)難度，而且?guī)熒g交互性得以加強(qiáng)。仿真教學(xué)促進(jìn)了學(xué)員對電器結(jié)構(gòu)和檢測能力的提高，有利于學(xué)員準(zhǔn)確、全面、深刻地接受知識，大大降低理論學(xué)習(xí)的難度。

2.工程機(jī)械電氣虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

工程機(jī)械電氣虛擬仿真實(shí)驗(yàn)包括VR虛擬平臺、電氣系統(tǒng)VR學(xué)習(xí)軟件、電氣系統(tǒng)AR輔助學(xué)習(xí)軟件、教學(xué)液晶大屏、教學(xué)PAD等。

學(xué)員可以通過VR學(xué)習(xí)軟件、電氣系統(tǒng)AR輔助學(xué)習(xí)軟件學(xué)習(xí)工程機(jī)械電氣系統(tǒng)相關(guān)內(nèi)容，還可以通過3D虛擬仿真系統(tǒng)完成包括基本電路結(jié)構(gòu)原理演示、電工工具使用、工程機(jī)械電器元件構(gòu)成原理、電氣部分拆裝、工程機(jī)械電氣系統(tǒng)虛擬訓(xùn)練等虛擬學(xué)習(xí)內(nèi)容。例如電磁繼電器學(xué)習(xí)時(shí)，可以先通過3D虛擬仿真系統(tǒng)的虛擬仿真動(dòng)畫學(xué)習(xí)電磁繼電器的結(jié)構(gòu)原理，動(dòng)畫形象逼真，學(xué)員很容易理解，接著進(jìn)行繼電器的拆裝練習(xí)，進(jìn)一步加深對結(jié)構(gòu)原理的理解，然后學(xué)員可以在虛擬仿真系統(tǒng)中搭建繼電器控制電路，并通過原理操作練習(xí)、故障檢測和判排訓(xùn)練提高學(xué)員的應(yīng)用能力和動(dòng)手能力。

工程機(jī)械電氣系統(tǒng)課程中加入大量的工程機(jī)械電氣系統(tǒng)操作、檢測等實(shí)踐環(huán)節(jié)，但是由于工程機(jī)械價(jià)格昂貴并且數(shù)量少，同時(shí)電氣系統(tǒng)壽命受開關(guān)次數(shù)影響較大，因此很難允許全部學(xué)生利用實(shí)裝開展訓(xùn)練。工程機(jī)械電氣虛擬仿真系統(tǒng)具有操作、連接、檢測、設(shè)置故障、排除故障等訓(xùn)練功能，可以實(shí)現(xiàn)虛擬教學(xué)和工程機(jī)械實(shí)裝教學(xué)的相互補(bǔ)充，可滿足工程機(jī)械電氣系統(tǒng)的操作、維修訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)員的電氣系統(tǒng)維修能力。例如在進(jìn)行工程機(jī)械電起動(dòng)電氣系統(tǒng)訓(xùn)練時(shí)，先在虛擬仿真系統(tǒng)中找到起動(dòng)電氣系統(tǒng)中所有電器件的所在位置，并學(xué)習(xí)器件的作用和原理，接著通過虛擬仿真系統(tǒng)理清器件的連接關(guān)系，分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理，然后在虛擬仿真系統(tǒng)中進(jìn)行設(shè)置故障、排除故障訓(xùn)練。通過虛擬仿真系統(tǒng)，理解了起動(dòng)電氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、原理，掌握電氣系統(tǒng)故障判排技能，再到工程機(jī)械實(shí)裝上進(jìn)行訓(xùn)練，提高了教學(xué)訓(xùn)練效果。

（二）信息化教學(xué)網(wǎng)站建設(shè)

