費(fèi)曼學(xué)習(xí)法在智能制造專業(yè)課教學(xué)中應(yīng)用的探索
——以“電機(jī)與電氣控制系統(tǒng)”課程為例

紀(jì)久祥

（重慶城市管理職業(yè)學(xué)院，401331，重慶）

2019 年2 月13 日，國務(wù)院印發(fā)了《國家職業(yè)教育改革實(shí)施方案》，指出把職業(yè)教育擺在教育改革創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中更加突出的位置。牢固樹立新發(fā)展理念，完善職業(yè)教育和培訓(xùn)體系，優(yōu)化學(xué)校、專業(yè)布局，深化辦學(xué)體制改革和育人機(jī)制改革[1-2]。方案圍繞“誰來教、教什么、如何教”這一問題，提出了深化職業(yè)教育“三教”改革，推動(dòng)職業(yè)教育高質(zhì)量發(fā)展，提升新時(shí)代職業(yè)教育現(xiàn)代化水平，為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和提高國家競爭力提供優(yōu)質(zhì)人才資源支撐。同年4 月，教育部、財(cái)政部發(fā)布《關(guān)于實(shí)施中國特色高水平高職學(xué)校和專業(yè)建設(shè)計(jì)劃的意見》，指出落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，堅(jiān)持工學(xué)結(jié)合、知行合一，加強(qiáng)學(xué)生認(rèn)知能力、合作能力、創(chuàng)新能力和職業(yè)能力培養(yǎng)。組建高水平、結(jié)構(gòu)化教師教學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，探索教師分工協(xié)作的模塊化教學(xué)模式，深化教材與教法改革，推動(dòng)課堂革命[3]。進(jìn)一步指出了高水平高職學(xué)校和有關(guān)專業(yè)建設(shè)，要不斷探索新的教學(xué)模式，深化“三教”改革。

“電機(jī)與電氣控制技術(shù)”是高職智能制造類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，屬于理工科課程，該課程需要一定的中學(xué)物理及大學(xué)電工電子技術(shù)等課程基礎(chǔ)知識(shí)，而學(xué)生生源有來自中職的學(xué)生，也有參加普通高考的學(xué)生，有些學(xué)生理工知識(shí)相對(duì)比較薄弱，就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生基礎(chǔ)參差不齊。另外，學(xué)生進(jìn)入大學(xué)后逐漸成熟，雖然學(xué)習(xí)自覺意識(shí)也有所提高，但基于理工科專業(yè)課程偏難且相對(duì)枯燥等特點(diǎn)，少數(shù)基礎(chǔ)較差的學(xué)生會(huì)對(duì)該課程不感興趣。針對(duì)該課程面臨的現(xiàn)狀，本文以教法改革創(chuàng)新為切入點(diǎn)，課程部分項(xiàng)目引入費(fèi)曼學(xué)習(xí)法，在促進(jìn)學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習(xí)、提高課程學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，提高學(xué)生的思維邏輯、歸納總結(jié)、交流溝通及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提升。

1 費(fèi)曼學(xué)習(xí)法及其實(shí)施步驟

費(fèi)曼學(xué)習(xí)法源于諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者理查德·費(fèi)曼，其核心是學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習(xí)[4]。傳統(tǒng)的教師講學(xué)生聽的這種模式，學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)，根據(jù)“學(xué)習(xí)吸收率金字塔”原理，這種閱讀、聆聽、觀看的“輸入式”學(xué)習(xí)方式最終使學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容平均留存率不高于30%[5-7]。費(fèi)曼學(xué)習(xí)法是把傳統(tǒng)教師講授式或填鴨式教學(xué)變?yōu)閷W(xué)生主動(dòng)積極的“輸出式”學(xué)習(xí)。學(xué)生通過自身的學(xué)習(xí)，掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，并把自己所理解的內(nèi)容用相對(duì)簡明的語言講授給其他同學(xué)，通過“以教代學(xué)、主動(dòng)輸出”方式達(dá)到深度學(xué)習(xí)[8-9]，而且這種主動(dòng)深入學(xué)習(xí)的方法，可使學(xué)習(xí)內(nèi)容平均留存率高達(dá)90%。

