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关键词:智能化技术;电气工程;自动化控制
智能技术又被称作人工智能技术,它并不是21世纪的产物,而是在20世纪50年代就已经诞生。经过了长时间的摸索和发展,人工智能技术趋向于成熟,已经被运用在世界工业生产的各个领域并取得了一定的成就,给人们的生活带来了诸多便利。在电气工程领域中,我们可以研究智能化技术和电气工程自动化的结合效果,对电气工程系统发展进行进一步完善,推动着我国电气工程自动化工程行业朝着信息化的方向不断迈进。智能化技术通过大数据的运用,能够展开大规模的数据分析,在当前的电信工程发展中,智能化技术能够很好地解决传统的电气工程问题,服务于电气工程的现代化发展。
1智能化技术在电气工程自动化控制中的作用和价值
1.1减少不可控因素
在传统的自动化工程当中,工作人员必须要对电气工程进行模型设计才能对整个电气控制系统进行管控,这就会使电气自动化工程在运行过程中出现机械化的状况,无法动态的估算未来运行状态,导致整个估算预测工作缺乏精准性。自动化控制的整个流程中会出现很多不可控因素,这些不可控因素会导致建模控制的效率低下,阻碍了电气工程全面自动化的实现[1]。智能化技术的参与能够使电气自动化工程不需要建立模型就可以实现全过程的自动化控制,电气智能化技术在运行过程中能够帮助电气自动化系统减少诸多不可控因素的产生,全面提高电气工程自动化控制的运行效率,以及系统的安全可靠性。
1.2让操作更加便捷
使用了智能化技术之后的电气自动化控制系统在操作上更加简单便捷,智能化设备只需要根据电气工程的部分数据就能够采取合理化的反应措施,通过数据检测系统能够对全部自动化控制设备进行有效的监控,准确地判断电气自动化系统的运行状态。相比于传统的自动化技术,智能化技术的参与能够显著提高系统操作和控制的灵敏程度,能够适应电气自动化复杂多变的工程环境,这也是现代智能化控制系统的相对优势;另外一方面,智能化的自动化控制技术减轻了工作人员的工作压力,不需要人员的操作就可以自动完成控制指令,结合数据的分析结果完成自动调节的工作[2]。此外,在运行的过程中也不需要工作人员手动操作就可以进行远程控制,以上种种优势使得智能化控制技术当前已经成为我国电气工程自动化控制领域的中流砥柱。智能化技术能够更加广泛地运用到电气工程自动化控制领域中,一方面可以使更多的劳动力得以解放,减少资金和成本的消耗,另外一方面也能够显著提高电气自动化领域的工作管理效率,减少出现失误的可能性。
1.3提升系统工作的一致性
在智能化技术的参与下,电气工程自动化控制领域表现出了极高的一致性,在系统的运行过程中,如果设备能够捕捉到数据信息的差异性,那么智能化设备就会辨别数据的真伪,特别是当系统无法按照熟悉的路径采集数据时,智能化控制设备可以对数据分析流程进行精准的控制。在这个过程中,工作人员可以根据不同的控制对象作出有针对性的决定,大大提高控制设备的精准程度[3]。智能化技术在电气工程自动化控制领域的应用,能够按照操作的步骤循序渐进地检查控制措施,加速系统数据的计算和处理,在控制过程中给设备一定的缓冲机会,解决了盲目控制所带来的困扰,大大提高了电气工程自动化控制设备的精准程度和工作效率。
2智能化技术在电气工程自动化控制中的具体应用
2.1电气自动化的智能控制应用
通过长时间的工业实践我们可以发现,把智能化技术应用到电气工程自动化控制领域,能够帮助电气工程自动化工程系统实现进一步的优化和完善。智能化技术能够帮助工作人员及时判断系统故障发生的区域和原因,有针对性地提出解决对策,能够提高当下我国电气工程行业的整体发展,提高系统运行的安全稳定性。电气工程自动化工程领域必须要针对产品进行优化设计,工作人员要根据现代工厂自动化工程的运行需求构建完善的电子系统。在当前信息技术和高新产业的进一步发展下,各种信息化设备层出不穷,也导致信息设备在使用步骤上更加复杂,如果信息系统出现问题,将会直接影响到电气工程自动化控制体系的整体运行[4]。因此,在电气工程系统中一旦发现运行问题,工作人员需要及时发现并给予解决方案,不能任由问题扩大,否则将会降低电气工程的整体运行效率,也不利于电气企业的可持续发展。在这个过程中,我们可以运用智能化技术弥补传统电气工程自动化控制工作中出现的问题,保障电气工程系统操作更加顺畅,提高电气控制的准确性,工作人员也可以在智能化技术的基础之上建立全程监控系统,让智能化技术更好地在电气工程自动化控制领域发挥自身的作用,推动我国电气工程获得可持续发展的动力。