信息化課程建設(shè)還需要建設(shè)一個(gè)美觀實(shí)用的網(wǎng)站。網(wǎng)站要求資源盡可能豐富，包括教材、課件、動(dòng)畫、視頻、微課、慕課、等多媒體資源。要求教學(xué)平臺交互性好，便于操作和維護(hù)。它可以讓學(xué)生在教學(xué)平臺上充分使用和共享數(shù)字資源。有了網(wǎng)站和資源，學(xué)生學(xué)習(xí)可以不受時(shí)間和場所限制，進(jìn)一步提高教學(xué)效果。例如在職業(yè)教育網(wǎng)站，“工程機(jī)械電氣系統(tǒng)”作為一門在線課程供學(xué)生學(xué)習(xí)，教師通過職業(yè)教育網(wǎng)站把課前準(zhǔn)備、課中授課和課后輔導(dǎo)有機(jī)結(jié)合起來，提高教學(xué)效率。課前，教師上傳與課程教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的教案、視頻、慕課、作業(yè)及相關(guān)學(xué)習(xí)資料，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備，學(xué)生學(xué)習(xí)課程內(nèi)容的同時(shí)還可以記筆記，課程設(shè)計(jì)時(shí)為每節(jié)課設(shè)置了測試環(huán)節(jié)，提交測試答案就可以看到測試結(jié)果，讓學(xué)生隨時(shí)掌握自己的學(xué)習(xí)情況，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)題可以繼續(xù)學(xué)習(xí)，在線課程為學(xué)生提供了三次測試機(jī)會，鼓勵(lì)學(xué)生不斷學(xué)習(xí)進(jìn)步，學(xué)習(xí)過程中還為學(xué)生提供錯(cuò)題本和問題幫助，有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。學(xué)生可以在討論區(qū)給教師留言提問題，教師會及時(shí)回答問題，師生的互動(dòng)溝通有利于及時(shí)解決學(xué)生學(xué)習(xí)過程中遇到的問題，更容易讓學(xué)生接受并消化新知識。班主任可以在網(wǎng)站上給班級建立一個(gè)學(xué)習(xí)小組，班主任制訂學(xué)習(xí)計(jì)劃要求學(xué)生按計(jì)劃學(xué)習(xí)，或?qū)W生自己制訂學(xué)習(xí)計(jì)劃，班主任可以隨時(shí)檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，便于督促學(xué)生學(xué)習(xí)。小組成員之間可以在小組中交流學(xué)習(xí)情況，實(shí)現(xiàn)互幫互助，共同學(xué)習(xí)進(jìn)步。學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)束后，可以在線申請考試，獲得考試成績和證書。

三、教師信息化教學(xué)能力的培養(yǎng)

教師在建設(shè)信息化資源時(shí)除了能收集一些基本的信息化資源外，還需要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容需求自己制作一些特有的信息化資源，比如一些工程機(jī)械仿真動(dòng)畫和視頻，這需要教師學(xué)習(xí)一些信息化軟件并能具有一定的應(yīng)用水平。

課程的信息化教學(xué)需要教師具備信息化教學(xué)能力，教師是信息化教學(xué)的設(shè)計(jì)者、實(shí)施者，在教學(xué)設(shè)計(jì)過程中充分考慮學(xué)生學(xué)情、教學(xué)目標(biāo)等因素，將信息化資源優(yōu)化整合，合理利用“線上”和“線下”教學(xué)，圓滿完成教學(xué)任務(wù)。

四、結(jié)論

課程改革的模式和過程是多方面的，包括教與學(xué)的過程，涉及師生和裝備、器件和整裝、實(shí)物和虛擬、教材和設(shè)備，且需要在教學(xué)過程中進(jìn)行實(shí)踐，檢驗(yàn)課改的科學(xué)性和有效性，最終落實(shí)到學(xué)員學(xué)習(xí)興趣的提升、學(xué)習(xí)效率的提升、動(dòng)手能力和綜合素質(zhì)的提高，解決問題能力和維修技能水平提升，滿足單位和崗位對專業(yè)人才的需求。信息化是提高教學(xué)質(zhì)量的有效手段，依靠大數(shù)據(jù)信息，將其科學(xué)地轉(zhuǎn)化并應(yīng)用到教學(xué)實(shí)踐中，對教學(xué)質(zhì)量的提高有極大的推進(jìn)作用。

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◎編輯 趙瑞峰