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在新时期,网络信息技术得到了迅速发展,电工电子技术教学作为一门基础性的信息化学科也得到了普遍的推广,并且其具有掌握信息量广泛、涉及内容多及实践性较强等特点。但从电工电子课程教学现状来看,大多数教师仍然采取传统的教学方法,只重视电工电子知识的传授,却忽略了为学生提供实践操作的机会,进而导致学生在枯燥的学习环境中逐渐失去了学习热情。为有效改变这种现象,教师应积极应用新型的教学模式,提高学生的实践水平,为日后的电工电子课程学习奠定基础。
一、关于微课教学模式的含义和特点概述
微课教学模式作为一种新型的教学方式逐渐受到重用,其不但改善了以往对学习时间和场所的严格要求,还积极采取各种新颖的形式展开教学,如视频教学方式,为学生展开电工电子技术学习提供了便利。同时微课教学模式的广泛使用不仅依靠于其课堂教学的灵活多变,更重要的在于其课堂教学时间短,能够有效突出重点难点内容,进而达到高效教学的目的。微课的教学形式还能逐渐加强学生和教师、学生和学生之间的沟通交流,使他们能够互相帮助和借鉴,进而最大限度提高学生的学习效率。
二、对电工电子技术课程的教学现状分析
电工电子技术课程就是将理论性知识和实践操作相结合的一门学科,其不但要求学生要牢固掌握电工电子的理论性知识,还要求学生具备较强的动手实践能力。虽然目前大多数学校和教师都已经实行针对性的教学方式,但由于一部分学生自身理论性知识的欠缺,导致出现了以下几个方面问题。
第一,在实际的电工电子技术教学中,学生对基础知识的掌握存在一定的差距,导致他们综合水平参差不齐。如果教师还是沿用传统的教学方式,只会使学生失去学习兴趣,无法实现最佳的课堂教学效果。
第二,在传统的电工电子技术教学中,学校对教学时间有着严格的规定,致使教师不能在课堂教学中进行全面具体的讲解,容易使学生存在理论性知识方面的漏洞。
第三,虽然现阶段的大多数学校都已加强了对信息化技术教育的重视,但在学生的实际应用阶段还是存在一系列问题,导致学校信息化资源的大量浪费。
三、微课教学模式在电工电子技术教学中的重要性分析
(一)完全满足学生的自身特点
大多数电工电子技术的学生基础知识较差,对于一些理论性知识的学习普遍存在抵触心理,这和学生长期以来养成的学习习惯有着很大的关系。这种行为在短时间内无法改变,并且学生认为实践操作能力比理论性知识更有意义,这些都会导致学生电工电子技术的理论性知识总体水平较低。为有效解决这一问题,教师就要在电工电子技术教学中,合理采用微课教学方式,充分M足学生时间自由安排的特点,再加上微课教学模式具有时间短、直观生动及重点突出等特点,因而不但能最大限度改变学生对电工电子技术理论性知识的抵触心理,还能有效提高电工电子技术课程教学的效率和质量。
(二)充分满足电工电子技术课程的教学特点
在学校教学中,电工电子技术课程能在多个专业领域得到应用,但其涵盖的内容较为广泛且复杂,并且课堂教学时间较短,让学生在较短的时间内对如此复杂多变的内容进行学习是非常艰难的。因此,教师要合理利用微课这一教学形式。对于学生来说一些较难的知识点,教师可以引导其充分利用课下时间以微课的形式进行学习,一旦在学习过程中遇到任何问题,学生可以立即停止学习,直到将难点内容充分了解掌握之后方可继续学习,避免出现学习上的漏洞。同时由于电工电子技术课程属于一门实践操作性较强的学科,教师应将该门学科的理论内容和实践操作有效结合,从而促进学生的日后全面学习。除此之外,微课教学主要是以视频教学的形式展开,不但便于学生以更加直观的方式进行学习,还能对一些实践操作流程和构件展开详细的了解,有利于提高学生的电工电子技术综合水平。
(三)有利于电工电子技术教学的教师全面成长
在目前的电工电子技术课程教学中,微课新型教学模式的应用不但能为学生提供高质量的学习平台,还能最大限度提高教师的教学水平。教师在对微课进行制作时,不但要以自身的教学经验和学生的实际水平为基础,选择有价值有意义的内容进行微课制作,还要将重难点内容以最简洁的方式向学生展示,满足学生的趣味性要求。由此可知,微课教学模式不仅能推动教师对技术课程内容展开深入的挖掘,进而便于学生对其进行理解,还能有效提高教师的实践操作能力和专业知识水平,从而促进教师的全面成长。
四、微课教学模式在电工电子技术课程中的应用分析
(一)微课教学模式在电工电子课前的预习应用
现阶段学习电工电子技术的学生,其积极主动性较低,大多数学生都没有养成课前预习的习惯,因而在对新知识进行学习时存在一定的障碍,破坏教师的教学流程,不利于学生对电工电子技术课程新知识的掌握和明确。为有效改变这一现象,教师就可以合理利用微课的教学模式,合理突出重点内容,并以生动幽默的方式向学生展现课程内容,吸引学生的学习兴趣和热情,从而实现高效教学的目的。同时,教师为学生预留的课前预习内容也不能过于简单化,否则会使学生失去基本的探索求知欲望,但也不能过于复杂化,否则会极大降低学生的自信心。除此之外,教师在对电工电子技术课程内容进行微课设计时,要选择难度适中的内容,进而有效激发学生的学习积极性。如:在学习有关整流电路相关内容时,教师可以在电路图讲述的基础上搭配相应的音乐背景,然后通过动画的方式向学生展示电路的布线情况,以此来引导学生对电路波形进行有效分析;教师还可以增加一定难度,如将二极管进行调换,让学生针对其展开研究探索。
(二)微课教学模式在电工电子知识掌握方面的应用
一般教师在对电工电子技术方面的重难点内容进行教学时,可以积极通过微课为学生展示一些典型的标准案例,进而引导学生探索其内在规律,还可以将班级学生分成几个小组,教师引导学生进行视频的观看,从而达到课堂教学的最佳效果。例如:在学极管相关内容的知识时,由于其具有较强的实践操作性,因而在实际教学中教师往往都要借助一些实验来达到教学目标,并且教师还可以将教材内容和视频有效结合,将二极管的相关实验录制成视频,然后通过视频的方式向学生更直观地展示相关知识点,从而形成一个典型的教学案例。通过这种方式不但能有效巩固学生的已学知识点,还能提高学生的电工电子技术水平,达到理想的教学效果。
(三)微课教学模式在电工电子技术课堂上的应用
通常在进行电工电子技术教学时,其中涉及多个实验环节,但往往只有前排学生能真实感受到实验的变化和每个具体的流程,而后排的大多数学生则无法通过实验变化来学习课堂内容,从而导致教学效果并不理想。为有效改变这种现象,教师就要在电工电子技术课程教学中积极引入微课教学模式,在大屏幕上为学生展示实验操作,进而使学生充分掌握实验的具体流程和变化,便于其更好地理解和学习。例如:在进行晶体管的相关实验操作时,由于二极管等体积较小,在具体实验过程中不利于实验效果,因此教师可以以微课的形式展示。
(四)微课教学模式在电工电子技术课后复习中的应用
电工电子技术课程中包含着许多的复杂知识点,如果单单依靠教师在有限的课堂时间范围内进行讲解,是无法使学生有效掌握课堂内容的,并且还会导致课堂漏洞的出现。在这种状况下,教师就可以充分发挥微课的优势,将学生不理解或是没有听懂的知识点利用课下时间让学生进行复习巩固,以充分满足学生对知识的实际需求,提高学生的电工电子技术水平。
五、结束语
总之,微课作为一种新颖的教学模式在电工电子技术课程教学中得到了广泛的应用和重视,其不但能充分发挥出微课教学的生动灵活性特点,还能成为提高学生电工电子技术水平的有效工具,使学生能够对电工电子技术中的重难点知识进行全面的了解和掌握,从而激发学生的学习兴趣,达到理想的教学效果。
【参考文献】
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[4]王荣荣.翻转课堂教学模式在工电子技术课程教学中的应用[J].科技经济导刊,2016(27):99.