2.2电气自动化优化设计的应用
传统的电气工程自动化工程领域中会涉及到大量的人工操作,在设计过程中也容易受到周边环境的影响,包括天气温度、设备条件,这些情况会导致电气工程控制设备在运行过程中容易产生诸多故障,如果不注重提高设备的精密程度,就会导致运行效果较差,但是高密度的仪器和设备也会带来操作难度的提升,同样无法收获良好的工作效果,也会给工作人员带来繁重的工作压力。同时在电气工程策划控制工作中,需要大量的电气设备进行辅助操作,这些电气设备形成了逻辑严密的操作系统,在这个系统中如果某一个环节出现问题,那么将会导致整体性的安全事故,比如设备短路、爆炸、燃烧等,有可能会威胁到工作人员的生命财产安全,也无法促进技术的进一步发展。在这一基础之上,智能化技术需要解决以上问题,全面提高电气工程自动化控制的安全稳定性[5]。工作人员需要把握智能化技术的运用,让电气企业获得可持续发展的能力。电气企业需要重视系统的优化设计,保障电气系统设备的稳定运行。除此之外,智能化技术在电气工程自动化控制系统中的运用也必须要与时俱进,发挥出更大的价值和作用,体现出智能化技术和高新技术产业的优势。电气系统的工作人员要不断的提高自身的专业能力和专业水平,采用硬件和软件相互协作的形式,对传统的电气工程自动化控制工作流程进行精简,设计科学的工作方案,减少问题出现的概率。
2.3系统故障诊断的应用
上文已经叙述,如果电气工程自动化控制系统出现故障,将会导致电气工程整体运行质量下降,因此故障诊断的自动化非常重要。工作人员需要通过智能化技术减少故障和问题发生的频率,同时要对电气系统运行过程进行全过程的监控,如果发现某一部位的系统和仪器出现故障,工作人员可以利用智能化系统进行问题的诊断,把问题出现的部位大概地确定下来,找出故障出现的原因,制作成数据化的反馈结果传递给工作人员,这样的操作能够方便工作人员及时地采取处理措施解决问题,在一定程度上提高了电气工程自动化工程设备的系统运行效率。当前我国电气工程在工作时会运用到很多的仪器和设备,设备的质量是否良好、运行状况是否正常会决定着电气工程的系统运行效率。如果设备运行不当,将会导致设备使用出现故障,扰乱电气工程正常的系统运作[6]。传统的故障检测主要凭借工作人员的工作经验,在维修过程中也存在着瞎子摸象的尴尬情况。如果工作人员工作经验欠缺,或者粗心大意,将会导致同一个设备多次出现同样的问题,导致负面连锁反应,拉低了设备的整体运行效率,减短设备的使用寿命,给电机企业的发展带来损失。智能化技术运用在电气自动化控制的故障诊断中能够及时地分析电气工程系统的运行状态,对出现异常的数据进行及时检测,按照约定的指令向工作人员发出报警信息,把异常情况的全过程传递到工作人员手中,方便工作人员开展抢修工作。除此之外智能化技术也能够对电气工程自动化控制的设备和内部结构进行精简,成熟地使用自动诊断功能,减少系统发生问题的可能性。
2.4CAD软件设计应用
CAD软件设计是一项较为复杂的工作,传统的设计活动主要是将各种类型的模具作为设计的主要材料,不可避免的使自动化控制系统存在一些缺陷,比如无法对问题进行有效的预测,延缓的数据接收的时间,降低了自动化控制的准确程度。在智能化技术的参与下,传统的自动化CAD软件设计思路得到了改变,也解决了以上的困难和问题。智能化技术为自动控制领域提出了崭新的设计概念,运用了多元化空间设计思维,采用多维度的设计模型,使控制程序和系统之间更加契合,符合当代电气工程控制领域的使用需求。在当前阶段,智能化技术在CAD软件设计领域的运用能够优化CAD软件设置,提高CAD软件的设计效率,让设计方案更加精确。同时利用智能化技术能够提高CAD软件设计方案的质量,结合软件的实际使用需求,解决CAD软件方案中的问题。总体来说,智能化技术的参与能够使电气工程自动化控制设计领域的工作更加高效快捷。
关键词:职业教育;职业资格;衔接;教学方法
中图分类号:G712 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)07-0205-02
