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【中圖分類號】G【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889(2013)07C-0063-02
校本課程開發源于20世紀50~60年代。校本課程的內涵是由學校全體教師、部分教師或個別教師編制、實施、評價的課程,也包括校際間合作編制的課程。校本課程的特點是以學校為本位、由學校自己確定的課程。校本教材一般是指以學校的校長和教師為主體,為了有效地實現校本課程目標,達到教育學生的目的,對教學內容進行研究,并共同開發和制定一些基本的教與學素材,作為校本課程實施的媒介,這些素材構成了校本教材。電氣控制技術課程的校本教材由課程目標、課程內容及內容的組織等要素決定。本文以廣西機電工業學校為例,探討中職電氣控制技術課程的校本教材開發。
一、課程目標的設置
課程目標就是校本課程要達到的預期結果,它是課程設計與實施的出發點與歸宿,貫穿于整個課程運行過程中,對課程發揮著十分重要的作用。中職電氣控制技術校本課程教學的最終目標是促成學生在工作中獲得成功,即對中職電氣控制技術課程目標的評價更重要的是受訓學生在工作中被認可的程度。因此,以中職電氣控制技術課程目標在定位學生學習和活動的同時,還要定位于行業、企業。
要確定中職電氣控制技術課程目標,最首要的環節是對畢業學生的就業崗位進行調查。廣西機電工業學校電氣控制技術課程主要為機電技術應用、電器控制與運行、機電設備安裝與維修等專業開設,因此,對畢業學生的就業崗位進行調查主要著力于上述三個專業的學生。調查分兩步。第一步,確定學生目前就業的企業、崗位。依據2012年7月廣西機電工業學校畢業生的就業數據統計,目前上述三個專業畢業生的就業崗位主要集中在南寧市城區內各住房小區、酒店、商場等擔任維修電工;在電梯公司當電梯維護人員;在電氣類企業當空調安裝與維修人員;在數控機床或普通機床企業當機床維修人員;還有部分到企業流水線當工人或進其他公司當職員等。第二步,對就業學生及其企業進行調查。主要由教師對畢業生進行調查和走訪企業,通過座談、調查問卷等形式,了解和掌握上述崗位的工作狀況,以及對知識、技能的要求。例如,對電梯維修崗位,從接收電梯故障的信息開始,經過維修,到最后工作完結,整個過程涉及電梯公司、客戶、電梯生產企業等。調查越深入、越細致,得到的資料就越具體、越詳細,材料的利用價值也越高。接著進入分析研究環節。教師根據調查回收的材料、數據,認真分析;參考文獻資料,仔細研究,統一思想。在原有教學內容的基礎上,以目前畢業生的就業崗位為基準,結合電氣控制技術課程在各專業中的地位和作用,總結出電氣控制技術課程對學生的要求。要求包括兩個方面。一是技能與知識方面:應具備安全用電常識;具備對由接觸器、繼電器等元器件控制的電動機基本控制電路知識;具備對機床、電梯等電氣設備的維修知識。二是關鍵能力方面:能遵守上班時間、責任心強、樂于并善于與他人交流和合作等。最后根據上述要求,將電氣控制技術校本教材的課程目標確定為兩部分。第一部分是知識與技能目標:熟悉安全用電常識;能規范地完成給負載供電、斷電操作;能熟練、快速地搭建和維修常見電動機基本控制電路;能熟練使用維修電工常用儀器儀表對機床、電梯等電氣設備進行檢查和簡單維護。第二部分是關鍵能力目標:時間觀念強、團隊精神與合作能力好、能合理地評價自己及他人、有一定的自主學習能力及創新意識等。
二、課程內容的設置
職業教育的根本任務是培養高素質技能型人才,并著眼于學生職業生涯發展。技能型人才的培養必須使學生能夠在實際工作現場從事生產、服務中的工作任務或解決生產、服務中的實際問題。因此,教學內容的設置應重點考慮教學內容與生產實際的銜接。教師深入細致地研究企業調研成果,根據企業實際做好案例開發,將學生就業崗位的工作任務、工作流程和應掌握的理論知識、操作技能充分融合,并轉換成教學內容。以企業內實際工作崗位需要為標準,采用能模擬實際工作的實訓方式組織教學,把知識點融于實訓環境中,盡量做到教學內容與生產實際“零距離”對接。基于以上指導思想,電氣控制技術課程校本教材的內容以其課程目標為指導,分成4個模塊,每個模塊都設定了工作對象,以工作任務的形式組織教學內容。
這4個模塊既相互聯系又相對獨立,各有側重、分塊組合,可裁剪性好。其中,模塊1的工作對象是基于與客戶溝通,工作任務是接待客戶。在與企業管理人員的座談中得知:幾乎所有的崗位都要求工作人員能與他人進行良好的溝通。而在為客戶提供維修服務時,維修人員與客戶進行良好的溝通是做好工作的前提。設置該教學內容的目的是訓練學生的溝通能力,這個內容是學習電氣控制技術課程的所有學生必學的內容。與模塊1類似的還有模塊2和模塊3。這兩個模塊是開展與電動機控制技術相關工作的必備基礎,對預備從事此類崗位的機電技術應用、電器控制與運行、機電設備安裝與維修等專業的學生來說,是必須學習的內容。而模塊4特定某項技術,具有較強的技術針對性,建議學生根據就業意向進行有選擇性的分塊學習,到電梯公司的學生主攻電梯維修,到工廠車間從事普通機床維修的學生主攻普通機床維修,到工廠車間從事數控機床維修的學生主攻數控機床維修,等等。
三、課程內容的組織
經過精挑細選的課程內容,如果沒有合理的組織就起不到應有的作用,因此,應重視對課程內容進行組織。電氣控制技術是一門職業技能課程,主要為學生將來要從事的某一職業所需要的基本職業技能而設置。應該反映在職業分析的基礎上,以職業活動中實際應用的經驗和策略作為教學內容,以工作過程實際編排教學內容為特點,以工作過程為邏輯中心進行組織。在工作邏輯模式下,對電氣控制技術課程內容的組織就要按照工作過程順序來進行,以項目、任務、工藝、范例、設備、產品等作為課程的實現形式,以工作程序為標準。以接觸器控制電動機正反轉控制電路的教學內容為例。首先,將教學內容轉換為制作“電動機拖動電梯轎廂上、下行的控制電路”的具體工作任務,采用實訓方式開展教學。其次,在內容的編排上,將實訓項目設計為由理論知識、動手實訓、知識拓展、技能訓練和任務考核等部分組成;在學生完成任務的過程中,教師在學法指導與策略方面采取有針對性的措施,巧妙地把關鍵能力訓練貫穿于教學中。例如,學習時間的考核用于模擬崗位工作的時間要求,學生考勤計入每一次學習成績中,占一定份額的分數;學習方式用于模擬工作小組的工作方式,由幾個人組成一個小組,大家共同完成某項任務;工作任務細分后落實到個人,個人接受任務及完成任務都進行簽名確認用于模擬崗位責任制等。同時,注意課程的內容編排由易到難、由具體到抽象;所選擇的工作任務保證由淺入深,循序漸進,使電氣控制技術課程校本教材內容的組織既與職業崗位緊密相連,又符合學生的認知特點。
四、校本教材的編寫及其相配套的實施條件
“是否滿足當前社會的需要”是衡量校本教材價值的重要指標。優質的校本教材能更加適合學生的需要,促進學生最大程度的發展。目前的校本教材通常以當今企業、崗位對畢業生的知識、技能及關鍵能力的要求進行編制。例如,與電氣控制技術課程校本教材相配套的教學教具、教學環境,主要以學校、合作企業現有的硬件為基礎。由于學生的學習活動主要在學校,以學?,F有的元器件和設備作為教具是最合理的。在合作企業方面,由于部分學生畢業后會進入這些企業就業,學生在學習過程中就了解企業內的設備,有利于企業用工和畢業生角色的轉換,通常這些企業也會積極配合。不過,目前企業主要以生產為中心,教師和學生長時間的打擾會影響企業的生產,因此,合作企業內的設備只能作為參觀或短期的學習使用??傊?,現在教學教具和設備的使用處于以學校設備為主、企業設備為輔合理利用的階段。在元器件的選擇上,則遵循實用、夠用的原則。雖然畢業生所就業的不同企業、不同工作崗位的設備確實存在品牌、種類的差異,可供學生學習的低壓電器也是種類繁多,但由于在校學習時間的限制,教學中不可能做到面面俱到,加之同類元器件的作用、結構、工作原理及選用原則大同小異,只要有一套學生學會,其他的就可以觸類旁通。因此,教學用的教具和設備,只要選擇具有代表性的一套設備就能夠滿足教學要求。
職業教育服務于行業、校本教材服務于職業教育的特點決定了校本教材必將隨著行業的發展而變化,即校本教材具有時效性、變化性和動態生成等特點,使校本教材的使用范圍、使用周期、使用效率等方面都受到限制。隨著設備的更新、教學條件的改進,隨著企業、崗位對畢業生的要求提高,隨著校企合作的進一步深化,今后的電氣控制技術課程校本教材及相應的教法設計將隨之改進,以充分體現其靈活性和可發展性。
