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关键词:Multisim ; 数字电子技术 ; 课程设计
中图分类号:G40―012.9 文献标识码:A 文章编号:1671―1580(2013)12―0058―03
一、《数字电子技术》课程设计概述
数字电子技术是计算机、电子等专业必修的重要专业技术平台课,也是理论与实践紧密结合的课程。本课程除了理论与实验教学外,通常在课程教学结束后还会安排一到二周的集中综合拓展性课程设计实践教学环节。学生需要在教师指导下通过对数电课程所学知识的系统整合与综合应用完成典型电子产品的设计、制作和调试。主要培养学生对所学理论知识综合分析应用能力、典型电子产品电路的设计方法及电路制作和调试实践能力。使学生的实践能力、创新能力、分析和解决工程技术实际问题的能力不断提高。同时培养学生独立思考、勇于探索、刻苦钻研的科学学习作风和科学素养。更好满足社会应用型岗位对人才的需求。
二、Multisim在《数字电子技术》课程设计教学中的优势
传统《数字电子技术》课程设计教学中,学生根据教师下达的设计任务要求通过理论分析、计算来设置电路参数,在纸上手工画出设计图,对电路设计的合理性、正确性以及实际运行结果只有在电路硬件制作好后才可以通电测试验证。若发现故障往往也会由于线路复杂、学校实验条件有限等原因导至排故、电路结构修改很困难。造成耗时、耗力、耗材,学生往往也会缺乏耐性,整个设计过程较枯燥难以激发学生兴趣,缺乏大胆尝试精神和创新意识。为此在设计中引入了Multisim仿真软件。Multisim开放虚拟电子实验室中提供了大量丰富的虚拟仪器仪表、元件库,不仅为模电、数电、模数混合电路、单片机电路等提供了立体化设计平台,更具有强大的仿真分析功能。学生可以做到边设计边仿真实时观察运行结果验证电路的合理、正确性。且排故和修改电路结构、增减元器件等也只需动动鼠标即可,省时、省力、省材。学生可以无所顾忌大胆尝试用不同型号元器件进行不同方案的设计。提高设计效率同时激发了学生不断探索创新的精神,设计过程充满了挑战和乐趣,从而使设计过程更加科学规范,提高了学生综合分析设计能力。
三、Multisim在《数字电子技术》课程设计教学中的应用
《数字电子技术》课程设计教学通常按教师根据不同设计题目下达主要设计任务、学生收集资料、确定设计方案、设计绘制电路图、电路制作、调试,最后撰写设计报告等步骤进行。通常一个班级会有多个设计题目如数字钟、交通灯、抢答器等。根据设计题目的不同将学生分为不同组,整个教学中以学生自主设计学习为主,以教师给予一定的理论知识与技能辅导为辅。Multisim主要应用在课程设计教师教学辅导和学生学习两方面。
(一)Multisim应用在课程设计教师教学辅导中。主要体现集中教学辅导和按课题不同分组教学辅导。集中教学辅导中教师可以通过某个电路仿真设计案例的动态演示向学生讲解电子产品电路的常规设计方法、电路设计过程及规范绘制电路图的方法并使学生掌握对Multisim软件的使用方法等。按课题不同分组教学辅导主要针对不同课题组学生对指定课题进行小组或个别教学辅导。通过对相关电路仿真案例演示,明确设计任务要求并向学生讲解单元电路功能原理和总电路结构原理、设计思路和方法,以便为学生独立设计提供帮助与参考,使学生对要设计的电子产品有系统性的认识。分组教学环境相对开放与放松,教师可以面对面对学生进行辅导。利用Multisim讲解单元电路时,要突出电路的主要功能原理分析,不用象在课堂教学中讲得那么详细,否则容易束缚学生的思维,应给学生留有充分想象、思考和拓展的空间,使其具有举一反三的能力,教师可以提供参考性的建议。
(二)Multisim应用在学生电路设计学习过程中。主要体现学生在掌握电路原理的基础上能学习和熟练使用Multisim软件并将其应用到整个电路设计中,电路设计过程严格要求学生在仿真环境下完成对单元电路、总电路的设计与绘制,并会利用虚拟仪器进行仿真测量、排故、调试,实时验证运行结果。最后,要求学生将最终调试好的电路设计图、测量数据都要记入课程设计报告中。
(三)Multisim在数字钟电路设计中的应用举例
数字钟电路是课程设计中常用的典型题目,教师可以提供预先准备的简单数字钟电路仿真实例为参考,为学生讲解各单元电路和总电路的设计过程,使学生对电路的基本功能结构框架有初步的了解和认识。以24小时制六位数字钟电路设计为例。
1.设计任务。设计一个24小时制并显示时、分、秒的六位数字钟。可以分别对时、分进行校时且具有整点报警功能。
2.任务分析。数字钟电路主要由秒脉冲产生电路、时分秒计数电路、显示电路、校时电路和整点报警等单元电路构成。其中时计数器为24进制,分、秒计数器都为60进制,校时电路采用自动校时法。整点报警电路可采用蜂鸣器发声达到报警功能。
3.单元电路的设计与仿真
(1)1HZ秒脉冲电路的设计与仿真。秒脉冲电路主要为数字钟的秒计数电路提供频率为1HZ的时钟脉冲信号,其精确度和稳定性直接决定着数字钟的走时精度。本设计简单采用555定时器构成的多谐振荡器实现,通过计算其RC的参数使其输出1HZ脉冲。根据该振荡器的输出脉冲的周期计算公式
图1 秒脉冲产生电路
由于频率低,此款电路稳定性和精度不高,若精度要求高可以采用32768HZ石英晶体振荡器经分频电路获得秒脉冲,也可以用555定时器产生1KHZ再经分频电路获得秒脉冲。由于虚拟环境中的秒信号要比现实生活中1S信号要慢得很多,因此为调试方便以下虚拟过程中都直接用脉冲电源代替秒信号电路。
(2)时分秒计数、显示电路设计与仿真。时、分、秒计数电路各采用两片74LS160十进制计数器级联构成。时计数器采用两片74LS160级联成24进制计数器,时十位利用置数法接成三进制(0-2),当十位显示2时将个位变成四进制计数器使时个位只显示0-3。这样时计数器在分计数器提供的时钟信号触发下即可在00时-23时之间循环计数(如图2所示)。分、秒计数电路原理相同,将两片74LS160接成60进制即十位接成六进制(0-5),且采用置数法使计数器回到初始计数状态。个位为十进制(0-9),个位的进位输出端作为十位的时钟脉冲端。这样在时钟脉冲的触发下可以在00-59间循环计数(如图3所示)。
图2 24进制时计数电路
图3 60进制分、秒计数电路
显示电路设计中采用四管脚的虚拟LED七段数码管,其将七段显示译码器功能与实际的七段数码管显示功能集成在一起,直接输入四位二进制数完成数码显示。在实际设计时可以用七段译码器驱动普通七段数码管显示。
(3)时、分校时电路的设计与仿真
时、分采用相同的校时电路,本设计中采用机械开关与RS触发器构成快速自动校时电路,可以分别对时、分计数电路快速自动校时,分自动校时电路,如图4所示:
图4 分自动校时电路
本设计通过机械开关S在1HZ秒脉冲信号和秒计数电路提供的时钟触发信号间实现切换输出至分个位CP时钟脉冲端,实现快速自动较时。由于机械开关在动作瞬间往往会发生抖动使输入信号产生“毛刺”干扰信号导致电路工作出错,因此,运用基本RS触发器存储记忆功能构成“防抖动”电路,无论开关如何动作,触发器的输出端均没有抖动现象。当开关S拨向A,触发器为1态(U1输出1,U2输出0),将来自1HZ秒脉冲信号输出至分个位CP端同时,阻断来自秒计数器时钟触发信号,实现自动快速校时功能。当开关S拨向B,触发器为0态(U1输出0,U2输出1),将来自秒计数器时钟触发信号输出至分个位CP端,同时阻断来自1HZ秒脉冲信号,恢复正常运行。
(4)整点报警电路
本设计整点报警电路是通过蜂鸣器发声来实现的。当分显示00时蜂鸣器开始鸣叫且只从00分00秒开始间隔响十声后停止鸣叫,如图5:
图5 整点报警电路
图中QD、QC、QB、QA分别为计数器的输出端,当整点时蜂鸣器开始间隔发声。蜂鸣器的频率可以调整,频率设置越高声音越细亮。
