“電機(jī)與電氣控制技術(shù)”混合式教學(xué)研究

羅 芳 張偉雄 張志亮 王小紅

(1.清遠(yuǎn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電與汽車工程學(xué)院,清遠(yuǎn) 511510)(2.濟(jì)寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車工程系,濟(jì)寧 272005)

近年來,高職教育越來越重視內(nèi)涵、質(zhì)量建設(shè),比如課程建設(shè)、課程改革和教學(xué)方法創(chuàng)新。傳統(tǒng)單一的教學(xué)模式缺乏時(shí)間、空間的靈活性,已無法跟上信息化教學(xué)發(fā)展的腳步。2020年4月教育部吳巖司強(qiáng)調(diào)促進(jìn)線上教學(xué)模式由“新鮮感”向“新常態(tài)”轉(zhuǎn)變。依托5G互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展和5G網(wǎng)絡(luò)的普及,以智能化、便捷化和高速化傳遞知識(shí)的線上教學(xué)是未來的大趨勢(shì)。

“電機(jī)與電氣控制技術(shù)”是一門專業(yè)核心基礎(chǔ)課,是銜接“電工技術(shù)”“供配電技術(shù)”及“PLC技術(shù)”的橋梁,是學(xué)生專業(yè)技能培養(yǎng)的關(guān)鍵性課程之一,涉及低壓電氣設(shè)備、電氣設(shè)計(jì)、電氣控制等知識(shí),內(nèi)容覆蓋面廣而分散,專業(yè)名詞抽象,且與生產(chǎn)生活實(shí)踐密切聯(lián)系,僅依靠線上教學(xué)學(xué)生學(xué)習(xí)難度大,實(shí)踐能力得不到提升。尤其是用電安全,若沒有反復(fù)訓(xùn)練和糾正操作過程,則難以獨(dú)立完成電氣線路的安裝和調(diào)試。多年來,教學(xué)團(tuán)隊(duì)通過研究一體化教學(xué)和慕課教學(xué)的教學(xué)特點(diǎn),針對(duì)信息化技術(shù)支持及課程發(fā)展方向,重新構(gòu)建了該課程線上線下混合式教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式,將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、課程思政與課程改革深度融合,以提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率和教學(xué)質(zhì)量[1]。

1 教學(xué)目標(biāo)的改革

“電機(jī)與電氣控制技術(shù)”原設(shè)定教學(xué)總目標(biāo)是以電氣工程設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試常用機(jī)床設(shè)備或自動(dòng)化設(shè)備為主線,理解電氣元件和設(shè)備的工作原理,識(shí)讀和設(shè)計(jì)電氣原理圖,能根據(jù)原理圖安裝和調(diào)試常用的機(jī)床設(shè)備,達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程問題的能力和用電安全的意識(shí)[2]。針對(duì)信息化技術(shù)的飛速發(fā)展,本課程團(tuán)隊(duì)在原定教學(xué)目標(biāo)基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)修改:學(xué)習(xí)和掌握電氣元件和設(shè)備的工作原理,能夠熟練運(yùn)用電氣元件設(shè)計(jì)生產(chǎn)或生活中的電氣控制電路,解決電氣設(shè)備安裝和調(diào)試的實(shí)際工程問題,并掌握用電安全和觸電急救的技能;培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和獨(dú)立分析問題的能力,提高學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和職業(yè)素養(yǎng);融入相關(guān)的課程思政元素,培養(yǎng)學(xué)生愛國愛黨、精益求精的工匠精神、敢于探索和追求真理的科學(xué)精神,提高自我調(diào)解因疫情造成的各種心理困擾的能力,激發(fā)學(xué)生樹立堅(jiān)定的理想信念,投身于電氣自動(dòng)化行業(yè)、智能化行業(yè)中,為“中國制造2025”的推動(dòng)做貢獻(xiàn)。

2 教學(xué)現(xiàn)狀分析

在互聯(lián)網(wǎng)5G技術(shù)的迅速發(fā)展下,為信息化教學(xué)提供技術(shù)的保障。因此,電機(jī)課程的開設(shè)需隨著信息化技術(shù)發(fā)展而相應(yīng)地調(diào)整教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容。在調(diào)整前,需充分考慮課程的特點(diǎn)和學(xué)情情況,該課程主要存在的問題如下:

(1)課程特點(diǎn):該課程實(shí)操訓(xùn)練安全性要求高,實(shí)施一體化課程前學(xué)生若不提前預(yù)習(xí)或熟悉操作流程,在通電調(diào)試中將容易出現(xiàn)短路或燒毀電路等安全問題。

