电机与电气控制技术课程改革探索与实践

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王艳苹 朱雨震 曾珍 罗乔

(吉安职业技术学院)

摘要

工业和信息化部等八部门联合印发《“十四五”智能制造发展规划》提到工业领域的基础技术是需要攻克的核心关键技术种类之一,电机作为工业生产之根本,是应用最广泛的电气设备,也是制造业的重要组成部分。随着我国智能制造业发展,电机电气控制技术作为优化机械设备控制水平的重要手段,培养适应行业装调技术新需求的复合型技术技能人才迫在眉睫。


关键词

课程改革;教学策略;教学实施;诊改思维

正文


引言:电机与电气控制技术课程根据机电设备安装与调试员的典型工作任务需求、融合全国职业院校技能大赛机电一体化技术赛项内容、对接1+X证书(工业机器人装调-中级)的考证要求重组教学内容,采取“双螺旋、两课型、三融合”的教学策略,利用“一平台、两库型、三软件”的立体化资源,实施“自定标、监评改、五环节”教学流程,构建“点线面、浸透式、全方位”思政体系,实现“懂原理、精操作、守规范”的教学目标,达到设备电气线路装调要求的“小先生+小师傅+小匠人”标准。

1.课程改革教学整体设计

1) 对接标准,架构“序化、例化、实境化”逻辑的教学内容

《电机与电气控制技术》课程共48学时,授课对象为22机电一体化三(2)班大一下学期学生,该班为某机床制造类企业的订单班,未来的主要工作岗位是机床的安装、调试与维修技术员。本课程依据国家机电一体化技术专业教学标准和专业介绍,融合“岗课赛证”重组课程内容为由直流到交流、从简单到综合的“序化”模块教学(见图1),本教学内容选自模块三电气控制线路装调综合应用。该模块基于典型工作任务要求,选取铣床作为载体,依据实物案例的“例化”设计逻辑划分铣床冷却泵、铣床主轴、铣床工作台和铣床整机线路装调难度螺旋递进的四个项目,每个项目包含两个任务,任务间难度递进,场境由虚境向实境化的生产现场转变,有效将理论与实际相结合,推动相互强化。

 

1  教学内容重构图

3)多元测评,针对“前在、潜在、差异”状态进行学情分析

通过教务成绩管理系统、网络教学平台、任课老师反馈、问卷调查等多种方式,对学生的知识、能力和素质基础进行了诊断性分析和评价。

前在状态:100%学生已掌握电工工具和仪器仪表的使用方法,会进行元器件的检测;90.3%学生已掌握了直流电机与交流电机典型电气控制线路的装调;78%学生动手能力强,热爱电机控制电路的装接任务,初步了解未来岗位职责要求。

潜在状态:23.6%学生在对复杂综合电气控制原理的分析能力与图纸设计能力方面存在不足,35.8%学生在养成电路装接的工艺规范要求、岗位需要的7S工匠精神等方面有欠缺,45.3%学生在对应用设备检测与排故处理的能力方面存在缺陷,均具有潜在培养空间

差异状态:综合考虑每个学生的个性化发展需求,学生间成绩存在差异化。其中刘旭、李凌峰、白子俊、喻豪杰、平乐等各方面都表现突出,而部分学生更乐于动手实践,尤其陈智程、管海辉、陈志峰、刘圣、刘华强等几位同学。

3)紧扣岗位,确立“懂原理、精操作、守规范”的学习目标

依据机电一体化技术专业人才培养方案,课程标准、1+X 职业技能等级证书要求,紧扣机电设备安装岗位需求,本模块通过综合应用电气控制线路完成铣床电气线路装调施工。根据学生前在状态分析,确定模块教学目标为“懂原理、精操作、守规范”根据学生潜在状态预判教学重点为线路的工作原理与检测方案,难点为检测与排故方法。

