基于O-PIRTAS教學模式的工程機械操作使用教學實踐

文章編號：1671-489X（2025）14-0091-05

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.14.091

0 引言

工程機械操作使用是道路橋梁與渡河工程等專業的必修課程，共40學時。其中，理論課10學時，內容包括推土機、挖掘機、裝載機、平地機、壓路機等典型工程機械的用途特點、參數性能、基本組成、操縱桿件的名稱作用、施工作業方法及要求、作業安全規則等；實踐課30學時，主要開展起動前檢查的組織實施，基礎駕駛與基本作業的實裝訓練等。由于具有點多、面廣、課時少、實踐性強、安全隱患多、受天氣影響大等特點，該課程的傳統教學效果往往不甚理想。

1工程機械操作使用傳統教學中存在的主要問題

1.1學生課堂參與度低

工程機械操作使用課程內容多，知識點雜，尤其是工程機械的組成結構與工作原理，內容既抽象又枯燥，傳統的以教師為主體的“講一練一評”教學模式下，學生被動學習現象明顯，參與性不強，積極性較低，教學效果欠佳。

1.2工程機械配備率低

實踐課駕駛操作工程機械期間，為了保證機械與人員安全，每臺機械在學生上機訓練時必須配備一名教練員在駕駛室后方指導，并能及時處理突發情況。但是受工程機械數量、性能狀況和教練員配備情況等影響，可用機械與學生的數量比達不到 1：1 ，必然導致多人共用一臺裝備。

因此，必須進行輪換練習，即一名學生練習，其余學生等待，無法全時段覆蓋所有學生的機械操作使用和訓練，導致輪換的學生沒有充足的學習機會。

1.3 課外時間利用率低

工程機械操作使用課程僅安排40學時，學生需要學習推土機、挖掘機、裝載機、平地機、壓路機等多種機型，且實踐課需要輪換練習。僅利用課堂時間，每個學生理論知識都難以學透，實際操作更談不上學精。而傳統教學模式對課外時間利用率低，即使通過布置課后作業，對實踐課操作機械的幫助效果也不大。

2 0-PIRTAS教學模式

O-PIRTAS教學模式是廈門大學郭建鵬教授[提出的一種基于目標導向、以學生為中心的翻轉課堂教學模式。

O-PIRTAS是把傳統的教師課堂上講授知識、學生課后完成作業的教學模式顛倒過來，變成學生課前預習（含觀看視頻、模擬訓練等）、課中在教師指導下完成課堂目標，從而將寶貴的面對面的課堂時間用來進行豐富的、有意義的學習活動，最大限度地增加學生在課堂上的深層參與時間。O-PIRTAS教學模式的核心理念在于培養學生的自主學習能力和創新精神，以幫助其適應未來社會的發展需求。該模式包括Objective（目標）、Preparation（課前準備）、InstructionalVideo（教學視頻）、Review（回顧）、Test（測試）、Activity（活動）和Summary（總結）七個環節，其中Objective是統領，其余環節圍繞其展開。各環節的目標、任務、實施主體如表1所示[2]。

表10-PIRTAS教學模式各環節的目標、任務、實施主體

3基于O-PIRTAS教學模式的“挖掘機操作使用”課堂教學設計與實施

“挖掘機操作使用”是工程機械操作使用課程的主要模塊之一，共8學時。通過該模塊的學習，學生能掌握典型挖掘機的基本知識（含功能、用途、分類、基本組成等）、左右操縱手柄的使用方法、斷續作業法和連貫作業法，鍛煉機械操作技能與分組協同作業的組織指揮能力，提高綜合運用所學知識發現、分析和解決土方施工問題的能力。基于O-PIRTAS教學模式的“挖掘機操作使用”課堂教學設計與實施過程包括以下六個環節。

