基于成果導向的運動控制技術課程教學改革與實踐

金小婷 任平

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?裝備制造企業的轉型升級帶來了市場對高質量技術技能人才的大量需求，亟需加快推進專業技術課程的改革創新。基于成果導向教育理念對電氣自動化專業核心課程“運動控制技術”進行教學改革研究。結合課程特點，分析目前教學過程中存在的問題，以從“知識中心”到“能力中心”的轉變為切入點，將教學重點聚焦于“學習產出”，從教學內容重組、教學設計優化、評價機制完善等方面深入開展課程教學改革探索，以期鍛煉學生的實踐和創新能力，為切實提高專業技術人才培養質量打下堅實基礎。

[關 ? ?鍵 ? 詞] ?成果導向;電氣自動化;運動控制技術;教學改革

[中圖分類號] ?G642 ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] ?A ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號] ?2096-0603（2022）25-0067-03

“十四五”規劃和2035遠景目標綱要中，專篇強調了智能制造和數字化轉型升級。智能制造和數字化生產已成為推動制造業高質量發展的新動能[1]。隨著裝備制造企業的轉型升級，市場對高質量技術技能人才的需求日益增加，對人才培養提出了更高的要求[2]，而專業課程教學是保障技術技能人才培養質量的關鍵[3]。

成果導向教育（Outcomes-Based Education，簡稱 OBE）是指“清晰地聚焦在組織教育系統，使之圍繞確保學生獲得在未來生活中取得實質性成功的經驗”[4]。與以知識為中心、教師傳授為主的傳統教育相反，OBE強調學生預期學習成果的確定、達成方式以及達成度的評價[5]。其核心理念是以學生為中心、面向產出、持續改進，有利于提高人才培養質量、促進學生個性化發展[6]。圍繞OBE的教學改革研究已經成為當前高職教育改革的熱點領域。

在制造業轉型升級的背景下，運動控制技術課程在電氣自動化領域得到廣泛開設，課程教學改革研究的必要性也愈加突出。運動控制技術課程講授如何對機械運動部件的位置、速度等進行實時控制和管理，使其按照預定的運動參數和軌跡完成相應的動作[7]。該課程是電氣自動化專業的核心課程，目標是培養熟悉運動控制系統集成、開發、應用、改造升級，具備團隊協作和創新能力的高素質復合型技術技能人才，為從事自動控制系統生產、安裝、技術改造以及自動化產品營銷和技術服務等工作打下基礎。

一、運動控制技術課程特點

（一）多學科交叉

運動控制技術課程為多學科交叉課程，綜合運用機械傳動技術、電機拖動技術、變頻技術、PLC控制技術、檢測技術等知識解決運動控制系統集成與應用中的典型問題。

從被控對象角度，學生需要分析被控對象位置、速度和加速度的運動需求，能夠根據需求設計運動曲線，計算曲線參數;從傳動機構角度，學生需要了解常用傳動機構的慣量和轉矩折算方法，能夠根據負載運動需要選擇合適的傳動機構;從執行機構角度，學生要能讀懂電機的機械特性曲線，能夠正確匹配電機—傳動機構的功率、轉矩、慣量和當量，根據運動需要選擇合適電機;從驅動器的角度，學生需要熟悉步進驅動器、變頻器、伺服驅動器的電氣連接和工作參數配置方法;從控制器角度，學生需要根據編程手冊，結合運動軸的硬件資源配置和運動需求，完成簡單運動控制程序的開發與調試;從反饋裝置角度，學生要掌握位置檢測用傳感器和視覺傳感器的選型及配置方法等相關知識。

（二）技術更新快

運動控制器是運動控制技術課程的核心，運動控制器的快速升級和換代不斷為運動控制技術課程帶來知識和技術的更新。

運動控制器依據平臺可以劃分為PLC、嵌入式控制器和PC-Based控制卡三類[8]。隨著PLC、嵌入式技術和計算機的快速發展，運動控制器在向智能化、柔性化、網絡化方向快速發展，控制精度和速度不斷提升。運動控制技術課程的運動控制環節也需要隨著產業的發展動態更新。

二、課程教學中存在的問題

（一）教學內容沒有對接實際崗位需求

傳統教學內容根據“運動任務分析→方案設計→傳動機構選擇→電機選擇→驅動器配置→檢測與控制器件選擇→控制程序設計”的工作流程組織，沒有直接對接工作崗位需求，學生學習的知識點和技能點沒有崗位針對性。另外，學習單元之間邏輯性強，環環相扣，若其中一個單元沒有掌握，就會影響后續單元的學習。而高職學生的特點是專注性和耐性差，這種教學內容的組織形式容易造成學生學習過程中掉隊，加大學生的層次差異。

（二）教學資源無法還原真實生產環境

傳統教學資源主要以多媒體課件、圖片、視頻為主，很難將復雜的工序、真實的生產環境、生產細節動態、直觀地展現出來，更無法對學生的方案成果進行驗證和改進。另外，傳統的學習只在課堂上進行，學生在課堂外無法方便地獲取相關學習資源，討論和分享成果，限制了學生的技能提高和學習熱情。

