工程化教學在電工實習中的應用探索

倪艷鳳，陳素霞，華顯

（1.河南工學院 工程技術教育中心，河南新鄉 453003；2.新鄉市天興機械設備有限公司，河南新鄉 453000）

工程化教學是指師生根據實際工程項目的需要，由項目負責人組織人員、分配資源完成任務，使學生直接參與項目的全過程，包括調研、構思、設計、研制、生產、調試、運行等的一種教學方法。其目的不僅是傳授相關的專業理論知識，訓練基本技能，更重要的通過項目的實施，使學生了解和把握完成項目每一環節的基本要求和實踐技能，培養具備工程師素質的高技能人才[1]。

電工實習課程是高等院校面向電氣自動化、自動化、機械電子工程等專業學生開設的一門重要的實踐課程，對學生認知能力的學習、實踐技能的培養、綜合素質的提高起著重要作用[2-3]。借鑒他人在電工實習教學方面的改革探究，本著學以致用的原則，本文介紹了工程化的電工實習教學改革，以實際工程項目為主線進行工程教育，學生以工程師身份進行電氣控制設計，完成工程要求。通過電工實習的實踐體驗，學生很好地樹立了工程意識，鍛煉了工程實踐能力，更加了解專業知識，也為以后的工作打下一定的基礎[4-5]。

1 電工實習教學現狀

1.1 實習內容更新不及時，與市場需求不匹配

目前電類專業電工實習的主要內容有常用電工工具、常用儀器儀表的使用，配電盤布線，低壓電器元件，低壓電氣控制線路安裝、檢查、通電檢測等。由于實習內容更新不及時，而市場需求一直隨著時代的變化不斷改變，長此以往造成了實習內容與市場需求的脫節。

1.2 教學手段落后，不利于調動學生學習興趣

傳統電工實習過程主要是先由指導教師講解電器元件、電路原理、布線工藝要求、示范，然后學生根據已有的電路圖進行施工布線，指導教師現場指導檢查，最后進行調試和驗收。這樣的教學手段限制了學生的思維，不能調動學生的積極性，對學生工程實踐能力的培養作用有限，與工程教育理念也不匹配。

1.3 培養模式單一，未充分考慮學生發展特點

一般來說，電工實習面對的專業有很多，有電類的，也有非電類的，不同專業、不同年級的學生特點不一樣，電工基礎能力也參差不齊。單一化教學體系培養模式不符合學生的發展特點，無法做到因材施教，導致教學效果不佳。

1.4 學生工程意識仍需提升，工程實踐能力有待加強

傳統的電工實習教學過度強調科學理論知識和動手操作能力，而忽視了工程實踐能力的培養。在日常教學過程中缺乏工程案例的引用，難以讓學生樹立工程意識，學生解決實際問題的能力和工程實踐能力得不到鍛煉。

1.5 考核體系不健全

一般電工實習的考核評價以學生出勤、布線工藝、實習報告為主，忽視了實習過程，相對來說客觀性和公平性不高。例如，在布線工藝方面，指導教師只能根據產品的整體感觀印象做出評價和判斷，這樣就難以合理、全面地考查學生的真實水平。

從以上分析來看，我們亟須解決以下問題：改變傳統的實習內容，及時更新，實現實習內容和市場需求的接軌；了解企業一線的需求，根據企業實際工程問題，樹立工程意識，培養學生解決實際工程問題的能力；健全評價考核體系，改變傳統的以教師為主的教學模式，落實以學生為主體、以教師為主導的教學理念，激發學生的學習主動性，培養學生的獨立思考能力及解決實際問題的能力。

2 工程化教學改革的方向

整體思路如下：工程化教學改革要組建多元結構的教學團隊，跟蹤行業、產業的最新技術，以某個實際工程項目為教學案例，按照工程項目的一般流程進行教學設計。從項目的資料收集、方案設計到項目的實施、調試和驗收，均由學生參與完成。在項目進行的整個過程中，指導教師輔導學生，跟進項目的每個環節，使學生了解和把握完成項目每個環節的基本要求和實踐技能。

工程化的教學突破了傳統學科導向的實踐教學框架，以工程項目為導向，以培養工程能力為目標，以提高學生的實踐能力和創新能力為主旨，把一個想法或要求按照實際操作規程變成企業需要的產品或系統，以實現和企業需求的對接。

2.1 教學內容

在教學內容上，減少理論講解，突出實際應用，根據學生的電氣基礎決定教學項目的難易程度，合理選擇教學內容。比如，三相異步電動機的控制電路包含手動電路、點動電路、啟保停電路、正反轉電路、能耗制動電路等，對于電類專業的學生，選擇其中一個作為設計項目即可；而對于非電類學生，可以先從簡單手動控制電路開始學習，待其掌握電氣工程實施的一般規律和方法后，再設計難度稍大的電路。合理地選擇教學項目，不僅能激發學生的學習興趣，還能增強學生的自信心，非常有利于實習的開展。

2.2 教學組織形式

在教學組織形式上，一改以往的班級授課制的教學，轉變為以工程項目為主線，對相關知識重新整合。

電工實習課程的實習內容一般有常用電工工具、常用儀器儀表的使用、照明配電、配電盤布線、低壓電器元件、低壓電氣控制等。以往教學形式通常按照難易次序將所教內容排序授課，而在工程化教學形式下，以實際工程項目為例進行工程教學，學生以工程師身份，根據工程達到的目的設計方案并解決問題，在解決工程問題的過程中學到知識。比如怎樣選擇交流接觸器、如何利用萬用表等，這時指導教師不要直接將解決問題的方法告知學生，而是引導學生運用所學的基礎知識，利用手中各種資料和資源，提出問題的解決方案，使學生獲得解決問題的充實感和自豪感。

