改革电气技术实践课程探索学生创新能力培养

于文兵 吕品 陆春雨 王哲健

摘要：针对现有电气技术实践课程对学生认知探究能力、工程应用能力以及创新能力培养不足的问题，分析学生认知探究能力和工程应用能力对培养学生的创新能力的重要作用。以能力与知识的关系为切入点，提出以知识到能力的迁移方法为主线，围绕电气技术实践课程改革，探讨如何通过不同类型的实践项目培养具有创新能力的应用型人才培养模式。

关键词：电气技术实践；创新能力；认知探究能力；工程应用能力；应用型人才

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）32-0101-02

一、引言

随着上海建设具有全球影响力的科技创新中心步伐的加快和产业结构调整的加速，社会对既有扎实理论基础又有较强实践能力的创新应用型人才的需求更加迫切。高校作为高层次人才培养的重要基地，其实践教学在培养学生的工程应用能力和创新能力方面具有不可替代的作用。上海电机学院工业技术中心是面向全校的工程实践教育和创新素质教育基地，是本科生实践教学的主要承担者。本文针对电气技术实践课程教学中存在的问题，研究了如何在实际教学过程中培养学生的创新能力。

二、电气技术实践课程教学现状分析

工业技术中心开设的电气技术实践课程是面向电气学院、机械学院以及电子信息学院等院系相关专业的基础实践课程。训练内容包含4个模块：电子技术、电气控制、电气检修和PLC技术，每一模块对应一门实践课程。在这4门课程的教学过程中，存在以下三个方面的问题：教学内容滞后，现有的电气技术实践内容不能反映当前的技术特点，学生无法通过实践课程掌握电气类专业领域的新技术；教学缺乏系统性，4门实践课程的教学内容之间没有太强的关联性和递进性，不能系统地锻炼学生的工程应用能力；教学形式单一，“依葫芦画瓢”式的学习缺乏对学生能力的培养，无法培养学生的创新能力。

三、在电气技术实践教学改革中培养学生创新能力的方法

能力的基础是知识。从理论知识到实践应用实质上是从知识到能力的迁移。如果学生不能牢固掌握专业课程所需要的基础知识，培养其认知探究能力、工程应用能力以及创新能力则都将是空谈。在以培养学生创新能力为核心的电气技术实践课程教学改革中，以知识到能力迁移的方法为主线，在教学过程中采用基于“先行组织者”的方法培养学生的认知探究能力，采用基于“产品全生命周期”的理念培养学生的工程应用能力，让学生理解认知探究能力和工程应用能力是创新能力的源泉，在实践中促进学生的专长发展有利于学生创造力的可持续发展。

1.基于“先行组织者”的认知探究能力培养。现有的电气技术实践课程教学是一种“教师讲，学生照着做”的验证性实验模式。这种教学模式看似节省了实验时间，实际上学生却失去了对新事物认知探究的机会。最终导致很多学生不会分析实验出错的原因，严重影响了学生独立操作能力和分析问题能力的培养。为了促进知识到能力的学习迁移，奥苏贝尔根据认知同化理论提出了“先行组织者概念”，目的是在向学生传授新知识之前，先给学生一个简短的引导性学习说明，通过引导性学习说明激发学生的认知探究能力。为此，我们对现有的电气技术实践课程中的基础性实践教学内容进行了梳理，筛选出有利于学生掌握电气技术实践的方法与基本技能的教学内容。针对每一门实践课程，最终确定了3个基础性实践项目作为教学内容，并且为每一个基础性实践项目制定有效的引导机制，即编写一些有启发性的问题，要求学生通过查阅资料给出自己的解决方案，引导他们对已完成的实验方法进行改进。例如，针对“万用表、示波器的使用”基础性实践项目，把与该项目相关的微视频作为具体的“先行组织者”培养学生的认知探究能力。其步骤如下：首先，教师向学生提供与项目相关的微视频作为学生自主学习的学习资源；其次，教师在课堂上提供该项目的学习任务单，要求学生根据自主学习的微视频进行自学效果测试；最后，教师组织学生在课堂上围绕自己的问题积极参与互动讨论以深化学习效果，进而通过项目驱动，引导学生自制作品并进行展示和经验交流，以达到强化学习的效果。由于在以上每一个基础性实践项目中都采用了基于“先行组织者”的方法，学生的学习积极性有了明显提高，整体反映较好。