(2)學(xué)情分析:授課對(duì)象為高職電氣專業(yè)一年級(jí)學(xué)生,學(xué)生在學(xué)習(xí)該內(nèi)容之前已經(jīng)具備電工基礎(chǔ)、使用工具能力和信息化基礎(chǔ)。但操作規(guī)范意識(shí)薄弱,傳統(tǒng)示范性教學(xué)學(xué)生注意力容易分散,在實(shí)施項(xiàng)目過程中學(xué)生容易敷衍了事。

(3)學(xué)時(shí)不足:線下授課一般安排2個(gè)學(xué)時(shí)為一次課,開展一體化課程的實(shí)施存在理論講不透、實(shí)操做不完等現(xiàn)象。若第一次課以理論為主,第二次課實(shí)操為主,間隔一段時(shí)間后學(xué)生容易遺忘相關(guān)的知識(shí),將影響后續(xù)實(shí)操的實(shí)施。

(4)線上課程監(jiān)管難:一是監(jiān)管不到位,學(xué)生在平臺(tái)上完成教學(xué)視頻的學(xué)習(xí),課后作業(yè)不能確定是否是本人完成;二是學(xué)生自律能力差,線上平臺(tái)數(shù)據(jù)顯示每個(gè)班都有少數(shù)學(xué)生登錄平臺(tái)的次數(shù)在20%以下,相當(dāng)于嚴(yán)重曠課;三是理論基礎(chǔ)不扎實(shí),實(shí)操能力差,相比線下傳統(tǒng)課程授課,學(xué)生普遍存在基礎(chǔ)不扎實(shí)的問題。在選撥技能競賽時(shí),清遠(yuǎn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院2019級(jí)電氣自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生相比往屆學(xué)生動(dòng)手能力差,理論基礎(chǔ)不扎實(shí)。因此,學(xué)生自律性和自學(xué)能力差,采用純線上課程學(xué)習(xí)效果會(huì)大打折扣,達(dá)不到預(yù)期教學(xué)效果。

因此,在信息化技術(shù)背景下,該課程應(yīng)根據(jù)課程特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的改革,包括教學(xué)方式、教學(xué)實(shí)施過程和教學(xué)內(nèi)容等,迫切需要引入合適的教學(xué)模式改善教學(xué)現(xiàn)狀[3]。

3 教學(xué)方式的改革

3.1 線上課程的改革

目前,各種移動(dòng)終端和信息化技術(shù)的不斷涌現(xiàn),為學(xué)生提供便捷網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)已成為一種普遍趨勢(shì)?！半姍C(jī)與電氣控制技術(shù)”課程主要采用超星平臺(tái)進(jìn)行,線上課程內(nèi)容主要包括教學(xué)課件、作業(yè)、微視頻和討論等。在授課時(shí),采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法,授課流程如圖1所示,教師使用釘釘在線直播進(jìn)行難重點(diǎn)講解,學(xué)生在直播后自行登錄超星平臺(tái)完成學(xué)習(xí)。

線上教學(xué),學(xué)生可以在超星平臺(tái)隨時(shí)隨地觀看教學(xué)視頻、提交作業(yè)和自學(xué)教學(xué)內(nèi)容,教師可利用后臺(tái)數(shù)據(jù)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,隨時(shí)調(diào)整授課進(jìn)度和授課方式。

3.2 線下教學(xué)的改革

線下教學(xué)采用傳統(tǒng)的一體化教學(xué)方式,結(jié)合超星平臺(tái)的簽到、作業(yè)討論等功能完成課堂的互動(dòng)。在疫情防控階段,由于不便展開面授課程,各高校紛紛采用線上教學(xué)來維護(hù)日常教學(xué)。線上教學(xué)應(yīng)提前準(zhǔn)備好所有線上相關(guān)的教學(xué)視頻、完整的課件和其他教學(xué)資源以替代線下課程。線下教學(xué)以完成項(xiàng)目任務(wù)為主線,以獲取實(shí)操技能為主,注重學(xué)生的電氣安裝和調(diào)試的技能、職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)和思想政治的教育,充分挖掘“電機(jī)與電氣控制技術(shù)”中蘊(yùn)含的思政元素,比如“中國制造2025”發(fā)展與愛國主義情懷相結(jié)合、智能化生產(chǎn)與追求技術(shù)創(chuàng)新科學(xué)精神相結(jié)合、農(nóng)民創(chuàng)造電動(dòng)汽車事跡與工匠精神和精神追求相結(jié)合等等。對(duì)電氣設(shè)備的安裝、調(diào)試、用電安全在課堂上進(jìn)行演示、解答,從基礎(chǔ)到設(shè)計(jì),從簡單到復(fù)雜電路,從單一電氣元件到完整的機(jī)床設(shè)備,循序漸進(jìn),讓學(xué)生從害怕220～380 V電壓到熟練完成帶電作業(yè),在實(shí)操中獲得認(rèn)同感和專業(yè)成就感。