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[關鍵詞] 教學方法 教學手段 教學因素
1.引言
《建筑電氣控制技術》高職院校該專業領域的核心課程,作者認為講授這門課程時,既要將該課程的基本內容和原理講述清楚,又要重點講解建筑工程中的電氣控制,有的放矢;同時結合高職高專的人才培養目標,將理論教學與實踐實訓相結合,培養出服務崗位的技能型應用人才。鑒于此,在教學方法上,要針對此課程的不同部分內容的特點和難點,采取不同的教學方法和教學手段,理論教學和實訓相結合,才能取得比較理想的教學效果[1]。
2.教學方法及教學手段的應用
2.1 繼電器-接觸器控制系統
這部分的教學方法主要采用項目教學法[2]、問題引導法。將相關元器件及涉及到的控制電路融入項目,即把項目劃分為分解為多個任務,難點分散消化。授課過程包括理論部分和實訓部分,理實結合,充分培養學生實踐操作技能,在項目完成中獲取知識與能力。例如項目“小車自動往返控制”,涉及到開關、熔斷器、接觸器等低壓電氣設備的介紹采用多媒體輔助教學的方法,通過電氣控制現場的圖片、視頻、動畫等形式為學生提供感性認識,并結合校內機床設備運行現場的參觀,加深印象的同時,可以大大激發學生學習興趣。一邊動畫演示元件結構和動作原理,一邊現場拆卸,觀察觸頭的動作情況,使學生掌握起來輕松而有效。項目所涵蓋的點動、長動、正反轉三個基本電氣控制環節和規律的教學,遵循由簡到繁的認知規律,采用問題引導的教學方法和多媒體輔助教學手段。如在點動控制任務的基礎上,提出連續控制的要求引出反轉控制;再提出往返、升降等控制要求引出正反轉控制任務,最后為了滿足功能完善、安全可靠的要求引出帶機械及電氣互鎖的正反轉控制,并通過動畫演示控制過程。
2.2三相異步電動機的控制電路
電動機控制有十五個典型控制電路,單純課堂講授學生積極性不高,采用討論法教學可以克服這一局限。學生分組,各組分配一個電路,要求組內討論學習后,一位在黑板畫電路圖,一位講解控制過程,教師點評補充。在分配任務時,對于程度稍差的組可以協商調換電路,降低難度,為該組成員建立自信提高積極性。后繼布置“兩臺電機順序啟動、停止控制”和“時間繼電器自動切換的星-三角起動控制”兩個項目,學生也可以根據自己的掌握情況設計其他控制電路后進行安裝接線和調試。學生自主性強[3],不同層次學生都可以獲得較足的學習動力,理論與實踐實現兩手抓。
2.3 可編程序控制器介紹
可編程序控制器(Programmable Logic Controller)的學習是個應用性很強的內容,設計思路靈活但又有規律可循,教學方法上仍以項目教學法、對比討論法,多媒體教學手段。由于PLC內部存儲單元在設計中的意義理解起來抽象,但與熟悉的繼電器-接觸器控制系統的概念有相似,因此利用多媒體將二者比較,并配以PLC應用實例的圖片和視頻,大大提高學生理解和接受程度。例如點動、長動、正反轉繼電器-接觸器控制如何利用PLC實現控制的問題提出后,將所能涉及到的基本指令講授完畢后,分別針對點動、長動、正反轉控制任務中對比兩個系統的異同,通過項目“小車自動往返PLC控制”和項目“小車自動循環往返PLC控制”培養應用技能,項目 “兩臺電機順序啟動、停止PLC控制”和“時間繼電器自動切換的星-三角起動PLC控制”作為掌握經驗設計法的鞏固。狀態設計法以選擇典型、有趣的項目驅動教學,實現講授-設計-調試-講授循環教學過程,將新知識融入項目,讓經驗出于項目,以技能完成新項目。
2.4 典型建筑電氣控制系統
典型建筑電氣控制系統有“空調與制冷系統的電氣控制”,“水泵和鍋爐設備的電氣控制”,“電梯的電氣控制”,這部分教學內容系統性強,適合采用講授法結合討論法和參觀法,并利用多媒體系統展示無法參觀到的環節、集中展示多幅控制電路圖片輔助課堂講授。
3 其他教學因素的體會
3.1教學內容調整與順序安排
采用項目法的教學內容,需要將舊有的內容重新調整,與項目內容緊密結合,要求教師對項目選擇和教學內容有很高水平的把握,但是個人教學水平和時間的有限,教研組內甚至與相關教研組共同展開討論確定項目及相關內容是比較合理的。
3.2知識條理性和關鍵詞
《建筑電氣控制技術》課程知識點多,涉及元件多,控制方法多,這三多容易使學生產生條理不清的感覺和厭煩情緒,因而在講授過程中,注重將知識提煉,為學生提供清晰的思路和前后邏輯關系,并在每一個內容中總結出關鍵詞為學生把握重點內容和核心內容有很大幫助。
3.3實訓教學需要注意的幾個問題
通過幾年的實訓指導,發現實訓中有這樣幾個問題需要注意。一是分組要考慮學生自由組合的意愿,自由組合的氣氛融洽,分工明確,團隊協作程度高,但同時要注意個別組的調整,程度太低的組合容易在實訓中受挫喪失信心;二是項目要求和任務要明確,每組保證一份最終設計方案,確保按圖接線;三是下線的規律要反復引領和提示,以此培養清晰的思路和合理方法,在各組指導中仍以這一規律輔助檢查線路、排除故障,可以提高效率;四是實訓報告的內容要求完整性,重點總結實訓中出現的問題、解決方法以及收獲經驗。
3.4情感教學的重要作用
讓學生和教師成為朋友,學生認同教師,才能對教師所教的內容感興趣,主動把教學內容變為自己的需要,從而加以內化成為自己的認知結構,這樣才能使教師的教轉化為學生的學,教和學才和諧,教師才能在學生發展過程中起到言傳身教的作用[4]。情感教學是一種課堂內外相結合的教學,課內平等融洽與學生交流,不可盛氣凌人居高臨下,自身要做到禮貌和文明,以良好的師德為學生效仿榜樣,積極評價和鼓勵學生,對于取得的進步要及時給予肯定,幫助學生建立有力的自信心;課外以朋友的身份關心學生生活,了解學生興趣愛好并經常參加學生活動。情感教育自然地融于課內外生活,建立朋友型師生關系,教和學則體現出以學生為中心、以情感為基調的和諧關系。
4.結論
教學過程是復雜而豐富的,科學合理的教學方法和手段能將繁雜的問題簡單化、條理化,使得教學效果最大化,在教學中不斷體會和總結各類教學因素探索更有效的教學方法、手段、模式是教育工作者應該長期堅持做的工作,為教育目標的奠定扎實的基礎。
參考文獻:
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關鍵詞:教學改革 理實一體化 雙師型教師 教師的能力
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2014)09(c)-0169-02
為了適應現代職業教育發展需要,培養高技能人才,近年來,各職業院校大力推行理實一體化的教學模式。所謂“理實一體化”即理論實踐一體化教學。它突破以往理論與實踐相脫節的現象,教學環節相對集中。他堅持“以學生為中心”,通過設定教學任務、教學目標,讓師生雙方邊教、邊學、邊做,全程構建素質和技能培養框架,豐富課堂教學和實踐環節,提供教學質量。在整個教學環節中,理論和實踐交替進行,直觀和抽象交錯出現,沒有固定的先實后理或先理后實,而理中有實,實中有理。突出學生動手能力和專業技能的培養,充分調動和激發學生學習興趣?!袄韺嵰惑w化”教學強調發揮老師的主導作用,要求老師具備“雙師”素質,即是理論知識的講授者、也是技能訓練的指導者,既要組織整個教學活動,又要管理實訓所需的工、量、刃具,對老師提出了更高的要求,下面結合《電氣控制技術》一體化課程教學,從理論教學、實訓指導、教學活動組織三個方面來探索作為一體化教師應的能力。
1 理論教學能力
理論是開展實踐教學的基礎,是直接影響到學生實踐效果的重要因素。作為一位教師,能夠開展理論教學是最基本的能力要求。在一體化教學中,要求老師除了能夠熟練掌握本專業理論知識外,還能夠優化教學、創新教學內容、打破傳統的理論教學手段,充分利用信息化教學手段,綜合運用行動導向、任務驅動、項目教學、多媒體教學、模擬教學等先進教學方法,因材施教,充分提高教學質量。
1.1 創新教學內容
