工程化教學(xué)在電工實習(xí)中的應(yīng)用探索

倪艷鳳，陳素霞，華顯

（1.河南工學(xué)院 工程技術(shù)教育中心，河南新鄉(xiāng) 453003；2.新鄉(xiāng)市天興機械設(shè)備有限公司，河南新鄉(xiāng) 453000）

工程化教學(xué)是指師生根據(jù)實際工程項目的需要，由項目負責(zé)人組織人員、分配資源完成任務(wù)，使學(xué)生直接參與項目的全過程，包括調(diào)研、構(gòu)思、設(shè)計、研制、生產(chǎn)、調(diào)試、運行等的一種教學(xué)方法。其目的不僅是傳授相關(guān)的專業(yè)理論知識，訓(xùn)練基本技能，更重要的通過項目的實施，使學(xué)生了解和把握完成項目每一環(huán)節(jié)的基本要求和實踐技能，培養(yǎng)具備工程師素質(zhì)的高技能人才[1]。

電工實習(xí)課程是高等院校面向電氣自動化、自動化、機械電子工程等專業(yè)學(xué)生開設(shè)的一門重要的實踐課程，對學(xué)生認知能力的學(xué)習(xí)、實踐技能的培養(yǎng)、綜合素質(zhì)的提高起著重要作用[2-3]。借鑒他人在電工實習(xí)教學(xué)方面的改革探究，本著學(xué)以致用的原則，本文介紹了工程化的電工實習(xí)教學(xué)改革，以實際工程項目為主線進行工程教育，學(xué)生以工程師身份進行電氣控制設(shè)計，完成工程要求。通過電工實習(xí)的實踐體驗，學(xué)生很好地樹立了工程意識，鍛煉了工程實踐能力，更加了解專業(yè)知識，也為以后的工作打下一定的基礎(chǔ)[4-5]。

1 電工實習(xí)教學(xué)現(xiàn)狀

1.1 實習(xí)內(nèi)容更新不及時，與市場需求不匹配

目前電類專業(yè)電工實習(xí)的主要內(nèi)容有常用電工工具、常用儀器儀表的使用，配電盤布線，低壓電器元件，低壓電氣控制線路安裝、檢查、通電檢測等。由于實習(xí)內(nèi)容更新不及時，而市場需求一直隨著時代的變化不斷改變，長此以往造成了實習(xí)內(nèi)容與市場需求的脫節(jié)。

1.2 教學(xué)手段落后，不利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

傳統(tǒng)電工實習(xí)過程主要是先由指導(dǎo)教師講解電器元件、電路原理、布線工藝要求、示范，然后學(xué)生根據(jù)已有的電路圖進行施工布線，指導(dǎo)教師現(xiàn)場指導(dǎo)檢查，最后進行調(diào)試和驗收。這樣的教學(xué)手段限制了學(xué)生的思維，不能調(diào)動學(xué)生的積極性，對學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)作用有限，與工程教育理念也不匹配。

1.3 培養(yǎng)模式單一，未充分考慮學(xué)生發(fā)展特點

一般來說，電工實習(xí)面對的專業(yè)有很多，有電類的，也有非電類的，不同專業(yè)、不同年級的學(xué)生特點不一樣，電工基礎(chǔ)能力也參差不齊。單一化教學(xué)體系培養(yǎng)模式不符合學(xué)生的發(fā)展特點，無法做到因材施教，導(dǎo)致教學(xué)效果不佳。

1.4 學(xué)生工程意識仍需提升，工程實踐能力有待加強

傳統(tǒng)的電工實習(xí)教學(xué)過度強調(diào)科學(xué)理論知識和動手操作能力，而忽視了工程實踐能力的培養(yǎng)。在日常教學(xué)過程中缺乏工程案例的引用，難以讓學(xué)生樹立工程意識，學(xué)生解決實際問題的能力和工程實踐能力得不到鍛煉。

1.5 考核體系不健全

一般電工實習(xí)的考核評價以學(xué)生出勤、布線工藝、實習(xí)報告為主，忽視了實習(xí)過程，相對來說客觀性和公平性不高。例如，在布線工藝方面，指導(dǎo)教師只能根據(jù)產(chǎn)品的整體感觀印象做出評價和判斷，這樣就難以合理、全面地考查學(xué)生的真實水平。

從以上分析來看，我們亟須解決以下問題：改變傳統(tǒng)的實習(xí)內(nèi)容，及時更新，實現(xiàn)實習(xí)內(nèi)容和市場需求的接軌；了解企業(yè)一線的需求，根據(jù)企業(yè)實際工程問題，樹立工程意識，培養(yǎng)學(xué)生解決實際工程問題的能力；健全評價考核體系，改變傳統(tǒng)的以教師為主的教學(xué)模式，落實以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)的教學(xué)理念，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考能力及解決實際問題的能力。