[关键词]任务驱动法 汽车电工电子基础 教学实践
[作者简介]薄志霞(1961- ),女,北京人,北京电子科技职业学院汽车技术服务系主任,副教授,研究方向为汽车机电工程技术;刘敏杰(1978- ),男,黑龙江七台河人,北京电子科技职业学院汽车维修教研室主任,讲师,研究方向为汽车运用工程技术。(北京 100026)
[中图分类号]G642.3 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985(2012)24-0145-02
高职教育的宗旨是“以就业为导向,以能力为本位”,所以职业教育必须打破以教师为主体、以课堂教学为中心的传统教学方法,重新构建符合职业需求的课程体系。在汽车电工电子基础课程教学中采取任务驱动教学法,是以学生为中心,以任务为驱动的教学方式,教学核心内容的设置是融合在一个个具体任务之中,学生通过完成教学任务,培养了发现问题、分析问题和解决问题的综合职业能力,最终达到掌握新知识和新技能的目的。
一、汽车电工电子基础课程任务驱动教学法的构建
1.任务驱动教学法的内涵。任务驱动教学法是以学生为中心,以任务为驱动的教学方式,教师的讲授与学生的学习活动围绕任务目标,在提出问题的驱动下,学生进行自主探究和协作学习。每个任务可以是制作一个作品, 撰写一份调查报告,等等。根据课程设计不同的教学任务,使得任务设置具有情景性、趣味性、真实性、可操作性和任务结果的可考核性等特点。
2.任务驱动教学法在汽车电工电子基础课程教学中的设计。课程在设计过程中,摆脱陈旧教学观的束缚,树立新的教学理念。以职业岗位为课程目标;以职业标准为课程内容;以职业能力为核心,用学习任务构建教学内容,科学处理知识传授与能力培养之间的关系,在原理叙述中以定性分析为主,在应用技术上突出了实用性。内容的组织以够用为度,淡化理论,突出应用。并从学生认知规律出发,任务内容安排由浅入深、循序渐进。
3.任务驱动教学法在汽车电工电子基础课程教学中的构思。汽车电工电子技术基础是高职汽车检测与维修技术专业的一门专业基础课程。该课程的任务是使学生具备必要的电工理论、电子技术在汽车领域中的应用,使学生掌握电路的测量及使用方法。本课程具有很强的实用性和实践性,是汽车专业类学生的专业技能入门课程,该课程重在培养学生的专业兴趣、打好专业基础,同时为后续的“汽车电器及故障排除”“汽车发动机电控管理系统及修复”等课程奠定良好扎实的理论知识基础。汽车电工电子基础课程采用任务驱动教学法,是以工作任务为中心整合相应任务的知识、技能,注重内容的实用性和针对性,不强调知识的系统性,课程共创设了五个教学情境,内容包括:直流电路的读识与测量、交流电路的分析与测量、汽车电机的拆装与故障诊断、汽车晶体管电路的检测与运用、汽车数字电路的检测与运用。每个教学情境中分别有若干个任务。例如, 直流电路的读识与测量,共设置了9个学习任务,分别是电工元件的测量、汽车转向灯电路的检测等,每一个学习任务中包括理论知识、实验测量、实训操作,每个项目任务着重展示一个基本知识内容,将理论知识融入于项目的相关知识中,学生在操作活动中主动地理解、获取知识。每一个学习任务的结束都安排了任务总结、课后练习、知识拓展等。特别是根据汽车电工电子基础课程的特点,以电工电子知识为基础,在设计任务中选取汽车上应用的例子强化实践环节,形成对汽车电气设备的运筹能力,教学过程中设置“学中做,做中学”的学习情景,获得了良好的效果。
二、任务驱动教学法在汽车电工电子基础课程中的教学实施
1.科学合理地设计教学任务内容,便于教学实施。采用任务驱动教学法,首先要设计教学任务内容,科学合理设置的教学任务是取得良好教学效果的重要保障,所设计的任务内容应具备针对性、典型性、实用性,以便吸引学生注意力,提高学生学习积极性。设置的教学任务内容尽量符合教学的实际需要,还应考虑到学生的整体知识水平,本课程的教学任务内容取材于汽车上使用的电工电子技术,具有良好的实用性,设计的教学任务内容,能揭示汽车电子元器件的功能及应用,学生通过对元器件的检测,加深对汽车电路工作过程的理解。例如,在介绍晶体管开关特性时,选用汽车发电机中电压调节器作为任务教学案例,首先使学生了解晶体管的开关特性,通过完成汽车发电机中电压调节器的测试,进一步理解电压调节器的内部电路及工作原理,较好地掌握电压调节器的功能及工作过程。教学任务内容的设计不但具有实用性,还应具有代表性、典型性,对学生能起到触类旁通的作用,并有能力运用理论知识去解决实际问题。
2.采用任务驱动法的教学组织。任务驱动法是以教学任务为载体引导学生进行学习,提高学生的学习积极性。根据汽车电工电子基础课程的特点,课堂上采用“做一做、学一学、想一想”的教学方式,首先采取学生操作这种方式切入(做一做)。例如,在讲授电路分析这一教学内容时,选用汽车转向灯电路的检测作为教学任务,安排学生亲自进行汽车转向灯电路的测量,使学生对汽车转向灯获得感性认识,然后根据测量的汽车转向灯电路故障现象,教师讲授本次课的相关基本知识及基本理论(学一学),最后教师把测量的故障现象结合所学的重点知识提出问题 ,增强学生学习的探究欲望(想一想)。为了培养学生自主学习习惯,安排学生查阅资料,组织学生讨论,最终教师把知识点向学生阐释清楚,讲解应力求简洁、精炼、重点突出。
3.突出综合技能的考核评价模式。在教学过程中,采用任务驱动的教学方法,课堂上运用多媒体、模型、实物展示、实践等手段,特别是精心设计教学任务,以学生个人自主学习、小组讨论等多种方式调动学生的学习积极性。通过完成任务作业的方式,培养学生的独立思考能力,创新能力和解决实际问题的能力。本课程坚持理论与实践并重的原则,评价方法采用过程评价(学生互评、教师评价)、作业完成情况评价、操作标准及规范评价、期末综合考核评价等多种方式。通过笔试、实操和任务作业等考核方法,检验学生的专业知识技能、操作方法、工作安全意识等,进一步建立学生的发展性考核与评价体系。
三、任务驱动教学法在汽车电工电子基础课程教学中的优势
1.汽车电工电子基础课程内容适合采取任务驱动教学法。汽车电工电子基础课程是高职汽车检测与维修技术专业的一门专业基础课程。课程的理论知识较多、实践技能要求高,传统的讲授法教学,学生理解难度大。采取任务驱动教学法时,将电工电子理论知识和操作技能融合在任务的实施过程中,课程教学有很好的整体性,便于教师的教学实施和学生的系统学习。
2.采取任务驱动教学法,符合学生的认知规律。在实施任务驱动教学法中,采取一边讲授电工电子理论,一边完成实验、实训任务,理论和实践相结合,讲授理论知识以够用为准则,突出实践能力,选取汽车检测与维修行业的岗位技能来设计教学任务,使学生能够掌握现代汽车电工电子的新技术。
3.任务驱动教学法能调动学生的学习积极性,营造良好的学习氛围。在教学任务的实施过程中,学生是主体,教师起着辅助作用,师生之间的交流得到加强,营造了良好的学习氛围,同时又增强了学生的主观能动性。
[参考文献]
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【关键词】项目教学法;数字电子技术;应用
前言
为了适应电子技术飞速发展的需求,更好的培养技术性人才,高职院校必须把培养学生实践操作能力放在主要的地位,将教学理论知识与生产实践紧密联系在一起,充分体现工学结合一体化的教学思想。
1.数字电子技术项目化教学的意义
随着信息数字化的发展,数字化产品越来越多的出现在我们面前,如手机、数字电视等,它们的功能实现都是以数字电路为基础,学生要能理解这种用来传输、加工与理数字信息的电路,数字电子技术是越来越重要。而数字电路的集成门电路种类比较多,功能比较强,必须先要求掌握各门电路的基本功能及逻辑符号,还有组合逻辑电路和时序逻辑电路等内容,是电子、通信、电气控制、计算机等专业的基础课程。项目教学是与人才市场接轨的培养方法,实践操作是在实验室或许在模拟工厂中进行,能培养学生较强的纪律观念,团队合作、吃苦耐劳精神,能对学生确立良好的职业道德。在操作过程中可以培养学生与他人合作,怎样与他人相处,树立正确的竞争意识。以项目为单位进行教学活动,可以打破传统的教学方式,将理论知识的教授转化成学生动手操作为主,有利于培养学生的自主独立学习能力。围绕着某个项目选择所需要的课程内容,以项目为主线去设计教学内容,体现了教学一体化的课程理念。每个项目设计严谨,项目要典型,知识内容从易到难,知识面合理,要易于实践操作。
2.项目教学法在数字电子技术教学中的措施
在项目教学过程中,每位同学都参与创造实践活动,注重项目的整个过程。在数字电子技术教学过程中,可以通过一个项目让学生完成电路的设计、各元器件的测试、电路的通电检测,故障排除等流程,从中学习和把握课程要求的知识与技能,培养学生的分析问题和解决问题方法。可以将数字电子技术的内容分解成几个项目,每个项目由项目导入、项目分析、知识准备、拓展训练和学习检测等部分组成,每个项目都设置里教学案例,突出实践环节。每个项目都附有项目考核,用于学生对知识的巩固及能力的提高。在整个过程可以设置知识链接、课堂讨论、相互协作等特色模块。意在提高学生的学习兴趣,提高动手操作能力,促进学生的全面发展。根据数字电子技术课程的特点,项目设计过程中应包含以下几方面:要突出内容的综合性、趣味性和实用性,每个项目的选择不仅要考虑到知识结构问题,还有考虑到激发学生的学习兴趣,项目的选择与设计要做到声音和光亮一体,且要有一定的实用性;要有层次性,从简单到复杂,从单个的元器件到单元电路再到综合电路,在数字电子技术教学过程中,每个项目存在差异,同一个项目可以根据不同类型的学生也可有一定的差别,这样学生可以根据自己的特点有目的选题,以满足不同的需求;要突出基本仪器的使用,通过了解与调查,大部分学生不能自主完成某个项目是因为不会使用仪器测试,如万用表及示波器是每项任务不可缺少的仪器,要求学生通过一个个测试操作任务,熟练掌握各仪器的使用;要突出元器件的识别及电路的调试和测试;要有项目教学评估,有利于项目的改进与提高,学生要有小结,要求写出在项目制作过程中遇到的问题,解决的方法,涉及到的知识点及提出的建议。老师根据每组的完成情况及小结进行评价,还要组织各组进行讨论,再进行总结。以17级电子班学生为研究对象,用“抢答器的制作与调试”这项目为例,多路抢答器也是娱乐活动中用的比较多的数字电路,可以使学生熟悉触发器的基本知识及基本功能。任务描述,简易抢答器的组装与调试任务,要有抢答计时、答题计时、显示、复位等基本功能。理论知识的学习,主要涉及到电工色环电子的认识、模拟电子三极管的判断、数字电子数码管的管脚认识及电子仪表的使用。各个元器件测试,准确清点和检查全套装配材料数量和质量,进行元器件的识别与检测,筛选确定元器件(主要是电阻,三极管,数码管等)。项目实施过程,根据各组确定的电路图进行电路安装,安装完成后,通电各点电平测试,还要求画出电路测试连接方框图;最后通电调试。整个过程要求每个小组的同学分工合作,为解决这些问题不断地收集资料、整理资料,主动地、自行地安排自己的学习,按照已确定的流程工作,出现故障时学生自己诊断分析、判断,确定维修方法以达到预期目的。项目教学评估,评估包含职业素养、操作过程规划性、作品成果、书面小结、工艺等方面。总结,可以每个小组先做讨论总结,再老师根据各小组情况进行全面的总结。
