机床电气自动控制课程混合式教学模式设计与实践

摘  要：目前在机床电气自动控制课程教学过程中，以教师讲授为主，学生学习主动性不高，过程评价不够全面，难以培养学生分析解决问题的能力。该文基于超星平台，充分体现以学生为中心的教学理念，构建线上线下混合式教学模式。将教学过程分为课前、课中、课后三个阶段，每个阶段都需要学生深度参与，将形成性评价和总结性评价相结合来评价学习效果。教学实践表明，线上线下混合式教学法能提高学生对课堂的参与度，总体教学效果得到明显提升。

关键词：混合式教学；线上线下；超星平台；教学模式；电气控制

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2025）07-0110-04

Abstract： At present， in the teaching process of Electrical Control of Machine Tools course， teachers are the main focus， and students' learning initiative is not high. The process evaluation is not comprehensive enough， making it difficult to cultivate students' ability to analyze and solve problems. A blended teaching mode combining online and offline learning was developed based on the superstar platform， fully reflecting the student-centered teaching philosophy. The teaching process is divided into three stages： pre-class， in-class， and post-class， which require deep student participation. Formative and summative evaluations are combined to evaluate learning outcomes. Teaching practice has shown that the mode can increase students' participation in the classroom， and the overall teaching effect was significantly improved.

Keywords： blend teaching; online and offline; superstar platform; teaching mode; electrical control

机床电气自动控制是沈阳农业大学机械设计制造及其自动化专业的核心课程。通过本课程的学习，要求学生具备机床电气控制线路的阅读和设计能力，并能根据控制要求选择合适的电气元件组成控制系统，为学生将来从事电气控制系统设计、维护及相关技术管理等工作奠定基础。原有教学模式以教师课堂讲授为主，学生对课堂的参与度不高，课前预习主动性不够，课后知识拓展对学生能力差异考虑不全面。教师进行成绩评定时，以试卷成绩为主，过程性评价不够全面。

随着互联网技术和现代信息技术的发展，融合各种在线课程资源的教学模式在高等教育中得到了广泛探索与实践[1-2]。混合式教学模式将线上学生自主学习和线下教师集体授课的优势相结合，将知识学习过程放在线上，知识内化过程放在线下，教学活动灵活多样，鼓励学生主动参与教学全过程，自主获取知识，提高教学效果[3-4]。结合机床电气自动控制课程教学过程中存在的问题，本文基于超星平台进行了混合式教学模式的探索。

一  学情分析

机床电气自动控制课程面向对象是机械设计制造及其自动化专业大学三年级学生，先修课程学过电工与电子技术、机械工程控制基础等，对控制技术有一定的了解。但是学生仅仅掌握一些基本的方法和理论，难以解决复杂工程实际问题。随着机械装备自动化程度的提高，先进控制技术应用越来越广泛，要求本专业学生要紧跟行业需求和技术发展动态，掌握继电器接触器控制系统的组成及工作原理，对控制系统进行比较与综合；根据不同控制技术的特点和适用性，对机床的控制问题进行分析；根据机床的控制要求，进行控制系统设计。

目前网络上教学资源丰富，学生也善于通过互联网获取相关的知识，但是知识存在碎片化的现象，知识体系不完整，学习方式相对单一。基于上述情况，开展课前自主探究学习，课前布置任务，让学生带着问题进行线上学习、去思考、去探究，激发学生自主学习的兴趣，明确学习任务和目标，并在课堂教学过程中内化。课堂上通过小组合作的方式进行知识点验证，分析知识应用的本质，最后结合线上评价对学生学习效果进行评估。课后再以任务作为拓展让学生进行自主探究分析，完成课程相关知识的迁移。整个教学过程以问题为前导，以任务为驱动，开展“以学生为中心”的教学[5-6]。

二  混合式教学资源建设

线上资源采用超星平台东北大学徐林教授主讲的课程常用电气控制技术，发布其中12个任务点，包括电器的基本知识、电磁式控制电器的结构和工作原理、接触器、继电器、熔断器、低压断路器、其他主令电器、电气控制线路图的绘制原则、电动机基本控制线路、三相鼠笼式异步电动机的降压起动、三相鼠笼式异步电动机制动控制和电气控制线路设计原则。该平台提供了视频学习、课后作业、章节测验、学习进度统计和课堂管理等模块，是一个集资源管理、教学互动、管理评价于一体的网络教学平台。教师可以利用平台进行课程资源建设、学生学习行为管理、线上交互式教学和教学组织与评价等。该平台可以记录学生的学习过程，同时创造一种良好的学习氛围，打破时间和地点的限制，满足学生与学生之间、学生与教师之间的互动交流。教师可以在平台上进行作业批改，给出成绩，了解学生对知识点的掌握情况，而且作业成绩可以自动计算到平时成绩中，减轻了教师的统计负担。建课方教师完成线上知识点讲解，用课方教师负责布置线上作业、在线批改、检查学生任务点完成情况，并根据课程内容利用讨论区域和学生开展线上互动，调动学生参与学习的积极性。建课教师和用课教师可以共同完善平台资源，不断丰富线上学习内容。

线下资源采用的教材为王振臣、齐占庆主编，机械工业出版社出版的《机床电气控制技术（第5版）》，以及课程组自己制作的PPT课件。课堂学习主要采用任务驱动的翻转课堂方式，培养学生解决问题和团队协作能力。

三  混合式教学模式设计与实践

线上线下混合式教学，本质是解构知识体系、重构学习体系的过程。混合式教学强调学生是学习的主体，学生的学习过程及能力的达成是教学活动的中心，将“以教师为中心”转变为“以学生为中心”的教学模式，实现教学主体的改变，学生对课堂教学活动的参与度直接影响教学的效果。因此，本课程通过混合式教学，主要目的是提高学生对课程的参与度。

