基于学习进阶的中职机电专业核心概念体系建构研究

钱敏 陈群

摘 要：“工作机械的基本电气控制电路”是中职机电专业课程中的一个核心概念。本文认为，运用进阶理论，可以对该核心概念教学过程中的呈现内容与顺序进行设计，找准进阶起点与终点，设计进阶中间节点，从而使学生在学习过程中更顺利地掌握相关概念，更清晰地掌握该核心概念之下的一套概念体系，从而为整个专业课程的概念体系建构打好基础。

关键词：学习进阶;中职;机电;电气控制电路

中图分类号：G718.5          文献标识码：A     文章编号：1992-7711（2020）11-029-2

学习进阶，是指“学生在学习和探究某一核心概念时，在一定的时间跨度内依次进阶、逐级深化的一种思维方式。教学实践对其起着关键作用”[1]。对于中职机电专业的学生来说，一方面机电专业的课程较多，涵盖相当广泛，不同课程之间相对独立，缺乏连贯性。另一方面，中职学生的基础较薄弱，学习习惯各方面都有所欠缺，专业课程中各种枯燥、晦涩难懂的概念按照常规的课程教授效果不尽如人意。有鉴于此，笔者认为，不妨应用学习进阶理论，对机电专业的核心概念进行梳理，重构其知识体系，使得学生在三年的专业学习中，对机电类专业的核心概念有一个逐级深入的理解，从而顺利地将理论与实践相结合。

本文以学习“工作机械的基本电气控制电路”为例，基于学习进阶理论，论述在中职三年内，怎样引导学生逐级深入理解并掌握基本电气控制电路。

一、进阶起点

在进阶起点阶段，学生必学的核心概念是“工作机械的基本电气控制电路”。核心概念也可以称为大概念或者关键概念，[2]围绕核心概念还有与之相关联的众多的小概念。在学习基本电气控制电路的过程中，学生首先要学习并掌握一些关键小概念，比如三相交流电路、三相笼型异步电动机、常用低压电器、电气控制原理图、三相笼型异步电动机的直接起动控制电路、正反转控制电路、制动控制电路等。学习进阶的过程也可以理解为逐渐理解这些概念的过程。

以上这些小概念都出现在教材《电工与电子技术基础》中，按中职教学计划，该课程的教学任务要求在第三、四学期两个学期内完成，其中“工作机械的基本电气控制电路”主要集中在第四学期。

在一个进阶的学习中，进阶起点是掌握后续学习进程的基础。因此，教师首先要找准进阶起点，由此才能设计教学的呈现内容与顺序。该内容的进阶起点为：

1.三相交流电的相关知识

由于“工作机械”中涉及的三相异步电动机基本都是在三相交流电下工作，而且涉及到电动机的正反转，所以需要掌握三相交流电的基础知识。该内容的学习在第三学期已经完成。

2.电路的相关知识

这部分内容的学习甚至可以追溯到初中阶段的物理课，中职第一学期也有物理课程的安排，第三学期的《电工与电子技术基础》还会继续深入学习电路的相关知识。

3.初识电气控制原理图

电气控制原理图是根据生产机械的运动形式对电气控制系统的要求，采用国家统一规定的电气图形符号和文字符号，按照电气设备和电器的工作顺序，绘制出的一种不需要考虑设备和电器实际位置的一种简图。为了提前给学生一个直观的印象，尽早让学生的学习跟“工作机械的基本电气控制电路”这个核心概念建立直接的联系，可以跳过教材对三相笼型异步电动机、常用低压电器进行介绍的教学顺序，先给学生看两个电气控制原理图，为以后的学习设定一个目标。

以上内容都是学生在进行“工作机械的基本电气控制电路”的学习之前就已经具备的知识水平，或者是对即将要学习的知识的初步认识，即进阶起点。

二、进阶中间节点

有了进阶起点的知识准备，教师以要学习的知识内容本体作为进阶变量，进入进阶的中间节点。

1.在学生所要学习的几个典型控制电路中，按钮联锁正反转控制电路是相对复杂的一种（如下图）。该电路图涉及的电器和设备较全，有利于教师进一步讲解其中的各种图形和文字符号。