3.1 確定目標

3.1.1 知識目標（低階目標）

1）能說出挖掘機的主要功能、分類及用途；

2）能說出典型挖掘機左右手柄的使用方法；

3）能簡述典型挖掘機起動前檢查項目及要求；

4）能簡述挖掘機基本作業方法及安全規則。

3.1.2 能力目標

1）能組織實施挖掘機起動前檢查；2）能開展挖掘機基礎駕駛和基本作業訓練；3）能通過旗語指揮學生集合、解散、登車、下車、換班、撤收講評，指揮機械起動、作業、停止、轉向、調頭、停止作業、裝備撤回等；4）能根據土方施工需要進行分組訓練，并完成簡單作業任務。

3.1.3 素質目標

能夠認識挖掘機在工程保障領域的重要作用，形成愛裝管裝素養，樹立安全意識和嚴謹作風，提升專業自豪感。

3.2 課堂設計

3.2.1 教學內容

采用8學時連上的方式開展教學活動，主要內容包括：

1）典型挖掘機的桿件名稱、作用、位置及使用方法；

2）典型挖掘機起動前檢查項目、方法、要求及標準；

3）挖掘機作業安全規則、基礎駕駛、基本作業及注意事項；

4）基于挖掘機的土方施工與訓練。

重點：挖掘機起動前檢查的組織實施；挖掘機基礎駕駛與作業練習。

難點：挖掘機基礎駕駛與基本作業的要領與技巧。

3.2.2 方法手段

1）聚焦理實一體，科學設計教學路徑。充分考慮本堂課實踐性強的特點，在課堂開始階段，采取“先理論后實踐 + 實踐中復盤穿插理論”等方式融合理論與實踐，形成“理論一實踐一理論”的教學路徑，達到知行合一。其中，理論部分可以通過測試方式進行，也可以由學生在教師的主導下完成回顧與學習。

2）著眼學為主體，靈活開展教學活動。在教師的主導下，通過小評比、小競賽、小交流激發學生的興趣和熱情，同時利用輪流擔任指揮員的方式，由學生自主開展從任務分配到總結講評的全過程教學活動，鍛煉學生的組織指揮能力。

3）精選思政元素，充分利用教學資源。根據教學進程與施工訓練場景，選取合適的思政元素，如鹽入水般將思政教育融入教學過程[3]。

3.2.3 實施策略

1）講解示范協同。教師或學生進行理論講解的同時，由教練員進行同步示范，形象直觀地向其余學生展示挖掘機操作桿件的使用、起動前檢查的項目與方法，使學生快速掌握桿件識別與應用等相關知識，提高教學效率。

2）拓展關聯知識。教學過程中注重拓展挖掘機基本組成、結構特點、工作原理等相關知識，并與推土機、裝載機進行對比，形成知識體系。

3）分步遞進練習。將挖掘機整體認知、日常檢查、桿件識別、基礎駕駛、基本作業等知識和技能分步驟展開，確定各階段目標，組織學生開展分步式、遞進式練習。

4）研討交流互促。結合教學節點，教師點評學生的練習效果，糾正錯誤動作，并組織輪換學生開展研討交流，分享操作體驗，相互學習操作技巧，促進共同提高。

3.3 課前預習

根據教學目標和內容，教師在課前收集或制作視頻素材，包括挖掘機桿件識別應用、起動前檢查方法標準、作業安全規則、基本作業方法等，每個視頻包含 1～3 個知識點/考核點，時長15分鐘左右，便于學生利用碎片化時間進行學習。此外，為了激發學生的學習興趣，快速領悟操縱手柄的使用方法，降低挖掘機操作安全風險，拓寬實際場地不具備的訓練場景，課前安排學生在挖掘機半實物模擬器上開展虛擬仿真訓練，訓練內容包括桿件識別與應用，挖掘機場地駕駛、道路駕駛，跨越橫斷面，曲線作業、分層作業、多行程作業等[5]。

3.4 回顧測試

在課中，教師主導回顧挖掘機操作使用的關鍵知識點并進行測試，測試內容包括理論知識回顧與操作技能檢驗。其中，理論知識回顧主要包括挖掘機的性能特點、基本組成、起動前檢查項目的所在位置和檢查標準等，操作技能檢驗包括各種駕駛或作業場景的桿件操作方法。通過知識點的回顧與測試，鞏固學生的預習效果，并為后續課程教學做鋪墊。

