教学能力比赛一等奖获奖作品！基于大赛的教学设计应用与方法

教学能力比赛一等奖获奖作品！基于大赛的教学设计应用与方法本文以大赛成果为基础，探讨大赛现场教学设计的方法，以促进教师教学设计和课堂教学能力的提升。一、课程模块的设计与构建（一）设计原则与方法由于在新的教学能力比赛规则中，要求提供一门专业课连续16课时教学设计，现场教学要从16课时中随机抽取1课时作为上课内容，难度相对较大。为了使现场教学展示能够达到比较好的效果，专业课程模块的设计与构建要满足以下几点要求：（1）知识结构设计要科学，内容要完整，不能破坏课程知识体系；（2）课题项目设计要来源于企业真实应用，并能整合专业知识和操作技能；（3）课时分配要与工作任务和知识点紧密结合，专业课程存在操作实训环节，要避免出现抽到某一课时无法开展现场教学的情况。（4）知识点的设计既要相互融合，又能独立展示，保证每一个课时的内容都有完整的工作任务，并能解决实际问题。（二）设计案例解读以《液压与气压系统的安装与调试》课程为例，内容分为液压与气动两部分，依据专业人才培养方案和国家专业教学标准，对课程结构进行优化整合。如图1所示，对液压部分知识整合，通过液压千斤顶的工作原理及使用、工业液压泵站的搭建与调试、液压马达正反转控制及流量调试三个项目构建液压系统基础概念与操作技能模块；采用折弯机、双缸辊轧机、四柱冲压机为项目载体构建液压系统安装与调试模块；依托真实的数控车床液压系统设计典型液压系统分析模块，共七个项目。我们设计的16课时为第二个模块“液压系统典型回路的装调与排故”。具体项目和工作任务的设计主要有以下几点特色：（1）以专业与产业对接、课程内容与职业标准对接、教学过程与生产过程对接为核心目标，打破传统学科课程模式，以工作过程导向构建紧贴产业发展需求的“校企一体、教产对接”专业课程开发模式。让学生在完成具体学习项目的过程中提升职业能力并积累实际工作经验。（2）项目课题全部为企业实际生产案例，项目设计前后呼应、环环相扣，力求让学生在连贯的知识体系中巩固学习。（3）在项目设计中，按照真实的企业设备生产工作流程组织教学内容，项目实施过程还原企业生产过程，实现教学过程与生产过程的对接。着重培养学生解决实际问题的能力，引导学生在企业液压设备生产的真实情景中掌握专业知识、提高技能水平。（4）课时分配要与工作任务和知识点紧密结合，知识点既相互融合，又能展独立展示，16课时中的每一个课时都能呈现完整解决实际问题的教学过程。二、教学内容的设计8～10分钟的现场教学在16课时中随机抽取，所以每个课时的设计要力求结构合理、完整、可展示性强。在比赛中，专业课程现场教学展示要注重教学的实效性，通过合理的教学组织形式和教学资源，突出教学重难点解决方法，实现师生、生生良性互动。具体过程中可按照以下原则完成每一课时教学设计。（一）解决一个完整的问题8～10分钟的时间很短，能够讲清楚一个知识点，解决一个实际问题，呈现一个完整的教学过程，是对教师教学能力的考验。要在学情分析、教学目标的策略选择上下功夫，研究项目教学、案例教学、情境教学，“教学做一体化”教学的实践，并结合信息化教学手段进行设计。（二）以企业实践应用为载体专业课程教学要坚持以工作过程为主线，加工制造技术是强国智能制造的基础，落实教学标准，对接职业标准。整合知识和技能，重构课程结构，设计过程中要将相关专业领域的新技术、新工艺、新方法转化为教学内容。（三）教学过程对接生产过程整个教学过程应该建设新型教学场景，将企业车间转变为教室、课堂，开展现场教学、情境教学。以学习者为中心，突出学生的主体地位，广泛运用启发式、探究式、讨论式、参与式等教学方法，优化教学生态，促进学生主动学习、释放潜能、全面发展。（四）课程思政的严谨切入将简单的工艺做到极致，培育大国工匠的基因；严格的安全操作规范和操作工艺流程，在高起点平台上加快自主创新能力和实力；引入大国重器，提升民族自豪感等思政点融入到专业课程教学中去。三、教学资源与信息化手段的融合与应用信息化教学能力是将信息技术与教学过程深度融合的能力。但是，有很多教师认为“传统教学+信息化手段=信息化教学”，这是不正确的。比如教师在教学过程中利用多媒体课件进行内容讲解，让学生利用手机或平板进行辅助教学等，虽然在一定程度上激发了学生学习兴趣，但没有真正改变“教师传递到学生接受”的传统模式，不是真正的信息化教学。专业课程的教学设计要在师生角色定位、教学组织形式、项目内容、教学互动形式、项目考核与评价等方面有所创新，而不是机械的运用信息化教学手段。如蓝墨云班、课堂派、超星等信息化平台的使用，都会贯穿整个教学过程，但并不是处处用，确有必要才会使用。在此基础上，深入研究利用现代信息技术解决专业课程教学过程中的抽象问题，将抽象的专业知识进行直观展示。例如笔者团队设计的《液压与气压系统的安装与调试》课程，利用大量的信息技术和专业课程虚拟技术直观地向学生展示，达到了比较好的效果。（一）直观的三维立体模型，深化学生对专业设备的理解在折弯机、双缸辊轧机、四柱冲压机三个项目的任务二“液压回路安装调试”中，采用结构图动画将抽象的图纸具体直观化，降低识图难度，激发学生的学习兴趣。