4.数字钟总电路图设计仿真
数字钟总电路设计仿真电路即将上述各单元模块电路合理组合连线设计而成。可以进行整体电路的调试与仿真运行,检测各单元电路功能运行效果是否正常。仿真测试电路如图6所示。
图6 数字钟仿真电路图
单元电路讲解时,教师可以对不同进制数(24小时制或12小时制)、校时方式、整点报警方式或采用元器件型号等对每个学生提出不同的功能设计任务要求;校时电路还可以尝试手动校时;整点报警电路可以采用发光管发光等不同电路实现不同的报警方式,使学生在掌握基本功能设计原理基础上还具有对电路功能的拓展创新能力。总电路设计中教师重点讲解电路组成结构和各模块间连接方法,特别是时分秒计数电路间的级联方法,通过对总电路运行、调试演示电路的运行效果,使学生对所设计的题目有系统性的感性认识。
[参考文献]
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针对目前计算机相关专业课程设计存在的不足,建立了与MOOC原理相结合的计算机专业课程设计的改革新模式,从资料提供、交流平台、评价机制和优秀案例展示等四方面探讨了新模式的组织和管理方式,并将此模式融入学生参与课程设计的整个过程。实践证明,该模式解决了教学和实践脱节的问题,调动了学生学习的积极性和主动性,培养了学生的专业素养。
关键词:
MOOC;课程设计;计算机专业;教学改革
课程设计是计算机相关专业必不可少的实践训练环节,是综合运用所学课程理论知识的过程。该环节要求学生将课本中分布独立学习的知识,在设计中综合加以应用,从而对所学知识有更进一步的理解、巩固、和发展,并掌握在理论学习时被忽略的细节和要点。通过课程设计,提高学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力,同时,通过查找、运用设计资料,完成工程设计所必备的基本训练。
1教学现状
目前计算机科学与技术专业的课程设计主要包括:汇编语言程序设计实验周,数据结构课程设计,数据库课程实验周,算法程序设计实验周、软件大型实验周、硬件大型实验周。各个课程设计采取的组织形式是教师通过课程设计任务书提出具体任务要求,学生以小组为单位接受任务,整个设计过程中学生以自学为主,综合运用本课程学过的知识来分析、设计和实现具体任务,最终教师根据课程设计报告质量和学生验收答辩表现给出成绩评定。课程设计是指和课程相关的某项实践环节,更强调综合性、设计性。无论是从综合性、设计性要求上,还是从规模上,课程设计的复杂度都高于课程实验[1]。课程设计的主要目的是将学生引导到更复杂的问题求解和规模更大的系统构建上,引导学生迈出将所学知识用于解决实际问题的第一步。课程设计强调培养系统分析、设计和集成能力,其在系统性、设计性、独立性和创新性等方面,有比单独课内实验更有效且直接的作用[2]。然而,目前的教学效果并不令人满意。其原因在于整个课程设计体系仍存在不足,主要体现在以下方面。⑴课程设计题目缺乏创新性。课程设计的题目大部分来源于教学大纲,在一个大纲修订周期内,每届学生基本上使用的是相同的题目,对于部分自学能力差的学生可能直接导致抄袭的结果。⑵课程设计组织形式陈旧。目前的课程设计大部分是以学生小组为单位,在设计过程中要求学生分工合作,完成一个独立的课程设计题目。而在实际设计过程中,往往是能力强的同学成为设计骨干,那些缺乏学习积极性的学生,会对同组学生产生依赖性,对课程设计疲于应付,敷衍了事。⑶整个课程设计成绩评定机制存在弊端。目前课程设计的成绩评定的依据是软件成果,而对开发过程和软件的实用性不严格把关,缺少课程设计反馈机制,一些学生在课程设计结束之后也不明白自己和优秀同学之间的具体差距,造成学生只为考试过关而学,背离的课程设计教学环节的初衷。⑷教师在整个课程设计中缺少有效的引导和交流。这往往造成在学生课程设计答辩时才发现自己在设计过程中存在的问题,但是已经到了课程设计的尾声。教师作为任务的下达者,应在学生整个课程设计过程中给予监督和指导。
2MOOC及其优势
MOOC(MassiveOpenOnlineCourse,大规模开放在线课程)的出现归功于互联网技术与教育的成功结合,是一种新型的在线学习模式,颠覆了传统的网络教育的模式[3],开放性、大规模性、自主性、费用低廉是MOOC的主要特点。MOOC将教育的全过程在互联网上实施,MOOC不仅提供免费的优质资源、还提供完整的学习体验,在该平台上学习者可以进行学习、分享观点、做作业、参加考试、得到分数、拿到证书。MOOC课程以服务学生为首要任务,学生是MOOC的主体,教师由传统教育中的主体地位转变为为学生提供学习资源的服务者和与学生互动交流的成员之一,目的是通过MOOC充分调动学生学习的的主动性、自觉性、积极性和创造性[4]。MOOC的兴起给传统教育带来了巨大的变革,借鉴MOOC的基本原理,对传统计算机类课程设计进行改革,提出“与MOOC原理相结合的计算机类课程设计新模式的建立与探索”,目的在于通过该课程设计新模式提高学生学习的积极性,培养计算机专业学生的素养,提高学生解决实际问题的能力,为今后的毕业设计和科研工作打下坚实的基础。
3与MOOC原理相结合课程设计新模式的组织和管理
培养学生自主学习能力是MOOC重要理念,如何将MOOC原理融入课程设计平台,强化培养学生的独立实践能力和良好的科研素质,教师对学生自主学习过程的引导和及时互动,建立完善有效的监管和评价体系,调动学生学习的积极性和主动性[5],是课程设计改革的关键所在。总体来说,课程设计分为任务下达、项目设计和成绩评定三个步骤。学生首先要接受任务,查阅资料,对题目深刻理解,请教老师或与同学交流后,拿出设计方案,开始课程设计,教师在对学生设计过程中,可以要求学生提交阶段性设计成果,以此来把握学生的设计思路,发现问题及时反馈,最后对整个课程设计项目验收和评定成绩。将MOOC平台引入课程设计后,MOOC平台将在资料查阅、课题交流、阶段评价反馈、成绩反馈等方面对整个课程设计起到引导作用。融入MOOC原理的计算机类课程设计新模式基本框架如图1所示。⑴资料提供查阅资料是课程设计开始的第一步。面对当今互联网、图书馆中存在的海量资源,学生难以在有效的时间内迅速定位到自己想要的资料。因此在如何为课程设计提供丰富和有针对性的相关资料是MOOC平台的首要任务。
为了使学生对各个课程设计有直观认识,通过MOOC平台在课程设计开始阶段为学生展示一个成功的项目案例,通过案例激发学生的学习兴趣,树立学习信心。在后续的资料中,以该项目为实例,进行任务分解,对每个小任务依次分析。将课程设计的任务单元化是MOOC平台的特色之一。学生的水平参差不齐,学生可以根据自己实际情况选择自己需要的资料。资料的呈现形式也是多种多样,可以是长度适中(通常为10-15分钟)的视频资料、PPT、程序展示、优秀成果展示、教材推荐和文章推荐等。这些资料一般由教师提供,也可以是通过教师审核的由学生上传的资料。⑵交流平台基于MOOC的原理,在MOOC的学习方式上强调众包交互(Crowd-SourcedInteraction),众多学习者在虚拟或者现实的学习社区中,利用群体的智慧和有机的互动,共同探讨、实施并评估问题的解决方案[6]。在传统的课程设计中,虽然整个课程设计过程中都有教师指导,但是由于部分学生存在懒惰、畏难心理,导致教师没能在课程设计中对这类学生的课程设计起到很好的引导作用。在MOOC中,引入交流平台,以更好的引导学生完成课程设计,同时,可以将教学中的单一指导教师扩展为一个教师团队,使学生获得更广泛的指导。①设置在线答疑和讨论,教师及时帮助学生解除困惑。②将学生在设计过程中经常会出现的问题进行分析、总结和公示,避免学生走弯路。③针对某个具体问题,设置专区讨论,教师主导在线讨论。⑶完善课程设计评价机制MOOC平台中的评价机制主要体现在过程性评价和形成性评价上,将MOOC平台引入课程设计后,要避免以往只注重考核软件结果,忽略设计过程。根据课程特点,借助MOOC平台,教师要设置阶段考核节点,教师按照节点,及时跟踪学生的整个设计过程,每个阶段教师都要和学生交流,及时反馈。最后的设计是综合成绩,既要考虑最终的软件设计质量,也要与平时的阶段考核相结合,以促使学生重视整个课程设计过程,同时教师也能对整个课程设计起到很好的监督作用。⑷优秀成果展示以往的课程设计,成绩考核是课程设计的终点,成绩不理想的学生也不知道自己差在哪里,将MOOC平台引入课程设计后,在整个课程设计结束后,增加优秀成果展示环节,教师要通过MOOC平台向学生展示优秀的设计成果,同时增加成果点评,帮助学生寻找设计中存在的差距,切实提高学生的实践能力和创新能力。