职业教育是我国人才培育体系中重要的组成部分,五年制高职教育主要是培养具有综合职业能力和可持续发展能力的发展型、复合型和创新型技术技能人才。五年制高职《电工电子技术》课是机电专业、电气自动化控制专业、计算机专业、电子电器专业、汽车等工科专业的基础技术学科,具有鲜明的职业性、典型的应用性、突出的技能性、较强的实践性,也具有一定的专业理论基础,是一个以综合能力培养为主体,突出技能和岗位要求的课程体系。笔者通过探究《电工电子技术》专业教学与职业资格考核相结合,可以改变目前五年制专业教学与职业资格存在的脱节现象,还能很好地提高专业教学效果,也更符合人才培养目标。所以,五年制高职教育专业课教学与职业资格考核相衔接,一定能很好地提高教学效果。
一、五年制高职专业教学要求
五年制高职专业学校目前都是按照统一的专业教学进程实施教学的。当然,由于各个学校实际情况不同,可实施计划有所不同,但总体都是按照五年制高职专业人才培养方案实施的。现举例说明两个专业的教学进程安排。
1.《机电一体化》专业教学要求:五年制高职《机电一体化》专业教学进程安排表中“电工电子技术”模块包含:①《电工技术基础》包含电工仪表内容,是理论教学课程。计划安排在第3、4学期完成,每周4节课,共112课时。②《电子技术基础》包含电力电子内容,是理论教学课程。计划安排在第4、5学期完成,每周4节课,共100课时。③《电工基础技能训练》(含电工测量)是实训课。计划安排在第4学期完成,计1周时间,共28课时。④《电子装接工艺与技术训练》(含电子测量)是实训课。计划安排在第5学期完成,计2周时间,共56课时。该“电工电子技术”模块,共需286课时完成,约合10周时间。《机电一体化》专业教学进程中,在第8学期安排了4周时间进行维修电工技能训练,在第期还安排了6周时间进行维修电工技能训练,最终考《维修电工》高级工。实际教学安排中第8学期4周120课时的维修电工技能训练最终是考中级电工,而第期6周180课时的维修电工技能训练最终是考高级电工。该教学模块《机电一体化技术》专业人才培养方案中的教学要求为:①本课程为综合化模块结构课程,不同模块可由不同的教师分别任教。②实践性较强的教学模块,宜采用理实一体化或项目教学法。③简化原理阐述和繁冗计算,以应用性教学为主。④课题选择与工业应用项目相结合的为主。
2.《电气自动化技术》专业教学要求:五年制高职《电气自动化技术》专业教学进程安排表中“电工电子技术”模块的安排:①《电工技术基础》包含电工仪表内容,是理论教学课程。计划安排在第3学期完成,每周6节课,共96课时。②《电子技术基础》是理论教学课程。计划安排在第4学期完成,每周6节课,共90课时。③《电工工艺与技术训练》(含电工测量)是实训课。计划安排在第3学期完成,计2周时间,共56课时。④《电子装接工艺与技术训练》(含电子测量)是实训课。计划安排在第4学期完成,计3周时间,共84课时。该“电工电子技术”模块,共需326课时完成,约合11到12周时间。《电气自动化技术》专业教学进程中,在第5学期安排了6周时间进行维修电工综合训练,在第8学期又安排了8周时间进行维修电工综合训练,最终考《维修电工》高级工。实际教学安排中第5学期6周180课时的维修电工综合训练最终是考中级电工,而第8学期8周240课时的维修电工综合训练最终是考高级电工。该教学模块《电气自动化技术》专业人才培养方案中的教学要求为:①本课程系综合化、模块结构课程,宜采用或编写相应教材实施教学。②要简化原理阐述和繁冗计算,理论知识以够用为主,注重学生技能培养。③实践性教学环节,宜采用理实一体化或项目教学法。
二、目前教学中存在的问题
1.在五年制高职人才培养方案中要求这些技术基础课以及专业课应采取理实结合的教学方法。以前在电工、电子教学中还做一些实验,现在已经不做实验了。就目前的教学实际中,许多学校未采用理实一体的教学方法,还是在理论教室上理论课,即使采取一些新的教学方法实施教学,其教学效果也显然未能达到预期要求,加之现在学生的实际情况,可以想象结果是什么样的。这已是不争的事实,职教人都知道。
2.维修电工技能训练课程在实施教学时也存在一些问题:①单独进行技能训练学生难以接受,所以教学效果并不好。②1周(或更多)训练时间太短,学生还没有掌握技能已经结束了。③教学安排并不都是理论课结束以后再上实训课,可能是实训场所安排不过来,但作为实训指导老师只能按时间掐内容,这同样没有教学效果。④有些学校没有按照教学大纲要求实施教学。目前的技能训练课是达不到技能鉴定考核要求的。