4 教學(xué)內(nèi)容的改革

保持總學(xué)時(shí)不變前提下,根據(jù)“兩線教學(xué)”的特點(diǎn),課程團(tuán)隊(duì)重新構(gòu)建翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)內(nèi)容。結(jié)合當(dāng)前疫情防控的形式,將部分章節(jié)內(nèi)容設(shè)定為在線教學(xué),用于開展線上教學(xué)活動(dòng)。

“電機(jī)與電氣控制技術(shù)”課程主要是讓學(xué)生掌握電氣元件的工作原理,讀懂電氣工程圖和運(yùn)用電氣元件設(shè)計(jì)電氣圖、安裝和調(diào)試電氣設(shè)備的能力。該課程將原有項(xiàng)目化進(jìn)行重新構(gòu)建,重構(gòu)的原則主要遵循三點(diǎn):一是理論為主的教學(xué)內(nèi)容,比如電機(jī)概述、低壓電氣基本知識(shí)、電機(jī)的工作原理和機(jī)床的發(fā)展史等設(shè)置為線上教學(xué);二是內(nèi)容簡單容易理解的教學(xué)內(nèi)容,比如熔斷器、斷路器、主令開關(guān)、電氣符號(hào)等設(shè)置為線上學(xué)習(xí);三是基本電機(jī)控制電路部分可改成電氣電路設(shè)計(jì)為主,比如電機(jī)的單向控制、兩地控制、正反轉(zhuǎn)控制等基本電路若開展線上教學(xué)時(shí)可設(shè)定為電氣圖的設(shè)計(jì)為主[4]。對(duì)于專業(yè)名詞、圖形符號(hào)和公式分析,教學(xué)重難點(diǎn),線上課程需開設(shè),線下應(yīng)再次講解,學(xué)生才能理解,具體章節(jié)劃分如表1所示。

此外,課程實(shí)施時(shí),融入課程思政元素,是本課程研究的重要方向之一,把握課堂氣氛和時(shí)機(jī),切入課程的思政元素,在教學(xué)過程中潛移默化地立德樹人,具體實(shí)施時(shí)融入課程元素如表2所示。

表2 課程思政元素融入

5 線上線下混合式教學(xué)的實(shí)施

以教學(xué)中“時(shí)間繼電器”模塊為例,將2個(gè)課時(shí)的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)為三大模塊,知識(shí)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的是時(shí)間繼電器的結(jié)構(gòu)、原理和電氣設(shè)計(jì)。教學(xué)目標(biāo)是學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)間繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理基礎(chǔ)上,會(huì)運(yùn)用時(shí)間繼電器控制燈泡的電氣圖,拓展技能是利用時(shí)間繼電器控制電機(jī)的延時(shí)啟停。整個(gè)教學(xué)模塊教學(xué)流程及時(shí)間分配如圖2所示。

圖2 “兩線”教學(xué)的實(shí)施

每個(gè)模塊設(shè)置為課前學(xué)習(xí)、課中教學(xué)和課后學(xué)習(xí)三個(gè)部分,每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣,課中的線下教學(xué)順利實(shí)施離不開學(xué)生課前的線上學(xué)習(xí),課中的教學(xué)效果,需要課后的任務(wù)的鞏固。每次課設(shè)置小任務(wù),由多個(gè)分任務(wù)組成一個(gè)大任務(wù),形式為由點(diǎn)到線,由線到面,點(diǎn)滴匯聚的教學(xué)特點(diǎn)。充分保證將多而分散的任務(wù)信息碎片化,使課程內(nèi)容短而精,快且生動(dòng),達(dá)到“兩線”協(xié)同,課內(nèi)外融通,具有較好的教學(xué)效果。

6 “兩線”混合式教學(xué)方式的效果

2021年在疫情常態(tài)下,清遠(yuǎn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院20級(jí)電氣自動(dòng)化技術(shù)學(xué)生采用線上線下混合式教學(xué)和“三階遞進(jìn)”的訓(xùn)練過程,教學(xué)實(shí)施模式如圖3所示。

