基于圖-表-數(shù)據(jù) 三位一體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法研究

胡文武 羅亞輝 石毅新 蔣蘋 周菊林

摘 要 實(shí)驗(yàn)是學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是對課程理論知識深刻認(rèn)知的重要補(bǔ)充，同時也是培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作、創(chuàng)新思維、動手能力的重要環(huán)節(jié)， 本文通過總結(jié)理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的不足，提出基于圖-表-數(shù)據(jù)三位一體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，構(gòu)建以學(xué)生自主構(gòu)思為主體的實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計，在2018年四個教學(xué)班級進(jìn)行試驗(yàn)運(yùn)行。對應(yīng)班級的平均上課到課率100%、試驗(yàn)達(dá)標(biāo)率90%、早退率0%，試驗(yàn)報告組別重復(fù)率0%，驗(yàn)證了該實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法具有積極的作用，對有效開展工科類實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞 圖-表-數(shù)據(jù)三位一體 自主構(gòu)思 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號：G424 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2019.04.049

Abstract Experiments are the key link of integrating theory with practice， an important supplement to the deep understanding of curriculum theory knowledge， and also an important link to cultivate teamwork， innovative thinking and practical ability. By summarizing the shortcomings of theoretical teaching and experimental teaching， this paper proposes an experimental teaching method based on graph-table-data trinity， and constructs an experimental teaching method with students' independent conception as the main body. The experimental curriculum design was carried out in four classes in 2018. The average class attendance rate is 100%， the test standard rate is 90%， the early withdrawal rate is 0%， and the repetition rate of the test report group is 0%. It proves that the experimental teaching method has a positive effect and has certain reference significance for the effective development of engineering experimental teaching.

Keywords figure-table-data trinity; independent conception; experimental teaching

伴隨我國教育投入的逐年增加，實(shí)驗(yàn)室條件獲得極大改善。以往純理論課填鴨式教學(xué)得到了很大的改善，學(xué)生獨(dú)立思考、動手能力得到了一定的增強(qiáng)。但伴隨實(shí)驗(yàn)設(shè)備的智能化、桌面化、模塊化設(shè)計，學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生了“填鴨式”實(shí)驗(yàn)教學(xué)問題。以汽車電器試驗(yàn)為例，采用整車電器試驗(yàn)線路臺架進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以將理論課程內(nèi)容與實(shí)物進(jìn)行緊密關(guān)聯(lián)，但造成學(xué)生走馬觀花式學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)的主觀能動性不強(qiáng)，授課內(nèi)容缺乏生動性，不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)課程所需的構(gòu)思實(shí)驗(yàn)方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基本目的，因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計中，如何避免陷入填鴨式實(shí)驗(yàn)教學(xué)、促進(jìn)學(xué)生主觀構(gòu)思實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，培養(yǎng)獨(dú)立思考、敢于創(chuàng)新的思維、形成良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)不懈探索的目標(biāo)。我校車輛工程教研室持續(xù)對實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)進(jìn)行探索與嘗試，并總結(jié)出圖-表-數(shù)據(jù)三位一體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，通過課堂運(yùn)行實(shí)踐，取得了良好的教學(xué)效果。

1 圖-表-數(shù)據(jù)三維一體定義

針對汽車電器試驗(yàn)課程的特點(diǎn)，構(gòu)建圖-表-數(shù)據(jù)三位一體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理論基礎(chǔ)。針對該課程，所述的圖為根據(jù)理論課程，預(yù)先配置的實(shí)驗(yàn)器材，完成試驗(yàn)所需的電器圖紙的繪制，從而指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。所述的表為電器試驗(yàn)圖紙對應(yīng)元件參數(shù)所需測試的部件清單以及測試所需要用到的儀器儀表。所述的數(shù)據(jù)為針對圖紙和表單內(nèi)容測試獲得的數(shù)據(jù)。

2 圖-表-數(shù)據(jù)功能

圖-表-數(shù)據(jù)三者融為一體，缺一不可，圖是表和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，表是圖和數(shù)據(jù)的連接橋梁，數(shù)據(jù)是圖與表指導(dǎo)下的結(jié)論。

2.1 圖的功能

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課開始前根據(jù)教師的基本設(shè)計思想，以小組為單位完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的部分與整體圖紙繪制，通過對書本理論知識的理解，將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通過圖紙方式有機(jī)的構(gòu)成一個整體，實(shí)現(xiàn)對書本理論知識的深入理解，并將書本各個單元的理論知識有機(jī)的聯(lián)系成一個整體。

