基于成果导向的运动控制技术课程教学改革与实践

金小婷 任平

[摘           要]  装备制造企业的转型升级带来了市场对高质量技术技能人才的大量需求，亟需加快推进专业技术课程的改革创新。基于成果导向教育理念对电气自动化专业核心课程“运动控制技术”进行教学改革研究。结合课程特点，分析目前教学过程中存在的问题，以从“知识中心”到“能力中心”的转变为切入点，将教学重点聚焦于“学习产出”，从教学内容重组、教学设计优化、评价机制完善等方面深入开展课程教学改革探索，以期锻炼学生的实践和创新能力，为切实提高专业技术人才培养质量打下坚实基础。

[关    键   词]  成果导向;电气自动化;运动控制技术;教学改革

[中图分类号]  G642                   [文献标志码]  A                 [文章编号]  2096-0603（2022）25-0067-03

“十四五”规划和2035远景目标纲要中，专篇强调了智能制造和数字化转型升级。智能制造和数字化生产已成为推动制造业高质量发展的新动能[1]。随着装备制造企业的转型升级，市场对高质量技术技能人才的需求日益增加，对人才培养提出了更高的要求[2]，而专业课程教学是保障技术技能人才培养质量的关键[3]。

成果导向教育（Outcomes-Based Education，簡称 OBE）是指“清晰地聚焦在组织教育系统，使之围绕确保学生获得在未来生活中取得实质性成功的经验”[4]。与以知识为中心、教师传授为主的传统教育相反，OBE强调学生预期学习成果的确定、达成方式以及达成度的评价[5]。其核心理念是以学生为中心、面向产出、持续改进，有利于提高人才培养质量、促进学生个性化发展[6]。围绕OBE的教学改革研究已经成为当前高职教育改革的热点领域。

在制造业转型升级的背景下，运动控制技术课程在电气自动化领域得到广泛开设，课程教学改革研究的必要性也愈加突出。运动控制技术课程讲授如何对机械运动部件的位置、速度等进行实时控制和管理，使其按照预定的运动参数和轨迹完成相应的动作[7]。该课程是电气自动化专业的核心课程，目标是培养熟悉运动控制系统集成、开发、应用、改造升级，具备团队协作和创新能力的高素质复合型技术技能人才，为从事自动控制系统生产、安装、技术改造以及自动化产品营销和技术服务等工作打下基础。

一、运动控制技术课程特点

（一）多学科交叉

运动控制技术课程为多学科交叉课程，综合运用机械传动技术、电机拖动技术、变频技术、PLC控制技术、检测技术等知识解决运动控制系统集成与应用中的典型问题。

从被控对象角度，学生需要分析被控对象位置、速度和加速度的运动需求，能够根据需求设计运动曲线，计算曲线参数;从传动机构角度，学生需要了解常用传动机构的惯量和转矩折算方法，能够根据负载运动需要选择合适的传动机构;从执行机构角度，学生要能读懂电机的机械特性曲线，能够正确匹配电机—传动机构的功率、转矩、惯量和当量，根据运动需要选择合适电机;从驱动器的角度，学生需要熟悉步进驱动器、变频器、伺服驱动器的电气连接和工作参数配置方法;从控制器角度，学生需要根据编程手册，结合运动轴的硬件资源配置和运动需求，完成简单运动控制程序的开发与调试;从反馈装置角度，学生要掌握位置检测用传感器和视觉传感器的选型及配置方法等相关知识。

（二）技术更新快

运动控制器是运动控制技术课程的核心，运动控制器的快速升级和换代不断为运动控制技术课程带来知识和技术的更新。

运动控制器依据平台可以划分为PLC、嵌入式控制器和PC-Based控制卡三类[8]。随着PLC、嵌入式技术和计算机的快速发展，运动控制器在向智能化、柔性化、网络化方向快速发展，控制精度和速度不断提升。运动控制技术课程的运动控制环节也需要随着产业的发展动态更新。

二、课程教学中存在的问题

（一）教学内容没有对接实际岗位需求

传统教学内容根据“运动任务分析→方案设计→传动机构选择→电机选择→驱动器配置→检测与控制器件选择→控制程序设计”的工作流程组织，没有直接对接工作岗位需求，学生学习的知识点和技能点没有岗位针对性。另外，学习单元之间逻辑性强，环环相扣，若其中一个单元没有掌握，就会影响后续单元的学习。而高职学生的特点是专注性和耐性差，这种教学内容的组织形式容易造成学生学习过程中掉队，加大学生的层次差异。

（二）教学资源无法还原真实生产环境

传统教学资源主要以多媒体课件、图片、视频为主，很难将复杂的工序、真实的生产环境、生产细节动态、直观地展现出来，更无法对学生的方案成果进行验证和改进。另外，传统的学习只在课堂上进行，学生在课堂外无法方便地获取相关学习资源，讨论和分享成果，限制了学生的技能提高和学习热情。