3.5 實施教學

由教師主導，學生為主體，具體實施教學活動，主要包括下面四項內容。

3.5.1 下達課目

課代表下達挖掘機操作使用課目，使學生快速進入課堂學習狀態。下達的課目包括挖掘機操作使用的目的、內容、時間、地點、方法、要求等。

3.5.2 起動前檢查

通過旗語指揮，分組開展挖掘機的起動前檢查，檢驗學生對起動前檢查項目和要求的掌握程度，并鍛煉學生的組織指揮能力。根據班級人數將全班分為若干個小組，每小組六人，含小組長一人、成員五人。小組成員中的1號工檢查機油與冷卻液數質量情況，2號工檢查燃油數量、操縱桿件恢復情況，3號工檢查電路連接和蓄電池緊固，4號工檢查液壓系統和胎壓值，5號工檢查各類連接結構的緊固情況。每個成員將檢查結果向小組長報告，各小組長向課代表報告，課代表根據檢查結果向教師報告。

3.5.3 分組訓練

分組開展挖掘機基礎駕駛與施工作業練習，鍛煉學生的挖掘機操作能力。基礎駕駛訓練包括起步、轉向、換擋、制動、倒車等；基本作業包括斷續作業法和連貫作業法等。施工練習過程中需要注意安全和施工任務要求。

3.5.4 討論交流

針對尚未練習和已經練習完成后下車的輪換學生，由教師主導，學生為主體，開展面對面討論與交流，分享心得，促進共同提高。

3.6 總結提升

課堂教學結束前，先由課代表對本次課的學習內容、好的方面、不足之處進行講評，然后由教師對課代表的講評內容進行補充，接著梳理課堂教學知識脈絡，突出重點與難點，完成課堂總結提升。最后布置下次課學習任務，開啟下一個O-PIRTAS循環。

4工程機械操作使用教學實踐分析與反思

4.1 0-PIRTAS教學模式應用分析

為了檢驗O-PIRTAS教學模式在工程機械操作使用課程中的應用效果，選取道路橋梁與渡河工程專業兩個期班各30人進行對比研究，一個班級采用O-PIRTAS教學模式作為實驗班，另一個班級采用傳統教學法作為傳統班，由同一位教師授課。經過兩個學期的實踐探索，形成的數據如表2所示。

從表2可以看出，實驗班的作業率、期末班級均分和評教滿意度比傳統班高，具體如下。

1）實驗班的推土機、挖掘機作業率比傳統班高出很多，這是因為推土機鏟刀升降控制、挖掘機左右操縱手柄的協調運用是初學者的難點。對教學難點，實驗班學生通過課前觀看視頻、模擬訓練和課中知識點回顧測試等環節，能夠快速熟悉推土機鏟刀控制和挖掘機手柄使用；而傳統班的學生需要花費課堂時間去練習與實踐，浪費了寶貴的課堂時間，學習效率相對低下，導致推土機和挖掘機的作

表2傳統班與實驗班期末成績與評教數據

業率相對較低。

2）實驗班的裝載機和壓路機的作業率比傳統班稍高，但不太明顯。這主要是因為雖然經過課前的視頻教學與模擬訓練，但教學大綱對裝載機的作業要求是僅練習一次鏟裝法，該鏟裝法針對松散土壤操作難度不大；教學大綱對壓路機的作業要求主要是進行壓實作業，不作工藝要求，操縱相對簡單。正因為裝載機和壓路機的作業要求不高，所以實驗班的作業率雖然比傳統班高，但是沒有推土機、挖掘機作業提高得明顯。

3）實驗班的期末班級均分比傳統班高，這得益于課前、課中與課后的連貫教育和翻轉課堂運用，也直接提升了評教數據。實驗班評教數據較高的另一個原因是課前讓學生開展了模擬訓練，豐富了教學手段，激發了他們的學習興趣。

4.20-PIRTAS教學模式實施建議

4.2.1 設定明確教學目標

在實施O-PIRTAS教學模式之前，可以結合布魯姆教育目標分類法，將教學目標分為認知、情感、動作三大領域，也可從知識、能力、素質三個方面確定教學目標。目標明確后，要適時告知學生。教學過程中還要根據教學對象特點和教學進程，適當調整優化教學內容與策略。

