改革電氣技術(shù)實(shí)踐課程探索學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)

于文兵 呂品 陸春雨 王哲健

摘要：針對(duì)現(xiàn)有電氣技術(shù)實(shí)踐課程對(duì)學(xué)生認(rèn)知探究能力、工程應(yīng)用能力以及創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足的問(wèn)題，分析學(xué)生認(rèn)知探究能力和工程應(yīng)用能力對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力的重要作用。以能力與知識(shí)的關(guān)系為切入點(diǎn)，提出以知識(shí)到能力的遷移方法為主線(xiàn)，圍繞電氣技術(shù)實(shí)踐課程改革，探討如何通過(guò)不同類(lèi)型的實(shí)踐項(xiàng)目培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式。

關(guān)鍵詞：電氣技術(shù)實(shí)踐；創(chuàng)新能力；認(rèn)知探究能力；工程應(yīng)用能力；應(yīng)用型人才

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）32-0101-02

一、引言

隨著上海建設(shè)具有全球影響力的科技創(chuàng)新中心步伐的加快和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的加速，社會(huì)對(duì)既有扎實(shí)理論基礎(chǔ)又有較強(qiáng)實(shí)踐能力的創(chuàng)新應(yīng)用型人才的需求更加迫切。高校作為高層次人才培養(yǎng)的重要基地，其實(shí)踐教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力方面具有不可替代的作用。上海電機(jī)學(xué)院工業(yè)技術(shù)中心是面向全校的工程實(shí)踐教育和創(chuàng)新素質(zhì)教育基地，是本科生實(shí)踐教學(xué)的主要承擔(dān)者。本文針對(duì)電氣技術(shù)實(shí)踐課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，研究了如何在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

二、電氣技術(shù)實(shí)踐課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

工業(yè)技術(shù)中心開(kāi)設(shè)的電氣技術(shù)實(shí)踐課程是面向電氣學(xué)院、機(jī)械學(xué)院以及電子信息學(xué)院等院系相關(guān)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)實(shí)踐課程。訓(xùn)練內(nèi)容包含4個(gè)模塊：電子技術(shù)、電氣控制、電氣檢修和PLC技術(shù)，每一模塊對(duì)應(yīng)一門(mén)實(shí)踐課程。在這4門(mén)課程的教學(xué)過(guò)程中，存在以下三個(gè)方面的問(wèn)題：教學(xué)內(nèi)容滯后，現(xiàn)有的電氣技術(shù)實(shí)踐內(nèi)容不能反映當(dāng)前的技術(shù)特點(diǎn)，學(xué)生無(wú)法通過(guò)實(shí)踐課程掌握電氣類(lèi)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的新技術(shù)；教學(xué)缺乏系統(tǒng)性，4門(mén)實(shí)踐課程的教學(xué)內(nèi)容之間沒(méi)有太強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性和遞進(jìn)性，不能系統(tǒng)地鍛煉學(xué)生的工程應(yīng)用能力；教學(xué)形式單一，“依葫蘆畫(huà)瓢”式的學(xué)習(xí)缺乏對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)，無(wú)法培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

三、在電氣技術(shù)實(shí)踐教學(xué)改革中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的方法

能力的基礎(chǔ)是知識(shí)。從理論知識(shí)到實(shí)踐應(yīng)用實(shí)質(zhì)上是從知識(shí)到能力的遷移。如果學(xué)生不能牢固掌握專(zhuān)業(yè)課程所需要的基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)其認(rèn)知探究能力、工程應(yīng)用能力以及創(chuàng)新能力則都將是空談。在以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為核心的電氣技術(shù)實(shí)踐課程教學(xué)改革中，以知識(shí)到能力遷移的方法為主線(xiàn)，在教學(xué)過(guò)程中采用基于“先行組織者”的方法培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知探究能力，采用基于“產(chǎn)品全生命周期”的理念培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力，讓學(xué)生理解認(rèn)知探究能力和工程應(yīng)用能力是創(chuàng)新能力的源泉，在實(shí)踐中促進(jìn)學(xué)生的專(zhuān)長(zhǎng)發(fā)展有利于學(xué)生創(chuàng)造力的可持續(xù)發(fā)展。