关键词:电气工程及其自动化;人才培养模式;课程体系
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)33-0038-02
为解决山东省高等学校面临的办学模式单一、同质化倾向明显、学科专业结构不能够适应经济社会发展等问题,山东省在地方高校中遴选了一批基础型、应用型和高素质技能型人才培养特色名校进行重点建设。山东理工大学(以下简称“我校”)入选了首批应用型特色名校立项建设单位,电气工程及其自动化专业是我校重点建设的专业之一。
根据我校的办学特色,以及电气工程及其自动化专业特点,设立的建设目标是立足山东半岛制造业和蓝黄经济区建设,面向全国城乡电网改造升级与智能电网发展,培养具有“基础厚、能力强、扎根基层、踏实肯干”的应用型人才。学校和学院从深化人才培养模式与课程体系改革,加强师资队伍建设,完善产学研合作体制机制,改善实验实训条件建设,增强社会服务能力,辐射带动专业群等6个方面对专业进行了建设。
一、专业基础及特色
我校电气工程及其自动化专业本专业前身为农业电气化专业,1977年开始招收本科生,1998年改为电气工程及其自动化。在30多年的发展历程中,始终以培养具有“基础厚、能力强、扎根基层、踏实肯干”的应用型人才为目标,积极服务于电力及其相关企业。本专业2007年被评为山东省特色专业,2009年被确定为国家级特色专业建设点;紧密围绕智能电网建设以及节能降耗等生产实际,形成了智能配电网自动化、输电线路暂态分析与保护、现代电气传动与节能技术、新能源发电及并网控制技术等特色优势方向。电气工程及其自动化专业所在的电气与电子工程学院现有4个本科专业,另外3个分别是自动化、电子信息工程、电子信息科学与技术。由于4个专业中既有“强电”专业,也有“弱电”专业,因此在发展和建设过程中,可以强弱结合,协调发展。
我国智能电网的迅速发展,加大了电力及其相关企业对电气工程及其自动化专业人才的需求。随着山东半岛制造业的蓬勃发展和山东“一蓝一黄”经济区建设的推进,城乡电力需求越来越大,城网、农网智能化改造升级陆续展开,对电力系统运行维护、设计开发、分析研究等人才需求越来越大。同时,相关企业对电气传动与节能、新能源开发利用等技术人才的需求日趋旺盛。因此需要紧密结合电力及其相关企业的人才需求,根据行业的动态发展,不断改革培养模式和课程体系,以实现学生知识、能力、素质协调发展。
二、人才培养模式建设思路及内涵
根据山东省特色名校的建设要求,以及我校的办学基础和特色,我校电气工程及其自动化专业的办学定位是应用型人才培养。在学校制订的“知识、能力、素质”三位一体的人才培养体系的大框架下,针对电气工程及其自动化领域的新发展、新要求,制订了“一强二弱,三融四化”的人才培养模式。
“一强”指电力系统强电知识和技能。主要学习电机、发电厂电气部分、高电压技术、电力系统分析、电力系统继电保护、电力电子等方面的知识和技能。
“二弱”指电力系统控制与通信两方面弱电知识和技能。其中在电力系统控制方面,主要学习计算机控制、电力系统微机保护、嵌入式系统、电气控制与PLC等方面的知识和技能;在电力系统通信方面,主要学习信号与系统、通信网络、无线通信、光纤通信等方面的知识和技能。
“三融”指企业技术人员融入师资队伍、学科前沿融入课堂教学、研究成果融入教学全程。其中企业专家融入师资队伍,指从企业聘请具有丰富工程实践经验的工程技术人员和管理人员担任兼职教师,举办讲座、指导毕业设计和实习,参与专业建设、课程开发和教研教改活动;学科前沿融入课堂教学,指将行业与产业发展形成的新知识、新成果、新技术引入课堂教学;研究成果融入教学全程,指将本专业在电力系统故障监测与定位、智能配电与用电、电气传动与节能、特种电机及其控制、分布式电源及其并网控制等方面的研究成果融入课堂教学和实践教学全程。
“四化”指课堂教学同步化、实践项目层次化、课程设计综合化、毕业设计实战化。其中,课堂教学同步化,指将数字电子技术、嵌入式系统基础等基础课实施“同步互动式”课堂教学改革,课堂教学与实践教学同步,教师与学生、学生与学生进行教学互动;实践项目层次化,指实践主要包括实验课程、电工电子实训和生产实习,实验课程由验证性加深过渡到综合性,由实验室过渡到实训中心,再由综合性发展到创新性,由实训中心过渡到创新实验室,分阶段分层次进行;课程设计综合化,指专业课程设计内容综合2门以上课程,3~4名学生设计一个题目,培养学生的创新意识和团队合作精神,为做好毕业设计打下良好的基础;毕业设计实战化,指毕业设计题目紧密联系科研课题或生产实际,实行一人一题,真题真做。
三、课程体系建设
课程体系建设是实现人才培养目标,实践培养模式的基础,在对电力行业及相关企业充分调研的基础上,结合我校自身特点和专业特色,紧密围绕智能电网建设、新能源开发与利用、厂矿企业节能降耗的发展需求,在专业课的设置上,构建“一强二弱,三融四化”课程体系,提出以精品课程体系建设为龙头,构建模块化培养框架,[1]在公共必修课、学科基础课和素质教育课的基础上,专业课由专业公共课、电力系统运行与控制、电力系统继电保护与自动化、电力电子及其应用4个方向模块构成,如表1所示。
表1 电气工程及其自动化专业课程体系
序
号 课程类别 课程名称 备注
1 专
业
课 强电课程 弱电课程 专
业
公
共
课
控制类 通信类
电机学
电力电子技术
电力系统分析
电气控制与PLC
高电压技术
电力系统电气部分设计
电力系统继电保护 自动控制原理
嵌入式系统基础
计算机控制技术
电气检测技术 信号与系统
现代通信原理
电力系统通信
电力系统安全分析
电力系统控制
学科前沿课(1) 学科前沿课(2) 电力系统运行与控制方向
电力系统微机保护原理与算法
电力系统自动化
学科前沿课(1) 学科前沿课(2) 电力系统继电保护与自动化方向
电力传动与控制系统
电力系统柔性输配电技术
学科前沿课(1) 学科前沿课(2) 电力电子及其应用方向
2 公共必修课 大学英语、计算机应用基础、C语言、基本原理、思想和中国特色社会主义理论体系概论、思想道德修养与法律基础、中国近现代史纲要、形势与政策、军事理论、体育、文献检索
3 学科基础课 高等数学、复变函数与积分变换、概率论与数理统计、线性代数、大学物理、工程制图、大学物理实验、电路、电磁场、模拟电子技术、数字电子技术
4 素质教育课 中国传统文化、大学生发展与职业规划、大学生就业指导、学科导论、经济学概论等
5 实践环节 入学教育及军训、社会实践、公益劳动、金工实习
电子工艺实训、电气工程实训、生产实习
模拟电子技术课程设计、数字电子技术课程设计、综合课程设计
毕业实践与毕业设计、毕业鉴定
提出对“嵌入式系统基础”“电机学”“电气控制与PLC”“发电厂电气部分”“电力系统自动化”“高电压技术”“电力系统继电保护”等专业核心课程按照省级精品课程标准进行建设;对实践性比较强的课程,如“电力系统安全分析与控制”“电力系统柔性输配电技术”“电力系统继电保护”“电力信息技术”等,开展校企共建,即按照企业工作流程、岗位技能和综合素质要求,确定课程结构、选择课程内容、开发专业教材、共同组织教学;先由学校的专业教师进行课程基础知识讲授,再由企业一线工程师进行实际项目的实战技巧讲解,并形成教学案例。
在培养计划的制订过程中,对专业课程教学内容进行了重新审视和更新,不求全和细,重视精和新,并且要求每门课程至少有3名教师可以讲授,制订了所有课程的教学大纲。在制订过程中充分注意了课程之间的衔接,剔除了后续课程中学生在其他课程中已经学习的内容,减少课程门数和课程内容的重复,实现了课程的重组和整合,提高了课程综合化程度。[1]
在教师教学过程中,鼓励教师进行先进教学方式改革。在山东省特色名校工程建设的资助下,学院通过硬件条件的建设,实现了“嵌入式系统基础”课程的“同步互动式”教学,即讲、学、练、考一体化的教学方式,取得了很好的教学效果,下一步将对“电气控制与PLC”等实践性强的课程进行“同步互动式”教学改革;另外,学院积极鼓励教师将科研成果向教学转化,改革教学内容,组织教学案例,对专业性很强的课程,如“电路系统自动化”“电力系统分析”等进行了“案例式教学”改革,[2,3]拓宽学生的视野;为了加强学生自主学习和创新能力的培养;鼓励教师进行“框架式”教学改革,打破传统的“教与学”课堂教学模式,在教学大纲和教师的引导下,让学生参与到课堂教学中来,并能自主创新的完成教学内容。
四、主要改革成果
第一,在“一强二弱,三融四化”人才培养模式的引领下,制订了电气工程及其自动化专业培养方案,对未来人才培养的培养目标、主干学科、课程体系、专业主干课程、主要实践环节及教学安排进行了规定,并进行了实施。培养方案中增加了实践性课程的比重,通过增加实验、实习、实训等环节的课时和科目,在保证质量的前提下,增强学生实践动手能力的培养,满足应用型人才的培养要求。
第二,通过“培养、引进、共享”的师资队伍建设措施,对人才队伍进行了建设,每年选派至少2名骨干教师到国内外知名高校访学,启动了青年教师素质提升工作,通过到知名高校助课、下企业锻炼、学历提升等渠道,对青年教师的教学和科研素质进行提升,同时每年至少聘任两名行业企业技术骨干担任兼职教师。
第三,对实验实训条件进行了建设,新建高电压技术实验室,110KV变电站仿真实验室,扩建了电力自动化综合实验室,使电气工程及其自动化专业的实验实训内容更加贴近行业及相关企业的生产实际。
第四,积极发挥已有精品课程的示范和引领作用,按照精品课程的标准建设了多门核心课程、校企共建课程和双语课程,形成高质量课程教学资源。
第五,通过电气工程及其自动化专业建设的带动作用,促进自动化、电子信息工程、电子信息科学与技术等专业的人才培养模式和课程体系改革,并且对3个专业的师资队伍建设、核心课程、实验实训条件等方面起到了很好辐射带动作用,带动了3个专业的发展。
参考文献:
[1]赵舵,冯晓云.电气工程及其自动化专业人才培养及课程改革的研究[J].电气电子教学学报,2008,(S1):88-89.