4结束语
将MOOC原理引入计算机教育的实践教学环节,为实践教学和课堂教学搭建了互通桥梁。实践结果表明,新模式弥补了本科教学过程中实践环节的不足,有效地调动了学生的学习积极性和主动性,培养了学生的工程设计能力,教学效果明显得到提高。与MOOC原理相结合的计算机类课程设计的教学改革仍处于探索阶段,还需要广大计算机教育工作者长期不断的实践。
参考文献(References):
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[5]万烂军,罗海霞.面向MOOC的Java课程教学改革探索[J].电脑知识与技术,2014.10:7135-7136,7145
关键词:任务驱动法;反应堆热工;课程设计
引言
近年来,核电技术的迅速拓展及深入对高校核电技术人才培养提出了更高的要求。培养学生实践创新能力已成高校人才培养的主要目标。课程设计是提高学生实践创新能力的重要途径。我校针对核工程与核技术专业反应堆工程方向开设反应堆热工课程设计,该课程以我校核能与核技术工程国家级虚拟仿真实验教学中心为依托,是我校培养核专业学生实践能力和创新精神的重要手段。传统反应堆课程设计教学是以教师为主的手把手式的教学模式,不能充分激发学生的创造潜能。采用任务驱动教学法,明确“任务”的目标性和教学情境的创建,使学生带着真实任务在探索中学习,从而培养出独立探索、勇于开拓进取的自学能力。
一、反应堆热工课程设计的任务
“反应堆热工课程设计”是我校在《反应堆热工》理论课程学习后开展的一门独立课程。该课程的任务主要包含以下几点:其一,以反应堆相关理论知识为基础,建立符合课程设计任务要求的热工模型;其二,强调利用数学思维解决问题,引导学生学习先进数值模拟方法,其三,以我校国家级核能与核技术虚拟仿真实验教学中心为依托,利用各种编程语言开发求解程序,完成题目内容、分析对比、撰写报告。以“压水堆堆芯单通道稳态热工分析”为例,其主要任务包含:利用压水堆堆芯单通道相关理论知识,建立堆芯单通道稳态模型,采用数值计算方法如四阶龙格库塔方法求解模型方程组,最后开展计算分析并撰写报告。目的是培养学生综合运用反应堆热工相关知识,提高学生解决实际问题的能力,培养研究性思维和创新能力,获取新的知识和经验。
二、任务驱动法的实践
“任务驱动法”教学是“以任务为主线,以学生为主体,教师为辅,全程参与”的教学模式,改变了以往以教师为主的手把手式的教学模式,创造以任务定目标,学生主动参与,自主学习的新型教学模式。
(一)科学设计任务
要科学建立课程设计任务,就必须彻底打破学科“各自为政”的课程设计思路,增强课程设计内容与能力要求的相关性。要求在设计任务时必须考虑如下几点:
1.任务目的的科学性。反应堆热工课程设计的教学目标包含认知目标和操作目标两个层面。认知目标主要是要求学生理解掌握反应堆热工的基础知识;操作目标主要是要求学生学会利用计算机技术和先进数值计算方法,熟练开展反应堆热工设计,能够发现自己的错误并予以改正。
2.任务的实践性和可操作性。课程设计的实践性和可操作性是完成设计任务的必要前提。教师在进行任务设计时,一定要注重任务的实践性和任务的可操作性,尽可能设计一些通过设计操作完成的教学任务的案例。比如“压水堆堆芯单通道稳态热工分析”这一任务,先通过分组,开展单通道建模及模型求解,然后开展小组内讨论,及时纠正问题,然后进行小组比赛,最后通过小组互评和教师评价得出最后的名次,这样的任务具有可操作性、趣味性、激励作用。
3.任务层次感分明。由于学生学习能力存在差异,因此设计任务时应注重层次,即把一个大“任务”转换成一个个小“任务”,同时考虑这些“任务”之间是循序渐进、层层深入的,只有这样,学生才能更好、更快地掌握这项技能,才能用已经掌握的“任务”作铺垫,学习其他更深层次的“任务”。例如“压水堆堆芯单通道稳态热工分析”这一任务,需要计算堆芯单通道内的温度场,包括燃料芯块温度、包壳温度及冷却剂温度。在已知稳态轴向功率分布的情况下,通过建立堆芯稳态单通道模型,依次求解得到冷却剂温度、包壳温度、燃料芯块温度。
(二)合理设置实施方案
确定好设计任务后,需要明确实施方案。在反应堆热工课程设计教学中,通过以下几个步骤开展实施方案:第一步,查阅资料。学生可以利用学校图书馆及互联网数据库查阅收集与课程设计相关的资料,抓住课程设计任务的本质,从而可以为下一步作准备,便于能够独立地进行每一个工作步骤。同时,也可以将收集到的信息以个人或小组的形式准备对课程设计任务的分析。在这一教学环节结束时,教师将每人准备的答案贴在黑板上,引导学生展开讨论和交流各自的依据,明确设计任务的本质。第二步,制定计划。围绕课程设计任务制定完成设计任务的计划,包括具体工作的日程安排。通常以书面的形式拟定工作计划。第三步,决策实施。采用师生相互交流的方式开展讨论,就所拟定的计划是否适合学生的实际水平、提出的解决方案是否可行以及所选择的工具是否合适等问题交换意见,作出较为合理的决策。在执行决策中,工作与检验互相交替,不断反馈,调整进度和修订方案。以小组的形式工作,要求学生既要学会独立思考,又要有较好的团队合作精神。第四步,检查分析。从两个大的方面开展检查分析,一是在整个实施过程中需要建立正确的数学模型,并制定可行的计算流程,在编制程序中要确保程序中结构逻辑的正确性;二是在实施终结时,将最后的计算结果进行组内互查,及时发现自己的错误,再在小组之间进行互查和老师检查。
(三)有效优化评价体系
以最终的分析报告作为学生评分的最终依据的传统评分方式,评价过程简单、评价方法单一,这种评价方式无法全面考察被评价者在动态的、真实的背景中的综合能力。因此,优化课程设计评价体系意义重大。可以通过采用发展性课程评价方式,提倡评价方法多样化和融合性的方式完善评价体系。评价内容主要包括对前几个步骤的评价、任务完成的成果的评价和学生行为的评价,如工作态度、责任心等评价。通过评价学生学到必要的技术规范,学会对自己行为做出公正的评价,同时激发他们的学习热情。最后教师要通过学生完成任务的情况、本节应用到的知识、技能进行总结和点评,让学生理清思路,让层次较低的学生得到提高。比如:根据规定的评价指标,采用小组互评和教师评价两种方式评定小组成绩和学生个人成绩,并由教师综合小组互评和教师评价的结果给出“小组最终成绩”和“学生最终成绩”肯定优点,作为宝贵的经验。发现问题,查找原因,提出预防措施和改正方案。不同的评价方法相互结合、取长补短,优势互补,使评价结果更加客观、公正、准确。
三、结束语
以我校核能与核技术工程国家级虚拟仿真实验教学中心为依托,采用任务驱动法开展对“反应堆热工课程设计”课程教学方法的实践探索,取得了良好的教学效果,但在采用任务驱动法开展其他专业内容的教学时,还需必须结合实际情况灵活选择,以达到教学质量和教学效果的最优化。
参考文献
[1]付山明.任务驱动法在《建筑工程测量》课程中的应用探讨[J].科技信息,2011.