1.基于“先行組織者”的認(rèn)知探究能力培養(yǎng)?，F(xiàn)有的電氣技術(shù)實(shí)踐課程教學(xué)是一種“教師講，學(xué)生照著做”的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?。這種教學(xué)模式看似節(jié)省了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，實(shí)際上學(xué)生卻失去了對(duì)新事物認(rèn)知探究的機(jī)會(huì)。最終導(dǎo)致很多學(xué)生不會(huì)分析實(shí)驗(yàn)出錯(cuò)的原因，嚴(yán)重影響了學(xué)生獨(dú)立操作能力和分析問(wèn)題能力的培養(yǎng)。為了促進(jìn)知識(shí)到能力的學(xué)習(xí)遷移，奧蘇貝爾根據(jù)認(rèn)知同化理論提出了“先行組織者概念”，目的是在向?qū)W生傳授新知識(shí)之前，先給學(xué)生一個(gè)簡(jiǎn)短的引導(dǎo)性學(xué)習(xí)說(shuō)明，通過(guò)引導(dǎo)性學(xué)習(xí)說(shuō)明激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知探究能力。為此，我們對(duì)現(xiàn)有的電氣技術(shù)實(shí)踐課程中的基礎(chǔ)性實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了梳理，篩選出有利于學(xué)生掌握電氣技術(shù)實(shí)踐的方法與基本技能的教學(xué)內(nèi)容。針對(duì)每一門(mén)實(shí)踐課程，最終確定了3個(gè)基礎(chǔ)性實(shí)踐項(xiàng)目作為教學(xué)內(nèi)容，并且為每一個(gè)基礎(chǔ)性實(shí)踐項(xiàng)目制定有效的引導(dǎo)機(jī)制，即編寫(xiě)一些有啟發(fā)性的問(wèn)題，要求學(xué)生通過(guò)查閱資料給出自己的解決方案，引導(dǎo)他們對(duì)已完成的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行改進(jìn)。例如，針對(duì)“萬(wàn)用表、示波器的使用”基礎(chǔ)性實(shí)踐項(xiàng)目，把與該項(xiàng)目相關(guān)的微視頻作為具體的“先行組織者”培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知探究能力。其步驟如下：首先，教師向?qū)W生提供與項(xiàng)目相關(guān)的微視頻作為學(xué)生自主學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)資源；其次，教師在課堂上提供該項(xiàng)目的學(xué)習(xí)任務(wù)單，要求學(xué)生根據(jù)自主學(xué)習(xí)的微視頻進(jìn)行自學(xué)效果測(cè)試；最后，教師組織學(xué)生在課堂上圍繞自己的問(wèn)題積極參與互動(dòng)討論以深化學(xué)習(xí)效果，進(jìn)而通過(guò)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生自制作品并進(jìn)行展示和經(jīng)驗(yàn)交流，以達(dá)到強(qiáng)化學(xué)習(xí)的效果。由于在以上每一個(gè)基礎(chǔ)性實(shí)踐項(xiàng)目中都采用了基于“先行組織者”的方法，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性有了明顯提高，整體反映較好。