分析企業產品生產工藝流程,總結各崗位所需職業素質與職業能力,確定學生的基本職業能力與技能培養目標;參考職業技能標準,根據職業發展規律,針對專業課程特點,制定教學模塊,編寫一體化教材。為實施一體化教學奠定基礎。例如,《電氣控制技術》課程教學時,以項目教學為主線,以模塊教學為特點,將課程分為維修電工基本操作技能、常用低壓電路、基本電氣控制電路、典型機床控制線路四大模塊,每個模塊又分為幾個獨立的項目,每一個項目教學內容的篩選和組織,又以工作任務或工作過程為依據,圍繞某一工作過程必須的專業理論與專業技能的組合,強化專業能力、方法能力和社會能力。例如:在講授交流接觸器基本知識時,拋棄傳統理論注入式教學方式,邊進行接觸器的拆裝,邊講解原理,讓學生看清楚接觸器的內部結構,同時輔以一些簡單的小實驗,通過實際操作,加深了學生對交流接觸器機構、工作原理、使用方法的了解,提高學生學習興趣。
1.2 教學形式多樣化
針對不同教學模塊技能要求,靈活運用多媒體教學、模擬仿真教學、任務驅動教學等教學方法,訓練學生動手、動腦、收集與處理信息。例如:講解典型基礎控制線路知識時,采用一體化教學,采用多媒體手段,輔以仿真軟件,邊講邊練習,讓學生獨立編程、模擬、仿真,形象生動,提高學習效率。
1.3 因材施教
一方面,由于職業學校學生大多數來初中時成績中下等,入學時文化基礎知識薄弱,專業基礎課程、專業核心課程的學習起來有相當的難度。此外,職業學校學生水平參差不齊,因此,教學時不能一鍋端,老師需要根據不同學生的興趣愛好、現有知識、能力水平、學習能力等,分類分層次開展教學。對于基礎薄弱的學生,教學過程,應盡量采用直觀演示法、模擬教學法、實物教學法等,將專業理論知識形象生動地展示給學生,激發學生的興趣,提高學習效率。
另一方面,不同專業課程涉及不同的儀器設備,作為老師,既要理論上精通,也要能夠熟悉各種設備功用、結構、操作、維護方法,合理選擇實訓儀器設備,指導學生實訓。
2 實踐指導能力
操作技能是指學生的實際動手能力,工作崗位的現場解決能力,是職業學校必須掌握的重要能力。實訓教學是訓練學生操作技能的重要手段,是實施“理實一體化”教學的主要形式,它要求教師具備雙師素質,具有理實一體化操作能力。即,教師除了具備豐富的專業理論知識,還應該熟練設備操作、維護、保養,具備培養學生發現問題、解決問題的能力。
(1)指導學生實訓操作?!峨姎饪刂萍夹g》作為一門實踐性、操作性強的專業課程,實踐教學過程中,多采用演示教學法,實訓指導教師要確保安全,嚴格按照操作規程進行教學。例如:在講授使用電工工具時,教師教學時,先通過對各種工具進行演示,讓學生有一個直觀的了解,然后讓學生再模擬練習,讓學生養成良好的安全文明習慣。此外,還應該鼓勵、讓學生充分發揮主觀能動性,放手開展實驗。例如:在講授機床線路部分,教師在布置任務,操作示范完成后,鼓勵學生自己安裝調試,經指導教師檢查無誤后通電調試。這樣既培養了學生養成了嚴謹的工作學習態度,又提升了學生的操作技能。
(2)解決實訓中的問題。實訓教學過程實際就是解決問題的過程。學生在實訓教學過程中會遇到各種各種的問題,這些問題教師如果總結解決,就不利于培養學生發現、解決問題能力,就不能從問題中學習知識。作為實訓教師教師,不少知識的灌輸者,而是知識的引導者。在實訓過程中出現問題社,老師不是急于給學生解決問題,而是引導學生分析問題,找到問題出現在什么地方,找到解決問題的方法。從而培養學生分析問題、解決問題的能力。
(3)培養學生的多重思維。在一體化教學過程中,在按照操作規程實施操作時,鼓勵學生積極思考,尋求多重解決問題的途徑。這樣既培養了學生的技能,也提升了學生思維能力。比如說在指導機床線路接線問題時,有幾種接線思路,如何接?為什么要這么接?這樣接有什么好處?有什么問題需要注意?教師可以現場提問、指導學生需求最優的方案,培養學生思維能力。
3 教學組織能力
隨著職業教育的發展,要求構建自主、合作、探索的交互式學習平臺,教師的角色也發生了轉變,教師已不在是單一的知識的傳授者,而是學生學習活動的組織者、指導者與參與者。組織學生收集咨詢、計劃、決策、實施、總結與評估。創建和諧的學習環境,讓學生在平等、寬容、互助的環境中學習成長。
3.1 組織學生收集咨詢、制定計劃決策
現代職教理論任務,職業課程是職業教材、教師與教學環境的有機組合。教師與學生是課程的開發者與創造者。組織學生收集咨詢、制定計劃、實施總結評估是教師的重要職責。例如:在《電氣控制技術》典型機床控制線路教學時,首先組織學生參觀實訓中心,感官機床現場。使學生在頭腦中對典型機床控制線路有一個清晰的印象。教師在組織學生參觀實訓中心各自機床控制線路的時候,組織學生發現、尋找、收集不同機床的控制線路,思考控制線路的組織,形成一個初步的方案,為實施任務做好準備。
3.2 營造和諧、積極的學習環境
學生的學習是一個平等、積極、愉悅的過程,要求老師在教學過程中營造一個積極、和諧的學習環境,給學生以鼓舞,讓學生在平等、和諧、互助的氛圍中進步提升。對老師來說,給予學生的學習環境比自身的學識更加重要。教學中要常用合適的教學方式,給學生以精神上的鼓舞,活躍學生的思維,讓學生以高漲的熱情投入學習。例如:《電氣控制技術》典型機床控制線路任務教學中,教師任務的導入,首先讓學生欣賞典型機床裝配線路示教模型,演示機床的動作。然后讓學生根據之前講授的控制原理談談自己的思路與看法,讓學生建立一種良好、和諧、民主、平等的學習環境,提高學生的學習積極性。
3.3 創設豐富的學習情景,調動學習積極性
術語有云“興趣是最好的老師”,美國心理學家布魯納提出“興趣是一種特殊意識傾向”。學生只要有了濃厚的興趣,才會有學習的動力。一體化教學中,教師根據教學內容,設置學習情景,設計教學項目,讓學生置于真實的工作環境中,以真實的工作任務,啟發、引導學生,讓學生以最大的熱情投入到任務學習中去,提高學習質量。例如,在設計機床控制線路時,教師可以設置如下情景。(1)觀察電機正反轉現象,設疑、提問學生電機為什么會正反轉?(2)在什么情況下需要正反轉?(3)如何實現電機的正反轉控制?(4)如何用實驗證明你的設想是否正確?通過分組討論,制定方案,小組自評、互評、教師評價,選出最優方案,讓學生去實踐自己的最終方案,得到結論。通過學生自己制定方案、實驗、得出結論,提高了學生的積極性,提升了學習效果。
4 結語
要提高學生專業實踐能力,提升職業素養,在專業課程教學過程中,實施一體化教學是一個重要的方法。理論教學與實踐訓練同步進行,能夠使理論知識在實踐訓練中得以體現,通過實踐,發現問題,通過理論知識得以解決。理實一體化教學的實施對教師素質能力提出了更高的要求,而如何提高理實一體化教師的能力,將成為職業教育改革發展的首要任務,也是我們今后努力的方向。
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關鍵詞:PLC;教學改革;實踐
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)43-0046-02
可編程序控制器(Programmable Logical Controller,PLC)是近幾十年發展起來的一種新型工業控制裝置,綜合了計算機技術、自動控制技術和通訊技術,具有可靠性高、功能強、使用靈活方便和易于編程等優點,應用越來越廣,目前已成為現代工業控制的三大支柱之一。PLC技術與機床電氣控制是實現機床自動化的重要技術之一,隨著PLC在工業自動化、機電一體化以及傳統產業技術改造等方面的廣泛應用,現代工業企業對PLC技術人員的需求日益增大。對于獨立學院機械專業的學生來說,掌握好這門技術,可以為今后的就業增加籌碼。
一、課程教學改革的背景
《PLC與機床電氣》是綜合了機床設備、電氣控制和PLC應用技術的一門新興科學,是我校機械類專業的一門專業核心課程。要求通過教學使學生掌握典型機床加工設備的機械結構組成、生產工藝過程、對電氣控制的要求以及傳統機床設備電氣控制特點,并了解傳統機床電控技術上的落后,從而采用先進的PLC技術加以改造和研發創新。以往的《機床電氣與PLC》課程教學內容設計通常分為理論、實驗和實訓三大部分。理論教學主要介紹常用低壓電器、簡單的電器控制線路、PLC基本指令、步進指令以及常用的功能指令,課堂講解過程中結合一些常見的實例加以說明,總的來說比較抽象和枯燥,學生理解起來存在一定問題。實驗教學方面,學校實驗室雖然配備了多套三菱FX1N系列PLC試驗臺,但是由于實驗臺上的模塊有限,并且相應的程序已經固化,因此只能開展驗證性試驗,學生的實際編程能力得不到鍛煉。傳統的理論和實踐教學方面存在的問題在一定程度上影響了學生對《PLC與機床電氣》課程的學習,經過多年的教學實踐和考察,絕大部分高校師生感到教學效果不佳。我校機電一體化專業的目標是培養德、智、體全面發展,機電結合,以機為主,電為機用,具備機械電子工程基礎知識與應用能力,能在企、事業單位從事機電一體化產品的設計制造、系統控制、測試維修和運行管理等方面工作,“專、通、雅”協調發展的應用型高級專業技術人才。因此對現有的教學模式進行改革是當務之急,利用先進的教學理念和手段來促進教學質量的提高,調動學生學習積極性,提高學生的實際動手能力,增強學生就業的籌碼,這些都是我們教師需要不斷進行探討的課題。另外,《PLC與機床電氣》課程設計應該體現工學結合的理念,與機械制造行業的工程師、專家合作,以行業和崗位的需求為導向,以培養學生的職業能力、可持續發展能力為目標,進行系統化的項目課程開發與改革。