圖3 線上線下混合式教學(xué)模式

所謂“兩線教學(xué)”,就是時(shí)間上劃為課前、課中和課后,空間上劃分為線下和線下。課前學(xué)生完成理論知識(shí)的獲取,課中學(xué)生根據(jù)理論知識(shí)完成項(xiàng)目化任務(wù),課后以微視頻和微知識(shí)點(diǎn)作為線下課程的補(bǔ)充,促使教學(xué)從有限的教學(xué)時(shí)間延伸到課后,在課后進(jìn)行理論知識(shí)的再內(nèi)化[5]。通過“兩線教學(xué)”,實(shí)施2個(gè)學(xué)期的混合式教學(xué),相比實(shí)施前教學(xué)效果明顯提升,比如學(xué)生課前完成預(yù)習(xí)和自學(xué)達(dá)到90%,課后的回看教學(xué)視頻學(xué)生達(dá)50%,作業(yè)完成率達(dá)95%,學(xué)生通過超星平臺(tái)參與課后討論達(dá)60%,相比實(shí)施前學(xué)生的自學(xué)和自律能力,課堂的參與率顯著提高,這種教學(xué)方式可徹底彌補(bǔ)一體化教學(xué)不足之處,真正實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的職業(yè)教育。教學(xué)效果如表3所示。

表3 近三年電氣學(xué)生的教學(xué)效果

7 結(jié)語

隨著信息化教學(xué)的發(fā)展,尤其是5G技術(shù)的推動(dòng),各高校加快了教學(xué)模式變革。為符合時(shí)代的需求,線上線下混合式教學(xué)方式成為教學(xué)趨勢(shì)。研究表明,為了應(yīng)對(duì)疫情防控需要,將“電機(jī)與電氣控制技術(shù)”的教學(xué)方式進(jìn)行重構(gòu),一方面保證線上教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)偏向?qū)W生理論知識(shí)的學(xué)習(xí),另一方面線下課程主要滿足學(xué)生實(shí)操技能的提升,形成“理論-實(shí)操-回歸理論”的良好學(xué)習(xí)習(xí)慣,學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí),樂于學(xué)習(xí),這種新型“兩線”混合式得到學(xué)生的肯定[6]。

“兩線教學(xué)”的實(shí)施不僅能夠使課程更加智能化、科學(xué)化和便捷化,而且符合現(xiàn)代學(xué)生信息化教學(xué)的需要。為此同時(shí)教師付出的時(shí)間、精力和體力遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的線下課堂,教師需設(shè)計(jì)好教學(xué)平臺(tái)、準(zhǔn)備豐富的教學(xué)資源、查看作業(yè)、參與課后討論和教學(xué)反思,教學(xué)質(zhì)量才能提升。尤其是遇到電機(jī)控制相關(guān)的專業(yè)術(shù)語、設(shè)備構(gòu)造、電機(jī)工作原理和機(jī)械特性分析等,內(nèi)容枯燥且深?yuàn)W,需要教師精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)的形式,做到生動(dòng)、有趣和淺顯易懂,這對(duì)團(tuán)隊(duì)來說是一種挑戰(zhàn)。對(duì)于學(xué)生而言,自學(xué)自律參與線上教學(xué),參與線上討論和及時(shí)完成平臺(tái)發(fā)布的任務(wù),積極簽到才能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。事實(shí)上,學(xué)生在線學(xué)習(xí)時(shí),往往因缺乏課堂學(xué)習(xí)氛圍,自律能力差的學(xué)生專注度會(huì)下降,遇到枯燥的理論學(xué)習(xí)學(xué)生容易放棄,教學(xué)效果將受到影響。

面對(duì)“兩線”混合式教學(xué)出現(xiàn)的不足之處,一方面需要相關(guān)教學(xué)部門給予有效的技術(shù)和政策支持,比如教學(xué)視頻處理、平臺(tái)資料處理等,鼓勵(lì)教師勇往直前、克服困難建好線上課程。另一方面,教師團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)分工明確,根據(jù)現(xiàn)有的教學(xué)條件設(shè)計(jì)教學(xué)方式,選擇合適的教學(xué)方法提高教學(xué)效果?？偠灾?“電機(jī)與電氣控制技術(shù)”課程混合式教學(xué)改革為信息化背景下高職院校如何更好地開展教學(xué)提供了參考。