2.基于“產(chǎn)品全生命周期”理念的工程應(yīng)用能力培養(yǎng)?，F(xiàn)有的電氣技術(shù)實(shí)踐課程教學(xué)對(duì)學(xué)生工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)常常是離散、間斷和局部的，而現(xiàn)代科技工程是機(jī)械、電子、信息、材料、管理以及人文等多學(xué)科的交叉與融合。因此，工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)已不再是傳統(tǒng)意義上的單學(xué)科及技能訓(xùn)練，而應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)向產(chǎn)品制造過(guò)程全生命周期的綜合實(shí)踐與創(chuàng)新實(shí)踐相結(jié)合。這是因?yàn)椤爱a(chǎn)品全生命周期”能力要求學(xué)生在一個(gè)完整而逼真的工程活動(dòng)系統(tǒng)中進(jìn)行“產(chǎn)品全生命周期”的運(yùn)作體驗(yàn)，建立全面的工業(yè)生產(chǎn)意識(shí)，鍛煉在準(zhǔn)企業(yè)和工業(yè)環(huán)境下的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和運(yùn)行的整個(gè)過(guò)程。將技術(shù)、工程和人文等多個(gè)學(xué)科進(jìn)行交叉融合可以通過(guò)實(shí)踐解決實(shí)際問(wèn)題并進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)培養(yǎng)和提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。因此，我們將電氣技術(shù)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容按電子技術(shù)、電氣控制、電氣檢修和PLC技術(shù)進(jìn)行模塊化劃分，研究設(shè)計(jì)了能貫穿以上4個(gè)模塊的“遞進(jìn)式”的實(shí)踐項(xiàng)目。這些實(shí)踐項(xiàng)目均以電子技術(shù)模塊和電氣控制模塊為基礎(chǔ)，對(duì)電氣檢修模塊和PLC技術(shù)模塊進(jìn)行應(yīng)用拓展。例如，在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，把“C1650車(chē)床控制部分”視為一個(gè)產(chǎn)品，將該控制線(xiàn)路的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、檢修與應(yīng)用作為產(chǎn)品的全生命周期。為了采用基于“產(chǎn)品全生命周期”的理念培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力，采取了如下步驟：首先，要求學(xué)生通過(guò)查閱與車(chē)床相關(guān)的資料，學(xué)習(xí)機(jī)床電氣控制的基本原理，如主電路、控制電路和輔助電路等，讓學(xué)生了解車(chē)床的設(shè)計(jì)；其次，要求學(xué)生理解線(xiàn)路中的每一個(gè)按鈕、接觸器等電氣原件的作用，在仔細(xì)解讀分析原理圖的基礎(chǔ)上對(duì)復(fù)雜的線(xiàn)路做好標(biāo)記，把復(fù)雜的線(xiàn)路簡(jiǎn)化為多個(gè)獨(dú)立線(xiàn)路，以方便實(shí)現(xiàn)線(xiàn)路的安裝；再次，要求學(xué)生通電調(diào)試線(xiàn)路，檢查布線(xiàn)的正確性和各接點(diǎn)的可靠性，密切注意電動(dòng)機(jī)、電器元件及線(xiàn)路有無(wú)異?，F(xiàn)象；然后，要求學(xué)生分析故障可能產(chǎn)生的原因，并對(duì)照原因耐心檢查線(xiàn)路，排除故障；最后，要求學(xué)生進(jìn)一步調(diào)查車(chē)床的批量生產(chǎn)、市場(chǎng)需求、銷(xiāo)售、維修以及回收等問(wèn)題。雖然在該項(xiàng)目的訓(xùn)練中，學(xué)生僅僅能在課堂上親自動(dòng)手完成線(xiàn)路安裝，但“產(chǎn)品全生命周期”的理念卻能讓學(xué)生前期學(xué)習(xí)的原理為檢修的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，后期市場(chǎng)情況的調(diào)查使學(xué)生能進(jìn)一步了解車(chē)床控制的新技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)，開(kāi)拓他們的視野。由于在工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)中引入了“產(chǎn)品全生命周期”的理念，學(xué)生撰寫(xiě)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容不再僅僅局限于操作過(guò)程，還包括了豐富的理論知識(shí)、詳盡的故障原因分析以及了解的新技術(shù)等。由于“產(chǎn)品全生命周期”的每一階段都可能衍生出新的問(wèn)題，因此，這種工程應(yīng)用能力培養(yǎng)的方法對(duì)知識(shí)的融會(huì)貫通有巨大幫助，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。

四、結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐教學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力具有特殊的作用。本文分析了電氣技術(shù)實(shí)踐課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，闡述了認(rèn)知探究能力、工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的重要性。指出創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與認(rèn)知探究能力和工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)密不可分，認(rèn)知探究能力和工程應(yīng)用能力是創(chuàng)新能力的源泉。在電氣技術(shù)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，以知識(shí)到能力遷移的方法為主線(xiàn)，引入“先行組織者”“產(chǎn)品全生命周期”以及“專(zhuān)長(zhǎng)發(fā)展”等理念培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知探究能力、工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的優(yōu)化。這些實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、形式與方法的改革，不僅激發(fā)了學(xué)生探索知識(shí)的欲望，也讓他們獲得了提高工程應(yīng)用能力和發(fā)展創(chuàng)新能力的方法，具有很高的推廣價(jià)值。

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