关键词 创造性思维;方法;自动控制系统;应用
中图分类号TP273 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)23-0117-02
思维是人脑的机能,是认识活动的高级形式,是创造力的核心。思维的定义是指“人脑对客观事物概括和间接的反映”。而创造性思维是指:重新组织已有的经验,提出新的方案或程序,并创造出新思维成果的思维方式。创造性思维是多种思维形式的综合体,包括抽象思维、形象思维、逻辑思维、非逻辑思维、发散思维和收敛思维等。
各种创新活动,实质上就是创造性思维与方法的应用。在创新过程中,往往根据不同的创新对象,则运用针对性很强的思维方法,去探索研究。同时,还根据创新对象的特点,运用不同的创新技法,这样创新的成功率、效率就会大大提高。俗话说:“磨刀不误砍柴工”。说明了工具方法的重要性。无数的创造、发明及创新的事实证明“工欲善其事,必先利其器”,即只有思路对头,方法得当,才会收到事半功倍的效果,否则,欲速则不达。在创造性思维与方法中,创新技法很多,其中“缺点列举法”是较为常用的方法。在自动控制系统专业理论课程的教学实践中,笔者曾经运用“缺点列举法”为广东风华高新科技股份集团有限公司成功创新设计制作一套“自动控制异丙醇回收装置”,并把这套自动控制装置作为教学案例,收到良好的教学效果。
所谓“缺点列举法”,简单地说,就是挑毛病,即是抓住事物的缺点,存在的问题,以确定解决问题及创新目标所选择的方法。“缺点列举法”的应用程序方法如下:
1)尽量列举出事物的缺点(运用发散思维);
2)将缺点归类整理(运用收敛思维。
把缺点列成功能性缺陷,原理性缺陷、结构性缺陷、造型性缺陷、材料性缺陷、制造工艺性缺陷、使用维修性缺陷等;
3)针对缺点,加以分析;
4)实施改造创新。
在改造创新的过程中,针对某个缺点,经过创新后,则产生出一种新的产物。这种新的产物可以转化为商品或进行申请专利。可以说,目前世界上所有物品都是经过找缺点创新再找缺点再创新……不断发展过来的。人类的历史,就是一部发明创造史。
笔者在运用“缺点列举法”进行技术创新制作异丙醇回收装置的做法如下,供大家参考。
广东风华高新科技集团有限公司在有引线独石电容器的生产过程中,需要用异丙醇溶液对独石电容器半成品进行清洗,清洗完后要对异丙醇溶液进行回收复用,以降低成本。
一直以来,该公司的异丙醇回收装置很简单。其回收过程是用电炉盘发热丝加热铁桶盛装的机油,由机油传热给装有异丙醇的玻璃容器,异丙醇经加热后达到沸点蒸发成蒸汽。此蒸汽导出后再经玻璃管冷却成液体异丙醇。这套装置设备简陋,技术落后,存在许多缺点。自己运用“缺点列举法”,把该套装置的缺点列出。其主要缺点如下:
1)回收率低;
2)回收纯度低,因为没有温度控制而造成水蒸汽与二丙醇蒸汽混合;
3)热散失大,因为加热电炉盘没有保温装置;
4)耗电大,因为电炉盘仅加热铁桶底部造成加热效率低;
5)操作不方便、不安全;
6)玻璃器皿容易破烂;
7)工人操作劳动强度大等。
根据以上所列缺点,进行归类整理、分析。确定解决技术问题及确定创新制作异丙醇回收装置的整合解决方案,主要的创新构思如下:
1)采用夹套结构,用不锈钢制成一台加热炉,夹套发热管直接加热由不锈钢容器盛装的机油。同时,夹套外层加保温材料,提高加热效率。
2)采用温度自动控制系统,自动控制异丙醇沸点温度。原回收装置没有温度控制,因此,使混杂在异丙醇溶液中的水也能加热成水蒸汽,这样回收纯度就很低。当加入温度自动控制系统后,使加热回收的异丙醇(异丙醇沸点温度为85℃)溶液温度控制在90℃~95℃度之间,这样,异丙醇溶液能够加热成气体回收,而水(水沸点温度为100℃)就不能,大大提高回收纯度。
3)为提高回收效率,在加热炉顶部加装一个集气室,集气室内壁加导流片,防止凝固在内壁上的冷凝液回流到蒸发炉内重新加热蒸发。
4)冷却器采用不锈钢螺旋管式与冷却水进行热交换,提高冷却效率。
5)回收液的添加采用气压导流法,减轻工人劳动强度。原回收液的添加是用人工用力抱起用玻璃瓶盛装的回收液倒进加热的玻璃瓶内进行加热回收。但回收液的添加采用气压导流法后,后果就大不一样,原回收液是用玻璃瓶盛装,改为不锈钢容器,而且加热回收的不锈钢容器比原加热回收的玻璃瓶大几倍,大大提高回收效率。而且在准备回收与正在进行加热回收的不锈钢容器之间用气压塑料管连接起来,并在准备回收的不锈钢容器上安装一个压缩空气阀门,需要添加回收液时,只要打开阀门,回收液就源源不断地流进到加热回收的不锈钢容器内,这样,节省了大量的人力,同时也大大提高回收效率。
6)控制加热器的电气开关采用固态开关,防止电弧引燃异丙醇(异丙醇属易燃品)引起爆炸,保证回收安全。
7)加热炉容器外加装液位计,监视异丙醇回收液位高度,防止干烧出事。
按照以上的设计构思,创新出一个整合技术解决方案,创新制作出一台新型的异丙醇回收装置,经成功试验后又继续制作了几套,使用后均达到了以上各项技术指标要求,满足了生产工艺要求,克服改进了原回收炉的缺点,增加了一些科学合理的新技术。从结构、性能、工艺、技术、质量、安全保证及操作方法等方面,进行了整合解决创新,大大提高了回收纯度,回收效率、节能降耗、安全可靠、减轻工人劳动强度及改善操作环境等。这个技改创新项目,每年为公司创造了数百万元的经济效益。得到企业领导的高度赞赏,并获得广东风华高新科技集团有限公司颁发的科技进步一等奖。
创造性思维与方法中的“缺点列举法”的运用是比较直观的,针对性强、思路清晰,主要是针对某个缺点运用发散思维去寻找创新的突破口,最终定能找到较好的创新解决方案。这种方法比较实用,容易获得成功。
在技工教育中,创造性思维与方法在自动控制系统的创新应用,自动控制设备的技术创新技改,理论与实习教学的创新改革等都可以广泛应用。近年来,自己主要负责我校的“电子技术应用”、“电气自动化设备安装与维修”及“维修电工”等专业的高级班、技师班课程如《电子技术》、《电工基础》、《现代电工新技术教程》及《自动控制系统》等专业理论课教学。为了提高教学质量和效率,自己把这套成功创新实用的《自动控制异丙醇回收装置》做成课件,作为专业理论课教学的典型案例,学生、教师非常欢迎,起到了良好的教学效果,为技工教育作出了自己的贡献。
关键词 数学教学 高职教育 框架构想
中图分类号:G424 文献标识码:A
Higher Vocational Electronic Information specialty Mathematics
Teaching Content Reform and Exploration
ZHANG Sufen, HE Xiaoming
(Leshan Vocational & Technical College, Leshan, Sichuan 614000)
Abstract Mathematics teaching vocational colleges and professional electronic information a common base class, charged with the dual function of quality training and professional services, but for a long time behind the teaching mode, teaching contents and abstract esoteric teaching objectives seriously affected the quality of teaching improved, aiming at vocational colleges electronic information professional personnel training objectives, primarily through the analysis of subsequent professional core courses, combined with the status of vocational education teaching math class public infrastructure, combined with professional features proposed mathematical principles of teaching content settings and describes the electronic information specialty content framework of higher vocational mathematics teaching.
