改革電氣技術實踐課程探索學生創新能力培養

于文兵 呂品 陸春雨 王哲健

摘要：針對現有電氣技術實踐課程對學生認知探究能力、工程應用能力以及創新能力培養不足的問題，分析學生認知探究能力和工程應用能力對培養學生的創新能力的重要作用。以能力與知識的關系為切入點，提出以知識到能力的遷移方法為主線，圍繞電氣技術實踐課程改革，探討如何通過不同類型的實踐項目培養具有創新能力的應用型人才培養模式。

關鍵詞：電氣技術實踐；創新能力；認知探究能力；工程應用能力；應用型人才

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）32-0101-02

一、引言

隨著上海建設具有全球影響力的科技創新中心步伐的加快和產業結構調整的加速，社會對既有扎實理論基礎又有較強實踐能力的創新應用型人才的需求更加迫切。高校作為高層次人才培養的重要基地，其實踐教學在培養學生的工程應用能力和創新能力方面具有不可替代的作用。上海電機學院工業技術中心是面向全校的工程實踐教育和創新素質教育基地，是本科生實踐教學的主要承擔者。本文針對電氣技術實踐課程教學中存在的問題，研究了如何在實際教學過程中培養學生的創新能力。

二、電氣技術實踐課程教學現狀分析

工業技術中心開設的電氣技術實踐課程是面向電氣學院、機械學院以及電子信息學院等院系相關專業的基礎實踐課程。訓練內容包含4個模塊：電子技術、電氣控制、電氣檢修和PLC技術，每一模塊對應一門實踐課程。在這4門課程的教學過程中，存在以下三個方面的問題：教學內容滯后，現有的電氣技術實踐內容不能反映當前的技術特點，學生無法通過實踐課程掌握電氣類專業領域的新技術；教學缺乏系統性，4門實踐課程的教學內容之間沒有太強的關聯性和遞進性，不能系統地鍛煉學生的工程應用能力；教學形式單一，“依葫蘆畫瓢”式的學習缺乏對學生能力的培養，無法培養學生的創新能力。

三、在電氣技術實踐教學改革中培養學生創新能力的方法

能力的基礎是知識。從理論知識到實踐應用實質上是從知識到能力的遷移。如果學生不能牢固掌握專業課程所需要的基礎知識，培養其認知探究能力、工程應用能力以及創新能力則都將是空談。在以培養學生創新能力為核心的電氣技術實踐課程教學改革中，以知識到能力遷移的方法為主線，在教學過程中采用基于“先行組織者”的方法培養學生的認知探究能力，采用基于“產品全生命周期”的理念培養學生的工程應用能力，讓學生理解認知探究能力和工程應用能力是創新能力的源泉，在實踐中促進學生的專長發展有利于學生創造力的可持續發展。

1.基于“先行組織者”的認知探究能力培養。現有的電氣技術實踐課程教學是一種“教師講，學生照著做”的驗證性實驗模式。這種教學模式看似節省了實驗時間，實際上學生卻失去了對新事物認知探究的機會。最終導致很多學生不會分析實驗出錯的原因，嚴重影響了學生獨立操作能力和分析問題能力的培養。為了促進知識到能力的學習遷移，奧蘇貝爾根據認知同化理論提出了“先行組織者概念”，目的是在向學生傳授新知識之前，先給學生一個簡短的引導性學習說明，通過引導性學習說明激發學生的認知探究能力。為此，我們對現有的電氣技術實踐課程中的基礎性實踐教學內容進行了梳理，篩選出有利于學生掌握電氣技術實踐的方法與基本技能的教學內容。針對每一門實踐課程，最終確定了3個基礎性實踐項目作為教學內容，并且為每一個基礎性實踐項目制定有效的引導機制，即編寫一些有啟發性的問題，要求學生通過查閱資料給出自己的解決方案，引導他們對已完成的實驗方法進行改進。例如，針對“萬用表、示波器的使用”基礎性實踐項目，把與該項目相關的微視頻作為具體的“先行組織者”培養學生的認知探究能力。其步驟如下：首先，教師向學生提供與項目相關的微視頻作為學生自主學習的學習資源；其次，教師在課堂上提供該項目的學習任務單，要求學生根據自主學習的微視頻進行自學效果測試；最后，教師組織學生在課堂上圍繞自己的問題積極參與互動討論以深化學習效果，進而通過項目驅動，引導學生自制作品并進行展示和經驗交流，以達到強化學習的效果。由于在以上每一個基礎性實踐項目中都采用了基于“先行組織者”的方法，學生的學習積極性有了明顯提高，整體反映較好。

