基于工程应用为导向的中职教学探索与实践

汤凌 林伟鹏

新修订的《中华人民共和国职业教育法》于2022年5月1日生效实施，这是该法自 1996 年颁布施行以来的首次大修，本次修改范围及力度极大，其中有两点最为引人关注：第一点是首次在法律层面上明确了职业教育的地位，职业教育是与普通教育具有同等重要地位的教育类型，这有助于改变职业教育“低人一等”的刻板印象，也为职业教育发展创造有利的社会环境和蓬勃发展的土壤。中职学校的生源质量也必然会在国家大力发展职业教育的背景下逐步提升。第二点是明确了职教“天花板”被打破，同时根据《关于推动现代职业教育高质量发展的意见》，要求到2025年我国职业本科教育招生规模不低于高等职业教育招生规模的10%，也即意味着未来将有更多的中职生通过职教高考进入职业本科甚至研究生阶段，接受更高阶段的职业教育。

在大环境的驱动下，中职生源素质逐年提高，在升学与就业并重的模式下，专业课的教学不应只是停留在简单的校企合作或单纯的实践学习层面。以往更多的是强调在真实的工作环境下锻炼中职学生的动手能力，中职学生大多只是从事重复繁杂的基础工作，教学工作也没有很好地将工程教育融入其中，与工程应用存在脱离，这不利于中职生的个人发展，后续也会因学习动力不足，缺乏持续学习的能力而止步不前。为更好地培养高素质技能型人才，中职学校专业课教学应以工程应用为导向，培养学生工程思维，提高学生持续学习的能力和动力，为更高阶段的職业教育打下坚实的基础。

一、工程思维及应用能力培养的重要性

工程是有组织有计划地应用有关科学知识和技术手段将现有的已知实体转化为符合一定预期并具备特定使用价值的人造产品的活动。工程思维是在工程活动及研究等过程中产生的思维方式之一，属于设计思维中的一种。工程思维广泛体现在各种不同类型的工程活动中，是通过实践而产生的特定思维。工程应用强调工程思维具有实践性，面对的一定是一个个具体的现实问题，为达到某种设想、设计、蓝图或目标而产生的实践性思维；工程应用又在一定程度上体现了工程思维具有一定的创新性，通过创造性的方案解决一个又一个具体的工程困难，所以创造性思维也是工程思维的一部分；同时，工程思维也是一种综合性思维，汇集不同方面的要素、知识、技术等，通过相互融合，用以解决具体工程难题。

教育部于2010年提出了 “卓越工程师教育培养计划”，随后又再次提出“卓越工程师教育培养计划2.0”，该计划旨在培养和强化大学生的工程能力和创新能力，这在高等院校掀起了一场工程教育领域的重要改革，并推动工程教育在高等院校如火如荼开展。工程思维的培养同时也备受基础教育界关注，在普通教育中小学阶段均有开展工程思维教育的课题研究及实践。

工程思维是一种先进的思维，它强调了学生在运用所学知识的同时，通过系统的规划来分析解决各类工程应用实际问题。工程思维强调学科知识的应用环境，通过构建一个分析和解决复杂问题的知识框架，从而为学生提供持续分析和解决问题的思维能力。所以，进行工程思维教学，目的并非为了仅仅提升学生的解题能力，更重要的是让学生综合运用所学知识，并结合现实环境因素，进行探究式学习，全面提升持续学习的能力和动力，最终成为21世纪高素质技能型人才。

目前针对中职学校开展工程思维教学改革的研究较少，这是中等职业教育缺失的一环。随着新职教法的落地，《职业教育提质培优行动计划（2020-2023年）》的实施，职业教育将大有可为。中职教育是职业教育中最基础、最重要的一环，是最早进行科学的、系统的职业训练及教育的起点，中职学校所开展的教育活动对学生一生的影响是巨大的，所以中职学校加强工程教育、专业课教学改革以工程应用为导向势在必行。

二、以工程应用为导向的教改实施方案

下面以我校中级电工课程为例进行阐述。专业课教学实施以工程应用为导向的教学改革，既可以充分调动学生学习的积极性，又能够发挥学生学习的主体作用，提高教学有效性，从而适应职业教育教学改革的需要。

1.以工程实际应用问题切入教学

以课程“三相异步电动机降压起动控制线路”教学为例，在课程的开始不是立即开展“填鸭式”知识教学，而是提出一个工程实际应用问题切入教学。首先，将背景知识抛出，三相异步电动机在直接起动时起动电流将是额定电流的4倍到7倍不等，紧接着介绍具体实际应用场景以抛出工程应用问题，如果在电源变压器容量不够大并且电动机功率较大的情况下，直接起动将导致电源变压器的输出电压下降，这必然会减少电动机本身的起动转矩，而且也会影响同一供电线路中其他用电设备的正常工作，并且电动机自身的绕组也会严重发热，将加速设备的绝缘老化，缩短设备的使用寿命。抛出这个工程应用实际问题后，让学生自己思考如何解决起动电流过大的问题。为提高教学效果，可利用matlab仿真软件仿真电动机直接起动时电压、电流等情况，加深学生对实际工程应用问题的认识。

