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以往在高级维修电工考证培训中,一般采用基础课程联合专业课程教学,这种教学方法有利于学生打好良好的理论基础。但因其理论知识过于系统化,致使学生学到的知识缺乏针对性,扎实的理论基础不足以让学生真正理解该行业的特征。因此,在理论知识的基础上,加大实训教学力度,有利于学生对电工行业有全面的了解。学生能够通过实训,得到论证,使理论知识得到巩固与加深。因此,在高级维修电工考证培训中,加强实训教学,是提高学生实践能力的有效途径。
一、国家高级维修电工职业资格考证实训要求
根据国家职业技能鉴定规范,确定高级维修电工技能要求考核的主要有电路、磁路与仪器仪表等基本知识、电子电路知识、电机及拖动基础知识、自动控制知识、控制技术以及相关高效生产与机械知识等。
其中电路与磁路需考核鉴定的内容有复杂直流电路分析与计算方法,自感、互感的物理概念等。仪器仪表主要考核晶体管测试仪以及各类示波器从应用元件与操作方法等。电子电路包括模拟电路,如电路放大、正弦波振荡、基层运算放大等基础理论及其应用知识;数字电路,如分立元件电路、触发器、计数器等基础理论及其应用;晶闸管电路,如三相桥式及带平衡电抗器三相反星形可控整流电路、斩波器及逆变电路等基础理论及其应用;还有电力半导体器件,如电力场效应管、电力晶体管等特点与在逆变器与斩波器中的应用;电子设备防干扰基本知识等。电机及拖动基础主要包含变压器、修理工艺的基础知识等,如换向器的制造工艺及其安装方法、改接方法、处理方法以及修理与修理后的试验方法等;电机工作原理与电机制动原理,如电机基本工作原理、换向原理、外特性、电流、转速等的关系与过载能力以及电磁转矩计算等;绕线转子异步电动机串级调速、变频调速、三相交流换向器电机及无换向器电动机的调速等。自动控制主要考核内容有自动控制原理理论、位置移动数字显示系统、各类电梯原理及其使用或调整、根据工艺与安装要求针对复杂机械确定电气控制线路图绘制方法等。控制技术方面以微机原理在工业生产自动控制中的应用、电力晶体管电压型逆变压器基本原理等为主要考核对象。相关高效生产技术与机械知识,主要考核考生对基本时间与辅助时间的缩短措施分析,以及机械传功与液压传动的基础知识。另外,国家高级维修电工技能要求主要有,如安装、改装、调试等实际操作技能;故障分析、检修及其工艺编写;以及仪器仪表使用技能及其维护、工具的使用与维护等。
二、高级修电工技能考证实训方法
(一)将以往竞赛内容有机融入实训教学中
高级维修电工理论课程设置包括基础理论、专业理论、专业应用与新技术应用四大模块。尤其是专业应用与新技术应用课程的设置,标志着我国高级维修电工理论教学得到了进一步发展。然而,在实际教学中,教学教材仍旧处于滞后状态,教材内容缺乏针对性与实用性,与现代电工行业发展水平形成极大的落差,学生无法对新技术、新工艺等具有良好的理解。学生在培训中缺乏适应现代化企业的专业技能与综合素质,无法适应高级维修电工考核要求。因此,在进行高级维修电工技能考证培训时,实施教学内容改革为首要工作,所选教材应纳入新技术、新工艺等内容。针对不同教材,进行对比分析,并大胆改进,使教学内容更接近教学实际,适应行业现代化发展需求。
每年高级维修电工都会举办各种各样的竞赛,竞赛内容也是围绕行业最新发展进行的,是学生了解电工行业最新发展动向的捷径。在实训教学过程中,教师可收集整理一些近年来的竞赛内容,并有机整合,利用到实训教学中。此外,教师还应根据不同学生间的差异,结合对高级维修电工技能考核试题类型、模式地考虑,有针对性地进行实训教学。
(二)建设模块化实验室
设备完善、功能齐全的实训室是锻炼学生实践能力的基本保障。广东三向教学仪器制造有限公司根据国家最新《职业标准》及劳动部颁发的“电工技术等级证”等实训考核内容要求。研发了SX-608C高级维修电工实训考核设备,整套设备包括了单片机技术、供配电技术、变频器技术、数字应用电路技术,可编程控制器技术,直流调速技术等,基本涵盖了高级电工国家职业标准,满足教、培、考的需要。保证学生能够有将理论知识应用于实践操作中的条件,从而使理论知识与实践操作更好地融合在一起,满足学生动手能力的需求。切实提高了实际操作能力,更好地理解并掌握高级电工技能考核中的理论考核知识,获取相应的资格证书。
(三)一体化教学方法
以往的高级维修电工技能考证实训教学中,教学方式多以灌输式方法为主,学生模范教师演示步骤动手操作。这种方法更适合中级维修电工教学,由于高级维修电工所涉知识面较为广泛旦复杂,相关实训步骤也相对繁多,很容易出现错误。如采用教师演示,学生模仿的教学方式,经常出现学生遗漏操作步骤的问题,或因忘记关键步骤的注意事项,造成实训的失败。通常情况下,由于学生对首次实践动手操作印象较深,第一次出错,可能造成后面重复犯错。这样一来,不仅使学生在求知道路上遇到问题,还给实训设备带来不利影响,可能造成破坏,导致教学成本的升高。
因此,在高级维修电工技能考证实训中,教师不仅要注重实训室及设备的建设,还需对教学方法进行更改。在教学过程中,教师可以采取边演示边指导的方式进行教学,实现一体化教学。此外,在学生动手过程中,教师可挨个检查每个步骤学生的动手成果,一旦发现错误应及时予以纠正,在学生完全掌握的基础上,再教授下一个步骤。使学生真正掌握实训操作的每一个步骤,进而掌握全部实训操作过程,提高实训教学的整体效益。
(四)模块化教学
依照国家高级维修电工职业资格要求,将维修电工竞赛内容与实训教学内容进行有机整合。分别针对电子电路的绘制、电气线路设计以及机床电气线路故障检修等考核内容进行系统地教学与训练,实现高级维修电工系统化教学,增强教学内容的针对性,使学生在相关基础知识与操作技能等多方面水平均得到有效提升。在高级维修电工考证实训过程中获得一技之长,旦使学生能够成功考得高级维修电工资格证书,成为社会与用人单位需要的优秀人才。
三、坚持理论与实际运用相结合
关键词:PLC;实训屏;系统设计
作者简介:罗宇(1969-),女,重庆人,重庆电力高等专科学校实训部,讲师,工程师。(重庆 400053)
中图分类号:G642.423 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)05-0113-02
