基于有效教学目标的《电气控制技术》教学改革创新

赵庆志 谭培红

摘 要：机制专业“卓越工程师培养教育计划”是一种宏观指导方向性的教学理念，作者在这一理念指导下，对《电气控制技术》教学提出了具有可操作性的教学理念，并对其有效教学进行了改革创新研究，提出了基于网络信息化理实一体化加实训的混合式教学模式，提高了有效教学质量，达到了有效教学目标。

关键词：有效教学；教学理念；混合式教学模式；卓越计划；学科理论体系；工作过程系统化

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2018）10-0066-03

Abstract： "Outstanding Engineers Training Education Plan" is a kind of macroscopically guiding and directional teaching idea. Under the guidance of this idea， the author puts forward an operable teaching idea for "Electrical Control Technology" teaching. This paper studies the reform and innovation of its effective teaching， and puts forward a hybrid teaching mode based on the integration of network information， theory and practice， which improves the effective teaching quality and achieves the effective teaching goal.

Keywords： Effective teaching；teaching concept；mixed teaching mode； outstanding plan；discipline theory system； working process of systematization

一、问题的提出

2010年教育部对高等工程教育实施“卓越工程师培养教育计划（简称卓越计划）”，我校机械设计制造及其自动化专业是首批卓越计划教学改革试点专业，卓越计划宏观上是对高等工程专业教学改革起方向性指导作用的教学理念。有效教学是近年来大学教育改革中的热门话题，是指在一定的教学理念指导下，教师采用得力的教学模式组织教学，这教学模式包括体现教学理念的教学内容、教学方法、教学手段，考试模式改革和大学生采用什么治学方法、如何充分激发大学生学习的主观能动性提高教学有效性等等，以获得最好的教学效果，达到最优的教学目标[1，2]，作者以机制专业卓越计划《电气控制技术》课程有效教学进行了研究探索。

二、教学理念和教学模式的概念及其关系

教学理念是人们通过对教学活动的认识、研究、实践，为达到教学目标所坚守的原则和信念，是实现教学目标的思想保证[3]。教学理念和教学模式是教学所具有的两个维度，教学理念对有效教学起指引方向的作用；而教学模式如前所述，是根据教学理念，如何优化教学内容、采取得力的教学方法、教学手段、指导学生采取什么治学方法等等多个方面，以实现有效教学目标。就像规章制度和实施措施一样，规章制度和实施措施是某一活动的两个维度，规章制度起宏观的方向性指导作用，而实施措施则是人们采取什么策略、手段组织活动，把规章制度物化于客观活动，为客观活动达到有效目标起保障作用。

三、正确认识有效教学的定位问题

在很大程度上，有效教学是教学模式的落脚点和具体反映。有效教学是一个系统性问题，它还关系到学生毕业后工作进一步发展成长的潜力培养。如果教师进行了“教”，学生“学”的效果不好，即使教师付出再辛苦的“教”也是无效教学；同样如果学生“学”得很辛苦，也没有得到好的学习效果，那也是无效教学。所以教师要深入研究有效教学，培养学生德、智、体、美全面发展，而不是某一方面或某一门课的发展。要把有效教学看作一门内涵深刻涉及多方面教育教学问题并需要研究、探索和实践的科学，而不是一项熟练练习就能掌握的技能。

四、国内高等工程教育传统的和国际上流行的两种教学理念及其教学效果

1. 传统的“以学科理论体系为导向的知识和概念堆积的教学理念”。如文献[4]所指出，我国高等工程教育在很大程度上持“以学科理论体系为导向的知识和概念堆积的教学理念”，图1所示为基于这种教学理念的在大量电工学、电气控制技术教材出现的控制三相交流电机正转、停转的电气控制原理图，教学目标基本就是让学生读懂这个原理图，教师习惯用形象思维思考表达问题，即多用类似于图1所示的符号、图形、框图等书面文字表述物理概念和工作原理，知识结构往往只停留在理论知识讲授层面上，学生学完知识点甚至做了实验后不少学生对电器元件仍一知半解，毕业后不能承担电气工程设计、应用和创新工作，不符合有效教学目标。

2. 基于“以学科理论体系为导向的知识和概念堆积的教学理念”的教学模式及教学效果。基于这一教学理念的教学模式为：根据学科理论体系编写教材、制定教学大纲和教学计划、组织课堂教学、实验和实践性教学等环节。教师用PPT 课堂讲课占绝大部分课时，教师讲授完理论知识即完成了“教”的任务。在教学手段上布置书面作业，安排占总课时约12%的验证性实验教学穿插在教学过程中，课堂教学和实验教学通常由不同教师担任。这种教学模式好比把学生头脑看作一个存储知识和概念的仓库，仓库中纵横排布一个个方框，教学过程就在这一个个方框里堆积下理论知识和概念[4]。这在很大程度上脱离了工程自然，弱化了工程实践应用，教师在很大程度上只教會了学生存储知识而不会应用知识，只会如何在学校里教和学而不会基于工作过程的教和学，不符合有效教学培养目标。

