淺析學為中心的“電機拖動與控制”課程教學設計

華艷秋

（1.上海市高級技工學校；2.上海工程技術大學高職學院，上海 200437）

1 概要

《電機拖動與控制》課程是中高職貫通機電一體化技術專業(yè)的專業(yè)基礎課，根據課程大綱要求，知識目標是認識常用交流電機、直流電機、變壓器的基本結構、工作原理、運行性能；掌握交、直流電力拖動的基礎知識，以及起動、制動及調速等各種運行狀態(tài)。技能目標是完成交、直流電機及拖動系統(tǒng)以及變壓器的接線、調試及運行。態(tài)度目標是具備尊師守紀、文明作業(yè)的職業(yè)規(guī)范，具有愛崗敬業(yè)、科學嚴謹、刻苦鉆研、積極進取的職業(yè)態(tài)度，以及團隊協(xié)同合作精神與溝通能力。

課程的交流電機及拖動模塊中，因大多數以電力為動力的機械裝置都是使用三相異步交流電動機拖動的，且此類電動機結構簡單、成本低、維護方便，故在電力系統(tǒng)的電力拖動領域中占有絕對的壟斷地位。學會三相異步交流電動機的控制原理、基本技能操作是機電一體化中高職貫通專業(yè)學生必須掌握的基本知識和技能。

然而，在傳統(tǒng)的以教師“教”為中心的課堂中，大多通過抽象的理論講解、簡單的視頻演示、輔以固定的實操步驟向學生傳授知識和技能，課堂上以教師單向灌輸為主，師生和生生之間的互動較少，學生學習的熱情和積極性較低；同時，學習任務以理解或簡單背下教師的講解內容為目標，并不注重學生獨立思考、以及理論聯系實際的應用能力的培養(yǎng)，學生很難達到入腦入心，真正掌握。

為了解決上述問題，讓學生真正從理論和技能兩方面掌握三相異步交流電動機的基本知識及操作，根據知識結構、資源屬性以及職業(yè)教育特點，對課程進行系統(tǒng)化設計：以任務引領的形式，整合多元化信息技術教學手段，線上線下、虛實結合，構建一體化學習環(huán)節(jié)，擴大學生的課堂參與度，充分調動學生參與積極性，以教導學，以學促教，教師的作用從授課者轉變?yōu)閷W生自主學習的引導者，學生也由被動變?yōu)橹鲃?，預習、展示、探究成為課堂教學的關鍵環(huán)節(jié)，體現“以學為中心”的教學理念，塑造學生全方位的素養(yǎng)。

2 背景分析

課程授課是面向機電一體化技術中高職貫通專業(yè)三年級學生，學生已經學過工程圖識讀與繪制、機械基礎、電工技術、電子技術等專業(yè)基礎課程，具備一定的機械、電工基本操作及接線技能。學生比較渴望能夠了解及掌握專業(yè)知識在電氣設備及工業(yè)裝備的安裝、調試、運行等實際工程中的應用。本課程共由三大部分組成：直流電機及其拖動、變壓器、交流電機及其拖動。本課題處于第三部分的中后部，前面學生已經學過了三相異步交流電動機的基本結構、工作性能、運行分析等相關知識點，對三相異步交流電動機有了一定的了解和掌握，本節(jié)課程是從應用的角度引導學生初步認識三相異步電動機如何拖動負載，為后續(xù)三相異步電動機的電力拖動的學習打下知識和技能基礎，具有承上啟下的作用。

2.1 學習內容被動接收，學生缺乏主動積極性

傳統(tǒng)的教學方法主要以教師為中心，教師在教學實踐環(huán)節(jié)中占主體地位，主要關注在教師的教學準備 （教案、板書設計等）和自身知識水平的提高，對學生的自主探究能力并沒有過多關注，學生要在老師的思路的引導下學習，不能使學生自由地思考，學生的主動性、創(chuàng)造性和積極性難以發(fā)揮，獨立自主的學習能力難以培養(yǎng)。這就使得課堂學習效率大打折扣。

