“课堂革命”背景下以行动为导向的混合式教学模式探索与实践

高倩霞,卢云林,向贤兵,朱华夏,谢碧蓉

(1.重庆电力高等专科学校,重庆 400053;2.缙云深能环保有限公司,浙江 丽水 321400;3.国家电投集团重庆合川发电有限公司,重庆 401536)

2020 年 9 月,教育部等9部门联合印发了《职业教育提质培优行动计划(2020—2023 年)》(以下简称“《行动计划》”),为职业教育改革发展指明了方向。《行动计划》明确指出:“推动职业学校‘课堂革命’,适应生源多样化特点,将课程教学改革推向纵深。”[1]2022年5月1日起施行的《中华人民共和国职业教育法》更是首次明确了职业教育是与普通教育具有同等重要地位的教育类型[2]。职业教育发展的大环境发生了深刻的变化,深化“三教改革”的路线更清晰,要求更加明确[3-4]。课堂革命已经被证明是提高教学质量的有效举措[5-8]。

在国家“双碳”重大战略目标的驱动下,数字化电厂、智能发电、智慧电厂的建设已成为电力行业发展趋势,热工自动化技术在智慧电厂建设过程中发挥着至关重要的作用。热工控制系统试验与维护课程为热工自动化技术专业的核心课程,服务于发电企业热工自动化检修岗位,主要培养学生热工控制系统试验与方案分析的能力。重庆电力高等专科学校(以下简称“重庆电专”)该门课程的授课班级中,学生来自全国28个省市,包括“三校生”、春招、秋招、退伍军人等生源,学生水平参差不齐,传统项目化教学模式已不能满足人才培养的需求。本文将以重庆电专的热工控制系统试验与维护课程为例,详细阐述“课堂革命”背景下,以行动为导向的混合式教学模式的探索与实践。

1 教学中存在的问题

1.1 思政主线不清晰,缺乏整体设计

本课程在教学中引入了电力生产安全规定和“两票三制”的内容,对学生团队合作的意识、严谨求实的工作作风及精益求精的工匠精神的培养取得了一定成效,但存在课程思政主线不清晰、缺乏整体设计的问题。

1.2 教学内容不适应电力行业发展趋势

随着电力行业朝着数字化、智能化方向的快速发展,电力生产企业对热工专业技术人员的岗位能力提出了更高的要求,原有课程内容已不能很好地满足企业的用人需求。

1.3 行动导向教学模式无法满足学生学习需求

热工控制系统试验与维护课程自2010年开始进行行动导向式的项目化教学模式改革,取得了一定的成效。但实施过程中,教学人员发现其存在理论知识不系统、师生互动不充分、难以满足学生自主学习和个性化学习需求的问题。

1.4 技能训练受限,难以突破教学难点

电力行业具有在高温高压下作业的特殊性,对安全有着严格要求,所以学生无法进入生产现场进行实践操作。然而控制系统的原理又深奥抽象,仅仅依靠教师分析讲授,学生难以理解和掌握教学难点。

1.5 教学评价主观性强,教师工作重复度大

该课程采用过程性评价与终结性评价相结合的评价方式,克服了传统考核方式重知识测试,忽视能力考核的弊端,但存在教师主观打分占比大,教学评价主观性强,教师工作重复度高的问题。

2 改革思路

针对该课程所存在问题,结合学生特点,坚持以学生为中心,以立德树人为根本任务,依托数字赋能、虚实结合、项目驱动、“岗课赛证”融合、德技并修,推动高职热工自动化技术专业“课堂革命”。该课程以培养电力事业接班人为出发点,以“厚德强技乐业、电力点亮人生”为课程思政主线,以培养学生职业素养和岗位技能为中心,以国家智慧教育平台和热工自动化技术远程开放实训平台为抓手,基于“岗课赛证”融通进行项目化教学改革,实施在线开放课程与项目化课程相结合的线上线下混合式教学,以打开课堂革命新思路,如图1所示。

