体验式教学模式及评价在电气控制课程中的应用

鲁 娟,张圆圆，潘宇晨,张千锋,袁雪鹏,周建阳

(钦州学院，广西 钦州 535011)

随着科技的日新月异，互联网的高速发展，电子产品的普及，信息资源的网络共享，传统教育模式受到了巨大的冲击，学生可以方便的通过网络平台获取知识，如线上的一些网络课程、虚拟实验室、模拟学习系统等，很大程度上满足了学生基本的知识获取需求。另外，丰富多样的网络世界对学生的吸引力已经远远超过课堂。同时，社会激烈的竞争又要求综合型或复合型人才，除了对知识的掌握以及灵活运用的高要求外，在创新精神、团队合作和沟通交流等方面也有较高的要求。因此，在这些因素的促使下，高等教育的目标和教学形式需要做出相应的变革，要能为学生提供体更有意义的学习模式，激发学生的学习的兴趣，同时也使培养的学生能更好的适应社会需求，服务社会[1-2]。

电气控制系统是指由若干电气原件组合，用于实现对某个或某些对象的控制，从而保证被控设备安全、可靠地运行，其主要功能有：自动控制、保护、监视和测量。而电气控制则是介绍如何设计电气控制电路，结合可编程控制器如何实现电气控制系统功能的一门课程，在很多领域(机械、建筑、冶金、材料等)广泛应用，对智能化控制的发展和实践起着重要的作用。电气控制本身是一门设计性、实践性和工程应用强的课程，但在教学模式上长期以"教师讲课，学生听课"和"教师演示，学生模拟"为主，主要侧重理解和应用基本功能、基本组成、基本设计规则，进行电路设计及控制、调试和维修。这种传统的教学模式在进行理论教学和实验演示上不失为一种较好的模式，但是经过长期的教学观察与分析，发现对于实践性较强的课程来看，讲授式教学、单纯的模拟学习仅仅只是让学生获得知识，在帮助学生开发创新思维、建立批判意识，应用专业知识、发现问题以及解决问题等方面效果不佳。学生被动式的接受知识，使得学生学习的积极性不强，热情参与度不高，导致教师的教学兴趣也不强，不利于教学的促进和学生能力的培养[3-4]。

作为智能控制过程中一门核心主干课程，电气控制的教学应该能满足社会需求，体现工程化的实际意义，同时较好的促进学生全面发展，电气控制的教学目标见表1。因此，笔者思考和实践了电气控制的教学及评价模式，形成体验式教学及评价方法。本文对该方法展开介绍，对实施效果进行总结分析，并对后期的进一步改善提出建议。

表1 电气控制的教学目标

1 教学模式的改变的理论分析

教学分为记忆、理解、应用、分析、综合及评价6个层次。记忆与理解是基础能力，应用、分析、综合及评价是核心能力，也是终极能力，课程改革的目标也主要是针对应用、分析、综合及评价。而应用、分析、综合及评价等能力的体现，加上每个学生都有擅长或不擅长的地方，不能单单从单一标准如考试成绩来体现学生的综合能力，或者有些考试成绩无法体现，而且简单的模仿式的实验设计也无法体现学生整合、灵活运用和转化知识的能力、创新意识、团队意识及交流能力[5]。

2 体验式教学模式的实践

针对电气控制设计性、操作性强的特点，本文对课程教学方式进行了改变，主要表现在实践环节：一是基础实验教学中，打破传统的演示--模拟方式，设计限定型设计实验教学，开发学生的创新思维，积极引导学生主动思考和自身评价；二是综合实践能力培养方面，增设基于科研项目或学生竞赛项目的综合性课程项目环节，灵活应用所学知识解决实际问题，提高学生的学习积极性，了解工程应用背景，开发创新思维和团队合作能力。

2.1 限定型设计的基础教学

限定型设计的理念是在有限的环境下突破常规的思维，寻求实现目标的解决方法或者比较优的解决方法。

限定型设计的教学方法的格式为“给定__________,实现__________”，具体有两种形式：(1) 给定一定数量的实验材料(电气元件、导线等)，实现一个目标，要求：在有限的时间内用完所给的实现材料来实现这个目标，材料不能有剩余，也不能多加。(2) 给定数量不限的实验材料，实现一个目标，要求：在有限的时间内基于高效、环保的理念来实现这个目标，即耗时最少，所用材料最少。限定型设计的教学方式能极大的激发学生的创新思维，打破教材或传统学习的思维定式，促进学生积极主动学习。

限定型设计的教学方式可以在课堂上实行，也可以在实验室实行，也可以在课后实行，可以分小组完成也可以个人独立完成，是一种根据学习目标、学习进度和学生掌握知识的情况灵活调整的学习方法。通过这种教学方法获得的答案，也许会有很多个正确答案，可以让学生相互分享思考和设计历程，吸收和学习别人的思维过程，并进行评价，学会总结和分析。