Key words mathematics teaching; higher vocational education; framework
1 高职电子信息类专业数学教学的困境
数学教学的突出问题主要表现在:(1)教学要求与学生基础不匹配的问题。电子类专业对数学要求普遍比较高,特别是有关微积分、积分变换等内容。这些内容对本科学生而言已比较深奥,而现有学生大多数属于高考低分层次的学生。以致形成高数教学要求与当前高职学生基础不匹配。(2)教学内容与专业定位不相关的问题。数学作为工科类的基础学科,在高职院校的电子信息类专业中广泛设置,但目前的高职电子信息类数学的教学内容,大多以相关本科院校的数学内容精简为主,与专业教学的结合并不紧密。同时,数学教学内容的设置任然以数学推理为主,注重数学逻辑抽象思维的培养,强调纯数学问题的解决技巧,与电子信息产业的实际问题关联不大。(3)教学方式与高职教育不协调的问题。当前高职电子信息类专业的数学教学仍然以“填鸭式教学”为主,采用的任然是集中课堂授课,以老师为主的教学。与当前高职教学讲求以学生为主体,以能力为本位的教学方式不相符合。教学方式单一,教学内容枯燥,教学模式落后,严重影响教学质量。同时,数学教学缺乏相应教学软件,与当前教育信息化的要求严重脱节,不能发挥计算机强大的数据和图形处理能力,从而削弱了数学的应用性。
2 高职数学教学内容设置改革原则
(1)数学教学应当以学生为主体。传统教学中,教师是课堂的组织者和领导者,学生是被动的接受者,教师传授的主要是枯燥的数学知识和理论,缺乏生动的教学方法,教学效果差。现代职业教育要求转变师生的角色,以学生为主体,学生从被动接受到主动参与,教师由“主演”变为“导演”,有效开展师生互动,特别是对于数学这一基础学科而言,开发有趣味性生动的教学案例,引入头脑风暴法、六步分析法等先进的教学方法,是高职数学教育的当务之急。(2)数学教学应当以能力为本位。传统数学教学是以知识为本位教学。教师主要传授的是数学知识和理论。而现代职业教育要求的是培养学生的综合能力。能力不能靠课堂传授,而只能来源于实践。开发与真实生产过程对接,与一线技术岗位职责相符的实训项目成为高职教育改革的一大热点,对数学教学开展能力本位的项目化课程改革成为未来高职数学教学的可能选择。(3)数学教学应当密切联系专业。高职教育涵盖多个专业,而当前高职教育的数学教学,大多使用同一版本同一教案开展教学。忽视了高职教育课程开设必须密切联系专业的特殊性。对于不同专业而言,后续的专业课程不同,倚重的数学专业知识也不同。在高职数学教学课时有限,数学学科知识繁多的情况下,必须对所开设课程内容进行有效选取。
3 高职电子信息类专业数学教学内容初步构想
首先,数学教学要突出应用,注重实效。电子信息类专业普遍专业课程多,任务重,其分配给数学的教学课时少。因而在有限教学课时内,应该树立“以应用为目的,以够用为准绳”的原则,注重实际应用,强调创新思维,培养学生解决实际问题的能力;淡化纯数学理论,简化计算思路,重视计算结果的运用,数学内容从满足专业和职业能力需要为标准,改变传统本科重视夯实数学基础和强调数理推理能力的数学教学思路。不再追求数学知识体系的完整性和系统性,而突出数学知识理论的应用性。勇于打破传统数学教学重基础,重推导的模式,大幅删减对专业支撑效果不明显,应用不充分的数学模块。同时,加强对数学例题的改造工作,引入和专业相关的真实案例,比如有关导数的运算就可以联系非恒定电流的电流强度来进行,这一部分需要专业教师和数学教师共同来完成。
其次,数学教学内容必须以专业岗位需求为前提。传统数学教学独立于专业之外,通常纳入高校的基础公共课程教学部分,数学教研室在制定各专业的数学教学计划时,有相当多的传统数学教学重点,如微积分、常微分方程、概率统计等内容,对电子信息类专业的高职院校来说,应用并不多见。但数学教研室制定数学教学计划时,往往是从纯数学教学的角度出发,而不是从专业的实际需要出发,再加上学生的基础差,兴趣弱,因而教学效果并不理想。从高职教育自身的理念出发,这是一种介于高等教育和职业教育之间的教育类型,其本质还是要求人才培养以就业为导向的能力本位教育,这一本质要求所有高职院校的课程目标都是针对具体的岗位能力和要求。数学教学也是如此,因而不同专业有不同的数学教学。数学课程组必须参加各专业的专业调研,必须参与各专业人才培养方案制定,只有这样,才能结合专业需求来设置课程标准。
【关键词】教学 仿真软件 应用 认识
【Abstract】Application of modern teaching means is the breakthrough and the commanding heights secondary vocational teaching reform under the new situation. Teaching simulation software is one of the specific application of modern teaching means. Application of taking a resistance capacitance sensing reading and detection element teaching simulation software in the teaching practice, expounds the understanding of teaching simulation software.
【Key words】Teaching; simulation software; application; understanding
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2015)09-0198-02
一、教学仿真软件的应用
《阻容感元件的识读与检测》教学仿真软件是我校电子技术应用专业教师与计算机软件公司合作研发的一款具有自主知识产权的教学仿真软件。它在第十八届全国教育教学信息化大奖赛中获中等职业教育组教育教学工具类软件系统(单机版)一等奖。它具有以下特点:
1.学习内容丰富
《阻容感元件的识读与检测》教学仿真软件内容丰富。它在内容上包含了“电阻器”、“电容器”和“电感器”三个模块。在“电阻器”模块中又涵盖了固定电阻器、可变电阻器和电位器三个内容。在“电容器”模块中涵盖了固定电容器、可变电容器两个内容。在“电感器”模块中涉及了(中频、音频和电源)变压器内容。在进入各学习内容后,学习者可以再进一步选择专业知识点(认知岛)、操作技能点(实训)的学习。对于学习有潜力或有兴趣的学习者还可以选择加油站,对专业知识进行进一步充电和完善。
2.学习方式生动
《阻容感元件的识读与检测》教学仿真软件学习形式生动。它以面向中职学校学生为学习主体。根据中职生的文化基础,软件页面图文并茂、声景并存,以仿真模拟为主,包含了学习视频与阅读电子文档。根据中职生的学习心理,每一个学习环节均从不同的游戏方式入手,如:摘果实、找茬等。同时,根据建构主义学习理论,知识点学习通过“预备知识”由浅入深。为了调动学习者学习兴趣,对于学习过关者,给予鼓掌喝彩或给予加分,激发他们学习主动性。
3.学习目的明确
《阻容感元件的识读与检测》教学仿真软件研发的目标是帮助学生掌握电阻器、电容器个电感器的识别、检测和应用能力。根据中职教育目标,“为个人谋生之准备;为个人服务社会之准备”。因此,仿真教学中所呈现的专业知识点应该贴近生产实际。如:色环电阻器阻值识读中,软件是分别根据国家电子信息制造行业E24系列(四色环)和E48系列(五色环)标准而设计的。即,当第一色环颜色决定后,随后的第二色环颜色范围将被确定。依次类推,当第二色环颜色决定后,随后的第三色环颜色范围也将被确定。它克服了传统色环电阻阻值识读的弊端。同时,仿真软件实践操作方法应该符合职业习惯。如:万用表表笔的握姿方法。
4.学习平台简单
《阻容感元件的识读与检测》教学仿真软件采用二维及三维效果展示,采用3D Max作为三维建模及素材渲染工具,Flash作为人机交互操作功能的开发工具,AS3作为算法开发语言。由于,当今PC机上所安装的大部分主流浏览器都支持Flash播放器插件,因此,作品在大部分PC上均可无障碍加载运行。本作品还提供一个无需任何安装操作的独立可执行文件(.exe),即便不通过浏览器加载,也可在Windows Xp以上所有版本的Windows操作系统中直接运行,且非常稳定。在教学实际应用中,《阻容感元件的识读与检测》软件可以在“安卓”操作系统支持的平板电脑上使用。
5.解构重构方便