4.2.2 提供豐富的教學資源

O-PIRTAS的關鍵環節就是要充分利用學生的課外時間，挖掘其學習動力與潛力。因此，教師需要為學生提供豐富的學習資源，以培養學生的自主學習和創新能力。對于非涉密課程，可以通過互聯網分享文字、圖片和視頻；對于涉密課目訓練，可以通過專用網絡或半實物模擬器進行訓練[]。為了激發學生學習興趣，改進教學組訓方式，增強課堂教學效果，必須進一步完善工程機械模擬器的功能與性能。

4.2.3 引導學生積極參與

學生積極參與是實施O-PIRTAS教學的前提和基礎。教師要采取多手段多途徑激發學生的積極性，引導學生主動參與課前預習訓練、課中互動交流和課后總結反思的各個環節，將之前被動地學習知識變為主動去探究應用知識，從要我學變為我要學，以充分發揮O-PIRTAS的作用，增強學習效果[8]。

4.2.4實時調整授課方式

O-PIRTAS教學模式包括傳統版、操作版、翻轉版和綜合版等多種類型，還可以進行變式與再變式。教師需要及時了解學生的學習情況，采用合適的O-PIRTAS版本，調整教學策略，以提高教學質量。

4.2.5科學劃分教學模塊

學生的課外時間并不充裕，如果每門課程或每個教學模塊都安排大量的預習和復習，學生將難以應付。一旦學生沒有時間完成預習任務或預期目標，教學效果反而更差。因此，教師需要根據教學進程、學生反饋情況、模塊教學內容進行綜合考慮、科學劃分，分步驟推動O-PIRTAS模式的運行。

5 結束語

O-PIRTAS教學模式作為一種新興教學手段，以其獨特的優勢和價值為教育教學注入新的活力。該模式不僅可以為教師的授課進程提供新思路，促進教師角色轉變，使教師從傳統的知識傳授者轉變為學生學習過程的引導者和促進者，而且強調學生在學習過程中的主體性、主觀性和互動性，能有效增強學生的學習效果和實踐能力。當然，任何一種教學模式都有其適用范圍和局限性，O-PIRTAS也不例外。從教師角度看，該模式增加了教學負擔，體現在優化教學設計、課前參與視頻教學輔導和模擬訓練組織、課中主導教學進程等方面。從學生角度看，該模式需要投入大量課余時間，體現在課前需要花時間預習。對于課代表，他們需要花時間與教師溝通，才能在教師主導下完成教學過程。對于非課代表，其他學生則需要習慣無授課經驗的同學開展教學活動。因此，在推廣和應用O-PIRTAS模式時需要結合實際情況和教學需求對其進行變式，靈活調整和優化教學進程，以充分發揮其優勢，有效推進教育教學改革。

6 參考文獻

[1]郭建鵬.翻轉課堂教學模式：變式一統一一再變式[J].中國大學教學，2021（6）：77-86.

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[3] 吳望治.基于O-PIRTAS翻轉課堂教學模式在高校思政課的應用[J].吉林工程技術師范學院學報，2024，40（2） ：26-29.

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[5] 曹建平，高富東，范加利，等.在線虛擬訓練系統支持下的軍校實踐課程線上線下混合式教學設計[J].大學教育，2022（10）：253-255.

[6]王辰寧.O-PIRTAS翻轉課堂教學模式下初級日語學習者學習性投入研究［J].吉林省教育學院學報，2023，39（5）：61-71.

[7]李居偉，郭昕鈺，冷潔.O-PIRTAS翻轉課堂教學法在涉密課程中的應用[C]//教育部高等學校航空航天類專業教學指導委員會.第三屆全國高等學校航空航天類專業教育教學研討會論文集.青島：海軍航空大學青島校區，2022：622-624.

[8]韓秋楓，王鳳芹，杜晶.基于O-PIRTAS模式的大學計算機基礎教學實踐[J].中國教育技術裝備，2023（21）：138-140.