4) 结合理实,采取“双螺旋、两课型、三融合”的教学策略

设计策略上根据铣床功能结构划分由单一到综合螺旋递进四个项目,各项目根据虚镜、实镜实施要求设计出难度递进的两个任务,形成“双螺旋”教学内容,适应人才培养发展规律需求。方法策略上根据任务需求,虚境采用模拟课型,按照任务驱动教学法在模拟环境下实施线路装调;实境采用实境课型,按照情沉浸式在实际生产环境下实施线路装调,选用“两课型”教学模式,强化知识能力迁移与应用。场境策略上两类课型授课场境不同,模拟课型在虚拟仿真中心和验证训练中心完成,实境课型是在实践应用中心完成,打造“三融合”教学环境,保障教学实施有效落地(见图2

 

 

2  教学策略图

2.课程改革教学实施过程

1)诊改贯穿,实施“五环节、自定标、监评改”教学流程

教学实施流程中采取诊改思维全贯穿方式开展,每种课型均包含五个环节。根据模拟铣床功能运行典型任务模拟课型教学流程划分为“探任务-验设计-验功能-评结果-拓应用”;根据完成实物铣床功能运行情景实战实境课型教学流程划分为“拟计划-明方案-检试车-诊工艺-强应用”以项目三铣床工作台线路装接实境课型为例分析教学实施过程

课前,自定目标,围绕情景实战拟定计划学生以上次任务结果值为标准值,自行设定本次任务目标值,目标值需呈螺旋上升,达标者额外获得目标增值通过智慧职教平台完成微课自学,拟定铣床工作台接线图工作计划。

课中,达成目标,按照计划实施线路装接。学生通过展示汇报对比分析“明方案”小组分工实装接,完成实物铣床通电前的检测并进行“检试车”根据岗位标准进行互评反馈,实施“诊工艺”。学生可以通过小先生、小师傅等帮扶方式获得增值评价。

课后,提升目标,知识能力迁移强化应用学生完成课后任务、拓展资源学习,用已学知识解决课后深化问题。参与到第二课堂活动获得其他增值得分。

在实施过程中按照“环节监测、实时评价、下次改进”的式,将各环节中计划完整度、方案准确度、运行稳定度、工艺规范度、应用强化度等设定为监测点,根据完成情况实时给定评价值,各环节评价值与各项增值之和得到结果值。教师与学生共同分析原因,鼓励和帮助未达标或需提升结果值的学生下次重点改进。“监评改”的运行流程有效调动学生自我提升的动力,促进学生正向成长。

2)系统设计,形成“点线面、浸透式、全方位”思政体系

以机电一体化技术专业思政培养图谱为依据,结合培养三阶段中的养成阶段培养要求,确定“练就精控技艺,铸就匠人本色”为课程思政目标。通过深入分析铣床电气线路装调过程中“冷却泵能辅助配合、主轴能主刀铣削、工作台能进给运动、三者能协助加工”的特性,形成对应每一任务应具备的工匠素养,即爱国敬业、无私奉献等8条思政主线。以任务7为例,针对协作共进这一思政主线根据任务实施选取不同载体,挖掘蕴含的思政元素,通过案例导入、身体力行、画龙点睛等“浸透式”方式,按照“课前怀匠心、课中践匠行、课后做匠人”的思路全方位融入到教学过程,同时将岗位应具备的7S职业素养全贯穿,有效实现知识、技能和素养目标达成(见图3)。

 

 

3  课程思政体系图

3)科学构建,打造“精准型、多角度、全员化”评价体系

注重过程评价与结果评价相结合,教学流程各环节根据教学任务实施科学精准赋分,实现一生一案,可评可测。以实境课型为例:“拟计划”、明方案中的汇报素养、检试车中的实操要求”、强应用”成绩纳入过程评价;将“明方案的合理度,检试车实操结果、诊工艺”成绩纳入结果评价。同时设计“课堂过程增值,第二课堂其他增值、差异化目标增值”等多角度增值评价,总上限不高于100分。课前、课中、课后各环节采用“教学平台、学生、教师、企业教师”四方不同责任评价主体开展全员化评价,确保评价成绩全面性和客观性

