工程机械电气系统课程教学改革探索

王正兰 王峰 王威

[摘           要]  工程机械电气系统课程是工程机械维修专业的专业基础课程，主要让学员学习工程机械电气系统相关的基础知识，提高电气系统方面的应用能力和动手能力，为后续工程机械电气系统维修奠定基础。近年来，随着教学改革的深入和教学形式的不断变化，工程机械电气系统教学出现许多问题，为此，主要对工程机械电气系统课程教学改革进行初步探索。

[关    键   词]  工程机械电气系统;课程教学改革;信息化建设

[中图分类号]  G642           [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2020）44-0116-02

工程机械电气系统维修是工程机械维修专业学员学习的重要部分，而要学好工程机械电气系统维修首先必须学好工程机械电气系统这门课程，这门课程的教学质量将会直接影响工程机械维修专业学员未来维修技能的掌握和水平，电气系统的知识较为抽象复杂，逻辑性强，要求学员具有较好的空间想象能力，而维修专业学员的实际情况是基础较差，普遍对学习兴趣不高。如果还采用传统教学模式，较难提高學员的学习兴趣，也就达不到预期的教学效果。所以要根据工程机械维修专业学员的实际情况，对“工程机械电气系统”课程进行探索性的教学模式改革，制订出符合学员实际的教学模式，能够提高教学效果，能够培养提高学员的工程机械维修操作技能。

一、“工程机械电气系统”课程教学内容和方法的改革

（一）教学内容的设置

“工程机械电气系统”改革前的教学内容主要是电工电子技术，分析工程机械维修学员的岗位特点，论证岗位任职所需电气系统的专业知识、专业能力、专业素质，将之前的电工电子基础知识占较大比例的情况进行改革，将通识的专业基础知识结合具体的工程机械进行精选，删除与工程机械联系不紧密的基础理论知识，保留后续工程机械电气系统所需的基础理论知识，并适当增补电气系统理论模块和工程机械电气实装模块。课程知识体系包括工程机械电气基础、电工电子技能基础、工程机械电气系统原理与识图和电气系统实装实践四个模块。其中，基础知识模块主要包括电路基础知识以及各类电子器件的使用方法等，通过此模块的学习使学员掌握电工电子的基本理论以及分析方法，为后续工程机械维修专业知识的学习奠定基础。专业模块分为工程机械电气理论知识和工程机械电气系统实装教学两部分，通过此模块的学习可以使学员掌握工程机械电气系统的结构、原理、操作和检测方法，让学员具备对工程机械的维修能力。

（二）教学方法的改革

工程机械维修学员中有很大一部分学员的文化基础较差，并且学习动力不足，特别是对学习工程机械电气系统复杂的理论课不感兴趣。采用什么样的教学方法能够有效提高他们的学习兴趣是教学改革成功的关键因素。首先，教学时更应该注重课堂教学气氛活跃程度的调节和学员思维过程的引导。在课堂教学中大量采用启发式、引导式、问题牵引式等教学方法，特别重视各知识点之间的衔接和迁移，引导学员采用探究性学习，自主从已掌握知识点中通过拓展学习的方法获取新的知识，将极大地激发学员的学习兴趣并提高学员的成就感。还可以加入一些特殊的教学方法，比如讲解重难点时，鼓励学员转变角色走上讲台充当小教员，给大家讲解并且相互点评，在活跃的气氛中将所学知识进行掌握巩固。再比如在课堂上引入知识抢答、限时操作、团队竞赛等环节在学员间展开竞争，可以增强学习氛围，提高教学效果。其次，教学手段也需要更加丰富，除了对教学过程的精心设计、语言组织、板书设计和多媒体应用以外，课堂上尝试大量运用演示教学、实物教学，加大学员的动手机会，减少理论讲授时间，提高学员的学习兴趣。演示和实物教学中所需的教具和器材可以通过购买和需求，通过自己制作来完成，其中很大一部分是属于工程机械的电器，并且这些不是简单实物器材展示，而是将器件通过学员自己动手连成电路，让学员动起来、让实物动起来，实时动态模拟电气的控制和运行，增强学员的参与度来掌握知识和技能。课程还需要增加实装实践环节，针对不同的装备，直接面对实装进行讲解，直观感受装备中部件和组件的位置，观测工程机械电气系统运行过程，有助于验证所学理论，理论和实践实现有机统一与融合。

二、“工程机械电气系统”课程信息化建设

目前，我国信息化水平不断提高，“工程机械电气系统”课程教学改革也要加强信息化建设。

（一）信息化数字资源建设

课程信息化建设最重要的是开发课程的数字资源，可以为工程机械维修专业学员打造出一个现代化、信息化的教学环境。课程数字资源建设的主要内容包括多媒体课件、虚拟动画、视频、工程机械电气虚拟仿真实验室等。

1.多媒体课件、虚拟动画、视频建设

考虑到学员普遍具有抽象思维能力弱，对电气系统控制逻辑理解难的问题，并根据新改革的教学内容及方法，重新制作多媒体课件，并收集和制作出大量的教学相关动画和视频。例如在复杂电气系统原理讲解时，改变传统理论教学方式，采用把静态电路原理图变为动态控制原理框图，把看不见的控制信号转化为可以直观观察的虚拟动画，有效提高学员对工程机械电气系统理解能力和分析判断能力。再比如讲解电动机结构与工作原理，常用控制电器的结构组成和动作过程时，采用Flash做成的虚拟仿真训练系统，通过Flash动画生动地表现电动机的内部工作过程和常用控制动作，不仅降低了知识的学习难度，而且师生间交互性得以加强。仿真教学促进了学员对电器结构和检测能力的提高，有利于学员准确、全面、深刻地接受知识，大大降低理论学习的难度。