图1 课程改革思路

2.1 以“厚德强技乐业、电力点亮人生”为主线,系统设计课程思政教学体系

以教育部颁布的《高等学校课程思政建设指导纲要》为依据,结合重庆电专立足电力,服务重庆,培养电力高素质技术技能人才的办学定位,以及参考热工自动化技术专业科技含量高、技术更新迅速的特色,培养具有精益求精电力工匠精神的人才的要求,确定以“厚德强技乐业、电力点亮人生”为课程思政主线,并依据课程思政主线,由专业教师、思政教师及企业导师“三师”协同设计开发知识传授与价值引领相统一的课程思政教学体系。

2.2 聚焦电力生产企业数字化、智能化发展趋势,岗课赛证协同育人

以热工自动化技术国家专业教学标准为依据,依托重庆恒泰电厂开展校企合作,在分析热工自动化检修岗位工作任务的基础上,融入《火力电厂热工自动化系统检修运行维护规程》(DL/T 774—2015)、“西门子智能制造挑战赛流程自动化”大赛、“西门子智能制造工业控制特色专业”认证等内容,重构课程内容,打通“岗课赛证”四位一体综合育人通道,提高人才培养输出质量。

2.3 开发数字课程,构建以行动为导向的混合式教学模式,拓展学生学习时间和空间

校企合作、校校联合,共同制作和完善数字教学资源,打造优质数字课程。依托国家智慧教育公共服务平台,构建以行动为导向的线上线下混合式教学模式,通过理论教学和实践教学、课堂学习和课外学习交替进行,满足学生自主学习和个性化学习的需求。

2.4 虚实结合,开发热工自动化技术远程开放实训平台,突破教学难点

开发基于C/S模式的电厂远程仿真实训系统和基于B/S模式的过程控制远程实时实训系统,实现虚拟和真实相结合,以强化学生技能,突破教学难点。电厂远程仿真实训系统涵盖1 000 MW超超临界机组等目前国内主流的发电机组类型,可解决由电力生产安全特殊性导致的学生无法操作实际设备的问题。利用过程控制远程实时实训系统,可开展从单回路到串级等各个复杂控制系统实训项目,可解决控制系统抽象性问题,增强实训操作的真实感受。

2.5 综合运行数字技术,突破技能考核自动评分难点,实现课程评价数字化、智能化

依托智慧职教平台建设课程试题库,利用其自动评分与统计功能,实现课前任务、随堂测验、课后作业等的智能考评。利用热工自动化技术远程实时实训平台和三级液位仿真软件自动评分功能,可实现对学生试验操作的自动评分,克服技能操作难以自动评分的难点,实现课程评价数字化、智能化。

3 “课堂革命”实施过程与做法

3.1 绘制课程思政地图,实现知识传授和价值引导的有机统一

以“厚德强技乐业、电力点亮人生”为课程思政主线,以培养学生电力报国的家国情怀、严细求实的职业素养、精益求精的工匠精神、全面系统的辩证思维为课程思政目标,专业教师、思政教师及企业导师“三师”协同,系统梳理并挖掘本课程所蕴含的思政元素,绘制“课程思政地图”。其中每个思政元素均以学生关注的、鲜活的现实问题为切入点,以课堂为出发点,因势利导,引导学生思考和探究热点话题背后所蕴含的专业知识,实现知识传授与价值引导的有机统一,达到润物无声、春风化雨的育人效果。

3.2 深度挖掘行业特色,重构教学内容

以电力行业技术标准《火力电厂热工自动化系统检修运行维护规程》(DL/T 774—2015)为引领,以热工自动化检修岗位工作任务(定期检查、定期试验、控制系统逻辑调试等)为依据,以电厂热工参数(压力、水位、温度、流量等)为载体,融合“智能制造工业控制特色专业”认证、“中国智能制造挑战赛流程自动化”大赛等内容,构建除氧器压力控制系统运行与维护、汽温控制系统运行与维护等6个工作项目,18个典型工作任务,实现了生产项目与教学内容相融合。以控制系统结构为载体,将教学内容按照单回路控制—串级控制—复合控制—比值控制—多变量控制的顺序,由简单到复杂、由易到难序化典型工作项目,符合学生心理特征和认知、技能养成规律。以电厂热工控制系统试验与维护实际工作过程为线索,在工作项目下设置对象动态特性试验—控制方案分析—性能指标测试3个工作任务,为学生提供体验完整工作过程的学习机会,逐步实现从学习者到工作者的角色转换。