費(fèi)曼學(xué)習(xí)法在教學(xué)過程中的實(shí)施主要分為以下幾個(gè)步驟[10-12]。

第一步，明確學(xué)習(xí)任務(wù)。此過程通常是教師根據(jù)課程內(nèi)容、教學(xué)計(jì)劃、課程標(biāo)準(zhǔn)，以及學(xué)生需要達(dá)成的知識(shí)目標(biāo)、技能目標(biāo)、素質(zhì)目標(biāo)等，發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，學(xué)生接受學(xué)習(xí)任務(wù)。

第二步，學(xué)生自學(xué)并小組講授。此過程學(xué)生以小組形式開始自學(xué)，自學(xué)過程中同組同學(xué)之間可進(jìn)行討論交流，一起解決自學(xué)過程中遇到的問題。自學(xué)完成后，每位組員進(jìn)行“模擬教學(xué)”，講授的同學(xué)把自己當(dāng)作老師，同組其他同學(xué)當(dāng)作學(xué)生，把自己對(duì)學(xué)習(xí)任務(wù)的概念、原理、自己的理解及對(duì)內(nèi)容的掌握情況等講給同組的其他同學(xué)。

第三步，發(fā)現(xiàn)問題并解決。此過程針對(duì)學(xué)生模擬教學(xué)過程中遇到的新問題，通過查閱資料、同組之間相互討論或者求助老師等方式解決。問題解決后可以多次重復(fù)實(shí)施第二步及第三步，直到本組無新增問題。

第四步，課堂講授并總結(jié)。此過程為最后階段，小組中分別推選一名代表以“教師身份”在課堂上對(duì)全班其他同學(xué)對(duì)學(xué)習(xí)任務(wù)進(jìn)行講解，并用簡潔語言進(jìn)行總結(jié)。而其他同學(xué)也可以在此過程提出問題，相互探討交流。

以上過程的實(shí)施步驟如圖1 所示。

圖1 費(fèi)曼學(xué)習(xí)法實(shí)施步驟

2 費(fèi)曼學(xué)習(xí)法在電機(jī)與電氣控制技術(shù)課程教學(xué)過程中的應(yīng)用

費(fèi)曼學(xué)習(xí)法以學(xué)生積極學(xué)習(xí)為核心，根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)、課程內(nèi)容及學(xué)生情況等，在電機(jī)與電氣控制技術(shù)課程教學(xué)過程中進(jìn)行了兩次基于費(fèi)曼學(xué)習(xí)法的課程教學(xué)活動(dòng)。下面以學(xué)習(xí)任務(wù)1——設(shè)計(jì)一個(gè)具有短路、過載保護(hù)功能的三相異步電動(dòng)機(jī)正-反-停控制電路為例，介紹具體實(shí)施過程。

2.1 分組并發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)要求

為促進(jìn)提升學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作、交流溝通能力等，教師根據(jù)學(xué)生意愿，把班級(jí)學(xué)生分為6 組，每組7～8 位同學(xué)。教師利用超星學(xué)習(xí)通線上教學(xué)平臺(tái)，上傳該課程前期已經(jīng)講授過的低壓元器件及電氣原理圖等相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)資源，并在超星學(xué)習(xí)通以通知的方式發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)1——設(shè)計(jì)一個(gè)具有短路、過載保護(hù)功能的三相異步電動(dòng)機(jī)正-反-?？刂齐娐?。對(duì)于課堂教學(xué)設(shè)計(jì)而言，此階段同時(shí)屬于課前設(shè)計(jì)階段。

2.2 學(xué)生自學(xué)并模擬講授

學(xué)生收到學(xué)習(xí)任務(wù)通知后，分析任務(wù)要求，并查找相關(guān)資料，進(jìn)行自學(xué)，針對(duì)遇到的問題組內(nèi)可以相互交流探討，通過自學(xué)努力完成任務(wù)并達(dá)到要求。比如控制電路中需要明確交流接觸器的數(shù)量、交流接觸器如何接線能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)正-反-停動(dòng)作、交流接觸器輔助觸點(diǎn)的選擇與連接、交流接觸器互鎖與自鎖的使用、按鈕種類及數(shù)量的選擇、按鈕的接線、過載保護(hù)元件及短路保護(hù)元件的選擇等。