二、課程教學內容改革
根據機械制造業發展需要,課題組針對本專業的培養目標制定了適合我專業的教學大綱并編寫了相應的教案,課程內容的排序是基于由簡單到復雜、由單一到綜合的工作過程來組織的,并兼顧理論知識的系統性和連貫性,以形成完整的工作任務和學習體系,為學生可持續發展奠定了良好的基礎。在理論教學方面,經多次研討,課題組決定在課堂教學中把理論教學與實踐教學有機地結合起來,采納“項目驅動教學法”,將機床結構,電氣控制基本概念及PLC指令系統的講解穿插在各個項目中進行講解。為此課題組在課程內容安排方面進行了改革,精心準備教學實施項目,具體項目及相關知識點安排如下:常用低壓電器組裝及測試(4課時),熟識常用低壓電器的外型、文字及圖形符號、動作原理及使用注意事項等;三相異步電動機的啟??刂疲?課時),掌握機床電機的基本控制原理,了解電氣控制線路結構特點、繪圖原則及標準,熟識線路的保護環節;三相異步電動機點動和長動、正反轉控制、星形/三角形減壓啟動控制(4課時),了解PLC基本指令,PLC控制和繼電器控制的區別,自鎖與互鎖概念,時間原則,并會設計三相交流異步電機的起停及正反轉切換控制線路等;普通機床的電氣控制(4課時),了解簡單機床結構、功能、控制原理和相應的控制線路等;水塔水位控制模擬(4課時),PLC基本指令及編程方法;運料小車控制模擬(4課時),基本指令編程,步進指令編程,多種方式控制的編程;LED數碼顯示控制(4課時),掌握移位指令SFTL在控制中的應用及其編程方法;機械手動作的模擬(4課時),常見功能指令的應用。在實踐教學方面,我院配合加工中心的建設,加大了實驗室資金投入的力度,建成了以FX1N系列可編程控制器實訓裝置22套,可開展多種基本驗證性試驗;同時配備了THJDQG-1型機電一體化組合實驗實訓平臺4套以及THJDME-1型光機電一體化實訓裝置2套,可開展綜合性實驗。實驗教學內容改革體現在將實驗分為三塊進行:第一是驗證性實驗。配合上述項目緊跟理論教學進程進行,要求學生熟練掌握電氣控制基礎,PLC基本指令和常用功能指令的使用,加深學生對所學理論知識的理解,培養學生基本的軟硬件調試能力。第二是加強實踐性教學環節。此類試驗可在THJDQG-1型機電一體化組合實驗實訓平臺以及THJDME-1型光機電一體化實訓裝置上開展,在較好完成驗證性實驗的基礎上引入。具體項目有:機械手搬運的自動控制、皮帶輸送機的自動控制、物料傳送與分揀控制系統設計,步進電機控制等。教師只提供設計思想和設計方法,以學生自己動手為主,老師引導為輔,在此基礎上,通過查閱資料,擬訂設計方案,寫出I/O分配表、設計I/O接線圖,編寫系統控制程序,最后上機調試、修改等。通過這類實驗,鍛煉學生綜合運用所學理論知識分析問題的能力,提高學生用PLC進行產品設計能力和解決實際問題的能力。第三是創新性實驗。對于基礎較好、學有余力以及興趣濃厚的同學,鼓勵其利用實驗室所具備的條件進行創新設計。目的在于啟發學生積極思考、大膽實踐、勇于創新的工作作風,為以后從事本專業的設計、研制開發新產品打下基礎。
三、教學手段的改革
傳統的教學方法,它偏重傳授知識,忽視培養能力,不能調動學生學習的積極性,造成學生的厭倦感,長時間下去產生抵觸心理,不愿意進行學習。課題組以項目驅動教學法為主,綜合應用一體化教學法、示范教學法、相互交流教學法、自主學習法等多種教學法,突出任務驅動,培養創新能力。具體表現為:(1)教學內容以工作任務為依托;(2)教學活動以學生為主體;(3)學習成果以多樣化為特征。在項目教學中,每個學生會給出不同的解決任務的方案與策略,因此學習成果是多樣化的。實踐過程中針對學生情況給學生分組。這樣,既能保證項目活動按時完成,又有利于學生間互相交流,有助于專業較差學生提高。分組后,學生以小組為單位制定實施項目活動的計劃,包括任務分配以及各項內容需要的時間等。教學手段上,全面采用現代教學技術,推進教學信息化建設,結合企業參觀及現場教學多種教學手段組織教學。教學時,采用分組討論、小組協作式學習,及時地安排適當的實訓、課題,組織學生以小組的形式進行討論學習,培養學生運用知識的能力以及相互合作的精神。除此之外,課題組老師定期安排時間帶領學生參觀企業PLC控制設備的安裝或改造過程;聘請校外行業專家來校介紹實際操作經驗,帶產品進行現場安裝演習,并對我校的實訓項目和具體內容進行指導;同時鼓勵和指導學生參加校外的PLC控制系統設計大賽,獲取更多的實際操作能力,確保學生經過培訓后掌握課程所要求的職業技術能力,進一步提高學生的實踐能力和創新能力。
四、考核評價方法
由于采納了“項目驅動教學法”,《PLC與機床電氣》課程對實踐教學要求比原來更高,考核時應綜合考慮理論考核和實驗考核兩方面。理論考核(占總成績的50%)細節為:平時練習占15%,課堂表現占15%,期末考試成績占70%。實訓考核(占總成績的50%)主要注重過程,考核細節為:實訓課堂紀律和表現占25%,實訓總結報告占15%,操作技能占60%。實驗報告要求整潔、完備,內容正確,概念清楚,文字通暢,符合規范。
實踐表明,課程教學經改革后,教學質量和效率明顯提高,學生反映學習資源更加豐富,為課后進行自我學習提供了一個很好的學習平臺,收獲很大,受到了學生歡迎。然而我們對于《PLC與機床電氣》教學探索剛剛開始,面臨的困難和挑戰很多,我們會不斷努力并堅持教學模式的創新探索,以培養應用型人才為目標,不斷深化課程教學進行改革,真正做到課程教學與工程實際相結合,為社會培養更多高質量的應用型技術人才。
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關鍵詞:電氣控制與PLC;考核方式;分層教學;教學改革;小班化
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.04.175
1 引言
《浙江省高校課堂教學創新行動計劃(2014―2016年)》中指出:為了推進高校創新課堂教學,我省將擴大小班化教學。到2016年7月,我省2000年及以后新建院校學生選修課學分占總學分比例不低于40%,其他院校不低于50%;各學校學年小班化教學學時占當期總學時的40%以上。根據文件要求,在有限經費的基礎上,我們開始實施《電氣控制與PLC》課程理論教學“大班化”實訓課堂“小班化”的教學改革與實踐。
目前的分層分類教學,大多采用一刀切的方式。如計算機文化基礎或英語的基礎課程,一般高校通用的方法是采用入學先考試(考核)的方法,通過入學后的第一次的考試(考核)成績對學生進行劃分。采用這種方法,存在的兩大弊端:一次考試(考核)往往很難對學生真實水平進行評價;且被劃入低層次班級的同學,對課程會出現抵觸或“破罐子破摔”的心理,反而影響課程的學習。
鑒于以上因素,我們采用課內動態分組,課外以社團活動的方式進行分層分類的課程教學。
2 課內動態分層教學改革與實踐
如圖1所示,在課內動態分組的實施過程中,我們首先將《電氣控制與PLC》課程分成了兩個階段:教師引導階段和實踐操作階段。在引導階段,由教師在“大班化”課堂形式下,結合網絡課程資源,完成項目的提出和項目的引入。在實施操作階段,根據學生課程內容的掌握情況進行分組、分層。不同層次(或不同小組)的成員分別由不同的教師帶領下進行項目的實際操作,以及完成項目的總結和評價。