2.2 理論分析枯燥晦澀，學生難以正確理解

以教為中心的授課方式中，電路原理的分析一般采用較為抽象的學術理論，配以圖片或動畫講解，學生很難在腦海中建立系統(tǒng)的邏輯推導，更無法與具體應用聯系起來。從以往的授課經驗來看，在有限的課堂時間內，通過教師單方向講解，只有個別小部分同學能完全理解，并能復述準確，大部分同學只能部分理解，或者課堂上感覺理解了，學會了，但是，一下課又講不清楚學到了什么，無法做到對電路工作原理的深刻理解，進而也影響了后續(xù)對應的實操訓練。

2.3 技能操作手動腦不動，學生沒有思辨能力

在技能操作環(huán)節(jié)，以往的做法往往是教師講解操作步驟并演示，學生跟著教師的引導，按照圖紙接線，大部分學生也能夠完成正確的操作并運行調試成功，但僅僅是機械的模仿，或者僅僅具備照圖接線的能力，并不知道為什么這樣接，一旦接線過程中出現紕漏，調試出現問題，就束手無措，不清楚錯誤點在哪里，應該怎樣糾正，更無法將理論分析與實操訓練相結合。因此，在實操訓練中，要引導學生細心觀察，通過發(fā)現問題，討論問題，解決問題的循環(huán)，反復操練，真正掌握正在做什么、應該怎么做、要達到的標準，從而培養(yǎng)學生動手實踐及合作的能力，做到知行合一。

3 問題解決

在以學為中心的教學中，要把學生放在中心位置，強調學生是知識的主動建構者。教師應把教作為手段，給學生更多的自主學習的機會和空間，教師只起到引導作用，提供必要的學習支持即可，充分發(fā)揮學生的主觀能動性和學習積極性，使其在課內外能愛學習、會學習，實現全面發(fā)展。

3.1 激發(fā)學生情感共鳴，調動學習積極性

3.1.1 課題任務選擇權交給學生，增強學習認同感和主動性

課題任務的選取原則一般是行業(yè)中常見的、典型的、能充分體現三相異步交流電機啟?？刂频幕疽蠹皩嶋H應用的案例。以往的案例一般選用三相異步交流電機在起重機、水塔、皮帶運輸機等典型的工業(yè)應用作為課題任務，但因這些應用學生日常接觸不多，并不十分了解，難以激發(fā)學生的興趣及情感認同。

3.1.2 提問互動環(huán)節(jié)精心設計，激發(fā)學生學習熱情和參與度

以學為中心的課堂提問互動環(huán)節(jié)要精心設計，要能調動學生積極性，引發(fā)學生探究知識的欲望，調動處活躍的學習氣氛，激發(fā)學生參與學習的熱情，同時，教師也能從互動環(huán)節(jié)中獲得反饋信息，便于對課堂教學進程與教學方式予以調整，提高課堂教學的針對性和有效性。

教師在課堂上將提問互動貫穿于教學過程的始終，設計問題緊密結合課堂教學目標和內容，使學生在問題的引導下掌握相應的知識或具備相應的能力。例如，在課堂初始階段提問學生是如何想到查找電動汽車的啟停控制的，目的是讓其他同學了解能很好地完成自主探究學習的同學是怎樣做的，讓好的同學起到榜樣帶動的作用；同時，在學生回答后，馬上做出合理性評價和引導，如在得知此同學是通過日常觀察聯系到課堂學習任務時，點評表揚該生良好的學習習慣，鼓勵同學們也能理論聯系實際，做有心人，將日常生活與所學知識聯系起來，此環(huán)節(jié)即實現了學習方法的引導，又達到了學生職業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)的目的。

3.2 利用資源互補作用，延伸課堂提高效率

3.2.1 線下學習與線上平臺相結合，有效延伸課堂空間

線上平臺與線下課堂學習相結合的混合教學方法，打破了傳統(tǒng)課堂教學的時空局限，學生能實現隨時隨地學習，學習時間和方式更靈活；同時，線上學習平臺的互動方式更多樣，學生可隨時提問，教師或其他學生都可以回答，激發(fā)了學生的學習興趣，提高了學生的自學能力。

在本課題中，教師在課前自主探索預習環(huán)節(jié)，利用學習平臺完成了課前知識測試，讓學生通過測試題目加深本次課所需的基礎知識的掌握，并根據學生測試分數，數據統(tǒng)計，強弱搭配，均衡分組；同時，讓學生通過自主資料查閱并討論、自主預習理解電路原理，增加學生對所學課題的了解和認知，有助于激發(fā)學生主動求知的能力，提高學生學習的主動性和積極性。

