基于工程應用為導向的中職教學探索與實踐

湯凌 林偉鵬

新修訂的《中華人民共和國職業教育法》于2022年5月1日生效實施，這是該法自 1996 年頒布施行以來的首次大修，本次修改范圍及力度極大，其中有兩點最為引人關注：第一點是首次在法律層面上明確了職業教育的地位，職業教育是與普通教育具有同等重要地位的教育類型，這有助于改變職業教育“低人一等”的刻板印象，也為職業教育發展創造有利的社會環境和蓬勃發展的土壤。中職學校的生源質量也必然會在國家大力發展職業教育的背景下逐步提升。第二點是明確了職教“天花板”被打破，同時根據《關于推動現代職業教育高質量發展的意見》，要求到2025年我國職業本科教育招生規模不低于高等職業教育招生規模的10%，也即意味著未來將有更多的中職生通過職教高考進入職業本科甚至研究生階段，接受更高階段的職業教育。

在大環境的驅動下，中職生源素質逐年提高，在升學與就業并重的模式下，專業課的教學不應只是停留在簡單的校企合作或單純的實踐學習層面。以往更多的是強調在真實的工作環境下鍛煉中職學生的動手能力，中職學生大多只是從事重復繁雜的基礎工作，教學工作也沒有很好地將工程教育融入其中，與工程應用存在脫離，這不利于中職生的個人發展，后續也會因學習動力不足，缺乏持續學習的能力而止步不前。為更好地培養高素質技能型人才，中職學校專業課教學應以工程應用為導向，培養學生工程思維，提高學生持續學習的能力和動力，為更高階段的職業教育打下堅實的基礎。

一、工程思維及應用能力培養的重要性

工程是有組織有計劃地應用有關科學知識和技術手段將現有的已知實體轉化為符合一定預期并具備特定使用價值的人造產品的活動。工程思維是在工程活動及研究等過程中產生的思維方式之一，屬于設計思維中的一種。工程思維廣泛體現在各種不同類型的工程活動中，是通過實踐而產生的特定思維。工程應用強調工程思維具有實踐性，面對的一定是一個個具體的現實問題，為達到某種設想、設計、藍圖或目標而產生的實踐性思維；工程應用又在一定程度上體現了工程思維具有一定的創新性，通過創造性的方案解決一個又一個具體的工程困難，所以創造性思維也是工程思維的一部分；同時，工程思維也是一種綜合性思維，匯集不同方面的要素、知識、技術等，通過相互融合，用以解決具體工程難題。

教育部于2010年提出了 “卓越工程師教育培養計劃”，隨后又再次提出“卓越工程師教育培養計劃2.0”，該計劃旨在培養和強化大學生的工程能力和創新能力，這在高等院校掀起了一場工程教育領域的重要改革，并推動工程教育在高等院校如火如荼開展。工程思維的培養同時也備受基礎教育界關注，在普通教育中小學階段均有開展工程思維教育的課題研究及實踐。

工程思維是一種先進的思維，它強調了學生在運用所學知識的同時，通過系統的規劃來分析解決各類工程應用實際問題。工程思維強調學科知識的應用環境，通過構建一個分析和解決復雜問題的知識框架，從而為學生提供持續分析和解決問題的思維能力。所以，進行工程思維教學，目的并非為了僅僅提升學生的解題能力，更重要的是讓學生綜合運用所學知識，并結合現實環境因素，進行探究式學習，全面提升持續學習的能力和動力，最終成為21世紀高素質技能型人才。

目前針對中職學校開展工程思維教學改革的研究較少，這是中等職業教育缺失的一環。隨著新職教法的落地，《職業教育提質培優行動計劃（2020-2023年）》的實施，職業教育將大有可為。中職教育是職業教育中最基礎、最重要的一環，是最早進行科學的、系統的職業訓練及教育的起點，中職學校所開展的教育活動對學生一生的影響是巨大的，所以中職學校加強工程教育、專業課教學改革以工程應用為導向勢在必行。

二、以工程應用為導向的教改實施方案

下面以我校中級電工課程為例進行闡述。專業課教學實施以工程應用為導向的教學改革，既可以充分調動學生學習的積極性，又能夠發揮學生學習的主體作用，提高教學有效性，從而適應職業教育教學改革的需要。

1.以工程實際應用問題切入教學

以課程“三相異步電動機降壓起動控制線路”教學為例，在課程的開始不是立即開展“填鴨式”知識教學，而是提出一個工程實際應用問題切入教學。首先，將背景知識拋出，三相異步電動機在直接起動時起動電流將是額定電流的4倍到7倍不等，緊接著介紹具體實際應用場景以拋出工程應用問題，如果在電源變壓器容量不夠大并且電動機功率較大的情況下，直接起動將導致電源變壓器的輸出電壓下降，這必然會減少電動機本身的起動轉矩，而且也會影響同一供電線路中其他用電設備的正常工作，并且電動機自身的繞組也會嚴重發熱，將加速設備的絕緣老化，縮短設備的使用壽命。拋出這個工程應用實際問題后，讓學生自己思考如何解決起動電流過大的問題。為提高教學效果，可利用matlab仿真軟件仿真電動機直接起動時電壓、電流等情況，加深學生對實際工程應用問題的認識。