《阻容感元件的识读与检测》教学仿真软件包含了“电阻器”、“电容器”和“电感器”三个学习内容。教师或学习者可以根据教学的计划与进度,结合具体的教学内容,可以自由选择教学仿真软件中对应模块进行使用。因为,电阻器、电容器和电感器三个模块是相对独立的,软件的进入与退出十分方便。当然,教师也可以根据自己的教学目标进行有关播放链接,使仿真软件中的有关内容与自己的教学设计有机融合,形成一个具有自己特色的教学案例。
二、教学仿真软件的认识
从知识点传授层面上说,教学仿真软件的应用可以化专业理论的抽象性。从操作技能实训层面上说,实训仿真软件的应用可以方便实践操作与降低实训耗材。这对于中职教育的专业教学是非常有益的。教学仿真软件一般具有如下特点:
1.内容基础化
教学仿真软件的开发是需要资金投入的。因此,在有限资金的条件下,我们必须选择对专业课程教学具有举足轻重的教学难点或重点内容进行仿真开发。要做到这“四两拨千斤”效果,我们要组织教师开展社会调研,分析掌握本专业最基本的知识点与技能点,使教学仿真软件内容基础化。只有这样我们开发出的教学仿真软件才能得到广泛应用,使师生的收益面最大化,性价比最优化。如:电子元器件的识别与检测是电子行业从业人员的基础职业技能,也是电子技术应用(或相近)专业的基础技能。
2.结构模块化
教学仿真软件的使用是依据教学活动的需求而进行的。因此,采用模块化的结构,不仅是有助于教师在教学活动中的取舍,也有利于学生的学习。由于,它可以灵活组合。因此,它就可以适应不同版本的教材和教学进度要求。同时,这也有利于相近专业教学过程中的推广使用。模块化结构的另一个重要优点是,它可以根据生产技术和工艺发展调整和补充新的仿真模块。如:半导体管识别模块中,三极管可以采用“TO-220”封装,也可以采用“TO-03”封装。它采用何种封装是由用户生产需求而决定的。
3.过程趣味化
教学仿真软件在使用过程应该有趣味化或游戏化。通过趣味或游戏晋级激发学习者的学习兴趣,并使兴趣得到持续的激发与维持。这不仅符合人的学习心理和心理需求,更适应中职学生的玩电子游戏的心态。趣味化就是将教学仿真软件的操作界面制作成卡通式界面,或文字表述贴近当下时髦用语。如:“速记”、“找茬”、“攻略”等。游戏化则是在教学仿真软件操作环节中设置游戏元素。通过游戏活动来完成专业知识或操作技能的学习。如:通过摘水果活动完成对元件的识别。通过拍气球活动完成对颜色与数码对应关系的学习。
4.人机交互化
教学仿真软件在使用操作过程中应该具有人机交互化,而不是单向化的操作。教学仿真软件不仅要能够仿真电子元器件(或电路)、机械设备的工作原理,仿真生产过程和有关活动情境。而关键是要能够仿真人对仪器设备的操控以及操控后可能出现的正常(或不正常的)结果。根据建构主义学习理论,相互对话交流是人完成知识与技能内化的途径,是人完成知识与技能自我建构的手段。所以,在教学仿真软件开发过程中,必须要考虑人机交互性。如:半导体管检测模块中,晶体管图示仪(或半导体管特性图示仪)的每一个功能旋钮所选择挡位和被检测元件电极安装都可能对测试结果产生影响。同时,当操作者需要帮助时,仿真软件能够给予回答或指导。
总之,教学仿真软件的开发与应用是教学方法改革的方向,是教学活动现代化的必然要求。通过分析与总结仿真教学软件的应用和特点,使我们开发出的教学仿真软件能够更加符合教学规律,更好地服务于教学活动,推动中职学校专业教学的信息化,实现专业教学质量的提高。
参考文献:
[1]张建武.孔红菊.虚拟现实技术在实践实训教学中的应用[J].电化教育研究,2010,(4)109-112
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[4]沈力新.网络互动教学在职业教育教学中的应用[J].中国职业技术教育,2014,(17)59-62
[关键词]综合性大学 电子信息 实验教学模式 立体交叉
一、引言
实践教学是高等教育人才培养的重要环节,对提高学生综合素质,培养学生创新能力,贯彻国家本科教学质量工程起着重要作用[1-2]。进入21世纪后,随着信息技术的飞速发展,电子信息学科所包含的知识体系内涵和外延不断扩大,如何实现电子信息类实践教学体系和内容的吐故纳新,适应学科发展要求和复合型人才培养需要,是目前实验教学面临和需要探索的一个关键问题。当今,科学技术综合化、整体化的发展趋势日益明显,学科交叉与融合成为了优势学科的发展点、新兴学科的生长点、重大创新的突破点,人才培养的制高点。电子信息学科与其他学科之间的交叉集成越来越突显,学科交叉成为一个重要发展趋势[3]。由于综合性大学各专业为完成培养计划规定的教学任务“单兵作战”,实践教学模式缺少宏观性和整体性,实践教学方法陈旧单一,学生思维训练路径程式化、同质化。因此,构建立体交叉的电子信息实践教学模式和平台,对培养具有“厚基础、宽口径、强能力”的研究型、应用型和复合型创新人才具有重要意义。
立体交叉实践教学培养模式充分利用了综合性大学的学科优势,依据学科专业的相关度、知识的交叉性以及综合性大学的特点,使不同专业学生在本专业知识的基础上,开展超越专业界限的具有综合性、实践性、自主性和创造性的实践教学模式,为培养复合型创新人才提供有效途径。
二、构建实验教学新体系
依据学科专业定位和培养目标,按照“基础综合研究”循序渐进的教学理念,优化实践教学内容,构建“分层次、模块化、多元性”电子信息实验教学培养体系[4-5]。
分层次体现在:基础训练层,采用问题设置与背景反思模式,转变实验辅导为实验引导启发。综合设计层,加强模拟仿真实验技能,构建软件仿真和硬件实验相融合的实践教学模式。应用研究层,采取自主、开放、研讨相结合的模式,以科研实践为主题,以学生小组为组织形式,让学生直接参与到教师的各类科研课题当中。
模块化体现在:根据不同专业培养目标要求,按照模块化的方式组建实验教学内容,每个模块中设置必做实验、选做实验,不同专业背景的学生可以选择不同模块实验,不同水平的学生也可以按照实验的难易程度来选择模块,达到因材施教的效果。
多元性体现在:第一,实验课形式的多样性,实验教学由课堂实验、开放实验和校外工程应用实践等多种实验课形式组成;第二,实验要求的多样化,针对电子类、信息类、非电类不同专业实践要求存在差异,在实验不同阶段,包含了必做实验、选做实验、教师科研成果转化实验和自选实验。第三,人才培养的多元化,培养具有“厚基础、宽口径、综合性、强能力”的研究型、应用型和复合型创新人才。对电类学生进行前瞻性、应用性、创新能力的培养,对非电类学生进行厚基础、综合性、高素质培养。
三、整合实验教学内容
按照基础实验、专业综合实验、研究性实验的架构,主要开设电子电路类、通信技术类、计算机应用类、新技术与创新研究类实验课。紧紧围绕电子信息技术应用领域的广泛性、与其它学科的交叉性、技术发展的快速性等特点,优化实验教学内容[6]。
(一)整合不同学科专业的电子类公共实验教学模块
根据电子信息产业对创新人才能力和素质要求,对电子类公共实验教学内容整合优化,形成1个工程基础训练模块、2条学科基础主线实验模块、3个EDA实践模块和4种嵌入式系统应用模块。其中,工程训练模块是理工科类学生应具备的基本电子技能,它包括电路组装调试、电子仪器测量和电子工艺训练,这一模块是所有电类和非电类专业都应熟练掌握的。2个学科基础主线模块即电子电路基础实验、微机软硬件基础实验。电子电路实验包括模拟、数字电路设计和电路综合课程设计;微机软硬件实验主要涉及微机原理与接口设计、C语言程序设计、Matlab应用程序设计。3个EDA实践模块,包括电路仿真与PCB板设计、EDA硬件描述语言设计和集成电路版图设计。4个嵌入式系统应用模块,包括单片机、DSP、FPGA/CPLD和ARM系统应用。这四种集成芯片在智能控制、消费电子、航天国防和移动设备等领域应用广泛,对不同专业可以在四种嵌入式系统中选择其一或其二作为必修实验,使学生掌握嵌入式系统的开发方法,达到触类旁通的效果。
(二)强化电子信息新技术实验
随着现代通信技术发展,不断调整、扩充和更新专业实验内容。在电子信息类专业开设程控交换、移动通信、光纤通信、天线设计等实验基础上,跟随移动通信和网络技术的发展,开设移动业务数据平台分析、物联网应用、虚拟仪器技术实验。实验内容体现模拟与数字结合、软件仿真与硬件实现结合,实验教学与教师科研结合,让学生体会和掌握现代电子技术设计方法学革命带来的变化――科学化和高效化,搭建学生在校学习到就业的衔接平台。
(三)加大交叉创新研究实验力度和覆盖广度
根据山西大学学科优势,依托“量子光学与光量子器件”国家重点实验室,在电子信息与物理交叉学科,开展量子保密通信的交叉研究实验,开展全光纤分离调制的连续变量量子密钥分发设计的创新实验,开展基于光电联合检测的煤质检测仪和痕量气体检测的研究性实验,实现实验教学与科学研究的有机结合。依托“智能信息处理”教育部重点实验室,在电子信息与计算机学科交叉方向,开展脑-机交互与机器人运动系统的交叉研究实验。在电子信息与生物医学交叉方向,开展细胞生物电信号检测、人体生命体征实时监测系统和医学物联网应用等创新研究实验。创新实验覆盖范围从电子类、信息类专业扩展到一些非电类专业的优秀学生,创新研究实验小组由不同专业学生交叉构成,可以起到学科专业互补和广泛交流的作用。