[2]熊淑慧.任务驱动主体参与教学法探讨[J].中国职业技术教育,2007.
[关键词]工作过程 课程设计 教学内容
[作者简介]李刚(1963-),男,河北献县人,武汉软件工程职业学院汽车运用工程系汽车贸易教研室主任,副教授,研究方向为汽车贸易和工商企业管理。(湖北 武汉 430205)
[课题项目]本文系湖北省教育科学“十一五”规划2010年度研究课题“基于工作过程的《汽车技术服务与营销》专业项目化、模块化课程改革研究”子课题“工作过程系统化的课程实施结构”的研究成果。(课题编号:2010B327)
[中图分类号]G642.3 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985(2012)08-0130-03
学习领域来源于典型工作任务和教学培养目标,某个职业可能包括若干个典型工作任务,每一个典型工作任务对应相应的学习领域。所以,某个职业对应的学习领域有若干个,通过一个学习领域的学习,学生可以完成某一职业的一个典型综合任务,通过若干个相互关联的学习领域的学习,学生可以获得某一职业的从业能力和资格。学习领域模式实现了理论学习与实践学习的统一。因此,课程设置必须与工作任务相匹配,打破按学科边界设置课程的传统技术路径,按照从实践到理论的基本顺序编排课程,为学生提供体验完整工作过程的机会,逐步实现从学习者到工作者的角色转换。
基于工作过程的工学结合课程,重视行为导向教学法在教学过程中的运用,关注学生通过实践或行动培养和提高职业能力,表现出以学生为中心,以学生行动的自主性学习为主;学生全面参与信息收集、计划制订、作出决策、实施计划、反馈控制、评估结果等教学全过程;教师是学习过程的组织者、咨询者和伙伴的特点。下面通过对汽车技术服务与营销专业课程设计的分析,浅析构建学习领域的课程模式的方法和过程。
一、课程设计的步骤
(一)企业调研
为了更好地完成企业调研,邀请了十多位汽车企业的专家,成立了专业建设指导委员会。在课程和课程体系建设中按照专家座谈会一典型工作任务一学习情境的工作程序,邀请专业建设指导委员会委员单位参与,广泛听取用人单位的意见和建议,了解其对专业人才需求情况、毕业生专业技能要求以及综合素质培养等方面的意见和建议。在教学计划制订过程中,征求专家意见,结合专家反馈对教学计划进行修订。
(二)职业描述
在专家座谈会中首先介绍背景、目的、方法和基本指导思想;明确基本概念后,请专家描述职业发展阶段,典型工作任务等;举出从初学者到专家发展过程中的重要阶段(最多5个),每个阶段请专家举出3~4个有代表性的任务;确定具有挑战性的工作任务;汇总成典型工作任务,并分析典型工作任务。
汽车销售顾问职业是汽车技术服务领域的一个技术类职业,其职业活动特征体现在以下核心区域:汽车销售顾问在汽车技术服务行业如整车销售企业、汽车配件销售企业从事汽车产品销售工作。除为客户提品技术咨询外,汽车产品的销售成为其专业工作重点。在分析和认同自己职业的基础上,汽车销售顾问在其工作领域作出符合专业要求以及可信的决策,向上级和顾客阐述工作计划选择和方法选择,这都属于汽车销售顾问的任务要点。同时,汽车销售顾问还要考虑经济、社会和环保的不同要求以及由此引起的对职业行动的要求,在对工作任务进行整体性观察并在完整的工作过程背景下对其进行组织。汽车销售顾问将广泛的汽车销售技术专业知识和经验性知识与具体的工作过程相联系,并对工作的计划和实施进行反思应用,以完成职业任务。这些必须根据顾客的愿望、重要的企业经济标准以及有关规定实现最优化,同时考虑对自身职业行动不同专业的、社会的和生态的要求及由此得出的结论。
(三)构建基于工作过程的课程体系
课程设计主要包括确定工作及工作领域,确定若干学习领域、教学项目或学习情景等环节。
二、课程设计的内容
(一)教学内容及过程的设计
在课程教学内容的组合上要适应学生学习的需要,能反映汽车技术服务与营销行业职业特征的教学模块。如“汽车及配件营销”课程设计,见表1。其主要特征有以下几点:首先,依据汽车技术服务与营销的实际工作流程,结合武汉软件工程职业学院(以下简称“学院”)现有的教学条件安排教学内容,将一个完整的工作流程按照教学需要分解成若干模块;其次,对每一教学模块本着突出学生对技术应用能力掌握的原则,以实践教学为主,将课程的基本理论按照模块教学的需要进行重构,不追求理论知识结构的完整性和理论知识讲授的系统性;最后,对模块中反映职业特征的要素进行分析提炼,按照教学要求进行重组。
基于工作过程的课程体系。教学项目来源于汽车销售的实际工作任务,教学过程包括项目导人、项目剖析、项目策划、项目实施、项目验收、项目评价六个步骤。与行动导向的六步教学法相对应,使学生在做中学的实践中,掌握职业技能知识,培养学生解决实际问题的能力。
1.项目导入。是指根据技能型专业人才培养目标、岗位需求和前后续课程的衔接,以够用为度,统筹考虑和选取教学内容。课程设计能够体现职业道德培养和职业素养养成的需要。专业课以真实的工作任务或产品为载体,设计教学过程,强化学生能力培养,合理设计实验、实训、实习等关键环节。首先明确具体工作任务,让学生掌握一个完整的“任务”的各项知识。然后确定教学内容,使学生学习“任务”知识内容。
2.项目剖析。是指学生依据任务要求,对具体工作情景进行分析,了解应掌握的知识内容和操作要领。先根据教学任务设计教学情景,引出问题。学生分组,以小组为单位讨论(或操作)。如情景:一对年轻夫妇带了一个3岁小孩来4S店看车。活动过程:模拟汽车销售面谈全过程,包括顾客接洽、需求分析、车辆介绍与推荐和顾客异议处理等。活动要求:风采展示,亲和力,商务礼仪,语言表达,需求分析,产品推介异议处理。
3.项目策划。是指学生根据给定的工作任务,独立制订完成“任务”的工作计划和方案。确定工作步骤,填写设备、资料、工具、材料、资金预算计划单(工作页);填写检查计划表(工作页)。主要培养学生的专业能力、方法能力、独立计划、独立工作能力、团队协作能力。
4.项目实施。是指学生实施完成“任务”的工作计划和方案。主要采用案例教学、情景教学、模块化或理实一体化教学。常用的教学模式有基于工作过程行动导向的教学模式。学生通
过观看实物、观摩工作过程,完成实训操作。主要培养学生的专业能力、方法能力、动手能力、团队合作能力和独立工作能力。
5.项目验收。是指对学生的完成情况进行检查验收。学生将实施结果以论文、报告、演讲、现场演示等形式汇报对教学内容的理解和掌握。首先由小组自己评价,检查工作过程是否满足要求,归纳质量控制点和技术要领,学生填写自评表(工作页)。然后教师对各组学生(或个人)的工作过程(或结果)进行综合评价,确定下次工作过程要修正的内容,对同类型但在本次工作过程中还没有涉及的知识及技能进行拓展练习。
6.项目评价。指教师对学生的汇报进行点评,精讲内容。
(二)教学方法与手段的选择
1.实证性案例教学法,是在教学过程中结合教学内容,以讲故事、看录像等形式,生动、具体、简要地介绍某一方面的实例,说明某一观点、原理和方法。主要形式有两种:演绎法,首先讲清基本原理,然后以实例加以说明;归纳法,先举出实例,通过对实例的分析总结出基本原理。目的是帮助学生正确理解和消化教学内容,增强感性认识,提高学习兴趣。
2.分析性案例教学法。是在教学过程中事先向学生提供能运用某部分知识进行深入剖析的案例,让他们根据案例的提问和角色的扮演做好充分准备;在课堂上引导学生对案例进行深层分析,通过讨论、争论,阐明各自的观点及理由。教师对学生讨论的结构进行总结,将学生的观点进行归纳、评述,帮助学生进一步提高。目的是使学生了解企业实际,运用所学知识研究企业实际问题,培养和提高学生分析问题、解决问题的能力。
3.模拟性案例教学法,在教学过程中,根据具体工作内容的要求,学生充当各种角色,根据所提供的背景资料,利用模拟教学软件和情景再现,进行模拟性实践活动的教学方法。运用模拟实践教学法,由教师事先设计好模拟项目的背景资料,交给各小组分别进行准备,并参加模拟实践活动,最后由教师和学生代表组成的评判小组进行评定。模拟实践教学可以在课堂上进行,也可以在实验室的计算机网络环境下进行。目的是通过模拟实践教学,使学生在小组集体活动中锻炼领导能力、协作精神和分析、解决问题的能力;综合运用所学的各方面专业知识进行决策分析,巩固所学理论,激发学习兴趣。
4.调研性案例教学法。为配合某部分理论知识的运用,要求学生通过有目的的实地调查,取得所需要的资料,并整理成案例。学生通过对案例的分析,找出实践中的问题及原因,提出对策。根据讨论所得出的结论,写出调查报告,供有关部门参考。目的是培养和提高学生的调查研究及观察、综合分析、处理问题的能力,促使学生理论联系实际。
5.作业、考试改革。整个教学过程充分发挥学生自主性,强调师生的互动,采用理论与课内实践相结合的教学模式。考核方法采用学生考核量表,分阶段、按模块对学生的各项能力进行考核,给出综合能力评定成绩。目的在于使每个学生在每个环节都能得到锻炼,提高学生的合格率。如“汽车及配件营销”课程分为五个模块考核,各模块内容及权数,见表2。
(三)信息技术的应用
恰当使用现代教育技术手段促进教学活动开展,充分使用虚拟工厂、虚拟车间、虚拟工艺、虚拟实验等现代技术手段,取得了较好的效果。利用模拟教学软件仿真教学,对现实4S店营销环境进行全面仿真,创建与现实市场类似的环境,将学生置于一个竞争的环境之中进行营销运作,解决了情景化和交互性学习问题,锻炼和提高了学生的挑战意识、协作意识和成就意识。
课程设计的创新要打破传统学科体系的课程设计和教学方法,建立基于工作过程系统化的课程设计和教学方法,充分体现以行动为导向的课程教学体系,以完整的典型工作任务贯穿于整个教学过程。
[参考文献]
[1]姜大源.工作过程导向的高职课程开发探索与实践[M].北京:高等教育出版社,2008.