汽車電氣與電子控制技術(shù)課程在電氣設(shè)計部分以發(fā)電機(jī)、啟動馬達(dá)、點(diǎn)火系統(tǒng)、燈光、雨刮器、升窗器、噴水電機(jī)、喇叭為電器實(shí)驗(yàn)部件，通過鑰匙開關(guān)、保險、繼電器等中間部件進(jìn)行控制、實(shí)現(xiàn)部件的認(rèn)識與整體設(shè)計。部件實(shí)驗(yàn)需要認(rèn)識發(fā)電機(jī)、啟動馬達(dá)、點(diǎn)火系統(tǒng)部件的構(gòu)造與功能原理，通過鑰匙、保險、繼電器以及電氣線路連接，同步認(rèn)識電池選型、鑰匙開關(guān)圖紙識別與測試、電氣防護(hù)、線纜選型等基本知識，并最終實(shí)現(xiàn)啟動馬達(dá)鑰匙啟動、點(diǎn)火系統(tǒng)受控點(diǎn)火、大燈點(diǎn)亮、升窗電機(jī)正反轉(zhuǎn)、喇叭鳴叫、電機(jī)控制等操作。

在上述基本試驗(yàn)內(nèi)容支撐下，教師構(gòu)建實(shí)驗(yàn)內(nèi)容框圖（如圖1）。

教師通過設(shè)計上述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容框圖，將基本實(shí)驗(yàn)思想融入框圖中，將理論教學(xué)中發(fā)電機(jī)、啟動馬達(dá)、點(diǎn)火系統(tǒng)、蓄電池等關(guān)鍵教學(xué)內(nèi)容囊括到實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，同時，通過附屬電氣配件的加入，將安全防護(hù)、線路連接等內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，標(biāo)注實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證內(nèi)容，確定實(shí)驗(yàn)成功與否的評價指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容框圖的提出，是教師將實(shí)驗(yàn)對象具體化，實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)清晰化的過程，也明確了學(xué)生圖紙設(shè)計的基本內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)開展的基本思路。

在上述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容框圖的支撐下，學(xué)生有效的完成了實(shí)驗(yàn)圖紙的設(shè)計。圖2為學(xué)生實(shí)驗(yàn)開展前手繪的草圖。

通過前期圖紙設(shè)計，學(xué)生對課堂理論教學(xué)有較為深入的認(rèn)識，為實(shí)驗(yàn)課的開展奠定了基礎(chǔ)。

2.2 表的功能

在圖紙設(shè)計基礎(chǔ)上，通過分析圖紙，可以確定實(shí)驗(yàn)部件測試的零部件內(nèi)容，所需測試的儀器，測試的范圍、測試的部位，對實(shí)驗(yàn)對象的拆解、還原、故障排除提供理論依據(jù)，避免盲目開展電氣線路連接、部件拆卸及測試，防止實(shí)驗(yàn)過程中危險情況的發(fā)生，使得學(xué)生可以胸有成竹的開展試驗(yàn)，學(xué)生能自主思考，理解測試內(nèi)容、測試目的、從而避免機(jī)械、教科書式、任務(wù)式的完成實(shí)驗(yàn)。

以電氣實(shí)驗(yàn)課程為例，通過圖2圖紙，學(xué)生清晰的明白發(fā)電機(jī)系統(tǒng)至少需要檢測三組定子繞組、一個勵磁線圈的導(dǎo)通（電阻）狀態(tài)，6個整流二極管的壓降情況，實(shí)驗(yàn)所需儀器、所需測試的節(jié)點(diǎn)通過表格形式清晰明了。

2.3 數(shù)據(jù)功能

以數(shù)據(jù)測試為實(shí)驗(yàn)結(jié)果，判定被實(shí)驗(yàn)對象合格狀態(tài)，完成試驗(yàn)部件內(nèi)部參數(shù)的測試，驗(yàn)證原理圖繪制的準(zhǔn)確情況，為最終整體功能的實(shí)現(xiàn)提供基本技術(shù)保障。通過數(shù)據(jù)記錄，可以對線路設(shè)計合理性、部件質(zhì)量等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

以該課程為例，理論課教學(xué)過程中強(qiáng)化了對導(dǎo)線橫截面積與電流值關(guān)系、與熔斷器匹配的理論認(rèn)知，實(shí)驗(yàn)設(shè)計過程中，通過數(shù)據(jù)記錄，通過自主實(shí)驗(yàn)從實(shí)際回路測試加強(qiáng)電氣線路設(shè)計時熔斷器、導(dǎo)線最大通過電流對線路重要性的體驗(yàn)與感知，避免了簡單的熔斷器外觀認(rèn)識與導(dǎo)線最大通過電流的概念認(rèn)知。