3.3 搭建“名师团队+在线课程+远程仿真+国规教材”课程保障体系

依托重庆市骨干专业、重庆市优质院校、重庆市双高等建设项目,课程团队配套开发了“十四五”国家规划教材、工作任务单、远程开放式实训平台、重庆市线上线下混合式一流课程等丰富教学资源,并引入中国智能制造挑战赛推荐教材——《小锅学过控》《智能制造工业控制特色专业认证课程》,以及《火电厂热工自动化系统检修运行维护规程》等作为辅助教材,拓宽了学生视野。建设热工控制系统仿真试验室、过程控制实训室等,改善了教学环境及设施。课程团队通过不断更新职教理念、强化实践技能等,提升了教学能力及数字素养,成为重庆市市级教学团队,有“黄炎培职业教育杰出教师”1人、“全国青年岗位技术能手”1人、“重庆市教育系统优秀共产党员”1人、重庆市中青年骨干教师1人、全国职业院校技能大赛裁判 1 人、“西门子杯”智能制造挑战赛优秀指导教师2人,并搭建了“名师团队+在线课程+远程仿真+国规教材”的课程保障体系,为“岗课赛证”四位一体综合育人提供了有力保障。

3.4 数字赋能、虚实结合,实施以行动为导向的混合式教学模式

遵循“以学生为中心、教师引导”的教学理念,本课程实施在线开放课程与行动导向相结合的混合式教学模式。通过“课前线上导学—课中合作践学—课后巩固拓学”3个环节开展六步教学,全程渗透思政元素,使学生在任务实施过程中实现知识、技能和素养3个目标的达成。本文以汽包水位动态特性试验这一任务为例说明,实施过程如图2所示。

图2 汽包水位动态特性试验实施过程

1)课前线上导学

MOOC学院发布工作任务及教学资源;学生自主学习各知识点并完成随堂测试,教师引导学生探究式学习;教师进行线上辅导及答疑,并根据学生预习情况调整教学策略。

2)课中合作践学

课中,按照“资讯—计划—决策—实施—检查—评估”6个步骤实施教学,提升学生综合职业能力。

步骤1:资讯。通过分析讲解、分组讨论、同伴教学、限时测试等方法引导学生掌握完成工作任务所需理论知识。

步骤2:计划。各小组自主学习MOOC学院中的技能点、行业技术标准和教材,拟定试验方案并上传至课程平台。

步骤3:决策。各小组依次汇报试验方案,后一组给前一组点评,实现互评。教师进行总评,指出小组间未意识到的问题,完善试验方案。

步骤4:实施。遵守电厂的“两票三制”,试验前开工作票,教师扮演工作票签发人,学生扮演值长、热控值班负责人等,完成工作票的开具和签发。然后,教师在远程仿真系统上讲授仿真试验操作方法及相关注意事项。最后,学生在仿真系统上分组进行试验操作,教师巡回指导。