(四)加强综合课程设计、科研训练和工程实习
山西大学为了加强学生的实践教学环节,从2007年实行三学期制,学生在小学期可以完成各类实践活动。根据不同专业课程群体系要求,小学期在非电类专业开设电子技能工程训练,在非电类专业开设电子电路综合课程设计,在电子类专业开设嵌入式系统综合课程设计,在信息类专业开展校外工程应用实习。通过课程设计和工程训练,达到课程内的综合、课程群落间的综合、学科应用的综合,使学生对所学知识更加融会贯通。
四、优化实验教学平台
(一)建设服务地方产业发展的工程应用实践平台
电子类与信息类专业是工程应用较强的专业,同时,与信息产业、煤炭产业、电力产业、环保产业、新能源产业等发展密切关联。为适应地方经济建设和产业发展,着力打造电子工程应用实验平台,建设太阳能光伏发电、煤质在线分析、痕量污染气体检测等应用性较强的工程应用实践教学平台。
(二)建设学科交叉集成的创新研究实验平台
为了更好的服务于学生的研究性实验,结合教师的各类科研项目,建设创新研究实验平台。基于电子信息学科与生物医学交叉集成,建设脑电事件相关电位测量系统、肌电信号检测与机器人开发系统、细胞膜片钳测量实验系统,从事脑-机交互、细胞生物电测量、生物医学信息检测的实验研究。
五、改革实验教学方法和手段
(一)采用导师负责制,全过程开展研究性实验
通过将基础实验、综合设计实验、应用研究实验与科研训练、大学生创新训练紧密结合,从基础到前沿,全过程实施研究性实验教学[5]。将提出问题作为切入点,建立以“问题为驱动”的实验研究思路和方法,把学生的实践活动引入问题之中,并不断扩展问题意识,让学生自然而然走上提出问题、解决问题的研究实践之路,提高学生创新思维意识。
在实验的各个环节中,指导教师充分利用实验中心的教学资源因材施教,给予学生个性化教育与指导。通过组建不同专业学生实验小组,引导学生选题、开展小组讨论、研讨实验方案、撰写研究论文等教学环节,使学生了解科学研究的方法和要求,初步培养科学研究能力。
(二)利用网络化资源平台,拓宽实验教学范围
建设网络化的实验教学平台,向学生提供多媒体实验课件、网络课件、电子教案、EDA软件工具、仪器使用手册、元器件手册、芯片设计应用资料、教学案例录像、电子产品生产工艺录像等网络教学资源。在网络交互平台上,实时实验疑难问题、学生反馈意见、教学情况调查、实验室利用情况等教学辅助工作。通过网络化实验教学平台为学生提供全方位、开放性的实验环境,拓宽实验教学范围和空间。
(三)以学生为实践主体,力求共性与个性培养相结合
教师设计的所有教学活动最终要以学生的掌握为落脚点,转变实验辅导解答为实验引导启发,教师不直接解答学生在实验中遇到的问题,而是给予原理性或方法性的引导与启发,让学生通过动手实践,自行找到问题的答案,变被动学习为主动实践。对于综合应用实验和研究性实验,既要突出实验的共性问题,又要能够与教师的科研背景相结合,让学生既达到基本要求,又开拓眼界,激发学生自主实验和探究的积极性,激励学生的个性发展。
六、结束语
构建科学合理的“四纵三横”立体交叉实验教学新模式,在宽口径专业教育引导下,夯实基础、注重实践、引导创新、实现多学科交叉、软硬件并重、教学与科研有机结合。该实践教学模式已在山西大学2010级、2011级和2012级本科相关专业实践教学中得到实施应用,取得了较好的成效,极大的调动了学生实践的积极性和主动性,实验教学在学生评教中获得了好评,学生获国家和省级大学生创新创业训练项目明显增多,在全国大学生电子设计大赛、挑战杯科技竞赛等各类学科竞赛中取得成绩显著,可为综合性大学电子信息类实践教学改革提供良好的借鉴。
基金项目:山西省高等教育教学改革项目资助(J2011005);山西大学本科教学改革项目
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关键词: 高职网络课程教学 自主学习 资源建设
一、高职网络课程的内涵建设
根据对2008年度国家高职精品课程评审标准的内涵分析,一级指标从2007年度的五项变为六项,增加了“课程设置“这个一级指标,其下包含“课程定位”与“课程设计”两个二级指标。在“课程定位”上,主要观测点为课程的性质与作用,在“课程设计”上则主要观测课程的设计理念与思路。2008年的其他五项指标也在2007年的基础上进行了调整和细化,更注重校企合作和工学结合,并在课程建设的要求上突出了五个“强调”,即在教学内容上,强调针对性和适用性;在教学方法与手段上,强调采取行动导向的教学模式;在课程团队的建设上,强调专兼结合课程的团队结构和主讲教师的行业影响力;在实训基地的建设上,强调校内基地的校企共建和校外基地为学习者提供真实的工作环境;在教学效果上,强调课程的社会评价。
高职精品课程的建设给高职院校带来了教学管理、教学理念的创新和提高,工学结合、任务引领式的课程和教学已经获得了大家的认同。在国家精品课程建设要求的引领下,从《电力电子技术》这门课程的建设中,我们深刻感受到高职行动体系下教育教学的系列改变。首先是人才培养模式的改革,最初是从其他高校“拿来”的学科型培养方案,中间再到行业企业调研,加入企业的新技术,根据地方企业所需和生源质量而在原有课程基础上进行删减,到今天我院确立了“融入岗位、工学结合、实境育人”的人才培养模式,召开实践专家访谈会,进行人才培养方案的顶层设计等,原有目录式的课程教学大纲改为具有一定操作性的课程标准。其次是教师观念和角色的转变,教师从原来的教教材到用教材,并结合岗位任务来整合序化教学内容,设计教学情境和教学任务等。最后是教学方法与手段的改革,在现代教学手段基础上,倡导“教、学、做一体”,实施咨询、决策、计划、实施、检查与评价的六步教学法。另外,在实训条件上,也引入了校企合作方式,建立了相关的实训基地。
二、高职网络课程教学资源建设存在的问题
高职网络课程,普通存在着重建设轻利用的情况。根据观察分析及与学习者的交流,我们认为:现有的课程资源建设存在一些问题:浏览许多的网络课程,它们都有教学课件、电子教案、教学录像、教学案例、仿真实训、例题习题等诸多教学资源,这些资源中融入了现代的多媒体教育技术,利用计算机仿真技术开发出了直观有趣的动画来模拟较抽象的理论,学习者的练习题也采用了在线互动形式,资源内容较丰富。但课程资源虽然种类繁多,但有些资源如项目引导文的设计、仿真课件的制作等,不乏存在浮于形式的资源,资源内容与校内实训设备不相符,资源量过于庞大且提供资源没有考虑学习者自主、交互性学习的需要。学生除了在老师安排的课堂上去看看课件、练习仿真和做做题外,不会主动上线学习,网上的课程对他们来说没有吸引力。
究其主要原因,是这些课程资源在开发与建设过程中,没有从学习者的基础和意愿来进行系统性的开发。比如有的学校将一些简单的知识或技能学习环节冠以“学习任务”的名称,电子教案主要从教师的角度设计教学内容和教学的组织过程,教学录像给人展示更多的是教学的理念和组织过程,一些实训指导文件离开了老师的指导学习者就不知所云,无声动画在没有老师讲解时学习者看不懂,等等。总之,现有网络课程资源与职业结合不够,没有突出以学习者为主体。
三、基于自主学习的高职网络课程教学资源建设
(一)课程内容的选择、整合和序化。
课程资源的开发首先要解决的是课程内容的取舍问题,而培养目标与教育对象制约着课程内容的取舍。高职教育的培养目标是培养生产、管理和服务第一线的技术型或中高技能型人才,高职教育的对象是具有形象思维特点的个体,其逻辑数理方面及言语语言方面的能力相对较差,而空间视觉、身体动觉及音乐节奏等方面的能力则较强。因此以就业导向的高职教育课程,应该以从业中实际应用的经验和策略的习得为主、以适度够用的概念和原理的理解为辅,即以过程性知识为主、陈述性知识为辅。目前有的课程仍将使用的高职规划教材内容不加取舍用于教学,使学习者感到教学内容太多太难,学习者学不了、学不会,致使课堂教学中出现了消极的学习行为。
具体的课程内容的选择应遵循情境性原则,将课程内容置于由实践情境建构的以过程逻辑为中心的框架――行动体系之中,以获得自我构建的主观知识――过程性知识即经验为目标。这就需要我们对实践情境中的经验有足够的认识和了解,只有走到一线去顶岗锻炼、与实践专家多交流、加大与行业企业合作的深度,我们才能获取到能完成综合性的“典型工作任务”所需的经验,由此确定的陈述性知识即理论知识才可能满足“适度、够用”的原则。