2 工程化教學(xué)改革的方向

整體思路如下：工程化教學(xué)改革要組建多元結(jié)構(gòu)的教學(xué)團隊，跟蹤行業(yè)、產(chǎn)業(yè)的最新技術(shù)，以某個實際工程項目為教學(xué)案例，按照工程項目的一般流程進行教學(xué)設(shè)計。從項目的資料收集、方案設(shè)計到項目的實施、調(diào)試和驗收，均由學(xué)生參與完成。在項目進行的整個過程中，指導(dǎo)教師輔導(dǎo)學(xué)生，跟進項目的每個環(huán)節(jié)，使學(xué)生了解和把握完成項目每個環(huán)節(jié)的基本要求和實踐技能。

工程化的教學(xué)突破了傳統(tǒng)學(xué)科導(dǎo)向的實踐教學(xué)框架，以工程項目為導(dǎo)向，以培養(yǎng)工程能力為目標，以提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力為主旨，把一個想法或要求按照實際操作規(guī)程變成企業(yè)需要的產(chǎn)品或系統(tǒng)，以實現(xiàn)和企業(yè)需求的對接。

2.1 教學(xué)內(nèi)容

在教學(xué)內(nèi)容上，減少理論講解，突出實際應(yīng)用，根據(jù)學(xué)生的電氣基礎(chǔ)決定教學(xué)項目的難易程度，合理選擇教學(xué)內(nèi)容。比如，三相異步電動機的控制電路包含手動電路、點動電路、啟保停電路、正反轉(zhuǎn)電路、能耗制動電路等，對于電類專業(yè)的學(xué)生，選擇其中一個作為設(shè)計項目即可；而對于非電類學(xué)生，可以先從簡單手動控制電路開始學(xué)習(xí)，待其掌握電氣工程實施的一般規(guī)律和方法后，再設(shè)計難度稍大的電路。合理地選擇教學(xué)項目，不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能增強學(xué)生的自信心，非常有利于實習(xí)的開展。

2.2 教學(xué)組織形式

在教學(xué)組織形式上，一改以往的班級授課制的教學(xué)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐怨こ添椖繛橹骶€，對相關(guān)知識重新整合。

電工實習(xí)課程的實習(xí)內(nèi)容一般有常用電工工具、常用儀器儀表的使用、照明配電、配電盤布線、低壓電器元件、低壓電氣控制等。以往教學(xué)形式通常按照難易次序?qū)⑺虄?nèi)容排序授課，而在工程化教學(xué)形式下，以實際工程項目為例進行工程教學(xué)，學(xué)生以工程師身份，根據(jù)工程達到的目的設(shè)計方案并解決問題，在解決工程問題的過程中學(xué)到知識。比如怎樣選擇交流接觸器、如何利用萬用表等，這時指導(dǎo)教師不要直接將解決問題的方法告知學(xué)生，而是引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)的基礎(chǔ)知識，利用手中各種資料和資源，提出問題的解決方案，使學(xué)生獲得解決問題的充實感和自豪感。

采用工程項目的形式，把實習(xí)教學(xué)大綱中要求掌握的技能與生產(chǎn)實際有機結(jié)合，實現(xiàn)了理論和實踐一體化的教學(xué)，將“要我學(xué)”的被動學(xué)習(xí)模式轉(zhuǎn)變成“我要學(xué)”的主動學(xué)習(xí)模式，這不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，學(xué)生的知識應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力也得到了提升。

2.3 教學(xué)設(shè)計

在實際的工程項目中，進度、成本以及質(zhì)量三個子系統(tǒng)相輔相成，共同決定了整個工程的實際狀況，是工程師首先要考慮的三大因素[6]。在教學(xué)設(shè)計和實施過程中，為了貼合實際、突出工程化的教學(xué)理念，在教學(xué)設(shè)計上指導(dǎo)教師要針對相關(guān)專業(yè)知識進行系統(tǒng)化的梳理，全面理解相關(guān)專業(yè)知識，緊緊圍繞以上三個因素，監(jiān)督、指導(dǎo)學(xué)生某個項目實習(xí)的全過程。

（1）進度方面。

為保證在規(guī)定時間內(nèi)交工，須嚴格控制工期的進度。在教學(xué)過程中，以一個完整的工程項目為單位，按照工程項目一般流程將教學(xué)過程分成幾個環(huán)節(jié)，將每個環(huán)節(jié)按順序完成，學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)完成各環(huán)節(jié)內(nèi)容，確保項目進度，各環(huán)節(jié)學(xué)時分配示例如表1所示。

（2）質(zhì)量方面。

確保進度的同時，還要保證工程質(zhì)量。指導(dǎo)教師在每個環(huán)節(jié)上都要嚴格把關(guān)，對于本環(huán)節(jié)成績不合格的學(xué)生，不得進入下一環(huán)節(jié)。要特別關(guān)注學(xué)生對實踐操作技能的掌握情況，在表1的按照布線工藝布線環(huán)節(jié)，嚴格要求學(xué)生按照施工工藝的要求進行施工，以確保工程質(zhì)量。以線槽配線為例，布線工藝要求有：①布線時，嚴禁損傷線芯和導(dǎo)線絕緣。②各電器元件接線端子引出導(dǎo)線的走向，以元件的水平中心線為界線。③各電器元件與走線槽之間的外露導(dǎo)線，應(yīng)走線合理，并盡可能做到橫平豎直，變換走向要垂直等。