（三）评价方法无法判断职业能力获取

传统的评价方式由过程考核和期末考核组成，考核内容仅针对教学知识点，不能评价学生对某一职业能力的获取和提升情况，教学过程中无法动态跟踪和记录学生的学习情况，及时调整教学策略。

三、课程教学改革措施

（一）教学内容重组

调研合作企业，聚焦企业对智能产线调试运维、技术改造、营销和技术服务岗位的能力要求，收集企业真实的生产案例，建立案例库、操作视频库、工艺图库和原理动画库。参考企业建议，对接“运动控制系统开发与应用”职业技能标准，融入“机器视觉系统应用”和“自动化生产线安装与调试”技能大赛考点，选取合适案例转化为教学项目，紧跟产业新技术、新工艺、新规范，重组和更新教学内容，如图1所示。

（二）教学设计优化

数字赋能教学，设计课前备知识、课中练技能、课后拓视野三个教学环节，利用在线学习平台、电子教室、无线投屏、虚拟仿真软件、微教材、操作视频等数字资源，再现真实的生产场景，帮助学生攻克重难点、验证创新方案，构建“线上线下混合、理虚实结合、教学作评一体”的教学模式。

课前线上环节，教师将本节课所需电子讲义、产品手册、预习视频等上传到学习平台，学生根据自己的时间碎片化浏览学习。教师在平台讨论区开设讨论话题或推送预习测试，学生在讨论区开放式与教师和其他学生展开讨论，或进入作答区检验预习效果。教师根据学生的讨论和作答情况调整上课进度和方案。

课中线下环节，按照“导案例→引任务→践操作→评效果”的流程实施，“导案例”导入典型生产案例，“引任务”按照任务实施流程和预判重难点，将主任务拆解为基础、提高和创新三级子任务，“践操作”采用“理虚实”结合的方式，根据三级子任务流程由浅入深对重难点和创新点逐一击破和验证，“评效果”对学生作品点评总结，有效提高了课堂活力和效率。

课后线上环节，根据学生对知识和技能的掌握情况，布置基礎拓展任务和选做提高任务，分层拓展提高。基础任务夯实学生的基本技能，学有余力的学生完成选做任务，拓宽知识和技能储备。教学实施过程如文末图2所示。

（三）评价机制完善

课前知识达标成果和课后知识拓展成果成绩由学习平台自动给出，课中三种职业能力分别对应基础、提高和创新三个子任务，每个子任务对应一个过程成果产出，由教师根据评分标准线下评分并登记平台，课程结束后平台核算所有环节计分，建立个性化学生评价档案。由此知识维度的达标性评价、能力维度的结果性评价和素质维度的过程性评价共同构成了“三维+全过程”的立体评价方式。同时在每个项目间，通过设置增值评价考核点开展学生个人学习诊断，鼓励学生依据增值考核点，跟踪个人能力的提升过程，从而达成学习目标。

四、课程教学改革实施成效

按照岗位能力标准，依托真实生产案例，“双师”承担教学任务，学生合作完成任务、汇报成果，实现了对运动控制技术“了解→熟悉→掌握→应用”的认知过程演变和“知识指导实践→实践中总结经验→创新验证提高”的能力迁移，通过对评价数据的综合分析，学生的学习目标达成效果明显提升，如图3所示。随着项目的进行，班级过程考核优秀率从21%提升至60%，良好等级人数保持稳定，中等和及格人数明显减少，从能力评估结果来看，学生的团队合作能力、规范操作能力和创新能力都有明显增强。

五、结语

运动控制技术课程是电气自动化专业的核心课程，具有综合性强、内容更新快的特点。本文以从“知识中心”到“能力中心”转变为切入点，分析了课程教学中存在的主要问题，在此基础上，以成果导向为指导，从教学内容、教学设计和评价机制方面对运动控制技术课程进行教学改革研究，从实施结果来看，改革方案切实提高了学生的知识获取、实践操作和创新合作能力，为培养高素质创新型技术技能人才提供了理论参考和思路。

参考文献：

[1]刘宁.面向智能互联时代的中国工业设计发展战略和路径研究[D].南京：南京艺术学院，2021.

[2]武智.新中国职业教育政策变迁研究（1949-2019）[D].扬州：扬州大学，2021.

[3]桑雷.高职学生职业核心素养及其培养研究[D].南京：南京师范大学，2020.

[4]胡凡迪.基于OBE理念的项目式学习教学模式设计与应用研究[D].大连：辽宁师范大学，2021.

[5]俞壮.基于成果导向教育理论的高校课程项目式学习活动设计研究[D].无锡：江南大学，2020.

[6]李志义，赵卫兵.我国工程教育认证的最新进展[J].高等工程教育研究，2021（5）：39-43.

[7]彭瑜，何衍庆.运动控制系统软件原理及其标准功能块应用[M].北京：机械工业出版社，2019.

[8]吕冬冬，郑松.工业机器人开放式控制系统研究综述[J].电气自动化，2017，39（1）：88-91.

编辑 马燕萍