将学习过程分为课前、课中、课后三个阶段，每个阶段需要教师和学生共同参与，如图1所示。通过网络教学资源和智慧教学工具以及翻转课堂，让学生真正地参与到课程讲授的各个环节，做到以学生为中心。教师根据教学进度，运用提问、案例分析、讨论和角色扮演等教学方法，利用学习通选人、抢答、分组讨论等功能，引导学生变被动学习为主动学习，积极参与到课堂讨论中，增强师生互动，提高教学效果。

图1  混合式教学实施过程

（一）  课前

为了激发学生主动参与学习，课前要进行课程内容导入，同时要让学生明确通过本节课程学习后需要达到的目标，从知识、能力、素养等多个不同维度帮助学生进行课程安排，明确重难点，为完成课堂学习内容奠定基础[7]。上课前1周，教师线上发布教学视频、情境案例、学习任务单和在线测试题等，引导学生带着问题进入本章节课程的学习。学生可自由选择学习时间，发现问题可以随时给教师留言，双方交流不受时间和地点的约束。教师通过回复学生提出的问题，查看学习任务的完成情况，可以了解学生能力的差异，为后期个性化教学的实施做好准备。以“三相交流异步电动机的起动控制”为例，课前学习任务单见表1，教学目标见表2。

对电气元件工作原理的熟练掌握是设计电气原理图的基础，因此，课前布置的其中一道测试题主要考查学生是否掌握接触器的工作原理。测试结果显示，回答正确的学生占86.6%，说明大多数学生对该知识点已经掌握。但仍然有13.4%的同学回答错误，而且错误原因也不相同。分析错误原因，认为此部分学生对接触器的结构不熟悉，不清楚衔铁和触点的作用以及触点的分类，在课堂上有必要进行讲解。

表2  教学目标

（二）  课中

根据任务对学生知识和能力要求的难易程度，设计了两种翻转课堂模式。一种是个人翻转课堂，主要针对单个知识点，要求学生对知识点内容理解即可，个人完成一定的任务。另一种是小组翻转课堂，主要针对解决复杂设计问题，要求学生对知识点内容能够综合运用并开展团队合作[8-9]。

个人翻转课堂主要针对第一章和第二章的单个知识点，每人完成二个知识点的自学并进行课堂讲授，这些内容相对简单，学生通过自学基本可以掌握，教师主要进行归纳和总结。小组翻转课堂针对所学知识点的综合运用，设计了3个任务，将学生分成3个小组，每个小组负责1个任务，并且选举一名学生为组长，组织小组讨论、任务分工。学生接到任务后，先通过网络平台复习学过的知识点，并查阅相关资料进行分析整理，然后进行电气原理图的设计并在课堂上进行小组汇报。教师在布置任务时，要充分考虑学生的理论基础，既要有一定的难度，又要注意不能太简单，降低学生参与任务的积极性。每组选一名学生在黑板上画出自己的电路，然后讲解其工作原理，其他学生评价是否达到了设计要求，对电路中存在的问题进行提问和完善。要求每名学生对自己所在组的其他同学完成的电路图必须提出问题或改进建议，包括控制要求是否完全实现、电气元件选择是否合理、电路绘制是否符合国家标准和设计方案是否达到最优等，对其他组的任务也可提出自己的看法。如果对相同任务有完全不同的设计思路，也可在黑板上画出进行详细讨论。教师根据讨论情况，适时引导，帮助学生发现问题，启发学生解决问题的思路。最后，教师进行点评和总结，分析设计过程中应注意的问题，指出学习内容中的重点和难点。每个小组汇报完设计方案后，进行全体学生讨论，可以是教师提问学生回答，或者学生提问教师回答，也可以是学生提问学生回答，保证了每个学生都能参与其中。通过对设计方案的不断完善，学生不但巩固了所学的知识，而且锻炼了发现问题、分析问题、解决问题的能力。

在这个过程中，教师不重复讲解知识点，课堂完全以学生为主体，学生来组织课堂内容，教师负责答疑解惑，充分发挥学生的积极性和主动性。在完成任务的过程中，学生完全是主动学习并进行团队分工合作，有的负责设计电路，有的负责课堂讲解，有的负责解答提问，参与形式多种多样。教师通过观察学生在翻转课堂中的表现发现学习过程中存在的问题，结合学生对任务的完成情况，针对不同水平的学生布置不同的拓展任务。对于基础知识掌握比较扎实、设计能力较强的学生，提供一些更为复杂的机床的控制电路，要求学生分析其工作原理，积累更多的设计经验。对于基础知识掌握不牢、设计能力不强的学生，布置测试题和作业题，进一步巩固所学知识。

（三）  课后

课后教学活动的目的是通过给学生布置一定的任务，进行能力和素质的全面训练[10]。课后任务包括课后作业和知识点延伸讨论。通过课后作业，学生可以对课堂上学过的知识进行巩固和应用，教师可以发现学生对知识的掌握情况和应用能力，便于有针对性地进行答疑解惑及个性化辅导。知识点延伸讨论主要面向学习能力较强的学生，可以在课堂知识的基础上有一定拔高，通过查阅资料和自主思考来完成，引导学生了解和课程相关的学科前沿知识，有利于学生拓宽科学视野，培养科学思维。课后作业包括对已有电路的工作原理进行分析以及根据控制要求设计电路。知识点延伸讨论可以在课堂知识的基础上有一定拔高，有利于学生拓宽科学视野，培养科学思维。发布的讨论主要针对典型机床的复杂控制电路，要求学生分析判断关键电气元件在电路中的作用以及操作过程中可能出现的问题。