关键词:软件工程;实践教学;课程设计;案例库;可复用
课程设计是一门课程结束之后安排一周或者两周综合实训,让学生完成一个实际的课题巩固理论知识,对课程知识体系获得更深刻全面的理解,是提高学生实践能力的重要环节[1]。目前,学院软件工程专业从第4、5学期陆续开设专业基础课和专业课,如《C#面向对象的程序设计》、《Java程序设计》、《软件需求分析》、《数据库原理及应用》、《软件工程》、《UML技术》、《软件测试》等,这些课程均安排了为期一周的课程设计。但大四毕业设计时发现部分学生实践能力达不到专业培养要求,原因主要在于专业类课程实践环节没能够达到理想的教学效果。经调研发现,这些课程设计周是由各科授课老师布置一个相关课题,明确课题要求,给一周时间让学生自主完成,最后提交一个小的系统与课程设计报告。这种课程设计存在以下问题:(1)课程设计教学内容方面。老师未能提供系统、综合的课程知识相关案例,导致学生对题目理解不足,对课题认知模糊,无从下手,降低了学习主动性。(2)教学手段陈旧。基本还是停留在老师讲、学生听的阶段。师生互动较少,学生没有足够时间思考,即使在某个环节出现问题也不能及时解决,课后问题可能不了了之。(3)课程设计考核体系不完善。实践环节大多为考察,导致学生不够重视,提交一个报告了事。由于缺乏完整监管机制,学生对整个课题的开发过程认识不清,没有收获。另外,老师凭提交的报告给出成绩,区分度不明显,不够合理公平。针对目前存在问题,本文提出软件工程类课程设计实践教学改进方案。首先,建设一个可复用的软件工程实践教学案例库,案例库中的教学案例运用主流开发技术、管理技术及开发环境。“可复用”是指同一案例根据不同课程分割出不同的知识单元,软件工程类课程之间本来就紧密联系,相互承接,案例库可供多门专业课在实践环节教学中使用。其次,推行案例同时更新教学手段,采用注重学生参与及师生交流的分段式教学模式。最后,制定明确的课程设计监管与考核方案,对整个课程设计过程严格把控,培养学生综合应用知识能力与实践动手能力,提高课程设计环节教学效果。
1案例库建设
案例库中的项目不仅要考虑案例库的可复用性,能够服务多门课程,还需体现软件工程专业能力培养需求,并考虑开发难度与学生接受程度。因此应选择学生熟悉的业务系统,采用主流开发工具来实现轻量级工程化系统。系统功能尽量有代表性,同类系统可以仿照实现,并根据课程知识结构需要进行功能定制。如案例库中的项目:《学生成绩管理系统》用C#与SQLServer2008开发。该系统是典型的小型MIS系统,主要实现了学生、教师、管理员3类用户对学生信息、课程信息及成绩信息不同程度的增、删、改、查。该案例可以服务于《C#面向对象的程序设计》、《数据库原理及应用》、《UML技术》、《软件工程》、《软件测试》等课程的设计教学。案例库项目开发融合了软件工程很多专业课程知识,在不同课程中使用,学生可以明确各门课程学习目标,从不同视角体验软件开发流程,提高对软件工程整体把握的能力,建立软件工程的思想。
2知识结构划分与整理
案例实现之后,为了服务于不同课程,不同授课教师需要重新组织教学资源,梳理课程大纲、划分教学内容、整理教学素材、制作教学课件,这一步至关重要也最为核心。想要通过一个完整教学案例,使学生建立起课程知识结构网络,授课教师不仅要基于案例将课程相关基本知识点及联系贯穿其中,还要对知识进行高度提炼,体现课程内容有机联系。这样学生通过案例讲解,不仅对理论知识理解更加透彻,对课程体系也会有更深刻的把握,学习效果取得质的飞跃。下面以《学生成绩管理系统》的实现为例,按不同课程知识侧重点进行概要划分,在课程设计环节中,授课教师结合案例针对本门课程侧重讲授知识结构。(1)《面向对象的程序设计C#》,讲授如何利用C#语言进行系统开发。利用常用控件来搭建设计学生成绩管理系统界面、实现窗口间跳转、消息传递;利用面向对象的程序设计方法实现系统业务逻辑与主要功能;利用ADO组件访问数据库,完成对系统数据的基本操作。(2)《数据库原理及应用》,讲授如何进行学生成绩管理系统后台数据库设计。数据流图,数据字典的创建;概念结构设计(E-R图的绘制)逻辑结构设计,将E-R图转换为关系模式,如何考察关系模式、规范化程度、规范化理论、视图机制、安全性及完整性设计;数据库的实施:SQL的应用,建库、建表、录入数据等。(3)《软件工程》,以学生成绩管理系统为例,按照软件工程流程,讲解每一阶段任务及涉及方法,结合案例从可行性分析、需求分析、总体设计、详细设计、系统实现及系统测试几个步骤进行。(4)《UML面向对象设计与分析》,对应学生成绩管理系统开发各阶段从建模的角度讲解UML的9种图,主要包括在需求阶段如何识别参与者与用例,建立用例模型;在分析设计阶段静态结构模型的建立(类图、对象图)及动态行为模型的建立(顺序图、状态图、活动图);系统实现阶段物理模型的建立(组件图、系统部署图),及将UML自动转换为面向对象设计语言的实现。可以看到,不同课程使用《学生成绩管理系统》案例侧重于不同知识体系。
3案例推行与考核模式建立
授课教师在课程设计环节中推行案例,按照案例教学、任务驱动模式来进行,课堂讲授仍然是不可或缺的[2]。首先通过分析案例程序引导学生学习,由案例的讲解分析,深入浅出地引出知识点,引导学生逐步理解课程重点、难点,深化理论知识学习[3]。其次提出本次课程设计任务要求,老师详细分解设计题目内容与步骤,给出参照与示范。案例讲解与任务分解交叉进行,课程差异性使得案例教学不必拘泥于固定模式与时间,讲授案例时间大概是6~10学时,老师可以自行调整授课进度与节奏。在案例教学中,为了充分调动学生主动性,并及时发现问题、解决问题,采用了“教师提出课题—学生分组讨论—教师演示案例—学生实践—学生总结、师生交流”分段方式进行,并且在以学生为主体的阶段进行考核。在案例讲解、任务驱动教学方式下,建立完整考核机制,教师监控整个实践过程,激励学生参与到每一个阶段中,学生遇到问题也可以反馈给老师,及时得到帮助,提高学生主动性。成绩考评是根据学生每一阶段任务完成情况,从分析解决问题、团队合作、语言表达及文档书写能力表现作综合评定,不仅保证了评价结果客观性,也引导了学生加强这些方面的能力培养。
4结语
针对学院现在软件工程类多门课程在课程设计环节存在问题,提出了建设可复用的案例库,并根据不同课程教学需要对案例进行知识结构划分与整理,在实践中采用分段式教学推行案例,加以完整考评方式,现已收到较好教学效果。基于案例库的实践教学改进方案还可以应用在软件工程综合实训环节,为了达到更高教学要求,培养高质量人才,案例库还需要不断更新与完善。
参考文献:
[1]吴金秀.课程设计在高职实践教学中的应用与探索[J].网络与信息,2008(10):78.