（三）評價方法無法判斷職業能力獲取

傳統的評價方式由過程考核和期末考核組成，考核內容僅針對教學知識點，不能評價學生對某一職業能力的獲取和提升情況，教學過程中無法動態跟蹤和記錄學生的學習情況，及時調整教學策略。

三、課程教學改革措施

（一）教學內容重組

調研合作企業，聚焦企業對智能產線調試運維、技術改造、營銷和技術服務崗位的能力要求，收集企業真實的生產案例，建立案例庫、操作視頻庫、工藝圖庫和原理動畫庫。參考企業建議，對接“運動控制系統開發與應用”職業技能標準，融入“機器視覺系統應用”和“自動化生產線安裝與調試”技能大賽考點，選取合適案例轉化為教學項目，緊跟產業新技術、新工藝、新規范，重組和更新教學內容，如圖1所示。

（二）教學設計優化

數字賦能教學，設計課前備知識、課中練技能、課后拓視野三個教學環節，利用在線學習平臺、電子教室、無線投屏、虛擬仿真軟件、微教材、操作視頻等數字資源，再現真實的生產場景，幫助學生攻克重難點、驗證創新方案，構建“線上線下混合、理虛實結合、教學作評一體”的教學模式。

課前線上環節，教師將本節課所需電子講義、產品手冊、預習視頻等上傳到學習平臺，學生根據自己的時間碎片化瀏覽學習。教師在平臺討論區開設討論話題或推送預習測試，學生在討論區開放式與教師和其他學生展開討論，或進入作答區檢驗預習效果。教師根據學生的討論和作答情況調整上課進度和方案。

課中線下環節，按照“導案例→引任務→踐操作→評效果”的流程實施，“導案例”導入典型生產案例，“引任務”按照任務實施流程和預判重難點，將主任務拆解為基礎、提高和創新三級子任務，“踐操作”采用“理虛實”結合的方式，根據三級子任務流程由淺入深對重難點和創新點逐一擊破和驗證，“評效果”對學生作品點評總結，有效提高了課堂活力和效率。

課后線上環節，根據學生對知識和技能的掌握情況，布置基礎拓展任務和選做提高任務，分層拓展提高。基礎任務夯實學生的基本技能，學有余力的學生完成選做任務，拓寬知識和技能儲備。教學實施過程如文末圖2所示。

（三）評價機制完善

課前知識達標成果和課后知識拓展成果成績由學習平臺自動給出，課中三種職業能力分別對應基礎、提高和創新三個子任務，每個子任務對應一個過程成果產出，由教師根據評分標準線下評分并登記平臺，課程結束后平臺核算所有環節計分，建立個性化學生評價檔案。由此知識維度的達標性評價、能力維度的結果性評價和素質維度的過程性評價共同構成了“三維+全過程”的立體評價方式。同時在每個項目間，通過設置增值評價考核點開展學生個人學習診斷，鼓勵學生依據增值考核點，跟蹤個人能力的提升過程，從而達成學習目標。

四、課程教學改革實施成效

按照崗位能力標準，依托真實生產案例，“雙師”承擔教學任務，學生合作完成任務、匯報成果，實現了對運動控制技術“了解→熟悉→掌握→應用”的認知過程演變和“知識指導實踐→實踐中總結經驗→創新驗證提高”的能力遷移，通過對評價數據的綜合分析，學生的學習目標達成效果明顯提升，如圖3所示。隨著項目的進行，班級過程考核優秀率從21%提升至60%，良好等級人數保持穩定，中等和及格人數明顯減少，從能力評估結果來看，學生的團隊合作能力、規范操作能力和創新能力都有明顯增強。

五、結語

運動控制技術課程是電氣自動化專業的核心課程，具有綜合性強、內容更新快的特點。本文以從“知識中心”到“能力中心”轉變為切入點，分析了課程教學中存在的主要問題，在此基礎上，以成果導向為指導，從教學內容、教學設計和評價機制方面對運動控制技術課程進行教學改革研究，從實施結果來看，改革方案切實提高了學生的知識獲取、實踐操作和創新合作能力，為培養高素質創新型技術技能人才提供了理論參考和思路。

參考文獻：

[1]劉寧.面向智能互聯時代的中國工業設計發展戰略和路徑研究[D].南京：南京藝術學院，2021.

[2]武智.新中國職業教育政策變遷研究（1949-2019）[D].揚州：揚州大學，2021.

[3]桑雷.高職學生職業核心素養及其培養研究[D].南京：南京師范大學，2020.

[4]胡凡迪.基于OBE理念的項目式學習教學模式設計與應用研究[D].大連：遼寧師范大學，2021.

[5]俞壯.基于成果導向教育理論的高校課程項目式學習活動設計研究[D].無錫：江南大學，2020.

[6]李志義，趙衛兵.我國工程教育認證的最新進展[J].高等工程教育研究，2021（5）：39-43.

[7]彭瑜，何衍慶.運動控制系統軟件原理及其標準功能塊應用[M].北京：機械工業出版社，2019.

[8]呂冬冬，鄭松.工業機器人開放式控制系統研究綜述[J].電氣自動化，2017，39（1）：88-91.

編輯 馬燕萍