五、国际上倡导的“行为导向教学理念” 及其教学效果

1. “行为导向教学理念”简述。“行为导向教学理念”起源于20世纪80年代德国职业教育，德国遵照该理念从国家层面立法实行“双元制”教学模式组织教学，对提高德国的职业教育水平起到了巨大推动作用，现已应用于很多国家的职业教育、本科教育教学中，取得了非常理想的教学效果。“行为导向教学理念”的实质就是要把工作过程融入教学，让学生理论联系工程实践，认知实物、动手操作、置于工作现场情境下耳朵听、眼睛看、亲手做以及思维情感全部投入的教学过程，教学目标以专业工作能力培养为本位，强调“行为即工作，学中干，干中学”。

2. 基于“行为导向教学理念”的教学模式及教学效果简述。这种教学理念以工作目标为教学目标，行为就是工作，图1的根本目标应该是设计并制做出图2所示实现图1功能的电机正转、停转试验台，要把读懂图1原理图教学目标转变为掌握图2试验台设计、安装、调试、故障测试与维修的教学目标，为达到这一目标的教学就是有效教学。基于这种教学理念的教材突出工作的对象、方式、内容、工作方法和步骤，教师用抽象思维定势思考表述问题，即用实物、表达符号、工作步骤、工作现场、或以工作导向的情境等看得见、摸得着的介质表述物理概念和工作过程。这种教学模式回归了工程自然，迫使师生钻研并勇于动手实践，教师深入工程实践备课，教和学都强化了工程实践应用，容易使教师的教学、工程实践、科学研究实现良性循环，有利于教师成长为通教育教学理论、融工程实践应用的专家型教师，明显提高了大学生的工程设计、应用和创新能力，这才符合有效教学目标。

六、作者对卓越计划《电气控制技术》课程有效教学实施的教学理念、教学模式一系列教学改革简介

1. 卓越计划《电气控制技术》课程学情分析。经调研知，《电气控制技术》的先修课程是大二学的电工学、电子技术，其教学理念都是图1所示的教学理念，教学过程没有工程实训环节，学生得不到系统的工程设计、应用和创新训练，严重缺乏电气控制设计、安装、调试、故障测试与维修能力。而《电气控制技术》教材也是基于“以学科理论体系为导向的知识和概念堆积的教学理念”的内容，因此需要把该课程教学内容进行彻底改革，符合“卓越计划”有效教学目标。

2. 结合我校办学理念提出了“以工作过程系统化为导向的知识、能力和素质积淀的教学理念”简述。山东理工大学始终坚持立德树人的根本任务，着力构建“知识、能力和素质”三位一体的人才培养体系，作者以国际上倡导的“行为导向教学理念”为基础，与学校人才培养体系相结合，提出了“以工作过程系统化为导向的知识、能力和素质积淀的教学理念”，并实施“网络信息化理实一体化加实训的教学模式”实施教学，取得了比较好的有效教学效果。

3. 根据布鲁姆教育理论重构知识点的知识维度和认知维度表，以工作目标确定知识点的教学目标。根据布鲁姆教育理论，对《电气控制技术》课程知识点打破了传统教科书章节界限，进行梳理，并制定知识点的教学目标，且知识点前后关系具有逻辑性，对知识点编排序号。确定每一个知识点的知识维度和认知维度，最后形成6个模块19个项目89个知识点。基于学科理论体系的知识点的教学目标往往指向学科理论体系，如“电动机的原理及分类”，教师就很习惯于以学科理论体系为导向组织教学，不符合有效教学目标；而基于工作过程系统化体系的知识点的教学目标往往既指向学科理论体系，又指向工程设计应用体系，如改为“电动机的原理、分类及其应用”，就迫使教师以工作过程系统化体系为导向组织教学，就容易实现有效教学目标。

4. 对机制专业卓越计划《电气控制技术》教学建立了网络信息化教学平台。《电气控制技术》课程涉及多门课程综合性理论、实践，内容多而课时少，网络信息化教学很多教学环节活动随时随地均能进行，把实验和实训教学资源、企业工程设计应用创新案例等教学媒体的潜力充分发挥出來，既能发挥了教师的主导作用，又能满足学生自主学习需要。

5. 对机制专业卓越计划《电气控制技术》课程教学建立了网络信息化理实一体化加实训的专用综合教学实验室。研制成功了几乎遍布控制类课程绝大部分知识点的实验实训教学设备，建成了“课堂理论教学、实验和实训教学、网络信息化教学多功能融为一体的综合教学实验室”，为实行“网络信息化、理实一体化加实训的混合式教学模式改革创新”打下了坚实的基础。