3.在职业技能鉴定考核中,笔者多次参加高级工的考核,发现有时会出现比例较高的不合格,或者是理论或者是技能。究其原因是学生没有“学过”这些内容或是这个课题(项目)没有训练过,所以不会,还有相当一部分学校未按照初、中、高的要求逐级加强技能训练,这自然就导致了不合格。
三、《电工电子技术》教学与职业资格考核相衔接的探究
1.国家职业技能鉴定考核要求。前面述及两个专业最终要进行维修电工高级工的职业资格鉴定,而国家职业标准对维修电工是有一定要求的。①鉴定要求:首先学生要通过初级工的考核,然后再进行中级工的考核,通过后最后才能进行高级工的考核。②基本要求:首先是职业道德的要求;再就是基础知识要求,包括电工电子基础知识、电工读图基本知识、电气控制基本知识、常用电工材料电工工量具仪器仪表、供用电知识、钳工基础知识、安全文明生产知识、质量管理知识、法律法规知识等。③工作要求:国家职业标准是按照5、4、3、2、1级,即初级、中级、高级、技师、高级技师的技能要求依次递进,高级别包括低级别的要求。这里简单介绍初、中、高级的工作要求:①初级工。一是工作前的准备,要求正确准备个人劳保用品,正确采用安全措施以保证安全生产,能根据工作内容合理选用工量具,能根据工作内容正确选用电工材料,能够读懂并分析一般电气控制原理图和接线图。二是电气安装调试与维修,要求掌握基本电工安装操作技能,能够按照要求安装调试一般复杂程度的电气控制电路和简单电子电路,能够检查排除一般复杂程度的电气故障,能拆装测试一般的异步电动机和变压器及常用电器。②中级工。一是工作前的准备,要求会常用工具量具及仪器仪表的使用,读懂与分析较复杂的电气控制原理图及接线图。二是电气安装调试与维修,要求能按照要求安装调试较复杂的电气控制电路与电子电路,能用示波器等仪器对较复杂的设备电气控制电路进行检修故障,能够测绘一般复杂程度机械设备的电气部分。③高级工。一是工作前的准备,要求读懂与分析复杂电气控制原理图,如数控系统等。二是电气控制安装调试与维修,要求能按要求安装调试复杂电气控制电路如PLC控制电路,能够检修复杂电气控制电路如龙门刨或数控系统的电气故障,能测绘较复杂机械设备的电气(电工电子)原理图接线图及元件明细表,能对一般机械设备的电气修理进行工艺编制、会新技术的应用。三是能指导低级别电工进行工作,
2.《电工电子技术》教学与职业资格考核相衔接。①教学内容的衔接。首先,我们将《电工技术基础》、《电子技术基础》、《电工工艺与技术训练》、《电子装接工艺与技术训练》这四本教材的内容与国家职业标准《维修电工》初、中、高的考核要求进行对照,包括知识要求与技能要求。其次,我们将必要的知识内容和技能要求提炼出来。第三,我们将这些内容作了重新编排,作为我们的校本教材。这是非常难的一步,因为每一次课都必须包括知识要点和技能操作要求。②教学方法的衔接。教学时,我们根据事先编制好的校本教材,完全采用行知一体的教学方法来实施教学,也就是说每次课的内容都是将理论知识与技能实操相结合的。例如,某次课的内容是“照明电路安装”,学生通过串、并联电路的安装,掌握了电工操作的基本技能、电路安装的基本要求、电路安装的工艺要求等;还掌握了电路的组成、电路的联接、串并联电路的特点等重要概念。这些安装技能学生掌握了,这些基本概念也是学生通过通电试验得出的,更不会忘记。这种方式显然是大大提高了教学效果,特别是学生愿意这么上课。③教学考核的衔接。前面的校本教材每一次课都有一个课题或是一个项目,每个课题都有一定的理论知识要求和技能训练要求。我们将这些要求,按照职业技能鉴定考核的要求列出表格,根据职业标准对每列内容给出配分,课题结束前对学生进行打分。多次之后,学生自己也会评价自己了。
通过以上衔接,学生的学习积极性提高了,学习兴趣增强了,学习效果大幅度提升,职业技能鉴定的成绩明显提高。以上介绍的只是我们的初步探究。由于篇幅还有许多比如课题与课时的问题等,就不赘述了。五年制高职教育专业课教学与职业资格考核相衔接是一个系统工程,我们通过《电工电子技术》这个模块实施衔接,已经有了一定的收获。
参考文献:
[1]谈学梅.我国五年制高等职业教育的发展研究[D].南宁:广西师范大学,2014.