以《電氣控制與PLC》課程中的經典項目:水位控制為例。在教師的引導階段,以“大班化”的形式,由教師引導學生學習水位控制的原理、液位開關、液位傳感器等工作原理。在網絡課程中可以提供大量的液位傳感器學習、經典控制線路分析等網絡資源。在教師的引導下,由學生自己選擇控制方式,完成項目造價清單和設計圖紙。然后根據學生完成的圖紙和方案對學生進行分組。如采用電氣控制方式完成項目設計的可以分為A組,采用PLC普通控制方式完成項目設計的可以分為B組,采用PLC模擬量模塊結合液位傳感器完成項目設計的可以分為C組,結合組態完成項目設計的可以分為D組。進入項目的實施階段,由專業任課老師與實訓管理老師們帶領不同的小組完成項目的線路安裝和系統調試。最后每個不同方案的小組選派代表進行項目匯報,由教師引導完成項目的總結和評價。通過這個方式實現學生的動態分組,即每個項目或任務的小組成員都是不確定的。通^這個方式的分組既可以發揮每位同學的主觀能動性的同時要增加了不同學生相互交流協作的機會和能力。也避免了因為教師主觀的采用“一刀切的”方式進行分組導致降低學生學習積極性情況的發生。
3 課外協會模式
我院開展“四個一工程”:一專扶一會、一會管一賽、一高幫一青、一師聯一企的活動。我們專業成立了機電一體化協會。所以本專業大一新生均可報名參加,加入協會后,由教師指導,采取學長“1:3”的形式帶領新生開展專業課程的學習。在學習課程的同時,專業教師們也會帶領協會學生參與課題和實際工程項目的實踐操作。通過教師指導高年級成員,高年級成員指導低年級成員,協會成員帶領本班級專業學生的方式進行。通過課外協會模式不僅帶動了學習風氣,也最大程度的實現了分層分類教學。我校機電一體化協會被評為浙江省優秀學生社團,通過課外協會模式,本專業獲得全國高校自動化設計大賽一等獎1項、二等獎2項、三等獎2項;全國高職高專技能競賽二等獎3項;浙江省高職高專院校“挑戰杯”創新創業競賽二等獎2項,浙江省高職高專技能競賽“自動化安裝與調試”二等獎2項,三等獎2次,浙江省大學生機械設計大賽二等獎2項、三等獎2項。學生參與教師主持各類科研項目十余項,參與發明專利已授權2項,參與實用新型專利已授權十余項。
參考文獻:
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關鍵詞:電氣控制 PLC 教學改革
中圖分類號:TM921.5-4 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2013)09(a)-0156-01
《電氣控制與PLC》是實現機械加工、工業生產及其他各個領域自動化的重要技術之一,也是電氣自動化專業的一門核心課程。然而,由于種種原因,《電氣控制與PLC》課程教學并未取得預期的效果。因此,如何改進教學手段和方法,調動學生學習主動性,從而改善《電氣控制與PLC》課程教學現狀,提高教學質量就顯得尤為重要了。
1 課程教學現狀分析
1.1 學生現狀
高職高專的學生普遍存在基礎相對薄弱、理解能力欠佳的問題。同學們在心理上懼怕理論學習,想學卻無從下手。對他們中的大多數而言,直觀、操作感強的知識比較容易被接受,這就導致學生不適應傳統講述式的課堂教學方式,跟不上老師的授課思路。
1.2 教學過程現狀
在以往的教學過程中,理論教學在課堂進行,當某一章節理論授課結束后,再到電機拖動實驗室和PLC實驗室進行實踐教學,采取的模式是先理論后實踐。對學生而言,要求他們一開始就去理解抽象的PLC硬件結構、掌握枯燥的指令和理論知識都是非常困難的。這樣很多學生在學習初期,就對課程產生了強烈的不適感,失去學習興趣,教學效果自然就無法保證了。
2 課程教學改革探討
《電氣控制與PLC》課程具有知識覆蓋廣、涉及內容多、理論與實踐聯系緊密、操作性強的特點。教師應在結合本課程特點和高職高專學生學習特點的基礎上,大膽探索新的教學模式,改進以主要通過講述方式授課的傳統教學方法,并將教學內容進行有機的整合、精練、充實,做到因材施教。
2.1 理實“一體化”教學模式探討
理實一體化教學模式的教學環節相對集中,突破了以往理論與實踐教學脫節的現象。強調將知識點分布在各個項目中,把教室搬到實驗室去,通過設定教學任務和教學目標,實現邊教、邊學、邊做。在整個教學環節中,理論和實踐交替進行,直觀和抽象交錯出現,沒有固定的先實后理或先理后實,而是理中有實,實中有理。在教學過程中突出學生動手能力和專業技能的培養,充分調動和激發學生學習興趣,以提高學習效果。
2.2 教學內容探討
首先,理論教學內容應向PLC技術傾斜。目前PLC技術越來越多地應用于各行各業的自動化控制領域,《電氣控制與PLC》在教學內容上應順應行業發展趨勢,在強調“繼電器―接觸器”控制與PLC控制基本理論的基礎上,著重學習PLC控制技術的應用。其次,重點學習某一型號的PLC。PLC生產廠家繁多,如,西門子、三菱、歐姆龍等,不同廠家的產品有不同的程序語言和特定的使用方法,但也具有一定的共性,深入地學習和熟練掌握一種型號的PLC,并做到舉一反三,可使對其他型號PLC的學習變得輕松。最后,教學內容應向實踐教學傾斜。通過全方位的實踐訓練,強化課堂教學內容。充分利用實驗實訓硬件條件,優化實踐教學環節,除了開設必需的實驗課程,還應安排實訓周和課程設計等。
2.3 教學方法探討
2.3.1 現場教學法
充分利用實驗室設備,結合實驗器材講解理論內容,能夠大大提高學生的接受能力,幫助學生更輕松地理解相關知識點,增強記憶。比如,在講解接觸器的硬件結構及工作原理時,讓學生在實驗室對接觸器進行拆裝,這樣就能真實直觀地展示出接觸器的構造,進而分析其工作原理,最后再通過將接觸器連接在實驗電路中,觀察接觸器的運行情況,從而驗證對接觸器工作原理分析的正確性。
2.3.2 多媒體教學法
對于實驗室或課堂上沒有條件做的實驗內容和現場演示效果不好的教學內容,可以通過制作多媒體課件以動畫的方式形象生動地將抽象的教學內容直觀的展現出來,加深學生對教學內容的理解。比如,在講授機床電氣控制線路的控制原理時,由于控制電路復雜,各元器件觸點繁多且動作速度很快,造成電路的動作過程在實驗室里無法直觀準確地演示,但如果采用多媒體動畫的方式就可以很清楚的看到各元器件的動作轉換及各控制電路的通斷情況,視覺上的親眼所見使學生對知識的理解變得更加容易,學習效果得到極大提高。
2.3.3 任務驅動教學法
通過在教學過程中不斷地設置“任務”引導學生,根據“任務”的需求激發學生自主學習相關知識,變被動接受知識為主動探求知識,從而改變學生傳統的學習觀,完成由“學會”到“會學”的轉變。因為個人的思路和想法不盡相同,學生在完成“任務”的過程中會有不同的思考,得出不同的結論,可以通過組織交流、討論,并由教師適當地給以點評,取長補短,不僅能使學生學到專業知識,同時,也培養了他們的創新精神和合作意識。
2.3.4 引入組態控制教學
在《電氣控制與PLC》教學中引入組態軟件,并采用組態軟件與PLC控制系統相結合的辦法,實現仿真教學。利用組態軟件可以很容易地實現文字錄入、圖形繪制、動畫鏈接、上位機程序編寫等功能,對PLC控制系統進行動畫組態、硬件組態和控制組態,并通過計算機組態界面模擬PLC系統的運行情況及輸入、輸出設備狀態,建立起PLC與上位機的通信聯系,這樣就能夠滿足多樣化程序運行的需求,極大地豐富學生的實驗實訓內容,是一種新的探索和嘗試。
3 結語
在《電氣控制與PLC》課程的教學過程中,通過對以上幾個方面的探索改革,可以在一定程度上增強高職院校學生的學習興趣和實踐能力,提高學習效果。當然,要做到這些,對教師就提出了更高的要求,不僅要有必須的理論知識和實踐操作能力,還要能夠持續關注技術更新,并不斷總結積累課程教學經驗??傊?,教學改革是一項長期的工作,只有通過不斷探索新的思路,構建科學合理的課程體系,完善課程教學方法和教學手段,才能培養出更優秀的人才。
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關鍵詞:電氣工程及其自動化;獨立學院;專業建設
中圖分類號:G650 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2012)08-0037-02
隨著廣東省電力工業的快速發展,對電氣工程及其自動化專業的人才需求增加,因此專業的建設與發展具有很好的前景。作為一所獨立院校,我院以服務地方經濟社會發展為出發點,為廣東經濟社會發展培養自動化專業的高素質應用型人才。同時,我們需要看到自我國高校實行擴招以來,大學生數量大幅度增加,畢業生數也隨之增加,因此未來本專業大學畢業生就業形勢也不容樂觀。在這種形式下,如何正確定位本專業的培養目標和培養規格,把本專業建設成為具有自己鮮明特色的專業就需要我們思考與探索。本文在廣東技術師范學院天河學院的基礎上,主要針對獨立院校的電氣工程及其自動化專業的人才培養模式進行探討。