根據(jù)任務(wù)完成情況，每位組員進(jìn)行模擬講課，把自己當(dāng)作老師，向本小組內(nèi)部其他成員講解自己對(duì)任務(wù)的分析、元器件的選擇、所設(shè)計(jì)的電路圖及工作原理等，并記錄講解過程中遇到的問題。針對(duì)課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，此階段可以提前預(yù)習(xí)了解任務(wù)內(nèi)容、整合回顧前期已學(xué)知識(shí)，并在課上進(jìn)行自學(xué)、小組討論等學(xué)習(xí)活動(dòng)，因此屬于課前、課中教學(xué)階段。

2.3 發(fā)現(xiàn)問題并解決

此過程主要基于過程二，學(xué)生作為“老師”在向本組成員模擬講授時(shí)，相比自學(xué)時(shí)會(huì)有新的問題出現(xiàn)，不能順利地完成模擬教學(xué)。比如對(duì)交流接觸器自鎖與互鎖概念不清楚，弄混淆；任務(wù)中要求的短路保護(hù)選用熔斷器，過載保護(hù)選用熱繼電器，而對(duì)講授對(duì)象提出的“短路保護(hù)為什么不能用熱繼電器”等問題卻回答不出來。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)是由于自學(xué)時(shí)，個(gè)人自學(xué)的范圍相對(duì)比較窄，自學(xué)不全面；或者是由于學(xué)習(xí)不深入，自學(xué)時(shí)自認(rèn)為已經(jīng)掌握，其實(shí)只是了解到表面內(nèi)容，在自己講授時(shí)，才發(fā)現(xiàn)對(duì)內(nèi)容并沒有掌握。根據(jù)此過程中發(fā)現(xiàn)的問題，學(xué)生通過進(jìn)一步學(xué)習(xí)、小組內(nèi)相互討論、查閱資料或請(qǐng)教老師等方式，最終把所遇到的問題解決并真正掌握。此過程主要為模擬講授、發(fā)現(xiàn)問題解決問題，在課中進(jìn)行，根據(jù)進(jìn)度也可以在本節(jié)課后、下節(jié)課前進(jìn)行。

2.4 課堂講授并總結(jié)

每組推薦一名代表，向全班同學(xué)對(duì)任務(wù)進(jìn)行講授并簡單地總結(jié)。比如，某組針對(duì)本組任務(wù)設(shè)計(jì)情況，講解了所設(shè)計(jì)的控制電路，并用簡潔的控制流程圖對(duì)工作原理進(jìn)行表述。圖2 為某小組設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)正-反-停控制電氣原理圖，講解的同學(xué)依據(jù)設(shè)計(jì)，對(duì)其工作原理總結(jié)如下。

圖2 某小組設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)正-反-?？刂齐姎庠韴D

第一步：閉合QS。

第二步：按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB2，SB2 常閉斷開，SB2 常開關(guān)閉，線圈KM1 得電，KM1 主觸頭閉合，電機(jī)接入U(xiǎn)-V-W 三相電，KM1 輔助常閉斷開，KM1 輔助常開閉合，KM1 接觸器自鎖，電動(dòng)機(jī)得電持續(xù)正轉(zhuǎn)。松開SB2，常閉觸點(diǎn)與常開觸點(diǎn)復(fù)位，為KM2 得電做準(zhǔn)備。

第三步：按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕SB3，SB3 常閉斷開，SB3 常開關(guān)閉，線圈KM2 得電，KM2 主觸頭閉合，電機(jī)接入W-V-U 三相電，KM2 輔助常閉斷開，KM2 輔助常開閉合，KM2 接觸器自鎖，電動(dòng)機(jī)得電持續(xù)反轉(zhuǎn)。

第四步：按下停止按鈕SB1，KM2 主觸頭斷開，KM2 輔助常閉閉合，KM2 輔助常開斷開，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。

另外對(duì)本組任務(wù)的要點(diǎn)也進(jìn)行了以下方面的總結(jié)：

第一，要滿足三相異步電動(dòng)機(jī)正-反-?？刂频囊螅璨捎脙蓚€(gè)交流接觸器互鎖，即交流接觸器常閉觸點(diǎn)串聯(lián)至另一個(gè)交流接觸器線圈。