3.2.2 虛擬軟件與實操平臺相結合，精準提高學習質量

結合虛擬接線軟件開展技能操作訓練教學，可使學生課前通過計算機軟件進行預操作、預演練，在實際動手操作前就能充分熟悉并掌握其接線步驟，可提高課堂實操的效率，且有效避免因不當操作對人員和設備帶來的傷害。

本課題在課前自主預習階段，讓學生通過虛擬軟件練習接線操作，此軟件能利用虛擬實驗平臺模擬實驗室設備實景，并提示接線的步驟和操作規(guī)范，讓學生在課前就能通過觀摩、練習來熟悉和掌握啟?？刂平泳€的基本操作，因此，課堂上教師無須再對接線操作進行演示或詳細講解，有助于課堂實操接線效率提高。

3.3 重點難點邏輯遞進，提升核心職業(yè)素養(yǎng)

3.3.1 學生自學+生生互學，教師精解，理論知識一一掌握

難于理解的電路原理分析一直是學生學習的薄弱環(huán)節(jié)，根據中職學生認知和理解的特點，在此環(huán)節(jié)通過課前學生自主理解→課中展示→討論互學→教師精講等步驟逐層開展，在充分調動學生學習主動性的基礎上，教師輔以引導，幫助學生全面理解。

在課前分組完成后，學生根據已給的啟停電路原理圖，以組為單位進行討論自學其運行原理，在課堂上，以抽查的形式讓學生講解其對原理的理解掌握情況，觀察此環(huán)節(jié)僅有少部分幾個同學能夠完全掌握，大部分同學僅能夠理解一部分；接著，讓學生以組為單位進行討論，互通有無，此環(huán)節(jié)后有一多半同學能夠基本理解；最后教師通過動畫演示將電路原理進行全面講解，因在前兩個環(huán)節(jié)中，學生的學習興趣點、參與感已被充分調動，故在最后全面講解階段學生的專注力及理解程度比傳統(tǒng)教師直接灌輸要好很多，此環(huán)節(jié)后班級僅有一名同學表示還未完全理解，其在后續(xù)的實操環(huán)節(jié)中理論聯系實際，最終也達到完全掌握的目的。

3.3.2 實操訓練+德育滲透，動手動腦，職業(yè)素養(yǎng)全面提升

對本課程而言，實操訓練是課堂重要環(huán)節(jié)，此環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學生理論聯系實際；提高學生技能認知能力；樹立正確職業(yè)觀、價值觀；塑造想象力、創(chuàng)造力及可持續(xù)發(fā)展能力等核心職業(yè)素養(yǎng)的關鍵。此環(huán)節(jié)要引導學生發(fā)現問題、討論問題、解決問題，做中學，學中做，反復鞏固等步驟逐步掌握重點。

具體實施為三個同學為一個小組，分工合作，一名同學主接線，一名同學輔助及檢測，另一名同學電腦仿真接線操作，同時，提示實操同學正確接線步驟，虛實結合，協(xié)同合作，既能提高操作效率，又能增強學生的合作意識。實操具體流程如圖1所示。

圖1

在操作中，引導學生嚴格遵循安全為先的原則，對照崗位標準，先自己接線，過程中發(fā)現問題，采用手機拍照與教學大屏幕展示的方式，引導全體同學通過大屏直觀的發(fā)現問題，大膽發(fā)言，勇于提出質疑，集體討論優(yōu)化，再實踐驗證的方法反復操作。

4 結語

從課堂效果來看，以學為中心的方法在激發(fā)學生學習興趣、學習參與度，引發(fā)學生主動學習和思考的積極性上具有顯著改善，對培養(yǎng)學生學習能力和核心職業(yè)素養(yǎng)非常有效。但在實施過程中，要注意“學為中心”并不等于教師讓位法，教師要抓住中心點，組織好教學，維持好秩序，及時指引學生正確的思考方向，讓學生在有序的參與中掌握知識、提高能力、增強情感認同?？傊?，要想學生在課堂中有所學、有所得，教師就要先有所引、有所導。