步骤5:检查。试验结束后,教师引导学生对照试验评价指标,检查并分析试验结果,完成试验报告。

步骤6:评估。针对任务表现情况,引导学生依据检查评估表进行自评和组内互评,教师总评各环节学生表现。

3)课后巩固拓学

教师根据本次任务学习情况及其下个任务关联点发布课后拓展任务,各小组查阅资料、讨论,形成学习PPT或报告,上传至智慧职教平台,实现知识迁移及对下个学习任务的铺垫。

3.5 过程考核和结果考核并重,构建“三阶段三维度四主体”课程评价体系

教师通过三阶段(课前、课中和课后)、三维度(知识、技能和素养)和四主体(教师、同学、平台和软件)对学生的学习行为和学习结果进行评价。

依托智慧职教平台,搜集并统计学生课前、课中、课后的学习进度、学习时长、在线测试分数、作业完成情况等教学过程数据,利用知识图谱智能总结学生知识掌握情况。课中,教师利用三级液位仿真软件合理配置评分规则,可对学生试验操作结果进行自动评分,使试验技能的评定更加实时全面、客观公正,同时也极大地减轻了教师的工作量。此外,可就学生是否遵循电力生产安全规定和电力生产“两票三制”,工作结束场地是否清洁、工器具是否摆放整齐等,进行教师评价和生生互评,实现对“安全意识”“规范操作”“团队合作”等职业素养的评价。

4 “课堂革命”实施效果

4.1 以学生为中心,课堂活跃度显著提高

在教学任务设计中,以学生为中心,注重工学结合,将学生动手操作贯穿始终,使学生在课前任务、知识测验、课堂讨论等环节的参与积极性大幅提升,极大改善了课内外学习氛围。热工控制系统试验与维护课程的在线开放课程已在智慧职教MOOC学院和超星学银在线累积开课8次,共有4 000余名师生参与课程学习与交流。资源点击数达到5 708 178次,学生学习时长为32 909.42 h,讨论总数为19 512条,日志总数为681 511条,教师发帖总数为2 142条,课程活跃度达到97%,课堂互动率达到100%。这种人人参与课堂的活动,有效激发了学生的学习兴趣。

表1 热工控制系统试验与维护课在线开放课程互动交流情况

4.2 学生职业技能增强,技能竞赛捷报频传

重庆电专持续推进“以赛促教、以赛促学”的赛教融合理念,在中国智能制造挑战赛中捷报频传。近5年来,学生在“西门子杯”中国智能制造挑战赛中获全国总决赛特等奖2项、一等奖3项、二等奖3项,获全国初赛特等奖5项、一等奖17项、二等奖25项、三等奖15项,获奖数量和等级均位于全国高职院校前列。在2022年举办的第十六届“西门子杯”中国智能制造挑战赛全国总决赛中,有3名学生取得了“智能制造工程设计与应用类赛项:流程行业自动化方向(高职组)”特等奖第一名的佳绩。

4.3 人才培养质量提高,学生就业竞争力增强

热工控制系统试验与维护课程作为热工自动化技术专业核心专业课,有力促进了学生核心能力的培养,提高了人才培养质量,增强了就业竞争力。近5年学生平均就业率为99.21%,专业对口率为93.49%,不少学生被中广核、中核、华电集团等选用。在2020年、2021年、2022年发布的金平果排行榜中,重庆电专的热工自动化专业连续3年排名全国第一。

4.4 教师能力提升,教学成果丰硕

团队教师先后获得教师教学能力比赛国家三等奖1项、省级一等奖1项、省级二等奖3项;多名教师获得“黄炎培职业教育杰出教师”,重庆市中青年骨干教师、优秀党员,“西门子杯”中国智能制造挑战赛优秀指导教师等荣誉称号。团队还牵头制订了热工自动化技术专业国家专业教学标准和实训条件建设标准,获省部级教科研成果奖3项,主持省部级教研项目3项,主编“十四五”国家规划教材2本、全国电力行业“十四五”规划教材3本。

5 小结

本文以热工控制系统试验与维护课程为例,阐述了“课堂革命”背景下以行动为导向的混合式教学模式的实践与探索,激发了学生学习热工控制系统的兴趣与求知欲,提高了其自主学习和分析解决问题的能力,全面提升了其专业技能和就业竞争力。该教学改革研究为热工控制系统试验与维护课程的建设奠定了坚实的理论和实践基础,为热工自动化技术专业人才培养提供了有益参考。接下来,课程团队将紧跟职业教育发展要求和热工自动化专业发展趋势,不断丰富和优化教学资源、教法学法、课程评价模式等,进一步推动“课堂革命”走向纵深。