PLC作为先进的、应用最广的工业控制器已风靡全球,而三相异步电动机广泛应用于现代工业生产和民用生活中。PLC在三相异步电动机控制中的应用与传统的继电器控制相比,具有控制速度快、可靠性高、灵活性强、功能完善等优点,PLC能够为自动化控制应用提供安全、可靠和比较完善的解决方案,适合工业生产对自动化控制的需求。因此,PLC在现代工控领域扮演了举足轻重的角色。
《低压配电屏电机控制安装实训》是重庆电力高等专科学校电气、热动主干专业的专业基础实践课程“电工工艺实训”的核心模块。它体现了电工技术的综合性、现代性和现场性,对高职学生专业电工知识的学习和电工、维修电工基本技能的提升具有极其重要的意义。基于PLC的电机控制在工控领域的广泛应用,有必要对现有的低压配电实训屏进行二次设计和改进,在电工基本技能模块中引入PLC技术,采用PLC少量开关量逻辑控制指令来替代继电器电机控制功能。实现了模块化设计,单元式组合,可视性强,为学生搭建了一个实用的开放式的电工工艺实训平台,构筑了一座从学校(基础理论)走向社会(工程实践)的桥梁。
一、PLC工作运行及其系统设计要点
1.PLC工作运行
PLC主要由主机、输入/输出接口、电源、编程器扩展器接口和外部设备接口组成。因其类型的不同,其功能指令语句也大同小异。PLC工作运行是按“顺序扫描,不断循环”的方式进行。即CPU依据用户控制要求编制的程序,沿程序语句指令的序号进行周期性循环扫描,若无跳转语句则从第一条开始,逐条顺序执行程序直至程序结束。随即又循环重返第一条语句,开始下一轮顺序扫描。PLC每顺序扫描一次,必经过输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。这三个阶段即为一个周期。
2.PLC控制系统设计要点
(1)提出系统控制要求。依据生产工艺过程,了解并细化被控对象工作特征(如需完成的动作顺序、动作条件、必备的保护和连锁,操作方式要求自动、连续、单周期、单步等),分析被控对象机械与电气间的配合,提出被控对象对PLC控制系统的控制要求。
(2)明确输入/输出设备。参照系统控制要求,明确系统所需的输入设备(如转换开关、按钮等)和输出设备(如指示灯),进而确定PLC的I/O分配对应表和I/O接线图。
(3)设计软件及硬件。进行PLC软件设计,完成控制柜(台)等硬件设计及现场施工。
(4)联机调试及整理技术文件。
二、基于PLC的触点互锁电机正反转控制系统设计实例
1.触点互锁电机正反转控制系统的控制要求
按启动按钮SB1,电动机作星形连接启动,电机正转;按启动按钮SB2,电动机作星形连接启动,电机反转。在电机正转时,反转按钮SB2被锁定;在电机反转时,正转按钮SB1被锁定。如需正反转切换,应首先按下停止按钮SB3,使电机处于停止工作状态,方可对其做旋转方向切换。
2.控制系统I/O分配表(见表1)及输入/输出接线图(见图1)
3.控制系统软件设计(见图2)
PLC连上编程器并接通电源后,其电源指示灯亮,编程器开关置于“PROGRAM”,即PLC处于编程状态。编程器显示PASSWORD!此时按住“Cltr”键并按下“Montr”键,待屏幕显示地址号0000,即可输入程序。
注意:输入程序前,需将存储器内容清零,再将控制程序写入PLC。程序输入到PLC指令如表2所示。
4.控制系统硬件设计
依据PLC控制系统的设计步骤,完成PLC系统程序设计后,便进入控制柜(低压配电屏)等硬件设计阶段。基于PLC特点,控制系统程序设计与硬件设计也能并行实施。
(1)PLC硬件组成。PLC选用三菱FX系列,PLC控制单元包括CPU模块、数字量I/O模块、模拟量I/O模块、通信模块和继电器;系统的各控制信号或输入信号均是“开关量”或“模拟量”。如开关量输入的控制按钮部分以及模拟量输入的外部传感器接口单元。PLC(FX系列)将一个微处理器、一个集成电源和数字量I/O点集成在一个紧凑的封装中,从而形成了一个功能强大的微型PLC。
(2)电源配置。输入AC 220V;输出AC 0V~250V ;交流可调电源及DC 5V/DC 12V/DC 24V各1路(由模块电源组建);另配置1台直流稳压电源(0V~50V可调),电源还需配置漏电及过流、过载等保护装置。
(3)控制系统故障预设。实训屏控制系统故障预设,若采用计算机模拟程序控制,改造成本高,而利用开关控制,不仅能达到同样效果,而且成本较低。因此在实训屏上另加置一故障预设模板,模板上由多个开关组成,各开关串联在电路中即可完成对电机各种控制线路的故障设置,且具有多种故障组合。
技能考核前,考评员只需操作开关即可设置故障,考核中考生先通电观察故障现象,随后断电,用表计判断故障并排除故障,然后通电验收,最后断电,拆线完成考核。结束后,考评员只需很短时间操作开关就可复位设置故障,又能进行下一轮考核。
控制系统故障预设模板灵活、方便、快捷,避免了故障现象过于直观,保证了电工与维修电工考核的公平、公正和高效。
(4)控制系统实训屏模块间辅助设施。设计与控制系统实训屏配套的设施是各式不同的机架和模板箱,要求统一标准规格和设计尺寸,以保证与实训屏布局合理、方便、实用。
实训元器件采用导轨和机架固定,开放式安装于屏柜。既便于组装和拆卸,又便于学生识别和测试元件及其参数;一个机架与不同的模板箱搭配可完成不同的实训项目。
每一单元都有各自的输入和输出接口,均采用接线端子排,以便于接线;为规避相互干扰,输入、输出信号与电源均要求分开。这样才能保证控制系统实训屏良好的扩展性,紧跟自控领域的发展需求;实训内容充实且选择灵活,使学生实训的选择更有针对性;开放式设计,便于学生认识、掌握。
三、设计改进后的预期效果
充实和丰富电工工艺实训内容,将基本电工元件(接触器、开关、按钮等)与工控自控模块(PLC控制模块)以及基本电工测量仪表(电压表、电流表等)恰当组合,实现模块化设计,实施单元式组合。学生根据自己的设计,把抽象的图形符号与具体器件有机结合,去控制或操作器件,实现其设计功能。这有助于激发学生的实训和创新热情;有助于他们将电工实训知识、技能融入到以后的工程实践中,使学生真正能够学有所用。
四、结论
基于PLC的电工实训屏的改进设计,为学生构筑了一个有实际意义的开放式电工实训操作平台,构建了一座从基础理论走向工程实践的桥梁,为初次接触工程实践项目的学子使用计算机从事工业自动控制打开了便捷之门。
参考文献:
[1]郝俊青,等.PLC在电工实习中的应用[J].科技情报开发与经济,
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[2]王正锋.电工技能训练[M].南京:江苏科学技术出版社,2006.