关键词:工作过程;教学设计;调酒
一.构建工作过程导向课程教学设计与开发的必要性
工作过程导向的教学改革是目前我国高职院校教学改革的主要趋势之一。基于工作过程导向的课程教学设计与开发是以工作中典型工作项目为载体来设计教学活动,以实际岗位中的工作任务作为教学内容。围绕工作任务的需要,以典型产品、服务或技能为载体设计学习内容,组织教学,整个教学过程最终让学生掌握岗位所需要的各项技能和专业知识。以岗位实际工作过程中的工作任务来设置和组织教学内容对提高学生专业技能水平,塑造职业能力作用凸显。第一、它能够帮助学生形成整体工作思路,善于从整体去把握每一个工作过程和理解每一个工作任务。第二,依托工作任务设置的教学内容和实践教学环节能够加强学生学习的积极性,促进他们主动学习理论知识和掌握操作技能,以求减少毕业后的实习试用期。
高职院校的学生强调动手能力强,但他们缺乏良好的自主学习能力和动手能力。《酒水知识与操作技能》课程不仅要求学生掌握一定的酒水知识,而且要能够向客人提供酒水调制的服务能力,基于工作过程的《酒水知识与操作技能》课程教学设计与开发,是以工作过程为导向、以各项工作任务为载体、以掌握专业技能为课程目标、以工作过程导向为课程的实施原则的教学模式,它能够进一步培养学生工作能力、解决问题的能力和服务社会的能力,对学生综合职业能力的发展及其对职业岗位的适应性都起到推动作用。
二.探讨构建基于工作过程教学设计与开发
(一)基于工作过程的课程设计方法的理论依据
基于工作过程的课程设计方法(Work Process Based Curriculum Design Method)是由德国不莱梅大学技术与职业教育研究所(ITB)Felix Rauner教授和他的同事于20世纪90年代提出的。它是以现代职业工作整体化分析和描述为基础进行的工作过程系统化课程设计方法,又称典型工作任务分析法,也称为BAG课程开发方法 [1]。
基于工作过程课程设计方法主要由三个基本步骤组成:第一步,典型工作任务分析。通过确定调酒职业的典型工作任务,按照调酒师能力要求和酒水服务内容确定典型工作任务的顺序和难度等级,详细描述。第二步,设计教学内容。在对典型工作任务分析的基础上设计教学内容,准确确定和描述职业要求掌握的专业知识、专业技能,给出每一个任务要求的学习目标、内容和基准学时要求,按照工作环节进行排列,完成课程的教学计划。第三步,根据课程教学内容设计编写教学大纲。
(二)基于工作过程教学设计与开发的关键因素
基于工作过程的教学设计与开发关键因素建立在系统地描述工作流程,按照按照工作过程的顺序开发课程。基于工作过程的课程开发方案,其关键因素是课程内容的选择和课程内容的序化[2]。
1.课程内容的选择
通常课程的教学内容可以分为概念、原理类型和方法、过程类型,分别解答“是什么”、“为什么”的问题和“怎么做”、“怎样做更好”的问题。传统的《调酒与酒水知识》课程设计中分别介绍酒的知识与调酒的技能,学生不能从整理上认知调酒师的工作职责和系统把握工作任务,完成教学之后并不能很好地胜任调酒师工作。而基于工作过程的《调酒与酒水知识》课程教学设计与开发,将课程教学内容设计成具有逻辑工作过程的学习体系,强调的是获取自我建构的隐性知识——过程性知识,主要解决“怎么做”和“怎么做更好”的问题,有利于学生通过课程学习尽可能地获取与调酒师工作过程有关的经验和策略
2.课程内容的序化
第一,根据工作过程选择的课程内容主要以实际应用的经验和策略的学习为主,以过程性知识为主、陈述性知识为辅。《酒水知识与操作技能》课程应加强学生酒水调制和酒水服务的技能学习,酒水知识等理论性知识为辅。第二,《酒水知识与操作技能》课程结构应按照调酒师工作过程展开排序,根据服务过程来传授相关课程内容,从而实现实践技能与理论知识的整合。调酒工作岗位在服务内容方面,根据工作过程的逻辑线索,可把工作任务分为开吧、酒水服务和打烊;在管理内容方面,可分为:酒水管理,器具管理,酒水服务质量管理和酒吧人力资源管理等。每个项目具有相对独立的工作任务,根据工作过程来编排课程内容,有助于学生循序渐进的认知课程内容,自然形成工作过程。
(三)基于工作过程教学方法设计及开发
1.教学模式重新设计
形成了基于酒水服务与管理职业岗位的工作过程任务驱动教学模式,综合运用项目教学法、任务驱动教学法、情景模拟法、案例分析法和现场教学法,促使学生完成一系列学习任务,经历酒水服务与管理整个工作过程,掌握酒水服务与管理操作技能和技巧,形成酒水服务与管理应用能力。
2.教学方法综合运用
在采用任务工作过程导向的教学模式进行教学过程中,我们综合运用多种教学方法。主要有:(1)任务驱动教学法。在教学过程中,以真实的工作任务,即完成“酒水接待服务”为依据,序化教学内容,学生必须从“侍酒前准备”、“迎接客人准备”、“酒水服务”、“结账与收银”、到“送客与收尾服务”,在具体的任务引领教学下,以酒水服务者的身份,完成从接受客人点单服务到送别客人的整个酒水服务任务的学习。让学生在实际的操作中学习专业技能,以具体的工作任务,引领学生进入学习情景,激发学生的学生兴趣,不断提高学生的酒水服务与管理操作技能,充分体现高职教学“教、学、做、评”一体化的特点,进一步推进理论教学与实践操作一体化的教学模式。(2)情境模拟法。建立校内仿真调酒实训室作为教学环境,实施情境模拟法教学。通过情境模拟将酒水服务与管理的工作原理引入课堂教学,帮助学生讲抽象知识具体化,加深对酒水知识的理解;可以利用教学设备加强对调酒技能的掌握。特别是调制酒水的几种方法,例如摇和法和分层法需要学生课后反复练习,切实掌握调酒的技术。(3)案例教学法。针对酒水管理的课程内容,将实际案例引入课堂教学之中,由学生对案例进行分析讨论,训练学生的分析问题和解决问题的能力,提高学生综合职业能力。在案例中采用角色扮演,将学生分组,分别扮演案例中到餐厅或酒吧的客人和服务者,根据案例,训练学生沟通能力、对客服务和应变处理等专业能力。(4)现场教学法。根据课程内容,将课堂教学引入到实际环境中,例如酒吧器具的认知和清洁教学、酒水仓储管理和对客服务技能等知识的训练。并安排学生在实际工作岗位,进行适度实战练习,让学生独立完成,在此过程中进一步巩固知识点并提供教学反馈。通过真实的工作环境,进一步加深学生对调酒岗位工作任务的整体认知,突破传统教学形式,丰富课程教学方法。
三.基于工作过程的《酒水知识与操作技能》课程应用
案例:鸡尾酒调制能力训练
(一)引入任务,提出问题
教师介绍本情境的任务安排和教学目的。本工作任务是:首先,理解鸡尾酒的传说、分类、基本结构和装饰艺术;其次,深刻理解各种调制原理、方法、原则、步骤及注意事项、品尝步骤等。教学目的即通过课程教学,掌握鸡尾酒调制的技能和理解鸡尾酒知识。
(二)分析任务,归纳总结
学生自行分组,课前制作英式调酒幻灯片和寻找英式调酒视频,分别向其他小组介绍并自行归纳总结鸡尾酒酒水知识和调制方法。观看之后,各小组进一步讨论,总结出鸡尾酒的分类、特点、调制要求和调制基本步骤。这一环节根据课程内容需要组织不同的教学方法,例如情景模拟法和角色扮演法,让学生在实际工作中完成调酒技能的理解和识记。
(三)完成任务,评价成果
任课老师进行总结点评、补充和动作指导,规范鸡尾酒调制的动作要点。各小组之间进行相互评价,找到自己的不足。通过工作过程导向的教学模式,学生能从宏观上把握岗位要求的专业知识与操作技能,学习效果较传统任课教师“教师说,学生听”要更好。教学评价是项目课程实施的一个重要组成部分,在导向教学实施过程中,它对学生的学习过程起着导向性的作用。
四.小结
“创新”这个词,在这个快速发展的时代反复被提及,它是“一个民族进步的灵魂”,为祖国培养未来建设者的高职院校应将创新教育融入到课程改革中,培养学生创新意识,提高学生实践能力。《酒水知识与操作技能》是一门操作性、使用性很强的专业核心课,以调酒师岗位职业活动的工作过程为依据,对《酒水知识与操作技能》课程进行了开发和设计。基于工作过程的课程设计方法作为世界上先进的课程设计方法之一,它可以有效提高学生学习兴趣,加强学生对专业知识的理解和专业技能的把握,增强学生创新意识和创新能力。
参考文献:
[1]高林,鲍洁,王莉方.基于工作过程的课程设计方法及实施条件分析[J]职业技术教育.2008(13):50-53.