一、專業建設定位
電氣工程及其自動化專業是通用性強的“寬口徑大專業”,是由原電工類的電機電器及其控制、電力系統及其自動化、高電壓與絕緣技術、電氣技術等專業合并而成[1]。各高校根據社會經濟發展對本專業人才的需求,依據各自的實際情況、辦學條件,確定了彼此不同的、體現各校辦學特色的專業方向、人才培養的方案和模式[2]。獨立學院不同于重點高校與職業技術學院,他以培養介于研究型人才和具有某一職業技能人才之間的應用型人才。他們既要有一定的理論做基礎,又要有一定的實際動手能力。因此我院電氣工程及其自動化專業以培養基礎扎實、知識面寬,具備自動控制理論、控制系統、信息處理、PLC和單片機控制技術、供配電及其自動化等方面的基本理論和專業知識,能在工業過程控制和電氣系統等領域從事系統分析、系統運行與維護、開發與設計、管理與決策等工作的應用型工程技術人才
二、課程體系建設
電氣工程及其自動化專業具有多學科交叉、內涵豐富、外延寬廣等鮮明的特點,作為電類本科專業來說培養的人才應是寬口徑、高素質的工程應用型人才[3]。為此在專業的理論教學體系構建中,按照“大平臺+小模塊”構建知識體系。大平臺指公共基礎課平臺、專業基礎課平臺和專業必修課平臺,小模塊指按市場需求而靈活設置的專業方向課程群。
①公共基礎課平臺由公共基礎、相關知識、專業拓展等系列課程構成,意在培養學生的基本素質,為學生后續學習打基礎,全面提高學生綜合素質和多角度的科學思維方法。②專業基礎主要由數學、電路、數電、自動控制理論、電氣控制技術等專業基礎課程構成,教授學生專業相關基本知識,同時考慮將來專業口徑的拓寬,為后續專業學習打下扎實的基礎。③專業必修課平臺主要由電力系統分析、繼電保護原理、發電廠電氣部分、工廠供配電、電力系統調度自動化、電力電子技術等專業課、限選課、任選課等組成。使學生掌握專業系統知識,著重培養學生分析和解決實際問題的能力。④結合我院現有資源及市場需求情況分析,專業方向課程群設置了兩個專業方向,一是電力系統及其自動化專業方向,主要課程有電力設備運行與維護、電力系統程序設計、電力系統規劃設計、變電站設計與運行等,注重培養電力系統、電氣裝備領域的系統設計、系統運行、研制開發、試驗分析、工程建設與管理的高級工程應用型人才。二是電氣控制方向,主要課程有單片機原理及應用、PLC原理及應用、DSP原理及應用、計算機控制技術等,培養掌握電機及電氣控制、自控原理及系統、微機控制、掌握現代控制技術等理論知識,以及具有全面的電氣自動化應用實務能力的應用型人才。
三、實踐環節建設
應用型人才培養模式主要是以能力為中心,以培養技術應用型專門人才為目標[4]。我院的實踐教學體系以工程實踐為主,通過理論聯系際,培養學生獨立分析問題、解決實際問題的能力。在實踐教學中針對應用型人才培養的要求,遵循技能與能力訓練培養的教學規律,按照系統性、層次性和循序漸進的教學原則,將實踐教學體系劃為以下三種層次:
①基本技能層:包含各基礎課程實驗、專業基礎課程實驗,進行基本技能訓練,培養學生的實踐能力。②專業技能與工程實踐層:包含專業課程實驗、工程實訓、課程設計、進行專業相關的技能和工程實踐能力的訓練。③綜合應用能力與創新能力培養層:包含畢業設計、專業實訓,認識實習、畢業實習、科技創新等進行綜合應用能力和創新能力培養。
這種層次漸進的實踐教學體系形成了由單一到綜合,按照先基礎、后綜合、再創新的思路,循序漸進地安排實驗教學計劃。目前我院電氣工程及其自動化專業建立了基礎實驗室、專業實驗室、實訓基地等校內外實習實踐教學基地,專業實踐的教學條件已有較好的基礎,給學生提供了更先進的實踐硬件條件和環境。
四、突出特色
①完善校內實訓中心,發展校外實訓基地。要培養高素質的高級工程應用型人才,除了完善的理論教學外,還必須有較好的實驗和實習環境,以提高學生的實踐能力[1]。通過資源整合、學校投入,已經完成電工電子等基礎實驗室、電力系統綜合自動化等專業實驗室的建設。這些實驗室的設備在質量和數量上都能夠滿足實踐教學的需要,并具有開放性、功能先進性,允許學生在此從事科技實驗、技術革新等創造性活動。學生可以根據自身特長和興趣到實訓中心進行操作和技能訓練,應用型人才的培養是建立在大量實踐的基礎上的,在學校外的職業環境中進行實習是形成優秀職業能力的重要環節[3]。我校鼓勵學生走向社會,培養適應社會的能力。根據課程設置和培養方案,每年都會有學生到校外進行認識實習、畢業實習,讓學生較早地接觸工程實踐環境,培養學生運用所學理論知識分析解決實際工程問題的理念,提高學生的工程意識和工程能力,為學生走上工作崗位打下良好的基礎。同時,我們積極建立自己的校外實習基地,已經與廣東民建實業有限公司等十多個企業進行產學合作,走“產學研”的人才培養模式。②積極開辟第二課堂,開展課外學術科技活動。學生參加學科競賽和科技文化活動有利于學生運用理論知識和實踐能力解決實際問題。我院有計劃地引導、鼓勵、組織學生參加各種課外科技文化活動,成立了專門的專業興趣小組、專業特色作品設計大賽等課外科技活動委員會,積極引導學生參與其中;鼓勵學生參加各種校外學科比賽,以擴大視野、啟發科學思維,他們可以參加數學建模比賽、智能汽車大賽、電子設計大賽等。在理論與實際相結合的各種學術活動中,增長學生的見識,讓學生充分施展自己的才華和興趣,提高實踐能力和綜合素質。開展課外學術科技活動以來,先后有9人次在全國大學生電子設計比賽中獲獎。
五、總結
作為一所獨立院校,我們始終以應用型人才培養為目標,服務于地方經濟。我們將根據學科發展的要求,結合獨立學院的辦學特色,不斷地探索研究,相信通過我們的不懈努力,一定能將我院的電氣工程及其自動化專業辦成獨具特色的專業,培養出更多具有創新能力、受社會歡迎的高素質應用型人才,為地方經濟建設作出更大的貢獻。
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關鍵詞 工業自動化系統集成;課程體系;教學模式
中圖分類號:G642.3 文獻標識碼:B 文章編號:1671-489X(2012)18-0042-03
1 引言
中國經濟規模的迅速增長,促使生產裝備迅速向大型化、復雜化方向發展。生產裝備大型化后對自動化系統的要求更高、更全面、更復雜,設備之間也需要具有更好的協調性。這就需要自動化供應商或專業技術人員能夠解決生產設備大型化和連續化后面臨的所有自動化技術問題,并提供“現場儀表、控制系統和管理系統”3個層面的整體自動化解決方案,即工業自動化系統集成。自動化系統集成要求從業人員必須兼具對行業知識和自動化知識的雙重理解。一方面要求技術人員具有寬泛的、深厚的自動化專業理論功底,另一方面還必須對用戶的工藝、控制難點、不同類型儀表的功能和性能都十分了解,能通過自動化整體解決方案的形式服務于最終用戶[1]。
市場競爭加快了企業升級換代的步伐,設備制造商需要通過系統集成形成為用戶所需的整體功能,提高設備的裝備水平。工業企業的技術改造、工廠自動化、企業信息化等也急切需要自動化系統集成的人才。而中原工學院缺乏相關的專業和完整的課程體系,已有課程的教學模式也存在不足:1)側重理論教學,與工程實際結合不夠緊密,且理論教學與實踐環節脫節,“講”與“做”不連貫;2)各課程實驗獨立設置,驗證性實踐多,各學科之間進行交叉和融合的設計性、綜合性實驗少,學生的綜合應用能力、工作主動性和創造性沒能得到挖掘;3)綜合性實踐環節多停留在“圖紙設計和程序設計”層面,現場工藝分析及處理、故障診斷與排除等工程實踐環節較少。因此,學生走上工作崗位后,往往需要經過幾年的鍛煉才能進入角色。
本著以市場需求為導向,有利于學生就業和可持續發展的宗旨,在經過廣泛的畢業生跟蹤調查、市場調研的基礎上,充分聽取行業專家的意見,2007年中原工學院電子信息學院調整了專業培養計劃,在電氣類專業中開設工業自動化系統集成專業方向。如何構建科學的課程體系,探索與之相適應的教學模式,搭建多層次的實踐平臺,并組織落實培養計劃,就成為“工業自動化系統集成”課程組的當務之急。
2 課程體系的構建
工業自動化系統集成專業方向培養方案的制定,需要綜合考慮以下幾個方面的因素。