对于电气控制这样一门侧重实际操练的课程来说，如果都按照限定型设计的教学方式来演练，按教学大纲设置的内容一一讲解，时间是远远不够的。这需要教师改变一下教学思维，根据培养的目标以及学生能力需求，可以讲一些创设性不大的基础性教学或实验如低压电气的功能演示、点动控制电路等采用普通的教学模式，或作为自学内容，或与综合性项目教学结合在一起进行学习。

科研项目或学生竞赛的综合项目教学模式综合性项目应具有知识的融合性、可操作性、实际性以及一定的新颖性。融合性体现知识的综合性，对基础知识的融合应用，可操作性是指无需深入的专业知识，实际性是指具有工程背景，有实际的工程意义，新颖性是为了能提高学生学习的兴趣。结合这些特点，为了使综合性项目顺利进行，本文采用了以下几个措施：

(1)基础知识的拓展：综合性项目需要有扎实的理论基础有前提，充分体现知识的融合性，除了本课程的基础知识外，还会涉及到其他课程的基础知识，所以对于基础知识的教学不能松懈，而是要进一步强化和拓展。

(2)项目教学时间的设定：可把综合性项目作为课程设计或者是实验环节考核项目，由课下在老师的指导下学生自主完成。

(3)设置合适的项目：贴近工程实际和体现知识点的有效融合，提高学生的兴趣。

(4)构建合理的项目组织实施方式：以学生为主，教师为辅的形式，团队及管理都有学生自主设定，目标由教师与学生共同设定，设计过程由学生自主设计完成，过程总可通过课堂、电话和社交平台等方式与教师保持良好沟通，方便指导。

(5)合理有效的评价和反馈机制：评价主要从知识点的运用形式、思维方式、分析开展过程、决策能力、合作效果、沟通方式、报告的规范性等方面综合评判。体现学生的贡献和努力的过程。

以笔者参与的一个关于港口新型起重机设备开发与研制的科研项目为例，描述基于科研项目或学生竞赛的综合项目教学模式案例，针对项目中样机的研制过程，样机的电气控制是必不可少，也是十分重要的一个环节，针对这一环节，结合电气控制课程，设定了基于科研项目的综合性项目，其描述如表2。

表2 综合性项目案例[6]

3 实施效果及分析

笔者从教师、学生；两个角度分析了体验式教学模式的实施效果。表3通过教学实施后，师生反馈的对体验式教学目标完成情况的平均看法。其中A、B、C、D分别表示优良、良好、及格和不及格，H、M、L分别表示效果高于、持平和低于。总体上来说，体验式教学模式的效果要比普通教学模式的效果好。但是在“发现问题、分析问题和解决问题的能力”和“拥有一定创新思维能力和批评思维”效果不佳。其主要原因是实践项目的设置在创新和开放方面有所限制，考虑到教学周期教短，教师自身经验积累不够，所以综合性项目设置的不够全面或者数量不够，锻炼效果有所欠缺。

表3 体验式教学模式的目标完成情况一览表

表3 体验式教学模式的目标完成情况一览表

从表3还可以看出，通过与普通教学模型(讲授)相比，体验式教学模式提高了学生的积极性和学习的参与度，更好的掌握了相应的知识点，并学会应用，并且以团队的形式进行学习和合作，在完成任务的过程也体验了乐趣，体验到了寓教于乐。

4 研究总结

本文对电气控制体验式的教学模式进行了研究和实践。依据教学目标，为促进学生全面发展，实施了以限定型设计和基于科研项目或学生竞赛的综合性项目教学形式，分析了体验式教学的实施效果。研究认为，创意性的限定型设计教学和良好的实践项目教学可以促进学生综合能力和素质的提升，达到教学双赢的目标。

[1] 吴雪峰,薛铜龙.基于卓越工程师培养计划的“机械设计”课程设计改革[J].中国电力教育,2013(13):107-108.

[2] 吴 迪,贾鹤鸣,宋文龙.“互联网+”时代实现教育公平的路径探索[J].当代教育科学,2016(23):34-37.

[3] 马志远,孟金卓,严峻鹏.教学互动对教学质量影响的实证分析——基于上海一所地方大学的实证研究[J].复旦教育论坛,2011(2):51-56.

[4] 党亭军.大学课堂教学中,教师应当做些什么——对现行大学课堂教学模式改革的思考与建议[J].当代教育科学,2008(15):23-24.

[5] 张 银.浅谈对PBL的研究与思考[J].现代教育技术,2004(3):53-56.

[6] 鲁 娟,何永玲,吴彤峰.基于 CDIO 的《 港口电气设备及控制》 课程设计的改革与实践[J].高教论坛,2014(4):78-80.