[3]周四六.可编程控制器应用基础[M].北京:人民邮电出版社,
一、传统专业教学模式特征
1.理论教学和实训教学分别进行
传统的教学模式是理论教学和实训教学分别进行。两者存在不同的教学目标、教学任务和教学内容,容易造成理论和实际脱节。大部分理论教师,只会讲理论课程不会教实训课程,理论教学比较抽象、不实用、原理太多,而职业学校的学生又不需要去设计和制造各种电气设备和元件。理论课教材内容与实训课教材不同,理论教师只注重理论知识的讲解,实习教师只关心实际操作训练,理论教学与实习教学严重脱节。而且教学场地也有不同,传统教学法把理论教学和实训教学分为两个教室。在教学时间上教学安排分段实施,理论教师和实训指导老师各自为政,教材间的联系不紧密,教学内容不能循序渐进地进行。
2.理论与实际分离,实践环节薄弱
传统电工课程教材的难度较深,内容落后,教学方法单一,理论与实际分离,实践环节薄弱,严重影响学生实践能力的提高。若电工理论与实践教学能采取一体化教学,则既突出学生动手能力的培养,又使学生学到与专业技能有关的操作知识,培养了学生的综合能力和创新能力。
二、电工一体化教学模式
1.一体化教学的概念
一体化教学,是我国职业教育正在积极探索的一种新的教学模式。它是充分利用现代教育技术,将理论、实验、生产实习、计算机、多媒体、网络等技术融合于教学过程,讲授、听课与实验、操作等教学形式一体化实施,教室、实验室与实训场地等教学条件一体化配置,知识、技能与素质等职业要求一体化训练,而形成的融知识传授、能力培养、素质教育于一体的一种新型教学方法,并可对教学效果进行科学、合理和规范化评价。
2.一体化教学的形式
一体化教学是由一位专业课教师同时承担专业理论与专业技能的教学。这种教学模式解决了专业理论与专业实训重复教学的问题,将应知的专业理论和应会的技能紧密结合在一起,以技能训练为主线,强化专业理论的指导作用,突出学生实际动手能力的培养。教师可根据教学计划要求,拆分教学课题;对课题中理论与实践的比例、教学手法、教学形式等内容,根据学生及教学条件加以调整,以期达到最佳的教学效果。这种教学使学生在实际技能训练和生产实习过程中理解专业理论知识,掌握操作技能和实际工艺过程,从而增强学习和动手的兴趣,提高分析问题、解决问题的能力,提高学习效率。同时在一体化教学过程中注重了对相关专业理论及技能知识进行拓展和训练,使学生具备一定的复合技能。
3.一体化教学需要具备的基本条件
(1)建设一体化教学中心。实施一体化教学,必须具有既能满足理论教学又能满足实训教学的场地。应根据历年来本专业学生的数量,及未来专业发展的方向,也就是扩展课题的情况,设计有足够工位和一定的面积的实训场地。教学场地应建立适合理论教学的设施,例如多媒体演示和电工专业操作训练岗位所需要的多功能电工电子综合教室。教学器材方面应配备有各种实习用电气元件,包括本专业的电阻、三极管、集成块、电容、电动机、变压器、电工仪表、计算机、PLC、变频器等实验实训所需要的仪器、设备、工具等。
一体化中心使师生实现了教、学、做一体化,并且循环交替进行。在教学中体现了理论与实际相结合的效果,真正实现了空间和时间的统一。在软件设施方面,应具有PowerPoint和Flash等多媒体演示软件、EMA等电路仿真软件、PLC编程软件,设备齐全才能确保一体化教学活动的正常进行。
(2)需要高素质的一体化教师队伍。一体化教学要求教师不仅要有丰富的专业技术知识,来讲授理论课程,还要有熟练的操作技能,能指导生产实习,即既是讲师又是技师的复合型教师。同时还要求教师应明确专业课题的要求、重点、难点、工艺及实习设备情况,并根据技能特点,编写教案。在独立操作项目的演示和实训中,教师应紧密联系实际,简明扼要地讲解相关理论知识,拓展学生的认知能力,做到共性问题集中讲解、个别问题个别指导。教师还应在电工专业发展的前沿,了解本专业发展方向,掌握本专业的新工艺、新材料,并及时充实到教学中。要求教师参加职业技能鉴定,取得相应工种的职业资格证书,督促其参加本专业各类技能竞赛和教研活动来提高教学水平,只有这样才能圆满完成一体化的教学任务。
三、电工一体化教学研究与实施
1.一体化课程开发
为改革电工理论与实践教学,首先应对理论与实践教学课程资源进行开发。职业和技工学校电工类一体化教材的目标涉及面广、知识新、实用性和技能性强。
(1)教学内容综合开发。删去难度较深和较落后的内容,加强基础和实用的内容,注意知识间相互结合。教材的编写思路打破传统的教学模式,要较好地体现以学生为主体、以岗位为目标,以必需、够用为原则。例如,电力拖动控制线路与技能训练课程将较难、较复杂的万能铣床安装删去,放入高级工考核培训,保留并加强基础的线路安装练习。
(2)实训课程开发。为培养学生理论联系实践,提高动手操作能力,应大胆开发实训课程新内容。例如电工基础训练课程增加各种最新型号和款式的镇流器、灯管、开关的室内照明线路的安装训练,解决了学生只会安装传统旧式元件,遇到新型号外表不同的元件就不知所措、无从下手的问题。
(3)新技术课程开发。根据现代化企业发展需要,针对当前应用软件的发展,开发频技术、可编程序控制器及其应用等课程,让学生了解、体验、运用新技术、新方法。
1课程的特点
《水利水电工程施工》课程不同于其他一些理论性较强的基础课,具有如下特点:
(1)实践性强。课程涉及大量具体工程的特殊施工机械、复杂施工方法等,学生普遍缺乏工程实践经验,对讲授的内容不容易理解。
(2)知识面广。本课程的学课本内容之外,还涉及到工程测量、建筑材料、工程力学、建筑结构、工程地质与土力学、水力学、水工建筑物、水电站等课程相关内容的运用。
(3)政策性强。本课程的学习涉及到大量国家、地方和行业有关工程规范、规程、标准、法规的运用。
(4)灵活性高。对应一个具体施工过程可以采用不同的施工机械、施工方法,同时一个时期常用的施工机械、方法是与当时的科学技术发展水平和经济水平相适应的,因此本课程的内容必然是灵活的。
2课程结构和教学内容建设