2.基于“產品全生命周期”理念的工程應用能力培養。現有的電氣技術實踐課程教學對學生工程應用能力的培養常常是離散、間斷和局部的，而現代科技工程是機械、電子、信息、材料、管理以及人文等多學科的交叉與融合。因此，工程應用能力的培養已不再是傳統意義上的單學科及技能訓練，而應當轉向產品制造過程全生命周期的綜合實踐與創新實踐相結合。這是因為“產品全生命周期”能力要求學生在一個完整而逼真的工程活動系統中進行“產品全生命周期”的運作體驗，建立全面的工業生產意識，鍛煉在準企業和工業環境下的構思、設計、實施和運行的整個過程。將技術、工程和人文等多個學科進行交叉融合可以通過實踐解決實際問題并進行創新設計培養和提升學生的創新能力。因此，我們將電氣技術實踐教學內容按電子技術、電氣控制、電氣檢修和PLC技術進行模塊化劃分，研究設計了能貫穿以上4個模塊的“遞進式”的實踐項目。這些實踐項目均以電子技術模塊和電氣控制模塊為基礎，對電氣檢修模塊和PLC技術模塊進行應用拓展。例如，在實際的教學過程中，把“C1650車床控制部分”視為一個產品，將該控制線路的設計、安裝、調試、檢修與應用作為產品的全生命周期。為了采用基于“產品全生命周期”的理念培養學生的工程應用能力，采取了如下步驟：首先，要求學生通過查閱與車床相關的資料，學習機床電氣控制的基本原理，如主電路、控制電路和輔助電路等，讓學生了解車床的設計；其次，要求學生理解線路中的每一個按鈕、接觸器等電氣原件的作用，在仔細解讀分析原理圖的基礎上對復雜的線路做好標記，把復雜的線路簡化為多個獨立線路，以方便實現線路的安裝；再次，要求學生通電調試線路，檢查布線的正確性和各接點的可靠性，密切注意電動機、電器元件及線路有無異?，F象；然后，要求學生分析故障可能產生的原因，并對照原因耐心檢查線路，排除故障；最后，要求學生進一步調查車床的批量生產、市場需求、銷售、維修以及回收等問題。雖然在該項目的訓練中，學生僅僅能在課堂上親自動手完成線路安裝，但“產品全生命周期”的理念卻能讓學生前期學習的原理為檢修的應用奠定基礎，后期市場情況的調查使學生能進一步了解車床控制的新技術與發展趨勢，開拓他們的視野。由于在工程應用能力的培養中引入了“產品全生命周期”的理念，學生撰寫的實驗報告內容不再僅僅局限于操作過程，還包括了豐富的理論知識、詳盡的故障原因分析以及了解的新技術等。由于“產品全生命周期”的每一階段都可能衍生出新的問題，因此，這種工程應用能力培養的方法對知識的融會貫通有巨大幫助，有利于培養學生的創造能力。

四、結語

實踐教學對培養學生的創新能力具有特殊的作用。本文分析了電氣技術實踐課程教學中存在的問題，闡述了認知探究能力、工程應用能力和創新能力的重要性。指出創新能力的培養與認知探究能力和工程應用能力的培養密不可分，認知探究能力和工程應用能力是創新能力的源泉。在電氣技術實踐教學過程中，以知識到能力遷移的方法為主線，引入“先行組織者”“產品全生命周期”以及“專長發展”等理念培養學生的認知探究能力、工程應用能力和創新能力的優化。這些實踐教學內容、形式與方法的改革，不僅激發了學生探索知識的欲望，也讓他們獲得了提高工程應用能力和發展創新能力的方法，具有很高的推廣價值。

參考文獻：

[1]郝曉紅，黃復清，官頌.基于卓越計劃的航空電氣實踐課程改革與實施[J].實驗科學與技術，2015，（06）：182-185.

[2]張戈，張學軍，朱玉平，等.智能制造背景下工程訓練中心建設探究[J].實驗技術與管理，2017，34（2）：209-213.