表1 各環(huán)節(jié)學(xué)時分配表

（3）成本方面。

為了降低工程項目的成本，在理論設(shè)計階段要嚴格把關(guān)，及時發(fā)現(xiàn)存在的線路設(shè)計問題，保證后期正確的布線方案以節(jié)約成本。另外，本著節(jié)約環(huán)保的原則，上一個班級用的實習(xí)耗材可循環(huán)使用，例如安裝電氣柜所用的銅導(dǎo)線，可將長線變成短線，重新安裝到電氣控制柜。這樣不僅節(jié)約了成本，更讓學(xué)生樹立了節(jié)約環(huán)保的意識。

2.4 教學(xué)手段

現(xiàn)代的教學(xué)手段大多以多媒體教學(xué)技術(shù)為主、傳統(tǒng)的黑板式教學(xué)為輔，多種形式相結(jié)合。對于電工的實訓(xùn)教學(xué)可以采取線上、線下相結(jié)合的方式進行。在課上，采用多媒體多方位展示教學(xué)內(nèi)容，在課下，采用虛擬仿真的方式進行模擬演練，方便學(xué)生學(xué)習(xí)、演練，提高其操作技能。新冠肺炎疫情防控讓學(xué)生不能到實習(xí)場地進行實際操作，在這樣的情況下，線上進行模擬演練，也是一種學(xué)習(xí)方法。

2.5 過程考核

為了更客觀公正地反映學(xué)生實習(xí)效果，給出合理的考核成績，指導(dǎo)教師根據(jù)所有環(huán)節(jié)的要求，合理給出學(xué)生每個環(huán)節(jié)的考核成績，最終形成過程性考核。

過程性考核內(nèi)容包括：電氣原理圖繪制（占比10%）、元器件及線材選型（占比10%）、電氣位置圖繪制（占比10%）、電氣接線圖繪制（占比10%）、按工藝施工（占比15%）、調(diào)試與檢修（占比15%），共占比70%。另外，實習(xí)報告（占比20%）和出勤情況（占比10%）共占比30%。

3 項目實施效果

3.1 項目實施

項目實施分為兩輪進行，第一輪按照傳統(tǒng)教學(xué)方式，指導(dǎo)教師給出某一控制電路，例如啟保?？刂齐娐坊蛘崔D(zhuǎn)控制電路，給出其電氣原理圖和電氣布線圖，詳細講解布線工藝，學(xué)生按照工藝進行布線、調(diào)試，最后驗收。

第二輪按照工程化教學(xué)的模式，指導(dǎo)教師結(jié)合實際工程（以杠桿浮球的啟、保、?？刂齐娐窞槔?，給出項目任務(wù)書，學(xué)生接到任務(wù)后，分組合作，主動收集資料，設(shè)計項目方案，并按工藝施工布線、調(diào)試，最后驗收。

3.2 項目實施效果

為了檢驗工程化教學(xué)的實施效果，采取問卷調(diào)查的形式，抽取電纜工程專業(yè)兩個班共84 名學(xué)生進行問卷調(diào)查。通過問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，教學(xué)效果良好。

本次問卷調(diào)查共發(fā)放問卷84 份，其中電纜工程191 班44 份，電纜工程192 班40 份，共回收80 份，總回收率95.24%，去除無效問卷2 份，有效回收率92.86%。

在所有的調(diào)查對象中，男生、女生占比分別為83.33% 和16.67%，其電工基礎(chǔ)知識掌握程度為良好、一般、差的占比分別為5.13%、69.23%、25.64%。

在所有的調(diào)查對象中，91%的學(xué)生認為工程化的教學(xué)效果好。在認為工程化教學(xué)較好的所有學(xué)生中，91.55%的學(xué)生認為工程化的訓(xùn)練有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，94.37%的學(xué)生認為工程化教學(xué)有效培養(yǎng)了學(xué)生的團隊合作意識，97.18%的學(xué)生認為相對于傳統(tǒng)教學(xué)，工程化教學(xué)提升了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力（見表2）。

4 結(jié)語

工程化的電工實習(xí)教學(xué)，實質(zhì)上是將工程內(nèi)容有機地融入教學(xué)中，讓學(xué)生以工程師的身份進行工程全過程的實踐，這是鍛煉學(xué)生多方面綜合能力、促進學(xué)生工程素質(zhì)全面發(fā)展的有效途徑。采用工程項目的形式，以實際的工程項目為教學(xué)主線，將所有內(nèi)容串接起來，使學(xué)生在解決工程問題的過程中，有針對性地自主學(xué)習(xí)。學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識得到強化的同時，基本技能得到了訓(xùn)練，學(xué)生的知識應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力和工程實踐能力也得到了提升。

表2 工程化教學(xué)的實施效果調(diào)查情況表