《水利水电工程施工》是我院水利工程类专业的重点建设课程之一,我们无论是在课程内容、授课方式还是在课程体系上都做了一些改革。本课程的内容是非常繁多和杂乱的,章节之间没有严格的逻辑关系。要把所有的内容都讲完,课时即使增大一倍也是不够的,同时也是没有必要的。这就需要对所讲授的内容进行重新组织和安排,做到重点突出、主次分明、逻辑清晰,有针对性地做到一部分内容精讲、一部分内容略讲、一部分内容不讲。如钢筋混凝土工程这几章,由于其在水利工程中的应用范围最广、牵涉的施工工序比较复杂、影响质量因素非常多等特点,是授课的重点和难点,需要精讲;砌体工程这一章节,虽然其应用范围也较广,但其施工工艺相对较为简单,故而对其略讲即可;吊装工程,因其应用范围相对较少,可留给学生自学。从课程内容上继续强化常见工种的学习,要求掌握常见工种的施工工艺、施工机械、质量安全要求,通过这些学习结合施工实习,学生可以取得中级钢筋工或混凝土工职业资格证书;建筑物施工将原来的各单项建筑物施工按类型合并为土石建筑物、混凝土建筑物、地下工程等,将原有各类型建筑物共有的内容合并,重点学习各种类型水工建筑物的施工方法、施工质量安全保证措施等。实践教学内容包括课内施工机械设备演示、施工工种技能训练、施工方案拟定综合练习等,学习施工操作技能及制定施工方案的能力,进一步加强学生对工程施工的理解。
3师资队伍建设
《水利水电工程施工》课程的特点之一是实践性强。可以想象,如果一个教师没有参与过具体的施工过程,而要求其生动地讲出来,那么他所讲的内容必然不丰富、不实用,缺乏吸引力和说服力。我院非常重视这门课程的教师培养,授课教师由三类人员构成,一是大学本科或研究生毕业后直接从教的;二是从施工单位引进中级职称以上的工程技术人员;三是有针对性地聘请施工单位工程技术人员。对前者,我院安排他们在施工单位顶岗实习1~2年,从事工程实践锻炼,并在我院的企业———水源建设监理公司兼职,这样不仅有教学经验,而且有实践经验;对从施工单位引进的中高级工程技术人员,我们着重进行教学方法、教学理念的培训,引导他们如何将具体工程实践与教学工作结合起来,更好地开展教学工作;此外,我们还有针对性地聘请一些工程技术专家给学生作专题报告,激发学生学习的热情。通过这三种方式,我们培养了一批教学经验丰富、能进行具体工程实践的“双师型”骨干教师队伍。他们既熟悉工程实际,又了解毕业生的职业要求与岗位群;既能进行理论教学讲解,又能从事实践教学工作,还能承担一些实际工程的设计与工程监理,产学研紧密结合,有力地促进了教学目标的实现。
4教学方法与手段建设
对于《水利水电工程施工》这样实践性较强的课程,完全依靠课堂的讲授是不够的,还要补充以直观性的教学手段来增强教学效果,提高学生的感性认识。在实践中我们采用了多种教学方法和手段。
4.1采用实物、图片教学
在授课过程中辅助以真实的施工机械、设备、工具、过程的图片以及部分实物或模型,可以增强学生的感性认识。我院建有施工实训中心,有水利水电工程常用施工机械设备。在讲到某一工种的施工时,我们将学生带到施工实训中心进行教学。同时在网上收集资料,给学生展示教师利用各种机会拍摄的施工机械设备、施工现场照片,如爆破钻孔、装药、起爆、钢筋绑扎、组合钢模板拼装、混凝土搅拌、运输、混凝土浇筑、截流施工、隧洞爆破开挖等照片,增强学生对施工过程的认识。
4.2现场参观实习
俗话说:“百闻不如一见。”有关资料表明,现场参观所获得的信息量比在课堂上单纯听讲要大得多,且印象更加深刻,同时现场参观又是一个理论和实践相结合的重要手段。于是我们在授课过程中,注意针对不同的教学内容,结合附近可供参观的建筑工地进行介绍。在专门的施工实习期间,安排学生去在建的水利水电工程施工现场实习,参与各种工种施工,从中熟悉工程的施工方案、施工现场布置、工程施工进度安排等知识,加深学生对水利水电工程施工的认识。
4.3采用多媒体教学
水利水电工程施工是一个相对较长的时间过程,一般短的可能1~2年,长的可能5~8年,更长的甚至十几年都是有可能的。短暂的现场参观不太可能对一个建筑物的施工有一个全面的了解,同时还有一些特殊的施工工艺、施工机械、施工事故案例等平时不容易看到,多媒体教学恰恰可以起到此方面的弥补作用。我们水工教研室结合《水利水电工程施工》精品课程建设,进行了多媒体课件的制作。通过两年多的建设,收集了大量施工图片,制作了施工导流动画,录制了300余分钟的视频。在课堂教学中,通过形象直观的多媒体教学,学生能很好地理解各工种、各种建筑物的施工方法及所采用的施工机械设备;课后学生还可利用网络课程进行复习巩固,扩大了知识面,提高了学习效率。
5考试考核方法建设
根据高职教育的目标定位和课程特点,考试形式应该是灵活多样的。然而,我们以往基本偏重的是卷面考试这一形式。最终的成绩评定则以期末和期中成绩的一定比例综合而成,不注重平时的形成性教学测评。这种考察评价机制,实际上仅仅反映了学生的记忆能力,综合利用所学知识解决工程实际问题的能力无法体现。而且,这种考试形式会造成学生产生“重学轻用”的观念。考试改革的的基本思路是:
(1)考试考核成绩组成
总成绩=基本操作技能40%+基本知识、基本理论、基本施工工艺闭卷考核40%+施工组织、施工方案的讨论及分析10%+网络资源利用、施工新技术的认知报告10%。
(2)实施方案
①模拟实际操作考核结合《水利工程施工》操作性强的特点,在校内施工实训场所模拟实际工程,进行钢筋、模板工种的实际操作,考察学生的知识运用能力和操作技巧。
②闭卷考核结合施工工程,以闭卷的形式考核基本知识、基本理论、基本施工工艺,要求学生在规定的时间内完成。③施工组织、施工方案的阶段性讨论及分析在某些相关章节内容后,模拟工程的施工组织、施工方案进行讨论,针对学生的分析、现场答辩进行综合评定。④对施工新技术的认识学生利用网络资源,熟悉国内外施工新技术,并写出心得体会,根据“报告”的内容评定成绩。
Abstract: According to the trend that the PLC new technology is widely and deeply applied into modern industrial production, combining students' electrician, maintenance electrician basic skill training needs, the paper makes the secondary design and transformation based on PLC technology of low-voltage distribution screen motor control system in the electrician practice, analyzes and discusses PLC introduction steps, specific design examples and expected effect.