1)學校人才培養目標的定位。中原工學院的定位為培養面向現場一線的電氣工程與自動控制的系統工程師,屬于高級應用型人才,學生畢業后主要從事工業現場的電氣系統與自動控制系統的配置與集成、控制系統的軟硬件設計、安裝與調試。經過幾年的工作歷練,他們可以成為企業、電氣自動化公司或科研院所的技術骨干[2]。因此,課程體系的設計應以先進自動化控制技術應用為主,并與典型工程的系統集成緊密關聯,強化工程應用訓練,增強學生的工程意識與技術綜合應用能力。
2)行業特點及對知識結構和能力的要求。中原工學院該專業方向的定位是從事以PLC及其網絡系統為主體的工業自動化控制系統的配置與集成、軟硬件設計、安裝與調試。因此,課程體系的設置必須考慮學生要適應這一學科領域內的工作,并能可持續發展,應該具有怎樣的知識、能力與素質結構。除了具備自動化專業的基礎知識之外,還必須掌握電氣控制技術、可編程控制器技術、變頻器及其應用、工業網絡通信技術、組態監控技術、觸摸屏應用以及計算機輔助設計等。課程組需要對這些技術的內容進行整合,來設置該專業方向的課程和教學體系。
3)學生全面發展的需要。從學生全面發展的需要出發,以培養具有學習能力、實踐能力、創新精神和合作精神的大學生為目標來設計課程體系。學生將來要面向企業、面向工程,就必須具有較強的工程能力、解決實際技術難題的能力、自學能力和與人合作的能力。因此,理論教學及實踐體系構建時,除了保證知識的系統性、前瞻性外,更要加強課程的實踐性和綜合交叉性。有必要循序漸進,設置不同層次的實踐環節,融入多種類型的工程課題,并要求學生以小組為單位,自主完成資料查詢、系統集成、設計、安裝調試任務。盡可能多地讓學生接觸和體驗工程設計、施工的全過程,讓學生在“學”和“做”的反復訓練中積累經驗,強化工程意識。提倡團隊合作,鼓勵學生獨立思考和大膽創新,使學生在學習和實踐的過程中獲得成就感,潛移默化地養成與人交流合作、互利共贏、追求卓越的習慣。
4)學校現有師資和設備條件。工業自動化系統集成是近年來新興的行業,中原工學院師資有一定的實力和豐富的工程經驗。學?,F有一定品牌和數量的PLC、變頻器等基礎設備,能滿足基礎實驗條件,但做綜合性較強的課題,設備仍有欠缺,因此需要對現有設備進行整合、改造、豐富。實踐環節設計時,既要能最大限度地利用現有設備,又要開發出更多覆蓋知識面廣、與實際工程接近、不同層次的設計性、綜合性實驗和實訓課題,使學生得到更加全面的訓練。
綜上所述,確定工業自動化系統集成專業方向的課程體系,由理論教學和實驗教學體系組成,開設的課程有:①電氣控制與PLC,作為基礎平臺課程,主要包括電氣控制技術及可編程控制器的基礎理論,以西門子小型機S7-200PLC及其網絡系統為目標,學習其基本應用;②3門專業主干課程,自動化系統集成、變頻器及其應用和新型自動化軟件,它們包含了工業自動化系統集成過程中必備的、聯系最緊密的核心技術。其中自動化系統集成課程包含了大、中型PLC及其應用、工業網絡通信技術、自動化系統集成等內容;變頻器及其應用主要包括變頻器的基本構成及原理,調速系統設計、選型,變頻器內部參數設置等。新型自動化軟件課程主要包括組態軟件的應用、觸摸屏的應用以及AutoCAD繪圖等內容。
實踐體系分為3個層次:第一層是基本技能訓練,主要是與課程同步的基礎實驗,以及與其他課程相關的綜合性實驗;第二層是專業方向綜合訓練,設置了為期3周的專業方向課程設計;第三層是畢業設計,進行典型工程設計,運用大學4年所學知識,對自動化系統集成,控制系統安裝、調試及報告撰寫進行綜合訓練。
3 教學模式的凝練
該專業方向課程的實踐性和綜合性都很強,為了達到預期的教學效果,將課堂推向實驗室,使學生面向控制設備和對象,將理論教學與實踐環節無縫連接。
理論教學上,采用多媒體手段生動、形象地講解基礎知識,每個階段都有設計實例,詳細講解系統集成的思路、方法、步驟以及工程設計中應注意的事項、安裝調試方法。多媒體課件中廣泛納入各種電氣控制元器件、PLC及變頻器等設備的圖片,不同層次控制系統的結構及原理圖,還可以演示設計的結果,課堂信息量大,感性且直觀。
隨后跟進實踐環節,布置工程應用設計小課題,學生以小組為單位自主設計、安裝和調試,通過反復運行監控、發現問題、修改完善,最終得到滿足要求的結果。教師下達任務,講清控制要求,指導學生分析疑難問題,尋找解決問題的方法,驗收設計結果,對普遍存在的問題進行點評,表彰具有創新性的小組和學生。對于程度好、動作快的學生,鼓勵他們協助教師共同幫助有困難的學生分析問題、查找原因。這樣使學生真正掌握分析問題的切入點、解決問題的方法,在完成任務的過程中獲得成就感,激發探索和創新的欲望;在相互交流和探討的過程中解決難題,增強團隊意識;在同學的相互幫助下共同進步,加深同學的情誼。
課下再布置一些選擇性課題,讓有興趣的學生自主完成,通過開放實驗室或用仿真軟件進行調試,使學生可以獲得遠遠超過課內實驗學時的工程訓練時間,在學習效率和質量上能夠得到進一步的提高。在各課程的后期,都設置有與其他幾門課程相關聯的綜合性實驗,如打包機生產線控制系統設計就融入了電氣控制技術、PLC技術、組態監控技術和檢測技術等,提高學生的綜合運用能力。
在專業方向課程設計環節,將電氣控制技術、PLC及其網絡應用、變頻器應用、組態軟件、觸摸屏應用、檢測技術、自控原理、過程控制等課程的內容融入設計課題,要求學生在完成控制系統搭建、軟硬件設計的同時,在開放的實驗設備上完成控制系統的安裝、配線和調試,并邀請有經驗的教師講解和演示正規電氣設備安裝、配線的過程。通過完整的工程設計、工藝施工過程,一方面訓練學生知識的綜合運用能力,另一方面了解電氣施工現場各階段的工藝處理方法、調試中故障的診斷方法和排除故障的方法[3]。
畢業設計階段,建議系統集成專業方向的學生選報本方向課題,運用大學4年所學知識進行典型工程設計。用PLC及其網絡對控制系統進行集成,完成控制系統搭建、組態、軟硬件設計、電器元件選型、控制柜設計/安裝和調試、畢業設計報告撰寫等系統訓練。讓學生了解該行業的技術進步與發展動向,培養學生綜合運用多學科技能和先進手段解決復雜實際工程問題的能力,培養學生科學、嚴謹、求實的工作作風。
通過近2年系統的學習,多層次的工程實踐訓練,該專業方向的學生應當具備以PLC及其網絡為主體的小型自動化系統集成的能力、處理實際工程中常見問題的能力,并具有運用專業理論和技能進行自主創新的精神。
4 結語
目前,工業自動化系統集成專業方向課程體系已經連續運作了幾年,學生通過系統學習和強化訓練,理論基礎更加扎實,知識的綜合運用能力大幅提升,學習更加積極主動,工程意識和工程應用能力顯著提高。許多學生畢業后從事與系統集成相關的工作,并很快成為企業的技術骨干,反映良好。學生選報工業自動化集成專業方向十分踴躍,中原工學院將不斷總結和完善教學體系,豐富實驗條件,培養年輕教師,使教學步入良性循環的軌道。
參考文獻
[1]張進,張洪.自動化系統集成已成自動化行業新發展趨勢[EB/OL].[2010-06-01]..
關鍵詞 高職 學期項目 教學實踐
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdks.2016.06.023
Abstract This paper introduces the exploration and practice of our hospital electronic automation semester project type teaching, semester project overcomes the previous talents in Higher Vocational Education Training Mode in the presence of students learn knowledge and skills the fragmented nature of the problem and improve the students' knowledge of the integrated use of the ability and skills, develop their ability to innovate, training their team spirit and ability to solve practical problems, good teaching effect is achieved.