[2]朱强,江荧.基于工作过程的课程开发方案研究[J].中国职业技术教育.2008(1):42-44.
[3]易云霞.基于工作过程的课程开发与设计——以《餐饮服务与管理》课程为例[J]太原城市职业技术学院学报.2010(3):46—47.
[4] 姜大源.职业教育学研究新论.北京: 教育科学出版社,2007..
[5]Felix Rauner,职业教育基于工作过程的课程设计与教师教育国[C]际研讨会现代学徒制与课程设计.王岚译,2007-07-20.
1.调研论证
基于工作过程系统化的课程教学设计,首先要进行企业调研,根据就业岗位进行工作任务分析。当前的职业教育强调“就业导向”,“就业导向”的主题思想是培养符合企业需求的、与岗位标准零差距对接的高素质技能人才。因此,电气控制与PLC原理及应用教学课程必须反映相关行业(企业)的需求,反映企业生产管理方式的变化以及学生的发展要求。
2.资源整合
收集该专业其他相关课程涉及电力拖动控制线路与技能训练、三相电源、电子技术基础、电动机原理等相关内容,在明确工作任务目标的基础上,将这些内容与电气控制与PLC原理及应用进行整合。坚持以学生为主体的教学理念,根据技术领域和职业岗位的任职要求,分析岗位工作过程,并对应各工序整理课程的技能点和知识点,设计技能训练项目。笔者针对电气控制与PLC原理及应用课程设计了5个典型工作任务情景单元。
3.情景任务设计(表1)
二、情景任务教学开展实例
情景任务一:机床电气线路改造。
任务一:具有正反转要求的机床电气线路的改造(见图1)。
1.任务要求
按下正向启动按钮,电机正转;按下反转启动按钮,电机反转;按下停止按钮,电机停转。要有必要的互锁控制。
2.任务程序设计
(1)I/O地址分配表(见表2)。
(2)PLC外部接线。梯形图中的软件互锁和按钮互锁电路并不保险,应在PLC外部设置有KM1和KM2的辅助常闭触点组成的硬件互锁电路(见图2)。
(3)梯形图程序(见图3)。
三、课后评价
在学生中展开工作过程评价。进行小组自评,小组成员分别对每次任务完成情况进行分析评价,提出本次任务好的做法、不足之处及改进意见。
教师对本次工作任务过程进行评价总结,对学生进行总结和指导,并推广学生中好的方法、经验,布置课后的任务报告及习题。
Abstract: For higher professional colleges and universities, the engine bed electric control and PLC curriculum project needs the massive test installation. Because the funds are anxious, the majority quality colleges' and universities' test installation is very difficult to meet the needs. Therefore, uses the method which the PLC simulation software and the computer unify in solution curriculum project program debugging difficult problem, can receive the good effect.
关键词: PLC仿真软件;机床电气控制与PLC课程;课程设计;程序调试
Key words: PLC simulation software; engine bed electric control and PLC curriculum; curriculum project; program debugging
中图分类号:G42 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)02-0273-02
0引言
《机床电气控制与PLC(可编程序控制器)应用技术》是职业技术院校机械类专业的一门十分重要的专业基础课。由于这门课以解决实际生产中的具体问题为教学目的,能够直接应用于生产实际,因此,在教学过程中课程设计部分就显得尤为重要。我们在教学中实行理论教学与实际操作相结合的教学模式,课程设计以能力培养为主,综合运用专业及基础知识解决实际工程技术问题,增强学生的动手能力,使学生在学习理论的同时动手实践,通过实际操作来分析和巩固理论知识。应用PLC仿真软件组织PLC的课程设计,可以更好的培养学生的PLC程序的调试能力,弥补教学资源紧张造成的课程设计单纯以编程和答辩为主的教学状态。
1课程设计存在问题
本课程的课程设计以PLC设计为主,题目以现代工程为背景,学生根据题目的应用背景及设计任务要求进行设计及调试。在设计过程中,程序编制完成以后,在程序调试时需要与真实PLC进行连线,观察程序运行情况,然后反复修改程序,达到正确控制的目的。由于目前多数高职院校实验教学设备紧张,几个专业共用一个PLC实验室,难免会出现在课程设计期间部分学生不能使用实验设备进行课程设计的现象。因此,在没有实验室真实PLC设备的条件下,学生的程序必须另谋途径进行调试。在这种情况下,如何寻找到PLC课程设计的突破口,来解决这一问题呢?通过教学实践和探索,笔者认为利用PLC仿真软件,结合机械系现有的计算机机房,可以轻松的解决这一问题,并取得显著效果。
2CX-Simulator仿真软件的特点
由于在教学过程中PLC部分以OMRON CPM系列 PLC的基本指令和应用为主,因此仿真软件选取用与其相对应的CX-Simulator3.0仿真软件,该软件可以直接仿真OMRON公司生产的CS/CJ等系列PLC,但对CPM系列的PLC却不支持,这与教学又发生冲突。由于CPM系列与CS/CJ系列PLC的梯形图编程语言在很大程度上可以兼容,因此可选用其它途径来进行使用。
3仿真PLC的编程和调试
OMRON仿真PLC的编程和调试是通过CX-Programmer3.0(CXP3.0)编程软件和CX-Simulator仿真软件一起进行的。具体仿真步骤如下:
3.1 创建程序及配置编程软件首先启动软件CXP编程软件,并新建一个项目,选择要仿真的PLC的型号CPM2*(CPM1A)并编写控制梯形图程序。程序编好后,再改变PLC类型为CS/CJ类型。
3.2 激活并配置仿真控制器运行 CX-Simualtor1.9,出现一界面,上有两个选项,前者Create a new PLC用于首次运行设定,后者 Open an existing PLC可用于再次运行。首次运行需要PLC进行设定,选择Create anewPLC(PLC Setup Wizard。),设置LNGZ32向导将产生一个新PLC,点击OK,将产生一个新文件夹,点击下一步,选择PLC CPU为CS1G CPU45,之后出现设置 PLC单元模块型号的选项,其中:“00H CPU Unit (CS1G-CPU45)”是 CPU单元卡,“1FH Virtual Communications Unit”是虚拟通讯单元卡。
在 Unit Selection List选择单元卡类型,选中后点击 “