关键词: PLC;实训屏;电机控制系统;设计
Key words: PLC;training screen;motor control system;design
中图分类号:G71 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2012)36-0205-02
0 引言
PLC作为先进的、应用最广的工业控制器已风靡全球,而三相异步电动机广泛应用于现代的工业生产和民用生活中。PLC在三相异步电动机控制中的应用,与传统的继电器控制相比,具有控制速度快、可靠性高、灵活性强、功能完善等优点,PLC能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案,适合当前工业对自动化控制的需求。因此在现代工控领域扮演着举足轻重的角色。
《低压配电屏电机控制安装实训》是我校电气、热动主干专业的专业基础实践课程《电工工艺实训》的核心模块。它体现了电工技术的综合性、现代性和现场性,对高职学生的专业电工知识学习和电工、维修电工基本技能的提升有极其重要的意义。基于PLC的电机控制在工控领域广泛应用,有必要对现有的低压配电电机控制实训屏进行二次设计和改进,在电工技能模块基础上,引入PLC模块,采用PLC少量开关量逻辑控制指令方便实现继电器电机控制功能。实现模块化设计,单元式组合,可视性强,为学生搭建一个实用的、开放式电工工艺实训平台,构筑一座从学校(基础理论)走向社会(工程实践)的桥梁。
1 可编程控制器PLC结构与工作原理
1.1 PLC的结构 PLC的种类有很多种,每一种PLC在功能和指令系统上都不一样,但是,每一种PLC的结构和工作的原理都是一样的。PLC通常都是由主机、输入/输出接口、电源、编程器扩展器接口和外部设备接口这几部分构成的。
1.2 PLC的工作原理 “顺序扫描,不断循环”是PLC的主要的工作方式,而每一项工作的周期,都会经历三个阶段,这三个阶段就是:输入采样、程序执行和输出刷新。
首先,在输入采样的阶段,PLC会通过扫描,并且按照顺序读入全部的暂时存在于输入锁存器内的输入端子的通断状态或者输入的数据,然后在对应的输入状态寄存器中写入。其次,是程序的执行,要扫描执行每一条指令,扫描的顺序要按照用户程序指令存放的先后顺序进行,程序执行的结果同样也要写入输出状态寄存器,它的内容随着程序的执行也会发生改变。最后,是输出的刷新,在全部的指令都执行完之后,输出状态寄存器的通断状态会送到输出锁存器中,然后经过继电器和晶闸管输出,并将相应的输出设备驱动起来,进入工作状态。
1.3 PLC控制系统的设计步骤 ①分析被控对象。分析被控对象的内容主要是针对工艺的过程和工作特点,要对被控对象的机、电之间的配合进行详细的了解,并要明确出PLC控制系统在工作中需要达到的要求。②确定输入/输出设备。系统的输入设备,比如按钮、位置开关、转换开关等,以及系统输出设备,比如接触器、电磁阀、信号指示灯等,在系统中具有重要的作用,要根据系统控制的需求,合理确定需要的输入和输出设备。据此确定PLC的I/O点数。③选择PLC。包括PLC的机型、容量、I/O模块、电源的选择。④分配I/O点。分配PLC的I/O点,画出PLC的I/O端子与输入/输出设备的连接图或对应表。⑤设计软件及硬件。进行PLC软件设计,完成控制柜(台)等硬件设计及现场施工。⑥联机调试及整理技术文件。
2 基于PLC的触点互锁电机正反转控制系统设计实例
2.1 触点互锁电机正反转控制系统控制要求 按启动按钮SB1,电动机作星形连接启动,电机正转;按启动按钮SB2,电动机作星形连接启动,电机反转;在电机正转时,反转按钮SB2被屏蔽,在电机反转时,反转按钮SB1被屏蔽;如需正反转切换,应首先按下停止按钮SB3,使电机处于停止工作状态,方可对其做旋转方向切换。
2.2 PLC及电源的选择
2.2.1 PLC选用三菱FX系列 PLC 其中包括CPU 模块、数字量I/O 模块、模拟量I/O 模块、通信模块)和继电器组成PLC 控制单元;包括按钮控制部分(开关量输入)和外部传感器等(模拟量输入)接口单元。可见,系统的各控制信号或输入信号均是“开关量”或“模拟量”。
2.2.2 配置电源控制单元(输入AC 220 V;输出AC 0 V~250 V ;交流可调电源及DC 5 V/DC 12 V/DC 24 V 各1 路(由模块电源组建);另配置1 台直流稳压电源(0 V~50 V 可调),电源控制单元要有漏电及过流、过载等保护装置。
2.3 控制系统I/O分配表及I/O接线图(表1及图1)。
2.4 控制系统软件设计 将PLC连上编程器并接通电源后,PLC电源指示灯亮,将编程器开关打至“PROGRAM”位置,这时PLC处于编程状态。编程器显示PASSWORD!这时依次按Ctrl键和Montr键,直至屏幕显示地址号0000,这时即可输入程序。
但在输入程序前,还需清除存储器中内容,按照以上控制的梯形图或程序指令将控制程序写入PLC。程序输入到PLC指令如表2。
2.5 控制系统硬件设计 依据PLC控制系统的设计步骤,完成PLC系统程序设计后,便进入以控制柜(低压配电屏)等硬件设计阶段。基于PLC的特点,控制系统程序设计与硬件设计也可并行实施。
2.5.1 电机正反转控制低压配电实训屏PLC硬件组成 PLC(FX系列)将一个微处理器、一个集成电源和数字量I/O点集成在一个紧凑的封装中,从而形成了一个功能强大的微型PLC。CPU负责执行程序和存储数据,以便对控制系统或过程进行控制。输入和输出时系统的控制点:输入部分从现场设备中(传感器或开关)采集信号,输出部分则控制电机、指示灯以及控制过程中的其他设备。电源向CPU及所连接的任何模块提供电力支持。通信端口用于连接CPU与上位机或其他设备。状态信号灯显示了CPU工作模式,本机I/O的当前状态,以及检查出的系统错误。
2.5.2 控制系统故障预设 实训屏控制系统故障预设,若采用计算机模拟程序控制,改造成本高,而利用开关控制,能达到同样效果,且成本较低。因此,在实训屏上另加置一故障预设模板,模板上由多个开关组成,各开关串联在电路中即可完成对电机各种控制线路的故障设置,且具有多种故障组合。技能考核前,考评员只需操作开关即可设置故障,考核中考生先通电观察故障现象,随后断电,用表计判断故障并排除故障,然后通电验收,最后断电,拆线完成考核。结束后,考评员只需很短时间操作开关就可复位设置故障。于是又能进行下一轮考核。控制系统故障预设模板灵活、方便、快捷,又避免了故障现象过于直观,保证电工、维修电工考核的公平、公正和高效。
2.5.3 控制系统实训屏模块间辅助配置 设计与控制系统实训屏配套的机架和模板,要求统一规格和尺寸,合理布局,便于统一标准和方便实用。实训元器件采用导轨和机架固定(开放式安装于屏柜),既便于组装和拆卸,又便于学生识别和测试元件及其参数;一个机架与不同的模板搭配可以完成不同的实训项目。每一单元都有各自的输入和输出接口单元,均采用接线端子排,便于接线方便互连;输入与输出、信号与电源都要分开,避免相互干扰。惟有如此,才能保证控制系统实训屏具有良好的扩展性,紧跟工控领域的发展进行各实训单元的更改或扩展;实训内容丰富,选择灵活,这样对于学生实训就有很大的选择性和针对性;开放式设计,使学生对元器件看得见、摸得着,既方便认识实物又便于参数测试和功能观测。
3 设计改进后的预期效果
充实和丰富了电工工艺实训内容,将电工最基本器件(继电器、接触器、断路器、变压器、开关、按钮等)与工控控制单元(PLC控制模块、数据传输与通信模块等)以及电工测量工具仪表(电压表、电流表等)很好地结合,实施模块化设计,单元式组合,可视性好;学生通过动手,真正把书本中的图形符号和器件实物结合起来,根据自己的设计去控制或操纵任意器件,激发学生的实训和创新热情;在电工实训中把知识、技能融入到工程实践中,使学生真正能够学有所用,用为所学。
4 结论
基于PLC的电工实训屏的改进设计,为学生构筑了一个有实际意义的开放式电工实训操作平台,建起一座从基础理论走向工程实践的桥梁。为初次接触工程实践项目的学子使用计算机从事工业自动控制打开了方便之门。
参考文献:
[1]王正锋.电工技能训练[M].南京:江苏科学技术出版社,2006.