6. 对《电气控制技术》课程教学课前学生网上预习后，再实行理实一体化教学。学生在网络信息化平台上预习自学，交流答疑、提交作业、巩固所学知识和能力等，再实行“网络信息化理实一体化授课”，边讲课边做出实验。初步解决了课程群知识点多、内容抽象、综合性强的教学难题；从认知维度上初步解决了记忆、理解的知识点的学习，初步提高了学生的实践认知能力。

7. 增加了4个综合试验台项目实训，夯实了大学生的工程实践能力。长期的教学实践证明，传统的“以学科理论体系为导向的知识和概念堆积的教学理念”致使工程类大学生十分缺乏工程设计、应用层面的实训教学环节，影响了大学生学习的主观能动性，大学生甚至连很多知识点涉及的实物都不认识，毕业后难以承担专业技术工作；另一方面，大学生在企业进行实践性教学环节锻炼，很多工程设计、应用层面的知识点，如文献[5]上图6-2-4和图6-2-5所示带功能区图区的电气控制原理图；图6-2-7所示的电气安装图；图6-2-11所示的电气接线图，需要在学校理实一体化讲授并经过实训锻炼才能真正掌握。卓越计划的大学生在校期间若没有经过实训，就没有掌握工程设计应用层面的知识点和能力，达不到卓越计划教学目标。为此《电气控制技术》课程教学充分发挥网络信息化教学的优势，把工程应用层面的很多理论和实践教学内容放到网络信息化平台上，例如以工作过程系统化为导向把图2试验台的设计、安装、接线和调试28个步骤图文并茂放到网络信息化教学平台上；也把图2试验台控制电路和主电路共15种故障测试维修方法图文并茂放到网络信息化教学平台上，学生学的明白直观。实行网络信息化理实一体化加实训的教学模式组织教学，对“知识维度+认知维度”为“程序性知识+应用”的知识点进行融合，增加了4个综合试验台设计与实训，其中图2是实训项目之一，提高了工程设计、应用和创新能力，这一教学改革极大地激发大学生学习的主观能动性，提高了学习的有效性。

8. 改革《电气控制技术》课程考试方式。改传统的期末考试一考定成绩的考试模式为网上预习、答疑、作业、课堂理实一体化学习、实验、实训和期末考试均占一定比例的考试模式，明显促进了有效教学目标的实现。

9. 在企业踏踏实实进行《电气控制技术课程设计》，进一步夯实了大学生的工程设计、应用和创新能力。在前述网上预习、理实一体化教学的基础上，再进行了4个综合试验台设计、安装、接线、调试、故障测试与维修实训，形成基本的能力之后，学生再在企业真刀实枪地进行《电气控制技术课程设计》，详见文献[6]，就进一步夯实了《电气控制技术》项目的设计、应用、故障测试与维修；把带功能区图区的电气控制原理图、电气安装图、电气接线图及其设计原理、材料表、设计说明书等关键知识点与施工融会贯通[7]，明显提高了《电气控制技术课程设计》的有效教学质量。

七、结束语

本文是基于有效教学目标的对机制专业卓越计划《电气控制技术》课程教学理念和教学模式进行改革创新的研究和实践，让工程教育不再局限于书本和有限的校内实验，而是在教学过程中就增加了实训试验台设计、安装、调试、故障测试与维修实训，之后再真刀实枪地进行《电气控制技术课程设计》，并且改革了考试模式，调动了学生的学习积极性，实质性地培养了大学生的工程设计、应用和创新能力，也培养了大学生的工匠精神，明显提高了大学生的工程师素质，基本达到了“通原理、融实践、能设计、熟调试、懂故障、会维修”的有效教学效果，为毕业后在企业从事专业技术工作打下了非常好的基础，实质性地实现了《电气控制技术》有效教学目标，为“卓越计划”其他专业课教学均有指导意义。

参考文献：

[1]孙跃.大学教学中有效教学理论与方法[J].时代教育，2013（19）：161-162.

[2]季虹.基于大学有效教学和教学管理理念的思考[J].当代教育实践与教学研究，2017（4）：80-81.

[3]李仁真，陈学敏.研究型大学教学理念初探[J].学位与研究生教育，2002（7-8）：20-23.

[4]姜大源.工作過程系统化：中国特色的现代职业教育课程开发[J].顺德职业技术学院学报，2014（3）：1-11+27.

[5]赵庆志，姜卫东，李磊.机电设备组装测试与故障维修[M].机械工业出版社，2015：370.

[6]赵庆志，赵国勇，李丽，等.卓越工程师方向电气控制技术课程设计教学改革[J].中国教育技术装备，2014（22）：106-108.

[7]赵庆志，苑章义.机电设备安装与调试技术[M].机械工业出版社，2013：49-52.