CX-Simulator连接界面。在Virtual选通讯协议 Controller Link,点 Connect连接,成功后 NETWORK指示灯变绿,记下缺省网络地址 0、节点地址10以备用,点击Close暂时关闭此画面,如果执行File菜单下的Work CX-Simulator可重现 Connect(连接)与 Disconnect(断开连接)的界面。再点击如图2所示界面的最左边的运行按钮,PLC便进入了运行监控状态,这时 PLC面板上 RUN指示灯变绿,如图 2所示。在调试 PLC程序时,如果发现梯形图程序不能正确运行,就要检查此按钮或面板的 RUN状态。至此,虚拟 PLC已完全进入运行状态,学生可以开始调试 PLC程序了。
3.3 用 CXP连接 PLC仿真器PLC模拟器已成功运行后,打开要调试梯形图程序,调试时,编程器 CXP3.0必须选择与模拟器同样的 PLC类型与 CPU类型,同时网络类型选 Controller Link或 FinsGateway。点其右侧的 Settings…,FINS目的地址填入模拟器连接后的地址 0、10并保存,以后打开此工程就不需再次设定。此时,若 PLC梯形图已编辑好,就可以跟模拟器连接了,点击快捷图标“工作在线仿真(Ctrl-Shift-W)”,连接成功后,会自动出现下载对话框,可将程序下传到 PLC,为开始调试程序作好准备。
3.4 模仿输入跟 PLC相比,模拟器没有真正 PLC的输入端子,这可以用功能“设置”与“强置”设置状态来实现。如模仿按下按钮 0.0,对其鼠标右击,先设置成 ON,再设置成 OFF,就相当于按下后又松开此按钮,以此类推,学生就可根据手动控制整个过程的一些触点状态来接通或断开程序进行调试。当程序执行结果不符合设计要求时,可以再次点击 “工作在线仿真”快捷图标,使程序离线并对程序进行修改,然后再下传程序、运行程序、检查运行结果或观察具体程序执行情况,不断循环上述步骤,进行程序调试,直至达到设计要求为止。在现实的工作环境中,PLC仿真软件也在广泛应用,由于仿真软件不是真实 PLC,程序调试过程中不会真正操作现场设备,这有利于在实验室没有真实 PLC的情况下进行程序调试和对新人进行培训。目前,部分公司正在利用PLC仿真软件结合上位组态软件,进行工厂生产仿真系统部分程序的开发。因此,让学生早些接触 PLC仿真软件,无疑为以后步入相关工作打下基础。总之,利用 PLC仿真软件进行 PLC课程设计是可行的,能收到较好的效果。学生通过电脑上机,仿真实践,可以很好地观察和消化所学的理论知识,同时通过PLC仿真软件实现人机交互,可以尝试改变某些指令、程序,再观察设计结果,能极大地调动学生的学习热情,同时也解决了学校 PLC实验设备紧张的问题。 实践证明,通过仿真软件组织课程设计的过程,使学生可以大大扩展自我学习的空间并在教学时间之外,使用自己的笔记本和台式机电脑,通过对PLC仿真软件的程序仿真,独立学会更多的PLC的编程技术,为下一步进行毕业设计和毕业之后的实践奠定良好的基础。
参考文献:
[1]程曙艳.短学期制下的PLC课程设计的探索[J].福建电脑,2006,(3).
【关键词】移动微课;翻转课堂;教学改革
一、引言
移动互联网的飞速发展催生了移动学习,人们通过手机、PAD等移动设备查阅信息、观看视频、记忆单词,随时随地获取处理信息,它改变了传统的教学。《高级商务办公》通过微信公众平台开发设计移动微课程,来探索移动微课程与传统课程教学整合衔接。通过建设微信公众平台,再通过有效的教学设计手段,设计并开发出满足高职学生需要的《高级商务办公》移动微课程,利用微课程进行翻转课堂教学,达到互相支持、互相促进的有效结合。《高级商务办公》是高职院校经济贸易、文秘等文科专业的专业选修课,是为了培养学生的商务办公能力,掌握基本办公软件设备的使用,能够更好地适应未来的职场工作。目前,该课程教学大多数教学内容仍采用“教师演示+学生模仿为主型”的教学模式。这种教学模式在实施过程中忽略了教学对象的差异,漠视了学生的个性化需求,难以满足不同水平学习者的需要,从而影响学习者的兴趣和积极性,影响教学目标的实施。学生课堂自主活动缺失,压制了学生质疑、批判、探究、创新能力的发展。翻转课堂是目前微课应用研究的热点之一,翻转课堂的核心理念是传递知识在课外,内化知识在课内。学生通过微课程平台,利用碎片化时间,在车站、机场或某一个特定等待的场合进行知识的传递学习。不同层次的学生可以进行不同程度的重复学习,非常有效地满足个性化需求。课内以答疑、讨论问题为主,能有效地带动课堂学习积极性。
二、基于移动微课程设计的翻转课堂教学
移动微课程设计的翻转课堂教学包括三步:课程微信公众号的建立,微课程设计,翻转课堂教学。具体过程如图1所示。微信公众平台建设包括平台的开通、平台的关注以及平台优化三个方面内容。其中开通平台:填写关于平台信息与课程资料,引导学习者进行微型移动课程的学习。平台的关注:在学生中宣传微课程平台,通过查看公众账号或是扫二维码的方式关注,学生关注量要达到1,000以上。平台优化:包括平台菜单的导航设计、课程内容的排版修改、界面人性化设计等。移动微型课程的设计过程以传统教学设计为基础,遵循教学设计的一般过程,区别非正式学习与正式学习的差异性,移动学习与传统学习的差异性。将《高级商务办公》课程的总体教学目标、教学内容分隔设计每一次的“短小精悍”、“碎片化”、“轻松愉悦”等特点的微课程教学内容。选材、组织材料、编辑制作、上传、推送形成每一次微课程教学内容。其内容包括视频、图像、文本等教学内容的制作。以ADDIE教学设计模式为基础,构建适于微信公众平台的。翻转课堂首先由教师创建教学视频,学生在家或课外观看视频讲解,然后再回到课堂中进行师生、生生间面对面的分享、交流学习成果与心得,以实现教学目标为目的的一种教学形态,将移动微课程设计的教学内容作为课前学习,课堂内以解决学习问题为主。
三、翻转课堂的实施步骤
本文以《高级商务办公》课程中“颈肩乐按摩器使用说明书制作”一课为例,说明将翻转课堂应用于高级商务办公教学实践的具体操作。
(一)课前教学微视频的制作。教师通过文本推送布置“说明书制作”具体要求,学生需要完成的任务。再根据说明书制作过程中所设计到的word2010知识点,根据微课程设计思路,分解课程内容,制作3段5~8分钟左右的微视频,分别是word2010页面设计、字体特效、图片裁剪与定位。通过建立的移动微课程平台任务要求及相关视频的推送,并根据后天的数据统计学习效果分析。
(二)学生在课下通过微视频的自主学习后。学生如存在难以理解的知识点和疑问,教师需及时追踪学生在线自测的反馈情况并收集学生的疑惑,在课堂上预先讲解难点疑惑。释疑解惑后,教师可采取“同济互助”的方式将学生分成小组,每组选出一位组长以带领组员讨论互动。通过学生在翻转课堂上频繁的练习,就会在短时间内得到大幅度提升,提高学生word综合运用能力的终极目标。
四、结语
基于移动微课程设计的翻转课堂教学在具体实施过程中,需要注意以下三个方面:一是课程目标的分解小目标,每个视频实现一个小目标,视频要短至5~8分钟,但是要包含一个完整的知识点,要保证视频质量及吸引力;二是保证课前推送的课程任务及课程视频,学生认真自主学习了,这是翻转课堂教学的关键,通过学生在移动微课程上反馈信息告知教师;三是教师要对学生可能遇到的问题进行充分准备,这样可以有效地引导讨论课程的积极开展。
【参考文献】
[1]汪琼.翻转课堂教学法.