摘要:电子技术专业实训是职业学校技能实践教学的重要环节之一,电子技术专业实训教学对培养学生的动手能力和技能操作意识起着重要作用,而且对学生的后续专业基础课程、拓展课程等都起着先导性的作用。本文从电子技术专业实训教学中对学生的管理、教师的管理和教学文件制度的管理等几个方面做了阐述。
关键词:中职校;电子技术专业;实训教学管理
电子技术专业实训是职业学校技能实践教学的重要环节之一,对于刚进入职业学校学习的学生来说,通过电子电工实训可以提高学生的学习兴趣,培养学生在电子电工方面的基本技能,还可以让其掌握更多的专业基础知识。电工电子类专业的实训教学涉及到许多专业基础课程,包括电工基础、电子线路、电子测量、电气控制(包括可编程控制器)、单片机、电子装配与调试、电子CAD、电子仿真等,实训教学内容根据具体专业有所选择和侧重。电子技术专业实训教学对培养学生的动手能力和技能操作意识起着重要作用,而且对学生的后续专业基础课程、拓展课程等都起着先导性的作用。
本课题的研究是与实训教学密切相关的教学管理问题。实训教学是一项非常繁烦、责任重大(如安全问题)的工作,管理工作贯穿于教学过程的始终。从实训教学的准备、实施直至总结和反思都离不开管理的问题。本文所涉及到的管理问题主要是如何建立一个完善、高效的管理体系,研究方向主要包括电子技术专业实训教学中对学生的管理、教师的管理和教学文件制度的管理等几个方面。
一、电子技术专业实训教学中对学生的管理
注重基本技能的训练是加强电子技术专业实训教学中学生管理的一重要环节。电子电工实训的主要内容包括常用元器件的识别与测试,基本焊接训练及产品的焊接、调试和组装。整个实训实际就是一个电子产品生产的全过程,是生产工艺的浓缩,稍有疏忽就有可能造成电子产品的报废。所以我们教师要注重学生基本技能的训练。有的学生急于动手焊接制作电子产品不重视基础训练,以至于眼高手低,做出的产品不仅外观不美,性能参数也不合格,因焊接不仔细而造成的漏焊、虚焊、连焊的现象很多,尤其是排线焊接的错误率较高。针对这种现象,首先安排学生利用废旧印刷电路板进行拆卸、焊接实训,对此提出具体要求:焊点无虚焊、表面光洁且大小一致。经过焊接练习合格后,再发放实训产品的配件正式安装。利用这种循序渐进的方式进行教学,不仅大大提高了电子产品的合格率,而且也使学生的基本焊接技能得到了强化。
在教学过程中,教师要以提高学生动手能力为主,采取精讲多练的形式,启发学生思维。如以手工电焊接线作为基本训练,让学生在废旧电路板上反复练习,然后,带着问题听教师讲操作要领并作示范和解答问题。再用正式印刷电路板练习,学生自己检验质量,小组互检,小组长写评议。这样可以让学生熟练掌握使用电烙铁焊接的基本功。为了达到培养应用型技术人才的目的,我们课题组采取的做法是严格要求,严格考核,认真总结。严格要求,是为了确保电子电工实训的顺利进行,要求学生进入电子电工实训室,必须学习实训规定的有关规章制度,每人自觉遵守。实行分组、组长负责制,责任落实到人,提高管理的自觉性。强调“必须安全用电”的意识,了解安全用电知识。严格考核,要结合电子电工实训的内容严格考核,采取“优、良、中、及格、不及格”等级制评分办法,由学生根据训练内容自检、小组评议和教师验收实习产品质量综合评定成绩。认真总结,电子电工实训结束,要求每人写一份书面总结,总结在实训中思想政治、理论知识、动手能力等各方面素质有哪些认识、收获和体会以及对电子电工实训有哪些意见和好的建议。
二、电子技术专业实训教学中对教师的管理
电子技术专业实训教学是电子、机电以及工科类专业的重要教学环节,是培养学生综合运用所学知识分析问题、解决问题及加强动手能力的系统工程。面对21 世纪电气、电子信息技术的快速发展和技能性人才的紧缺局面,对电子技术专业实习指导教师提出了更高的要求。作为电子技术专业实训教学的指导老师,具备综合实践技能是指导学生更好提高实践技能的关键。
作为教师,应从以下几方面加以强化自己的实践技能。一是熟练地使用电工、电子仪器检测元件的能力。电工电子实习指导教师要对常用的电工电子测量仪表熟练应用。如:万用表、功率表、电压表、电流表、示波器、稳压源、晶体管特性仪、扫频仪等仪表。二是熟练使用常用电工电子工具的能力,如剥线钳、斜嘴钳、压接头钳、电工刀、螺丝刀、电笔和电烙铁等。三是要具有应用现代电工电子设备的能力。现代电工电子设备主要以微电脑控制,如利用变频原理、PLC 控制器控制各种现代自动化设备。
在教学过程中,教师应根据实训对象调整实训教学内容。我们学校是一所中等职业学校,以培养应用型技能人才为主。生源基础较差,但他们性格活泼、好动,对实训很感兴趣。电子电工实训课程的安排时间为四到五周。我们根据学生的这一特点,本着因材施教的教学原则,对中专班学生侧重基本技能训练环节,加强动手能力的训练;对“对口单招班”学生则在理论基础知识上和基本技能训练上全面兼顾。在实训教学中我们以“启发式”教学为主。让每一个学生都自己动手制作产品。对于部分懒惰的学生采取赏识教育的方法,鼓励学生大胆实践,勇于实践;对于一些难点、疑点,让学生们相互研究、相互讨论,培养他们团结协作的精神。
三、电子技术专业实训教学中对相关教学文件的管理
为加强对电子技术专业实训教学中相关教学文件的管理,我们制定了相关教学培养目标,并对教学基本要求的应用做了要求。
知识教学目标,主要有以下几点:1.了解电工电子仪表、仪器的基本结构及正确使用与维护;2.掌握常用电子元器件的正确识别与检测方法;3.理解常用电子电路和简单电子整机电路的分析、检测与常见故障排除方法;4.掌握电子电路安装的工艺知识。
能力培养目标:1.能正确使用常用电工电子仪表、仪器;2.能正确阅读分析电路原理图和设备方框图,并能根据原理图绘制简单印刷电路;3.初步学会借助工具书、设备铭牌、产品说明书及产品目录等资料,查阅电子元器件及产品有关数据、功能和使用方法;4.能按电路图要求,正确安装、调试单元电子电路、简单整机电路;5.处理电子设备的典型故障。
关键词: 机械专业 课程教学 教学做一体化
引言
职业技术教育的宗旨是培养具有基本专业理论知识和熟练操作技能的,适应生产、管理、服务第一线的技能型人才。但传统教学模式理论教学与实训教学严重脱节,不但给学生的学习造成了很大困难,而且造成了重复教学和资源浪费,更影响了教学质量的提高和对应用型、技能型人才的培养。
1.教学做一体化教学特点