2.基于“产品全生命周期”理念的工程应用能力培养。现有的电气技术实践课程教学对学生工程应用能力的培养常常是离散、间断和局部的，而现代科技工程是机械、电子、信息、材料、管理以及人文等多学科的交叉与融合。因此，工程应用能力的培养已不再是传统意义上的单学科及技能训练，而应当转向产品制造过程全生命周期的综合实践与创新实践相结合。这是因为“产品全生命周期”能力要求学生在一个完整而逼真的工程活动系统中进行“产品全生命周期”的运作体验，建立全面的工业生产意识，锻炼在准企业和工业环境下的构思、设计、实施和运行的整个过程。将技术、工程和人文等多个学科进行交叉融合可以通过实践解决实际问题并进行创新设计培养和提升学生的创新能力。因此，我们将电气技术实践教学内容按电子技术、电气控制、电气检修和PLC技术进行模块化划分，研究设计了能贯穿以上4个模块的“递进式”的实践项目。这些实践项目均以电子技术模块和电气控制模块为基础，对电气检修模块和PLC技术模块进行应用拓展。例如，在实际的教学过程中，把“C1650车床控制部分”视为一个产品，将该控制线路的设计、安装、调试、检修与应用作为产品的全生命周期。为了采用基于“产品全生命周期”的理念培养学生的工程应用能力，采取了如下步骤：首先，要求学生通过查阅与车床相关的资料，学习机床电气控制的基本原理，如主电路、控制电路和辅助电路等，让学生了解车床的设计；其次，要求学生理解线路中的每一个按钮、接触器等电气原件的作用，在仔细解读分析原理图的基础上对复杂的线路做好标记，把复杂的线路简化为多个独立线路，以方便实现线路的安装；再次，要求学生通电调试线路，检查布线的正确性和各接点的可靠性，密切注意电动机、电器元件及线路有无异常现象；然后，要求学生分析故障可能产生的原因，并对照原因耐心检查线路，排除故障；最后，要求学生进一步调查车床的批量生产、市场需求、销售、维修以及回收等问题。虽然在该项目的训练中，学生仅仅能在课堂上亲自动手完成线路安装，但“产品全生命周期”的理念却能让学生前期学习的原理为检修的应用奠定基础，后期市场情况的调查使学生能进一步了解车床控制的新技术与发展趋势，开拓他们的视野。由于在工程应用能力的培养中引入了“产品全生命周期”的理念，学生撰写的实验报告内容不再仅仅局限于操作过程，还包括了丰富的理论知识、详尽的故障原因分析以及了解的新技术等。由于“产品全生命周期”的每一阶段都可能衍生出新的問题，因此，这种工程应用能力培养的方法对知识的融会贯通有巨大帮助，有利于培养学生的创造能力。

四、结语

实践教学对培养学生的创新能力具有特殊的作用。本文分析了电气技术实践课程教学中存在的问题，阐述了认知探究能力、工程应用能力和创新能力的重要性。指出创新能力的培养与认知探究能力和工程应用能力的培养密不可分，认知探究能力和工程应用能力是创新能力的源泉。在电气技术实践教学过程中，以知识到能力迁移的方法为主线，引入“先行组织者”“产品全生命周期”以及“专长发展”等理念培养学生的认知探究能力、工程应用能力和创新能力的优化。这些实践教学内容、形式与方法的改革，不仅激发了学生探索知识的欲望，也让他们获得了提高工程应用能力和发展创新能力的方法，具有很高的推广价值。

参考文献：

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