凸现高职教育特色和本质的课程内容被确定以后,如何对内容进行整合、排序使学习者能经由“获取―内化―实践―反思―新的获取”过程而达到相应的能力,也是需要我们花费心思去解决的一个问题。国家精品课程评审文件中针对此问题提出的“遵循学习者职业能力培养的基本规律,以真实工作任务及其工作过程为依据整合、序化教学内容,科学设计学习性工作任务”给我们提供了解决的方法,而“教、学、做结合,理论与实践一体化”即是整合、序化后要达到的结果。但在实际操作中,从有的课程以诸如“基本电路图的识读”和“水准仪使用”等作为学习任务可知,这些课程的教师还是没有跳出学科体系课程结构的思维,只是将学科体系下的理论知识给穿上了一个所谓工作任务的外衣罢了,其陈述性知识与过程性知识、理论与实践仍然是分割的。要实现两者的有机融合,只有在了解学习的过程中学习者认知的心理顺序基础上,通过与行业企业的紧密合作找出专业所对应的典型职业工作顺序,或是对实际的多个职业工作过程经过归纳抽象整合后的职业工作顺序,即行动顺序的每一个工作过程环节,再针对每一个工作过程环节要完成工作任务所需的经验与辅助的理论来传授相关的课程内容,融合的目标才能得以实现。
(二)校内实训条件的建设与改善。
实训设备是实现学校职前教育与企业职业实践“零距离”对接的物质保障,也是实施“教、学、做结合,理论与实践一体化”教学的重要物质基础。高职院校除了加大与行业企业的合作力度,建立专业对应的紧密性实训基地以利用企业现有资源来降低办学成本以外,校内实训条件的建设与改善也是一个不容忽视的问题。目前有不少高职院校使用的实训设备是从教仪公司采购的成套设备,而这些设备多数是由教仪公司根据现有的教材自行开发,或是根据学校教师提出的一些要求来开发的,这就使得这些实训设备因受制于学科体系结构的教材而成了验证性或探究型学习的工具,或是因老师实践经验的不足而免不了开出或多或少的验证性实验。可以想象,依托这样的实训设备,要提高设备使用率的方法就是教师会依据设备能开出的实验项目来设计可能无中生有的所谓真实性的工作任务,而凸现高职教育特色和本质的课程内容要在行动领域中去整合、序化并实施教学根本是无法实现的。
校内实训条件的建设与改善应源于企业真实的工作环境,能构建专业所对应的典型职业行动领域,并以完成典型工作任务来实施教学教育为目标,因此最好由学校、生产企业和教仪公司三方共同合作开发出满足课程生产性实训或仿真实训需要的教学设备。如我院新能源系的多晶硅仿真实训系统,就是由三方共同合作开发的,在营造多晶硅生产环境的同时,能在不增加投入的情况下进行开车与停车的操作,还能设置事故以训练学习者处理故障的能力,等等。像这样的仿真实训系统,不仅源于真实而且高于真实,完全能满足基于工作过程开发的多晶硅生产技术课程学习的需要。
(三)资源要素的开发。
资源要素种类繁多,不同的课程需构建的要素可能有所不同,我以电工类课程为例来列举所需资源要素及其开发注意事项。
1.图片库:为方便学习者在无人指导下能对照实物来认识元器件和设备,应建立相关的图片库。比如给出元器件、设备的外形图片和名称,元器件的管脚或接线端子名称,对能拆装的元器件给出元器件内部组成的图片及名称,设备组成部分的图片和名称,工具仪表的外形图片和名称,组装后的成品图片,等等。
2.动画库:对于必须而理解有一定难度的概念或原理,利用现代多媒体技术来开发课件,制作动画,可让学习内容变得简单直观。目前有些课程资源中的动画制作得非常棒,但普遍存在播放速度快和动画无声问题。初学者在观看时,有的要循环播放几次才能看完整。要看懂无声的动画,在课堂上有老师的讲解是没问题的,但对于课堂上没理解的学习者或是想要提前自学的学习者就存在问题了。因此动画的制作应配上讲解,播放的速度要慢,最好是让学习者能控制速度和进度。
3.学习情境课件及学习指南库:该库包含内容较多,应有课程学习计划与目标、电子教材、学习情境课件、工作单、引导文、评价表等。教材的编写应基于工学结合,按学习情境分章节、设计工作任务,按行动领域编排经验与理论知识等,最好是校本教材,能结合地方企业和校内外实训条件而做到有的放矢。因教材已体现“教、学、做结合”、“理论与实践一体”的理念,所以没必要再单独提供实训指导类的资源,避免资源繁杂重复。学习情境的课件制作以辅助学习者梳理层次,把握学习目标和重点为主。工作单的设计可借鉴企业的做法,如某企业检验岗位对成套开关设备最终检验和试验记录的单子设计中,要求检验员对每个项目中的每一个检验内容给出一个判定结果,列出更换的元器件名称、型号规格等,最后给出一个对成套设备的检验结果并签上检验员的名字。有的精品课程将引导文按项目描述、咨询、计划、决策、实施、检查和评价来进行设计,较好地体现具体工作情境下的完整工作过程,只是在其中某些方面给出与过程环节并不太相符的内容,所以在每个环节下的内容也是需要我们斟酌的。另外,我们还要注意把工作过程中的评价环节和让学习者进行学习情况的自我评价区别开来,工作过程中评价的目的是要找到产品的缺陷或操作中的失误,分析产生缺陷的原因并提出改进的措施,以培养学习者的创新能力并树立质量意识。
4.仿真实训库:在实训中总存在因学习者疏忽或操作错误而将元器件或设备损坏的事情发生,减少或杜绝此类情况的方法除了采用操作票制度,学习者分工根据口令来操作,学习者自检、老师复检以外,最有效的方法就是实训前先进行交互式仿真实训。
目前有关实训项目的仿真课件以演示型的居多,交互能力差,如演示型的课件主要分为自动演播和手动演播,自动演播的课件学习者主要是观看演示正确的操作步骤与实训结果,手动演播增加了按钮控制课件的播放流程,学习者在此学习中是被动的。要充分发挥学习者的主动性,可在仿真演示基础上增加具有交互功能的仿真实训,即开发出与实际操作仿真度极高的实训课件,如提供与实际器件、仪表、设备外形和接线端子相同的模拟构件,学习者可在此基础上进行器件布局、接线训练、仿真操作等,课件根据学习者的操作及进行正确的反馈,实现真正的人机对话。
5.习题库:目前,教育软件开发公司为精品课程搭建的各类网络教学平台为习题库的建立和使用提供了极大的方便,学习者可在线上选题、做题、考试和提交等,做题的方式和手段先进了,但我们在开发和建设习题库时一定别忘了高职教育的培养目标。高职课程资源提供的习题内容一定要符合学习情境的设计,选取或组建“必须、够用”理论所需的和技能训练相关的。因现有教材中即使是按项目化编写的教材,其习题也存在理论过强过深、技能过弱的问题,因而不能把现有教材中的习题全部照搬到网上,同时还要注意题的难度和题量的适度,不能套用应试教育的题活量大的训练方法,一大堆题把人压得喘不过气,影响学习者的学习情绪和学习积极性,也不是为了训练解题的技巧。习题库的开发与建设应让学习者愿意做、在有限的时间内能巩固需要的、更多的知识与技能。练习题应以学习情境归类。
6.视频库:我院应电专业的一名学习者在进校一年级就开始自学电子技术、单片机和人工智能等方面的课程,到二年级时就能独立完成磁电转速仪中由单片机驱动LED显示的程序设计。该学习者入校基础较弱,因此自学过程中时有看不懂教材的事情发生,他采取的最有效办法就是到网上下载相关的视频观看。从该个例及广播教学能吸引一大群学习者的共例可知,视频教学对学习者提供的帮助是极大的。现有的精品课程中也有视频资源,但这些视频要么是作为精品课程申报时需提供的课程整体设计的说课录像,要么是展示教、学、做一体的视频佐证材料,而且有的就是在教学过程中的实时课堂录像,在课堂录像中不仅有教师的讲解和操作,而且有学习者的学习和操作,而这些录像内容再由学习者自行观看,显然学习的效率和效果是不尽如人意的。作为高职教育按教学情境授课的录像,不能简单地把每堂课的教学过程进行录制,而应该是以讲座结合操作的形式进行录制,录制的图像最好以电脑屏幕播放,而不是利用投影仪投放,以保证图像的清晰度,并提高学习者学习的时效性。
7.案例分析库:央视二台的经济与法栏目和央视一台的今日说法栏目,都是深受大家喜爱的节目,通过案例的展示和分析,让枯燥的法律条文变得鲜活。在课程资源的开发中,我们也可以收集行业企业生产中的工艺操作经验及技术应用问题作为案例,加上理论分析。这样不仅可以让学习者在学习过程中潜移默化地树立理论和实际相结合的思想,对学习者今后学习工作中解决新问题也可起到抛砖引玉作用。
8.职业素养库:职业素养包含有职业标准、安全意识、质量意识、环保意识和与人合作沟通能力等诸多内容,因而在取材时要注意少而精,选取典型或身边案例,采取视频、动画播放或采取人机交互等形式,以加深学习者的印象。
四、结语
高职网络课程教学资源建设在“交互性、共享性、开放性、协作性和自主性”等五大特征中要特别体现“自主性”的特征,还要融入高职教育教学理念,以实现优质教学资源共享,为教师教学、学生和社会学习者提供自主学习服务。
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