一体化教学是将理论教学与实践教学相结合,将理论与实践更好地衔接,打破传统的教学模式,依据职业技术教育培养目标的要求突出能力本位的特点,以学生为中心、以教学大纲和培养目标为中心和以实验室、实训车间为中心。一体化教学的最终目的是培养出素质优良、技术过硬、单项技能拔尖的技术型人才,由此可见,一体化教学的特点是教师一体化,即专业理论教师与实训指导教师构成一体。教材一体化,即理论课教材与实训教材构成一体。教室一体化,即理论教室与实训车间构成一体。这种教学模式能较好地解决理论教学与实训教学的脱节问题,减少理论课之间及理论课与实训课之间知识的重复,增强教学的直观性,充分体现了学生的主体参与作用,必将有助于教学质量的提高和高素质人才的培养。
2.教学做一体化教学的实施
中职教育要保持其自身的特色,必须强化专业方向,充分考虑与地方经济的紧密结合。与此同时,为妥善解决学生择业范围广与针对性强这一矛盾,设立专门化方向,完成有针对性的就业前培训。根据各校实际情况并结合企业对本专业的人才需求,我校机械机电专业开设《机械制图》、《机械基础》、《机械制造工艺基础》、《电工基础》、《电子线路》、《金属材料》和《液压与气压》等学科。理论知识以“必需、够用”为度,专业技能则根据职业岗位群有针对性地设置专门化教学模块,建立一个宽广、针对性和实用性都很强的知识平台。对各个教学模块之间相互重复与交叉的知识,应进行优化组合,加以综合化改造,强调知识间的相互联系和衔接,取消重复的教学内容。理论教学与实践教学相互渗透,理论知识与实践技能考核相互结合,采用教学做一体化教学,整个课程设置强调针对性和应用性。具体措施如:在《机械制图》课程教学中,在原机械制图内容的基础上,增加计算机辅助绘图(AutoCAD)内容,融入公差与配合部分,使学生将制图、尺寸标注和公差标注融为一体;《机械基础》包含工程力学、机械原理和机械零件、金属材料与热处理、互换性与技术测量,培养机械工程方面的初步知识和能力;《机械制造工艺基础》,包含金属切削机床、切削原理与刀具、机械制造工艺和机床夹具等内容,将加工工艺和工艺装备知识有机地组合在一起,培养机械制造工艺与设备初步知识和基本能力;《电工基础》和《电子线路》包含电工与电子技术、电器控制PLC等内容,《液压与气压》包含液压与气压传动等内容,将《电工基础》与《液压与气压》整合教学,使机械中常用的电、液、气控制有机地组合在一起,培养机械控制方面初步知识和能力。
3.教学做一体化教学的管理
为了使教学做一体化教学模式顺利开展,必须对实施的各个环节加以管理,包括:教学文件、教学基地和人员等的管理,以及校内外实践教学管理的规章制度、管理手段和评价体系等。必须建立以职业能力为核心的课程体系,教学做一体化教学所需要的课程已经基本脱离传统的学科课程体系。在合理打破学科体系的同时,更重要的是如何联系企业实际,如何将企业生产工艺转化为学校课程,目前这在全国范围内还是一个难以突破的瓶颈。学校要因地制宜编写适应本校需求的一体化校本教材。必须建立适合课程的完善的教学评价,考核评价必须紧扣培养目标,重点放在对学生核心职业能力和岗位职业技能考核评价上。采用形成性评价、终结性评价和综合评价相结合的考核方法。广泛推行过程考核和项目任务综合考核,尽可能运用多种评价手段,如技能竞赛、技能鉴定、模拟测试、项目制作、专题报告、口头与书面交流、直接观察、工作质量、工作速度、专业知识、学习态度、文明生产、社会行为、安全生产等方面综合评定学生成绩和能力,减少纯理论性试卷考试。
结语
采用教学做一体化教学有助于改变目前学生普遍厌学的现象,对提高学生的学习兴趣和职业技能课的教学质量都大有帮助,能大大提高职业技能的考证率,拓宽学生的就业面,促进学校的建设和发展。学院管理者应充分认识到在职业技能课教学中使用一体化教学的益处,从而高度重视一体化教室的建设和管理。
参考文献:
[1]刁亮琦.谈中职机械专业教学中的“校企合作、工学结合”[J].成功(教育),2011,(09).
1完善“产教结合、工学结合”培养模式
我系在制定人才培养过程的构造样式和运行方式时,充分贯彻了“以就业为向导”的指教方针,紧跟行业发展趋势,以“产教结合、工学结合”为特征的高技能人才培养模式,实现了理论学习与实践教学相结合的教学模式,实践教学必须体现“学做合一”,在“做”中“学”,在“学”中“做”。
2课程体系的形成
高级维修电工的核心是培养学生的职业能力,其技术性、专业性、理论性都较强,是一门“能力型”“复合型”和体化”的综合性课程,课程始终对接实际岗位,有机的将学生所学过的专业理论知识和实践操作技能结合起来,融会贯通,比中级维修电工增加了关于PLC编程、调试及排故等知识内容,具体涵盖了模拟电子、数字电子、电力电子、可编程序控制器(PLC)、电气控制等多门学科的知识,可以说是电子类专业学生之前所学课程的一次完整的综合,并且还增加修电工的训练,将学生所学习的专业知识能够系统、全面的进行训练,使同学们真正的做到学有所用,培养了许多书本上没有介绍的东西,如:安全文明生产操作规程、设备修理工艺及编制方法等。通过维出能够解决生产企业中实际问题的、具有较强的专业能力和较高操作水平的合格维修电工。立足专业能力的培养,更注重科学的专业学习习惯、工作习惯和思维习惯的养成,让学生们注重知识的积累的同时,要更注重维修经验的积累。
3明确目标、改革教学
在维修电工的教学中,进行大胆改革创新,为学生就业和经济发展、社会进步作出贡献。过去的“填鸭式”的办学模式,学生往往被动地接受老师的灌输,缺乏学习的自觉性,并因缺乏实践技能锻炼,不能适应市场的需求。
在理论课程的教学中,因高级维修电工是将学生所学的电子类专业理论知识有机的结合在一起,在大一到大二的教学中,学生已经掌握了的基本知识,我们在维修电工理论课教学中采用启发式教学,同学们先自己温习过去内容,老师再以提问的方式,让学生进行讲解,从而进行有计划、有目的、有准备的指导。
在实操环节的教学中,制定了高级维修电工的培养目标,高级维修电工实操应掌握常用仪器仪表的使用与维护、安全文明生产、电气线路设计与测绘、安装与调试以及可编程序控制器(PLC)的电气故障检修4个模块。我们就可把整个高级维修电工实践教学任务分为四个阶段。第一阶段,掌握常用的仪器仪表的使用和维护以及在实训中要注意的事项,在此基础上可以做一些较为简单的实训任务,在实训环节中要时刻要求学生安全文明生产。第二阶段,掌握电气线路设计与测绘、安装及调试。首先对学生进行回顾,然后让学生画出位置图和接线图,在这个过程中要注意引导,让学生知道线路该怎么接。第三阶段,掌握工艺要求,特别是在装接的工艺过程要进行讲解,这样学生才能按工艺要求进行接线,将工艺水平以及接线质量显着提高。第四阶段,要求学生不断地训练,经验积累,达到一个质的提升。