在充分介绍工程实际应用问题后，发挥学生学习主动性，让学生自行提出解决方案，并开展讨论，绝大部分学生都能自行想到降压起动这一方案，至于如何降压，学生会根据自身知识面的不同提出不同的降压方案。

参与降压起动方案的设计，吸引了学生的注意力，发挥了学生学习的主体作用，后续教学便水到渠成。教师再分别讲解定子回路串电阻降压起动控制线路、自耦变压器（补偿器）降压起动控制线路、星三角降压起动控制线路。

2.探究工程应用设计理念

工程思维是在工程活动及研究等过程中产生的思维方式之一，属于设计思维中的一种，所以工程思维训练必须对设计理念进行分析探讨，教学过程中不能仅仅传授知识，还要探究工程应用背后的设计理念，在实际教学实施过程中，应当加强知识的引导，从而激发学生自觉地进行主动思考。

同样以课程“三相异步电动机降压起动控制线路”为例，为实现降压，定子回路串电阻的方案是学生最容易想到的设计思路，直接应用了串电阻分压的原理，这也是学习电路最基本的知识，但该方案降低了起动转矩，增加了功率的损耗，不符合工程应用的设计理念；其次是采用变压器降压方案，可以直接对交流电压进行电压值调整，这样起动转矩和起动电流均可以调节，但变压器体积庞大笨重，同时经济成本高，现场实际使用频率并不高。如何找到经济实用的方案，成为关键，这个时候让学生复习电动机星三角形联结，便可顺势引导学生设计出星三角降压起动控制线路，这种控制方式简单经济，容易控制，线路改变少，使用较为普遍，符合工程应用实际需求。但其起动电流较低，导致起动转矩小，故而也只能适用轻载或空载起动。

通过上述各种设计方案的对比分析，试图让学生了解设计人员的设计流程，理解各种设计背后的优势及缺点，并与所学知识相结合，使学生能够自主地思考，增强学习的积极性，提高学生持续学习的动力。

3.实际工程应用案例讨论学习

随着校企合作的深入开展，课程的教学不能再仅仅局限于书本的知识，而应该结合现场教学，充分发掘现场实际工程应用的案例进行分享，让学生充分思考工程应用背后的设计理念，加强理论知识的学习，并提高持续学习的能力。

以电工课程为例，继电器是使用非常频繁的低压电器，继电器吸合时间是指从线圈得电到衔铁完全被吸合所需要的全部时间；释放时间是指从线圈失电到衔铁完全被释放所需要的全部时间。一般继电器的吸合时间或释放时间均为0.05～0.15s，快速继电器则为0.005～0.05s。某企业现场驱动设备有400多个，为验证设备驱动能力，国家标准要求定期检查设备驱动能力，由于现场运行过程中现场设备不能随意动作，于是设计人员巧妙利用继电器吸合时间要求，即使最快速的继电器也需要5ms线圈得电时间才能驱动触点动作，于是如图1所示，在CIC机柜中的CIM试验面板发送脉冲产生使能命令，该使能命令经SRC发送给所有的CIM设备板卡，CIM设备板卡内部电路的脉冲发生器将产生1ms的窄脉冲，由于该脉冲时间太短，远小于快速继电器的吸合时间，所以不会使现场专设驱动器中的继电器实际动作，但会被位于驱动指令输出端的脉冲检测电路检测到，然后该检测电路信号通过总线环网传送到试验接口装置设备，进而向维护试验工具发送检测结果，从而产生试验报告，验证设备驱动能力正常。

通过企业实际工程应用案例分享，学生感受到了课程知识的局限性，但又认识到了课程知识的基础性，只有在打牢课程知识的基础上，才能更进一步提升工程思维能力，提高持续学习能力。

4.利用实训平台实践工程思维

通过以实际工程应用为导向完成课堂教学任务后，基本打通学生工程思维的“任督二脉”，但更为关键的是还要让学生在实训平台完成实践操作。实训平台仍然以工程应用为案例，要求学生自主设计解决方案，通过实践操作完成工程应用验证工作。

为督促学生达到工程实践效果，专业课教学的改革还包括课程考核内容和方法的改进，课程考核将主要考核学生的自主设计能力及实际动手能力，按照技能考核规范对每个环节、步骤进行评分，同时将学生的实践总结纳入考核范畴，以践行工程思维，达到提高学生工程应用能力的目的。具体考核评价标准见表1。

三、结论

教学改革是一个需要长期探索并与时俱进的过程，随着职业教育的发展，中职教育将迎来重大的发展机遇期，中职教学作为职业教育中的重要环节，具有非常重要的地位。中职电子专业作为工科门类下属学科，应尽快加强工程教育，以工程应用为导向开展教学改革，培养学生工程思维能力，提高中职生持续学習的动力及能力，为更高阶段高素质技能型人才培养打下坚实基础。同时工程教育不是一蹴而就的事情，培养学生工程思维，必须坚持以工程应用为导向的教学，循序渐进逐步提高。

随着职业教育的发展，职业教育将建立“中职-高职-本科-研究生”的教育立交桥。本文对中职专业课教学改革进行了有益探索及实践，取得了一定成效，为有效培养适应我国经济社会高质量发展的高素质技能人才作出贡献。

责任编辑陈春阳