采用工程項目的形式，把實習教學大綱中要求掌握的技能與生產實際有機結合，實現了理論和實踐一體化的教學，將“要我學”的被動學習模式轉變成“我要學”的主動學習模式，這不僅提高了學生的學習積極性，學生的知識應用能力、創新能力也得到了提升。

2.3 教學設計

在實際的工程項目中，進度、成本以及質量三個子系統相輔相成，共同決定了整個工程的實際狀況，是工程師首先要考慮的三大因素[6]。在教學設計和實施過程中，為了貼合實際、突出工程化的教學理念，在教學設計上指導教師要針對相關專業知識進行系統化的梳理，全面理解相關專業知識，緊緊圍繞以上三個因素，監督、指導學生某個項目實習的全過程。

（1）進度方面。

為保證在規定時間內交工，須嚴格控制工期的進度。在教學過程中，以一個完整的工程項目為單位，按照工程項目一般流程將教學過程分成幾個環節，將每個環節按順序完成，學生在規定的時間內完成各環節內容，確保項目進度，各環節學時分配示例如表1所示。

（2）質量方面。

確保進度的同時，還要保證工程質量。指導教師在每個環節上都要嚴格把關，對于本環節成績不合格的學生，不得進入下一環節。要特別關注學生對實踐操作技能的掌握情況，在表1的按照布線工藝布線環節，嚴格要求學生按照施工工藝的要求進行施工，以確保工程質量。以線槽配線為例，布線工藝要求有：①布線時，嚴禁損傷線芯和導線絕緣。②各電器元件接線端子引出導線的走向，以元件的水平中心線為界線。③各電器元件與走線槽之間的外露導線，應走線合理，并盡可能做到橫平豎直，變換走向要垂直等。

表1 各環節學時分配表

（3）成本方面。

為了降低工程項目的成本，在理論設計階段要嚴格把關，及時發現存在的線路設計問題，保證后期正確的布線方案以節約成本。另外，本著節約環保的原則，上一個班級用的實習耗材可循環使用，例如安裝電氣柜所用的銅導線，可將長線變成短線，重新安裝到電氣控制柜。這樣不僅節約了成本，更讓學生樹立了節約環保的意識。

2.4 教學手段

現代的教學手段大多以多媒體教學技術為主、傳統的黑板式教學為輔，多種形式相結合。對于電工的實訓教學可以采取線上、線下相結合的方式進行。在課上，采用多媒體多方位展示教學內容，在課下，采用虛擬仿真的方式進行模擬演練，方便學生學習、演練，提高其操作技能。新冠肺炎疫情防控讓學生不能到實習場地進行實際操作，在這樣的情況下，線上進行模擬演練，也是一種學習方法。

2.5 過程考核

為了更客觀公正地反映學生實習效果，給出合理的考核成績，指導教師根據所有環節的要求，合理給出學生每個環節的考核成績，最終形成過程性考核。

過程性考核內容包括：電氣原理圖繪制（占比10%）、元器件及線材選型（占比10%）、電氣位置圖繪制（占比10%）、電氣接線圖繪制（占比10%）、按工藝施工（占比15%）、調試與檢修（占比15%），共占比70%。另外，實習報告（占比20%）和出勤情況（占比10%）共占比30%。

3 項目實施效果

3.1 項目實施

項目實施分為兩輪進行，第一輪按照傳統教學方式，指導教師給出某一控制電路，例如啟保停控制電路或正反轉控制電路，給出其電氣原理圖和電氣布線圖，詳細講解布線工藝，學生按照工藝進行布線、調試，最后驗收。

第二輪按照工程化教學的模式，指導教師結合實際工程（以杠桿浮球的啟、保、停控制電路為例），給出項目任務書，學生接到任務后，分組合作，主動收集資料，設計項目方案，并按工藝施工布線、調試，最后驗收。

3.2 項目實施效果

為了檢驗工程化教學的實施效果，采取問卷調查的形式，抽取電纜工程專業兩個班共84 名學生進行問卷調查。通過問卷調查發現，教學效果良好。

本次問卷調查共發放問卷84 份，其中電纜工程191 班44 份，電纜工程192 班40 份，共回收80 份，總回收率95.24%，去除無效問卷2 份，有效回收率92.86%。

在所有的調查對象中，男生、女生占比分別為83.33% 和16.67%，其電工基礎知識掌握程度為良好、一般、差的占比分別為5.13%、69.23%、25.64%。

在所有的調查對象中，91%的學生認為工程化的教學效果好。在認為工程化教學較好的所有學生中，91.55%的學生認為工程化的訓練有效激發了學生的學習興趣，94.37%的學生認為工程化教學有效培養了學生的團隊合作意識，97.18%的學生認為相對于傳統教學，工程化教學提升了學生的自主學習能力（見表2）。

4 結語

工程化的電工實習教學，實質上是將工程內容有機地融入教學中，讓學生以工程師的身份進行工程全過程的實踐，這是鍛煉學生多方面綜合能力、促進學生工程素質全面發展的有效途徑。采用工程項目的形式，以實際的工程項目為教學主線，將所有內容串接起來，使學生在解決工程問題的過程中，有針對性地自主學習。學生的專業基礎知識得到強化的同時，基本技能得到了訓練，學生的知識應用能力、創新能力和工程實踐能力也得到了提升。

表2 工程化教學的實施效果調查情況表