为了适应市场和企业的用人需求,在维修电工教学改革中,强化对学生的技能训练,理论课和技能课的设置比例达到1:1;因此,毕业生不仅专业理论扎实,而且实践能力很强,进入企业后能在最短的时间内迅速成为熟练地技术人员,维修电工培训为企业节省了巨大的岗前培训成本,因而,大大提高了企业对维修电工考证通过的毕业生需求的积极性,许多企业将维修电工的证书作为上岗证,甚至成为今后定薪的门槛。
经过我们多年的学生调研,每年参加维修电工培训及考证的同学曰益增多,同学们也渐渐认识到其重要性,我们将维修电工培训作为一门课程融入到教学之中,维修电工教学也大大提高了参加培训学生学习的自觉性和积极性。教学与市场的需求紧密结合,教学目的明确,针对性强,学生个个有数,他们知道,只有能够熟练掌握所学专业的技能,敬业精神好,才能找到专业对口、工资待遇较好的就业岗位。
4注重强化动手能力的培养、规范化操作
根据企业反馈的信息来看,学生的个人素质在某些方面不符合企业要求,主要有缺乏应有的工作责任心,缺乏安全操作技能,应对这一特点,维修电工这门课程较系统的介绍了维修电工的操作技能、安全用电常识以及进入工作岗位后在车间应注意的事项,突出“新”字。
技工院校教育的目标是培养实用型的技能人才,满足社会的迫切需要。随着我国产业结构的升级,经济的快速发展,对于各类技能型人才的需求都提出了更高的要求。如何在实践教学方面进行了改革与创新,创立先进的教学理念,改革传统的教学思路和方法,提高人才培养质量,满足社会与行业需要。在教学中尝试引入了CDIO理念,并将CDIO项目教学法应用于电工实训教学中[1]。
1传统电工实训课程教学存在的问题
电工实训是对电气类专业学生进行综合能力培养的实践教学,传统的电工实训教学存在以下问题:
(1)教学内容落后。 电工实训是一门实践性很强的课程,这门课程所涉及的知识范围较为广泛。传统实训项目教学内容的针对性和实用性没有与时俱进。诸如安全用电、常用电工工具与工艺、室内配线工程及电气照明器具的安装、电机的电气控制等都是传统内容。旧的内容如何体现新的发展需要进一步挖掘。
(2)实训教学方式的落后。 很多的教师仍然沿用传统的教学方式,学生学习的积极性无法被调动起来。除传统的教学手段外,还应该引入诸如多媒体技术、实物展示、展板介绍等。激发学生的学习积极性与主动性,否则学生很难将注意力集中在实训课堂中,学习效果必然受到影响。
(3)教学理论落后。传统的教学理论主要是以知识点为主,按照各个模块内容,进行实训项目的安排。诸如电动机的电气控制或是室内配线工程等,老师讲解知识点,操作要点,实施步骤。然后由学生按部就班的执行,然后老师验收、评分。这种模式实质是还是一种“填鸭式”教学,不利于学生创新能力的培养。
2 CDIO理念及项目教学法
2.1 CDIO的引入
CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate),它是由麻省理工学院等四所大学通过几年的研究、探索和实践建立的一种先进的工程教育模式。它以产品研发到运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习和获取工程能力。
2.2 CDIO与项目教学法
CDIO的理念是尽可能采用接近工程实际的综合性设计项目进行教学,项目教学法,通过共同实施一个完整的“项目”工作而进行的教学活动。在教学活动中,教师将需要解决的问题或需要完成的任务以项目的形式交给学生,在教师的指导下,以个人或小组协作方式,在特定的时间内,由学生按照实际工作的完整程序,共同或分工完成整个项目。项目教学法由以教师为中心转变为以学生为中心,以课本为中心转变为以“项目”为中心,以课堂为中心转变为以实际经验为中心,其实在一定程度上就是CDIO理念所提倡的理论知识、协作能力、个人素质和工程系统能力4个层面上进行综合培养的教学模式。学生在完成一个个项目的过程中,从发现问题到解决问题,逐步培养克服困难的毅力,提高主动学习、收集信息的能力,培养创新意识。通过对项目进行构思、设计、实现和运作等。实现课程的“做中学”,提高学生的工程能力[2]。CDIO的理念就是通过开展项目教学的模式,使学生从内容各不相同的实践项目中学到的方法和能力是一样的,不仅是着眼于掌握所涉及的具体知识而是更要得到综合能力的提高。
3基于CDIO理念的应用与实践
将CDIO的理念应用于实训教学中,以实训项目的构思、设计、实现和运作的过程培养学生。
3.1培养学生的构思能力
通过给出各个项目任务的需求与目标。让学生组成团队进行方案的构思与讨论。布置一些实训项目,诸如三相异步电动机正反转控制线路的实现。学生根据选择的实训项目组成团队。开课时通过适当的安排和组织,给各团队充分的自由,不加任何限制,让团队成员集思广益,提出实训项目的构成想法。如正反转控制线路有几种,每种的优缺点。当有人提出想法后,其他人就会受到启发,也提出一些想法。通过集中讨论与发散思维相结合,诸如“头脑风暴法”等,激发学生的想象力,并根据实际项目需要进行构思,实施。通过互相启发、互相补充,并根据指导老师的建议共同完善,最后完成实训项目的最佳构成方案。
3.2培养学生的设计能力
在确定项目方案后,就要进行项目具体设计。对于电工实训项目的具体设计,主要是工程设计。诸如室内配线安装项目,在构思好相应的功能与需求后,就要进行相关的设计。例如白炽灯的双联开关控制电路,照明配电盘合理分配负载的设计,开关插座的控制线路设计,总体电路设计、布局图。
3.3培养学生的实现能力
设计经过评审后,就进行实现环节。实现环节就是根据项目的设计,考虑器件的选型、布局,线材的选择,以及安装图纸。对于电气控制线路要求输出电气线路的安装图、电气接线路,并且符合相关的规范与工艺要求。实现能力还包括项目的动手能力,团队合作力,沟通与协调能力,以及调试与问题处理能力。
3.4培养学生的运作能力
最后项目实现后,要做好项目的展示工作。通过项目团队推选主讲人,团队共同参与项目演示,对项目的设计思路、关键技术、工作原理、工作过程、存在的问题等内容进行公开汇报。通过PPT讲解,现场操作。由学生主讲,老师点评,不仅可以巩固学生对相关知识的理解和运用,而且培养学生综合运用能力、创新能力、举一反三能力。
3.5 CDIO理念教学应用的效果
(1) 深化了知识的理解。通过CDIO的教学模式实现,在“做中学”,使学生对于知识的理解更加深刻。
(2) 培养了实际操作能力。通过CDIO 的训练,培养学生的实践技能、分析和解决问题的能力。
(3) 增强了学生的创新能力与创新意识。使学生明白,我要做什么,我应该怎样做,如何做得更好。
4 结语