3.课程改革学习效果

通过学习,学生掌握原理,成为答疑解惑“小先生”。总评理论考核成绩全部达标,最低91分。学生具备安装与调试技术岗理论储备,与同级相比学生各理论知识点平均提升7.5分。模块每次任务课前课后作业平均得分对比增幅7—17%。精通技艺,铸就实践指导“小师傅”。总评技能考核成绩全部达标,其中平均故障排查能力最低89分,与同级相比整体实操能力平均提升7分。遵守规范,做有家国情怀“小匠人“。任务实施过程中,综合目标达成最低分79分,平均89.26分。7S职业素养与同级相比各项均有提升,课堂素养表现呈稳步上升趋势。83.3%的学生追求上进,高标准要求并获得目标增值。90%的学生完成课后改进提升以及积极参与第二课堂活动并获得其他增值。

4.课程改革特色与亮点

1)创设“内容+课型+场境”实战式教学新方式,支撑学生知识与技能双提升。

教学内容按照理论与实践侧重不同,选用不同课型在不同场境下开展实战教学模拟课型强化学生电气线路设计和功能仿真的应用水平,支撑学生电气控制线路装调知识线的成长实境课型接轨企业真实生产设备,促进学生电气控制线路装调技能线的拔高,最终实现学生对电气线路装调知识技能的提升。

2)创构“专业→课程→模块”推演式思政新路径,推动学生素养与技艺双进步。

依据专业思政培养图谱要求推演课程思政,根据模块承载的工匠素养,形成任务思政线,按照教学流程挖掘授课内容蕴含的思政元素,形成点线面思政新体系。与其他课程形成了连贯性,避免了重复性,加强了递进性,有效推动学生的专业技艺水平与课程思政素养同向同行,双向进步

3)创建“过程+结果+增值”诊改式评价新逻辑,优化学生目标与总评双增长。

课堂实施融入诊改思维,采用课前自定目标,按照教学流程环节监测评价得到环节过程值与环节结果值根据学生表现累加相应增值得到任务总评值,形成包含过程、结果、增三方面的“诊”评价新逻辑实施过程中一生一案,学生设定的目标值需大于前一任务总评值。当总评值高于目标值时,产生目标增值,进而实现个人长的目标值与总评增长见图4

 

 

4 “诊改式”评价新逻辑

5.课程改革不足与反思

1)升级虚拟仿真系统

存在问题:现有虚拟仿真系统缺乏设备短路等安全隐患的故障虚拟仿真排查、检修。

改进措施:学校规划2024年建电气控制自动化“AR+VR+MR” 虚拟仿真实训基地,不断丰富和更新故障排查方面数字化资源等,以适应产业新变化,满足岗位新需求,用于学生开展联动演练,解决安全故障难以还原的痛点。

2)强化数据采集精准度

存在问题:实操分值存在主观,多数得分是团队集体分数,个性化分析不够精准。

改进措施:后续教学实施将分解任务权重,增加个人得分项,将线上学习的学时数、以及提交作品的及时度纳入成绩数据采集,全面掌握学生学习动态

 

 

参考文献:

[1] 杨振宇,黄信兵.协同育人机制下高职“电机与电气控制”课程教学改革与实践[J].工业和信息化教育,2023(10):66-70.

[2] 朱力琼.电机与电气控制技术课程教育教学改革实践[J].造纸装备及材料,2023,52(07):225-227.

[3] 陈帮贵,雷睿.电机与电气控制课程的线上教学实践[J].电子技术,2023,52(04):366-367.

[4] 冯明,唐静,李俊杰.新工科背景下电机学线上线下混合式课程改革探索与实践[J].科技风,2023(07):104-106.

[5] 李翔,王丽,马骙.“电机与电气控制技术”课程“岗课赛证”教学模式的改革与实践[J].装备制造技术,2022(09):195-196+237.

基金项目:江西省教育科学规划课题“高职专业教育与思政教育融合式课程体系研究——以机电一体化专业为例”课题编号: 22GZYB123

 


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