3 課程開展與評價

該實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法以湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)2016級汽車服務(wù)工程專業(yè)、車輛工程專業(yè)合計四個班級共計106名同學(xué)為授課對象，以汽車電器與電子控制技術(shù)課程為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)課時10課時。實(shí)驗(yàn)以班級為單位，采用分組形勢，共分為20組。整個實(shí)驗(yàn)開展過程教師僅對安全操作進(jìn)行培訓(xùn)與監(jiān)管，設(shè)備拆卸、組裝、線路匹配連接、單獨(dú)與組合測試全部由學(xué)生單獨(dú)完成。實(shí)驗(yàn)課程基本流程如圖3：

參照圖3實(shí)驗(yàn)課程流程，對實(shí)驗(yàn)課程的到課率，實(shí)驗(yàn)達(dá)標(biāo)率、早退率、實(shí)驗(yàn)報告組別重復(fù)率進(jìn)行記錄，并以上述四個要素點(diǎn)評價該實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的有效性。

對應(yīng)到課率與早退率采用非公開點(diǎn)名方式，即整個實(shí)驗(yàn)過程不公開對學(xué)生點(diǎn)名，采用總?cè)藬?shù)記錄方式，避免公開點(diǎn)名導(dǎo)致的應(yīng)付式到課，并以此評價學(xué)生主觀參與實(shí)驗(yàn)的狀態(tài)。

對應(yīng)獲得的課堂到課率分布情況全部為100%，整個實(shí)驗(yàn)過程學(xué)生全部參與。

對應(yīng)早退率以成功完成實(shí)驗(yàn)為下課參考標(biāo)準(zhǔn)，整個實(shí)驗(yàn)過程無學(xué)生早退的情況。

分析到課率與早退率的評價結(jié)果，可以（下轉(zhuǎn)第112頁）（上接第107頁）發(fā)現(xiàn)，該教學(xué)方法通過教師主線引導(dǎo)，學(xué)生主觀構(gòu)思實(shí)驗(yàn)，能夠積極主動的參與到實(shí)驗(yàn)課堂中，避免了演示性實(shí)驗(yàn)教學(xué)枯燥、缺乏深入認(rèn)知與探索的缺陷，使得實(shí)驗(yàn)更加富有挑戰(zhàn)與探索性，通過學(xué)生持續(xù)的探索，實(shí)驗(yàn)的成功感得到增強(qiáng)。

實(shí)驗(yàn)達(dá)標(biāo)率以單組完成實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)為合格，記100分，否則記0分評價。

在設(shè)定實(shí)驗(yàn)課程時間結(jié)束時，共計2組未完成試驗(yàn)既定目標(biāo)（一組為升窗電機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)失敗，一組為啟動馬達(dá)拆卸后不能夠還原運(yùn)轉(zhuǎn)），達(dá)標(biāo)率為90%。

試驗(yàn)報告組別重復(fù)率通過分析各組試驗(yàn)報告數(shù)據(jù)重復(fù)性進(jìn)行判定，數(shù)據(jù)雷同率大于60%，則判定一組為重復(fù)。通過實(shí)驗(yàn)報告的查閱，組別重復(fù)率為0%。

通過試驗(yàn)達(dá)標(biāo)率與實(shí)驗(yàn)報告組別重復(fù)率評價，該教學(xué)方法能夠使學(xué)生主動通過實(shí)驗(yàn)手段獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果，同時增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的挑戰(zhàn)性，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容飽滿不空洞，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與試驗(yàn)過程的印證充分，實(shí)驗(yàn)可信度增強(qiáng)。

4 結(jié)束語

通過構(gòu)建圖-表-數(shù)據(jù)三位一體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，以汽車電器與電子控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程為實(shí)施對象，獲得了良好的到課率、試驗(yàn)達(dá)標(biāo)率，早退率與組別重復(fù)率，驗(yàn)證了該實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法能夠提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)的主觀能動性，確保試驗(yàn)內(nèi)容的飽滿度，有效的串聯(lián)了理論知識，加強(qiáng)了理論知識的理解深度，獲得較為真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為推動學(xué)生后期開展創(chuàng)新性、研究性學(xué)習(xí)起到了積極的作用。

名稱：汽車服務(wù)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的研究與實(shí)踐參考文獻(xiàn)

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