第二，為保證互鎖可靠，采用復(fù)合按鈕，正反轉(zhuǎn)控制按鈕的常閉觸點(diǎn)串聯(lián)至控制相反運(yùn)動(dòng)的交流接觸器線圈。

在每組講解過程中，課堂教師和其他組同學(xué)可進(jìn)行提問或補(bǔ)充。比如：工作原理流程圖中未標(biāo)明熔斷器的短路保護(hù)動(dòng)作原理及熱繼電器過載保護(hù)動(dòng)作原理；“松開SB2，其觸點(diǎn)復(fù)位，為KM2 得電作準(zhǔn)備”的設(shè)計(jì)顯得多余，可以省略等。

此外，為進(jìn)一步提高學(xué)生的積極性及參與度，可增加小組“講授老師”的數(shù)量，也可以讓其他組同學(xué)對(duì)講解組進(jìn)行評(píng)判或打分。本過程主要在課上進(jìn)行，因此屬于第二節(jié)課課中階段。

3 教學(xué)成效分析

以2022—2023 年第一學(xué)期智能制造類專業(yè)四個(gè)班同一門電機(jī)與電氣控制技術(shù)課程的學(xué)生成績進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果如圖3 所示。其中**1 班與**2 班兩個(gè)班級(jí)主要是采用傳統(tǒng)教師授課方式，即教師講授，學(xué)生被動(dòng)聽講，課下完成布置的作業(yè)等學(xué)習(xí)任務(wù)；而##1 班與##2 班，在課程教學(xué)過程中采用費(fèi)曼學(xué)習(xí)法進(jìn)行了兩次教學(xué)活動(dòng)。圖3 所示表明，采用傳統(tǒng)授課方式的**1班與**2 班平均成績分別為75.5 分與75.1 分，而實(shí)施過費(fèi)曼學(xué)習(xí)法的##1 班與##2 班，平均成績分別為80.4 分與80.7 分，由此可以看出采用過費(fèi)曼學(xué)習(xí)法的班級(jí)成績高于傳統(tǒng)授課方式的班級(jí)。

圖3 成績對(duì)比分析圖

由于疫情原因，該學(xué)期采用了“線上+線下”的教學(xué)方式，且線上教學(xué)時(shí)間占比較多，因此，該學(xué)期只進(jìn)行了兩次費(fèi)曼學(xué)習(xí)法課程教學(xué)活動(dòng)。另外，由于學(xué)生自學(xué)討論也主要集中在線上，存在個(gè)別同學(xué)在小組中參與交流討論程度相對(duì)不高的現(xiàn)象，因此開展過費(fèi)曼學(xué)習(xí)法課程教學(xué)活動(dòng)的班級(jí)成績提升幅度僅在7%左右，相對(duì)不是特別明顯。但通過平時(shí)上課表現(xiàn)能夠發(fā)現(xiàn)，##1 班與##2 班的學(xué)生在學(xué)習(xí)積極主動(dòng)性、課上回答問題、與老師互動(dòng)、回答問題時(shí)的語言表達(dá)、邏輯分析等方面的表現(xiàn)相比**1 班與**2 班較好。

4 結(jié)語

本研究探索了費(fèi)曼學(xué)習(xí)法在智能制造類專業(yè)課“電機(jī)與電氣控制系統(tǒng)”教學(xué)中的應(yīng)用，并借助線上學(xué)習(xí)平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)資源共享、任務(wù)發(fā)布等，是深化“三教”改革的一種嘗試。在實(shí)施費(fèi)曼學(xué)習(xí)法教學(xué)過程中，以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心，學(xué)生通過給定的學(xué)習(xí)任務(wù)，積極主動(dòng)學(xué)習(xí)并進(jìn)行講解，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)自覺性，加強(qiáng)了對(duì)知識(shí)技能的理解與掌握，提高了學(xué)生的交流溝通能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)、總結(jié)歸納能力等綜合素質(zhì)，學(xué)生的成績也得到了提升。實(shí)踐表明，基于費(fèi)曼教學(xué)法的課程教學(xué)，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣及教學(xué)效果，一定程度上改變了工科課程知識(shí)枯燥、課程內(nèi)容偏難導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不夠濃厚的現(xiàn)象，為其他高職智能制造類專業(yè)課程教學(xué)提供了參考及思路。