Key words higher vocational; term project; teaching practice
1 學期項目設置
學期項目是基于CDIO工程教學理念,針對學生未來職業崗位中某一發展階段的能力要求設計的綜合實訓課程;①一個綜合項目的實施涉及本學期學習的多門課程,即通過一個項目系統化地將本學期相對獨立的課程綜合應用起來,為學生提供一個完整和有效的學習實踐環境,引導學生在行動過程中學習,體現“學中做,做中學”的教學模式。以往單一的課程實訓教學,技能訓練單一,學科知識相對獨立,知識體系松散,不能充分地反映學生對一個學期所學知識獲得能力的檢驗,學生走向工作崗位,在真正能勝任企業崗位要求還要適應一段時間。通過學期項目的實施,學生親身經歷了某項工作內容的完整過程,在完成項目的整個過程中進行創造性的實踐活動,挖掘學生最大潛能運用本學期所學的知識和技能,并收獲新知識與技能,培養團隊合作和溝通能力,使本學期課程教學達到很好的效果。
學期項目設計遵循學生的職業成長規律,循序漸進,能力遞進,第五、六學期分別安排學生畢業設計項目和頂崗實習,學生職業素養和專業技能均得到提高,培養出面向企業、能夠從事專業工作的高技能可持續發展型職業人才,從而更好地實現學院教育教學人才培養目標。
第一學期開設的學期項目1:專業認知與調研。學生學習本學期電氣自動化專業基礎知識的同時,我們邀請專業負責人、企業專家做講座,讓學生了解本專業行業特點及專業的企業職業崗位,盡早地為自己職業崗位定位;帶學生到學院各實驗實訓參觀,讓學生了解熟悉實驗實訓環境;組織學生到企業參觀考察,一方面讓學生了解企業文化及崗位要求,另一方面讓學生熟悉企業實訓基地、校企合作單位,培養學生的溝通能力;要求學生查閱資料,了解本專業的最新技術和發展動態,為自身的職業規劃做準備;最后總結完成“專業認知調研報告”,訓練學生的書面表達能力。在此過程中,讓學生了解項目實施的流程和方法, 引導學生獨立思考,激發其對專業學習的興趣和熱情,培養創新意識及團隊合作精神,為接下來學期項目的開展打下良好基礎。
第二學期開設學期項目2:繼電器電氣系統設計與實現。第二學期開設學期項目2:繼電器電氣系統設計與實現。針對值班電工企業崗位中的電氣設備節能改造和機電系統的常規保養等典型工作任務而進行的項目綜合訓練。因此本學期項目以電氣控制技術為主導課程,知識涉及到傳感器與檢測技術、電氣圖的識讀與繪制、機械基礎等相關課程。要求學生熟練掌握各種低壓電器元器件的結構、工作原理和維護方法;通過學期項目,培養學生應用專業知識初步設計各類電氣控制電路的能力和對常用生產機械電氣控制的常見故障分析及維護、電氣系統的設計與安裝調試和維護等方面專業知識和技能; 通過本學期訓練,加強了學生的工作責任心、職業觀念;提升了學生自我學習、團隊意識及獨立思考并解決問題的能力。
學期項目3:一般控制系統設計與實現。為培養電氣工程師可編程控制系統程序開發職業崗位的高技能人才,本學期項目以PLC技術應用為主導課程,通過本學期專業核心知識的學習,培養學生綜合運用核心技術,獨立完成各類機電設備PLC 控制系統的程序開發設計及調試崗位工作的基本技能;培養學生獨立分析并解決實際工程問題的能力和良好職業素質。
經過前幾個學期項目的訓練,學生的各方面知識和技能都得到了提高,在第四學期開設學期項目4:電氣自動化綜合項目設計與實現。通過本學期項目訓練,培養學生全面掌握自動化生產設備的運行監控及維護、電氣設備控制系統分析及技術升級改造設計;訓練學生的控制系統的安裝調試及故障診斷維修等電氣自動化系統的綜合技能;培養學生獨立規劃、設計及實施各類復雜電氣項目的綜合能力;培養學生自主學習并能夠跟蹤掌握專業新技術的能力,從而全面提高學生的可持續發展及綜合職業能力。
2 實施保障條件
2.1 師資隊伍
學期項目對教師的要求很高,他們不僅具有電氣控制方面的先進的理論知識和較強的實踐能力還要具有豐富的行業企業工作或實踐經歷和開發項目的經驗;指導教師都具備雙師資格,他們是學院電氣專業教師或來自企業兼職教師,為我們學期項目開展提供了師資保障。
2.2 實訓室條件
近年來我院改善了原有的電氣安裝、PLC等實訓室條件,另外 “政?!焙献?,建設了維修電工(高級、技師)、自動化綜合實訓室等多個實訓室,校外多家企業實訓基地,為項目開展提供技術條件和開發環境。
3項目實施流程
3.1 班級分組
學期項目都通過團隊合作完成的,將班級分成若干個項目小組,每組一般3~4人較為合適,充分發揮學生的主動性;如果小組人數偏多會導致任務分配過細或工作量不足造成人力過剩,也可能造成個別同學無所事事,袖手旁觀現象。小組的劃分可以由指導老師確定或學生自由組合。比如可以按照學生宿舍分組,方便學生交流、項目探討;可以按學號順序分組,這樣分組教師操作比較簡單;學生自由組合,他們會選擇自己最熟悉的人合作,小組的團隊合作表現突出,但學生在實際的工作崗位上會與不同的人合作,自由組合分組不利于學生與不同人交際和溝通能力的培養等;因此根據實際情況靈活選用分組方法。通常每位指導教師負責指導2~3 個小組的項目,每組都指定一名學生為小組組長,負責整個項目的統籌協調工作,并協助指導教師進行項目執行的檢查和監督。在項目實施過程中指導教師必須進行全程指導、督促和檢查,引導學生逐步掌握項目實施的思路和方法。
3.2 項目申報
項目申報通常在兩周內完成,難點在于項目選題。學期項目要反映出學生綜合運用本學期所學課程知識與技能及本學期各學習領域的能力。②因此學期項目一般要圍繞這一學期的一門主導課程為主進行選題,且完成此項目需涉及本學期所學其他課程的相關知識。選題難易程度要把握好。選題簡單,學生很容易完成,無法實現學生本學期學習的各領域知識和技能的要求,工作量不足,很難創新;難度系數太大,又會使學生失去信心,甚至有挫敗感。因此在選題時,老師要把關,既要能激發學生的工作熱情,發揮其主觀能動性,又要有挑戰性,在老師的點播下,讓學生跳一跳摘到果子,學生感到很有成就感,各種能力會得到很大提升;更重要的是項目選題要突出真實性、實踐性、完整性和創新性的特點。比如我院電氣自動化專業在項目選題時,可以考慮與維修電工(中高級)、PLC系統設計師(中高級)等職業資格認證相結合,也很好地實現“課證融通”;也可以針對企業生產性綜合訓練的項目系統中真實的企業產品生產或系統開發為項目。對于較好的項目,可以申請重點學期項目,學院給予一定的項目經費支持。
3.3 項目的開展
確定好選題后,學生制定項目實施計劃。根據項目的任務和具體要求,小組分工協作。在整個項目實施過程中,指導老師跟蹤督促、檢查,每周至少一次與小組成員碰頭交流,學生匯報項目進展情況及執行過程存在疑難問題,教師提供參考資料或參考學習網站等或參與討論并啟發式指導,提出可操作性建議和方法,引領學生解決項目實施過程中出現的各種問題。項目的實施周期通常需要11~13個星期。
3.4 項目評價
項目評價,通常在學期的最后兩周進行。對項目進行評價,我們注重的不是最終結果,注重的是學生對知識和技能靈活運用的能力、解決問題的能力;考察學生的工作態度、個人表現、團隊合作與溝通能力等職業素養。評價以項目實施的過程考核與匯報答辯等相結合的方式為主。專業負責人統一組織學期項目答辯,答辯考核小組由3~5位老師,其中至少有1位來自企業工程師或專家組成。各小組委派一名學生進行項目的匯報、成果的展示,小組成員回答評委的問題,由評委對項目質量與匯報的綜合表現給出項目小組答辯成績;個人成績是由小組成員互評、指導老師評價與答辯老師的評價的綜合評定。
3.5 項目材料歸檔
學期項目結束后,如匯報PPT、項目報告、制作的實物、答辯照片等所有材料全部歸檔保存。
4 項目管理
我院學期項目管理在學院網上進行,體現教學管理信息化、科學化。教師、學生進入“學期項目智能管理系統”,學生填寫項目申報、進度計劃與報告、項目中期報告及項目成果報告等;教師下發任務、審核進度報告、指導意見、審核項目、答辯信息及評分等環節都在系統里進行。
5 結束語
我院電氣自動化專業實施“學期項目”人才培養模式,通過四個學期項目訓練,循序漸進、能力遞進,大大提升了學生綜合技能和職業素養,他們很容易適應企業崗位,上手非常快,提高了企業效率,培養出面向企業、能夠從事專業工作的高技能可持續發展型人才,從而更好地實現學院教育教學人才培養目標,因此我院電氣自動化專業畢業生很受企業青睞。
注釋