在充分介紹工程實際應用問題后，發揮學生學習主動性，讓學生自行提出解決方案，并開展討論，絕大部分學生都能自行想到降壓起動這一方案，至于如何降壓，學生會根據自身知識面的不同提出不同的降壓方案。

參與降壓起動方案的設計，吸引了學生的注意力，發揮了學生學習的主體作用，后續教學便水到渠成。教師再分別講解定子回路串電阻降壓起動控制線路、自耦變壓器（補償器）降壓起動控制線路、星三角降壓起動控制線路。

2.探究工程應用設計理念

工程思維是在工程活動及研究等過程中產生的思維方式之一，屬于設計思維中的一種，所以工程思維訓練必須對設計理念進行分析探討，教學過程中不能僅僅傳授知識，還要探究工程應用背后的設計理念，在實際教學實施過程中，應當加強知識的引導，從而激發學生自覺地進行主動思考。

同樣以課程“三相異步電動機降壓起動控制線路”為例，為實現降壓，定子回路串電阻的方案是學生最容易想到的設計思路，直接應用了串電阻分壓的原理，這也是學習電路最基本的知識，但該方案降低了起動轉矩，增加了功率的損耗，不符合工程應用的設計理念；其次是采用變壓器降壓方案，可以直接對交流電壓進行電壓值調整，這樣起動轉矩和起動電流均可以調節，但變壓器體積龐大笨重，同時經濟成本高，現場實際使用頻率并不高。如何找到經濟實用的方案，成為關鍵，這個時候讓學生復習電動機星三角形聯結，便可順勢引導學生設計出星三角降壓起動控制線路，這種控制方式簡單經濟，容易控制，線路改變少，使用較為普遍，符合工程應用實際需求。但其起動電流較低，導致起動轉矩小，故而也只能適用輕載或空載起動。

通過上述各種設計方案的對比分析，試圖讓學生了解設計人員的設計流程，理解各種設計背后的優勢及缺點，并與所學知識相結合，使學生能夠自主地思考，增強學習的積極性，提高學生持續學習的動力。

3.實際工程應用案例討論學習

隨著校企合作的深入開展，課程的教學不能再僅僅局限于書本的知識，而應該結合現場教學，充分發掘現場實際工程應用的案例進行分享，讓學生充分思考工程應用背后的設計理念，加強理論知識的學習，并提高持續學習的能力。

以電工課程為例，繼電器是使用非常頻繁的低壓電器，繼電器吸合時間是指從線圈得電到銜鐵完全被吸合所需要的全部時間；釋放時間是指從線圈失電到銜鐵完全被釋放所需要的全部時間。一般繼電器的吸合時間或釋放時間均為0.05～0.15s，快速繼電器則為0.005～0.05s。某企業現場驅動設備有400多個，為驗證設備驅動能力，國家標準要求定期檢查設備驅動能力，由于現場運行過程中現場設備不能隨意動作，于是設計人員巧妙利用繼電器吸合時間要求，即使最快速的繼電器也需要5ms線圈得電時間才能驅動觸點動作，于是如圖1所示，在CIC機柜中的CIM試驗面板發送脈沖產生使能命令，該使能命令經SRC發送給所有的CIM設備板卡，CIM設備板卡內部電路的脈沖發生器將產生1ms的窄脈沖，由于該脈沖時間太短，遠小于快速繼電器的吸合時間，所以不會使現場專設驅動器中的繼電器實際動作，但會被位于驅動指令輸出端的脈沖檢測電路檢測到，然后該檢測電路信號通過總線環網傳送到試驗接口裝置設備，進而向維護試驗工具發送檢測結果，從而產生試驗報告，驗證設備驅動能力正常。

通過企業實際工程應用案例分享，學生感受到了課程知識的局限性，但又認識到了課程知識的基礎性，只有在打牢課程知識的基礎上，才能更進一步提升工程思維能力，提高持續學習能力。

4.利用實訓平臺實踐工程思維

通過以實際工程應用為導向完成課堂教學任務后，基本打通學生工程思維的“任督二脈”，但更為關鍵的是還要讓學生在實訓平臺完成實踐操作。實訓平臺仍然以工程應用為案例，要求學生自主設計解決方案，通過實踐操作完成工程應用驗證工作。

為督促學生達到工程實踐效果，專業課教學的改革還包括課程考核內容和方法的改進，課程考核將主要考核學生的自主設計能力及實際動手能力，按照技能考核規范對每個環節、步驟進行評分，同時將學生的實踐總結納入考核范疇，以踐行工程思維，達到提高學生工程應用能力的目的。具體考核評價標準見表1。

三、結論

教學改革是一個需要長期探索并與時俱進的過程，隨著職業教育的發展，中職教育將迎來重大的發展機遇期，中職教學作為職業教育中的重要環節，具有非常重要的地位。中職電子專業作為工科門類下屬學科，應盡快加強工程教育，以工程應用為導向開展教學改革，培養學生工程思維能力，提高中職生持續學習的動力及能力，為更高階段高素質技能型人才培養打下堅實基礎。同時工程教育不是一蹴而就的事情，培養學生工程思維，必須堅持以工程應用為導向的教學，循序漸進逐步提高。

隨著職業教育的發展，職業教育將建立“中職-高職-本科-研究生”的教育立交橋。本文對中職專業課教學改革進行了有益探索及實踐，取得了一定成效，為有效培養適應我國經濟社會高質量發展的高素質技能人才作出貢獻。

責任編輯陳春陽