学生通过结构图动画和设备三维仿真软件理解其工作原理，及时判断失败原因，完成调试任务。（二）利用严谨的工业化数据仿真，引导学生洞悉企业产品开发在折弯机、双缸辊轧机、四柱冲压机三个项目的任务一“回路仿真分析”中，如图2所示，学生通过FluidSIM-H软件进行虚拟测试和数据分析，培养学生通过对性能曲线的分析得出正确结论的能力。（三）便捷的调试工具，带领学生走进企业生产在折弯机、双缸辊轧机、四柱冲压机三个项目的任务二“液压回路安装调试”中，调试工具、仿真软件的应用，帮助学生正确调试液压设备，虚实融合突破教学重点。如图3所示，参考企业为四柱冲压机新设备搭建调试环境的案例，采用系统功能调试工具，可以在不影响设备整体电气控制系统的基础上对各模块功能进行独立调试。（四）真实的远程监控系统，激发学生探究新技术理念在折弯机、双缸辊轧机、四柱冲压机三个项目的任务三“回路故障分析与排除”中，引入“互联液压”新技术理念。学生使用手机终端对液压设备进行远程控制.如图4所示，学生使用手机终端对液压设备进行远程控制，并通过监控界面查看实时运行数据及报警信息，第一时间获取异常参数，避免了从问题向事故的转化。改变了传统排故教学模式的同时，使学生体验到新技术对设备排故带来的便捷。四、专业课程教学过程对接生产过程的设计方法（一）专业技能教学的突出问题与应对策略目前专业技能教学过程中，学生缺乏生产实践经验，技能操作的安全规范和工艺规范需要加强。而让学生直接参与企业生产又很不现实，有限的校企合作资源也无法大量解决专业教学实际问题。为此，我们在专业课程教学设计的过程中进行了如下处理。如表1所示。（二）教学过程对接生产过程的设计方法教学过程对接生产过程的核心就是通过引入课程对应的项目工种所需的相关知识技能点，以企业项目和典型工作任务为单元设计，在工作中学习、学习中工作的教学情境，将安全意识、质量意识、敬业精神、团结协作等贯穿整个学习过程，在企业岗位轮换中体验不同的职责与工作流程。如图5所示，笔者团队的参赛内容采用项目化教学，力求实现企业生产走进课堂，学生从课前的领取“工作任务书”，到课上的实际液压回路的测试、安装、调试与排故，参与项目实施的整个过程。在工作中学习，学习中工作，在轮岗训练中体验不同岗位的职责与工作流程。使学生的职业能力和职业素养得到锻炼和提升。五、大赛现场教学设计案例展示（现场教学选择的内容是：冲压机液压回路故障分析与排除）（一）问题导入：实时监控大屏同学们，操作区的四台冲压机设备全部出现了故障。刚才各生产小组通过手机对设备进行了远程控制，并通过远程数据监控系统获取了冲压机的运行状态和参数。我们一起来看一下故障数据。（二）问题分析：PPT原理图，配合板书总结故障现象和数据监控数据显示，系统压力为6.0MPa，运行速度为0mm/s，保压压力为0MPa。出现这样的问题我们该如何解决呢？设备排故是以设备功能和系统工作原理为依据的，我们看一下冲压机设备正常的功能和参数是怎样的。当冲压机设备正常工作时要执行液压缸快进、工进、锁紧、快退四个动作，并且在动作过程中，其动作参数系统压力为6.0MPa，运行速度为80mm/s，保压压力为5.8MPa。我们再看系统的原理图，在冲压机原理图中的基本控制回路有哪些呢？冲压机中的液压回路有泵站、换向回路和锁紧回路。泵站提供系统动力源，换向回路实现液压缸的下降上升功能，锁紧回路实现液压缸任意位置的锁紧功能。请大家思考一下，液压缸不能动作的现象可能是什么原因造成的呢？（三）泵站故障排查：配合远程数据与PPT原理图我们逐个模块分析，首先来看泵站。有可能是泵站造成的吗？对，泵站故障确实可能造成液压缸不能动作，但是从我们刚才采集的监控数据看系统工作压力是6.0MPa，证明泵站这个相对复杂的模块是没有问题的。这样借助远程数据分析，已经帮我们把范围缩小了一半了，这种借助数据进行功能分析的方法大家一定要掌握。不是泵站，那会是哪个回路的原因呢？（四）换向回路故障排查：系统回路仿真、动画、示教设备演示有同学认为根据故障数据和现象，应该是换向回路出问题了，那我们来看一个换向回路的功能仿真。我们从回路仿真中可以看到，当换向回路执行液压缸下降、上升的动作时，液压油从泵站出来后，要经过换向阀P口、连接油管、液压缸无杆腔、液压缸有杆腔、换向阀T口、回到油箱。在这个过程中换向阀损坏、油管堵塞、液压缸损坏等都会造成液压缸不能动作。那么到底是不是换向回路的问题呢？下面我们尝试采用排除法对设备进行动作调试。先拆除锁紧回路的油管，对换向回路进行独立调试，确定换向回路是否有问题。大家看，通过换向回路测试，液压缸是能够正常动作的。那我们再把锁紧回路复原。大家看，问题又出现了！由此可以看出，换向回路是正常的，问题可能出在哪里了？是的，只剩下锁紧回路了。（五）锁紧回路故障排查：系统回路仿真、示教设备演示锁紧回路的哪些因素会造成液压缸不能动作呢？我们来看系统的整体仿真回路。从液压缸下降、上升动作过程可以看出，油液是要经过液控单向阀的。液控单向阀具有单向阀的特性，其单向导通功能是受液控端控制的。液压缸锁紧功能主要由液控单向阀组成的液压锁配合Y型中位机能电磁换向阀来实现。在这个过程中，如果换向回路没有问题，出现液压缸不能动作的常见原因可能有两种：（1）