例如，左下角的M符号表示电动机。生产机械中一些部件的运动，需要电力拖动，而电力拖动的原动力来自电动机。而后进一步以三相笼型异步电动机为例，了解它的基本结构、工作原理、正反转控制等基本知识。由于中职学生的基础比较薄弱，对于电动机的原理，理解起来必定存在很大障碍。通常拿一台实物电动机拆开介绍其结构的同时讲解它的工作原理比较普遍，而对于工作原理确实理解不了的，笔者认为也不必过于强求。因为我们的重点并不在电动机的维修，而是要知道怎样控制电动机的正反转，所以了解电动机的转向是由接入三相绕组的电流相序决定的，要使电动机反转只要调换电动机任意两相绕组所接的电源相序即可。对于图中的其他图形和文字符号，教师可以回到教材前面的常用低压电器这一节，结合实物，再逐一讲解。如此，就把图中不认识的图形和文字符号一个一个拿出来，一个一个地问自己，这个符号表示什么，为什么画在这个位置，起什么作用，逐级深入，比按教材顺序流水账般的学习要有效得多。

2.掌握了常用低压电器的符号、结构、工作原理和用途之后，再开始介绍电气控制原理图的识读和绘制，从简单到复杂，层层递进，分析每个电路的工作原理、优缺点以及适用环境等。

三、进阶终点

中职学生最终的目的是要掌握技能，能把所学的理论应用于实践。因此，第四学期必须安排一周关于电气控制电路的实训课。通过实际操作，学生应能根据电路图正确安装、调试电气控制电路，这就是该内容学习进阶的终点。

通过动手连接线路，亲自接触到这些电器设备，学生可以对前面的理论知识有更进一步的理解。在这个过程中，教授理论知识和指导实训练习的老师如果是同一个人，那么理论和实践之间结合会比较好。相反，如果是由不同的老师分别进行理论和实训的教学，那么这个时候非常重要的一环就是两个老师之间的沟通协调，应该尽可能地让学生在已有的知识框架内进行实际操作。根据电路图连接电路之后，如果出现故障，那更进一步，要学会使用万用表检查电路，分析和排除电路故障。

对于“工作机械的基本电气控制电路”这部分内容，能够掌握典型的几种控制电路并根据电路图连接电路、调试电路、检查电路、分析和排除电路故障，已经可以算是短期的进阶终点。然而，再从更大的时间跨度来看，在第五学期的《PLC编程与应用技术》和《机电一体化设备组装与调试技術》两门课程中，都会接触到电气控制电路的相关内容，而《机电一体化设备组装与调试技术》这门课程偏于机械，但是机和电密不可分，所以在整个进阶过程中，各专业老师之间提前的沟通协调也非常重要。另外第五学期还有专门的一门《电气系统安装与调试》课程，这将是在“工作机械的基本电气控制电路”基础上的进一步深入研究，从这个意义上来说，“工作机械的基本电气控制电路”这部分内容只是一个起点。所以起点和终点也是相对的，在不同的阶段终点又是下一阶段的起点。

机电专业涵盖相互关联的许多课程，核心概念较多。每一个核心概念之下，都可以根据学习进阶理论设计出一套由起点、若干中间节点、终点组成的学习进阶;同样，整个概念体系中，各个核心概念又相互联系、相互影响，组成了一个个更大范围内的学习进阶。教师在教学过程中，需要互相沟通与合作，及时理清学生在学习某一个核心概念时，他们的起点以及将要达到的终点，从而设计出科学合理的中间节点，促使学生在顺利学习的同时，在头脑内构建出一套整体化的机电专业核心概念体系。

[参考文献]

[1]姚建欣，郭玉英.为学生认知发展建模：学习进阶十年研究回顾及展望[J].教育学报，2014（10）.

[2]张颖之.理科课程设计新理念：“学习进阶”的本质、要素与理论溯源[J].课程·教材·教法，2016（06）.

本文系江苏省教育学会“十三五”教育科研规划2018年度课题《基于学习进阶的中职机电专业核心概念体系建构研究》（课题编号：18A21Q1WX82）成果。

（作者单位：宜兴高等职业技术学校，江苏 宜兴214206）