2.工程机械电气虚拟实验室建设

工程机械电气虚拟仿真实验包括VR虚拟平台、电气系统VR学习软件、电气系统AR辅助学习软件、教学液晶大屏、教学PAD等。

学员可以通过VR学习软件、电气系统AR辅助学习软件学习工程机械电气系统相关内容，还可以通过3D虚拟仿真系统完成包括基本电路结构原理演示、电工工具使用、工程机械电器元件构成原理、电气部分拆装、工程机械电气系统虚拟训练等虚拟学习内容。例如电磁继电器学习时，可以先通过3D虚拟仿真系统的虚拟仿真动画学习电磁继电器的结构原理，动画形象逼真，学员很容易理解，接着进行继电器的拆装练习，进一步加深对结构原理的理解，然后学员可以在虚拟仿真系统中搭建继电器控制电路，并通过原理操作练习、故障检测和判排训练提高学员的应用能力和动手能力。

工程机械电气系统课程中加入大量的工程机械电气系统操作、检测等实践环节，但是由于工程机械价格昂贵并且数量少，同时电气系统寿命受开关次数影响较大，因此很难允许全部学生利用实装开展训练。工程机械电气虚拟仿真系统具有操作、连接、检测、设置故障、排除故障等训练功能，可以实现虚拟教学和工程机械实装教学的相互补充，可满足工程机械电气系统的操作、维修訓练，培养学员的电气系统维修能力。例如在进行工程机械电起动电气系统训练时，先在虚拟仿真系统中找到起动电气系统中所有电器件的所在位置，并学习器件的作用和原理，接着通过虚拟仿真系统理清器件的连接关系，分析系统结构和工作原理，然后在虚拟仿真系统中进行设置故障、排除故障训练。通过虚拟仿真系统，理解了起动电气系统结构、原理，掌握电气系统故障判排技能，再到工程机械实装上进行训练，提高了教学训练效果。

（二）信息化教学网站建设

信息化课程建设还需要建设一个美观实用的网站。网站要求资源尽可能丰富，包括教材、课件、动画、视频、微课、慕课、等多媒体资源。要求教学平台交互性好，便于操作和维护。它可以让学生在教学平台上充分使用和共享数字资源。有了网站和资源，学生学习可以不受时间和场所限制，进一步提高教学效果。例如在职业教育网站，“工程机械电气系统”作为一门在线课程供学生学习，教师通过职业教育网站把课前准备、课中授课和课后辅导有机结合起来，提高教学效率。课前，教师上传与课程教学内容相关的教案、视频、慕课、作业及相关学习资料，为学生自主学习做好准备，学生学习课程内容的同时还可以记笔记，课程设计时为每节课设置了测试环节，提交测试答案就可以看到测试结果，让学生随时掌握自己的学习情况，发现错题可以继续学习，在线课程为学生提供了三次测试机会，鼓励学生不断学习进步，学习过程中还为学生提供错题本和问题帮助，有助于提高学生的学习效率。学生可以在讨论区给教师留言提问题，教师会及时回答问题，师生的互动沟通有利于及时解决学生学习过程中遇到的问题，更容易让学生接受并消化新知识。班主任可以在网站上给班级建立一个学习小组，班主任制订学习计划要求学生按计划学习，或学生自己制订学习计划，班主任可以随时检查学生的学习情况，便于督促学生学习。小组成员之间可以在小组中交流学习情况，实现互帮互助，共同学习进步。学生学习结束后，可以在线申请考试，获得考试成绩和证书。

三、教师信息化教学能力的培养

教师在建设信息化资源时除了能收集一些基本的信息化资源外，还需要根据教学内容需求自己制作一些特有的信息化资源，比如一些工程机械仿真动画和视频，这需要教师学习一些信息化软件并能具有一定的应用水平。

课程的信息化教学需要教师具备信息化教学能力，教师是信息化教学的设计者、实施者，在教学设计过程中充分考虑学生学情、教学目标等因素，将信息化资源优化整合，合理利用“线上”和“线下”教学，圆满完成教学任务。

四、结论

课程改革的模式和过程是多方面的，包括教与学的过程，涉及师生和装备、器件和整装、实物和虚拟、教材和设备，且需要在教学过程中进行实践，检验课改的科学性和有效性，最终落实到学员学习兴趣的提升、学习效率的提升、动手能力和综合素质的提高，解决问题能力和维修技能水平提升，满足单位和岗位对专业人才的需求。信息化是提高教学质量的有效手段，依靠大数据信息，将其科学地转化并应用到教学实践中，对教学质量的提高有极大的推进作用。

参考文献：

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[3]陈琳.中国职业教育信息化创新特色研究[J].现代教育技术，2014（3）.

[4]金凌芳.职业教育信息化背景下专业课程教学资源建设的实践研究[J].中国职业技术教育，2017（8）.

◎编辑 赵瑞峰