【关键词】信息技术 教学设计 加工单元 控制系统 实训教学
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2016)11C-0152-02
近年来,全国各级各类信息化教学大赛如火如荼地开展,极大地推动了信息技术在课堂教学中的应用,使各高职院校的信息化教学改革得以不断推进。本文以“自动线安装与调试”课程中加工单元控制系统实训单元教学设计为例,在课程教学中充分利用信息化手段进行教学设计,改变传统的教学模式,使学生更好地掌握课程知识,促进学生创新能力的培养。
一、教学目标设计
1.能力目标:掌握加工单元控制系统的基本安装、控制程序的编写。
2.知识目标:加工单元部件的认识和安装方法;采用一个按钮控制启动/停止的程序设计方法。
3.情感目标:通过相关程序设计引发学生学习PLC综合控制技术,发展创新精神,培养实事求是、理论与实际相结合的科学态度与科学精神,增强学生学习自主性和团队协作精神。
4.职业素质目标:获取知识能力、知识应用能力、自主学习能力、语言表达能力。
二、教学重点难点分析
本课例主要讲授加工单元控制系统的安装与控制,重点是掌握加工单元的安装与控制程序的编写;难点是安装过程中的安装过程中的细节问题,特别是一些关键点,如果学生没有掌握好,就可能存在很多隐患。通过运用多媒体课件中的视频分解动作,反复观看视频安装过程以及各部件的功能,学生可以快速地掌握安装过程编程思想。
三、教学对象分析
电气自动化技术、机电一体化技术专业大二的学生已经具备了电气控制、PLC应用技术、液压与气动技术等相关前续课程知识,并掌握了PLC技术的基本知识和基本编程方法。但学生在学习PLC综合应用过程中,一时难以迅速地掌握相关知识和要领,为此需要通过多媒体课件和教学示范录像,通俗易懂地讲解加工单元控制系统的安装与调试、编程等学习内容。
四、教学策略与教法设计
课程教学中实施任务驱动法,便于学生更好地掌握安装与控制系统编程,在实施项目操作的过程中学习,熟悉关键控制程序的编写。本课例采用理论教学和实践教学相结合的“双教一体化”教学方式,即教师理论讲授和学生实践操作相结合。理论教学中,充分运用多媒体教学设备和多媒体网络课件,生动地教授安装方法。以小组讨论的形式开展实训,并对一个或两个小组的程序进行展示,其他同学共同分析,以达到共同提高的目的,从而较好地达到课程设计目标。
五、课程实施的建议
2.教学设计与分析。见表2。
六、学生实训
1.实训方式:(1)以小组为单位进行项目实训,完成一个按钮实现启动/停止的功能;至少用三种方法实现。(2)学生个体进行站点的建立和管理。
2.实训内容:通过讨论各小组分别编写程序。
3.实训检查评价:选出1组同学的练习进行展示;教师再进行总结评价、讲解,总结归纳在实训过程中的收获和存在的问题,指出需要注意的地方。
七、总结
本课例采用信息化教学设计,以任务驱动法开展教学,充分关注当前高职学生的学习特点,积极调动学生的积极性,使原有枯燥的教学过程变得生动起来,培养了学生的实践能力,增强了学生的创新意识,在教学过程中始终将信息技术贯穿始终,突破了教学中的重点及难点问题,拓展了课程教学的空间。
【参考文献】
[1]宗晓倩,汤慧芹.高职教师信息化教学能力提升的探索[J].科技教育,2015(28)
[2]李科.高职《建筑设备识图与施工》信息化教学设计与实践――以“建筑给水排水系统图识读”教学为例[J].教育教学论坛,2014(15)
[3]王青燕.信息化环境下任务驱动型《配送管理实务》课程教学设计[J].齐鑫物流教育,2014(12)
[4]周红春,王亚希.高校教师信息化教学能力培养的探索与实践[J].中国教育信息化,2012(1)
[5]龚志刚.中职信息化教学案例研究[J].中国教育信息化,2012(18)
[6]盛靖琪,陈永平.自动线安装与调试[M].北京:机械工业出版社,2012
【基金项目】2014年广西高等教育教学改革工程重点课题(2014JGZ159)
关键词:数字电子技术;教学效果;措施
中图分类号:G42 文献标识码:A
文章编号:1009-0118(2012)09-0141-02
数字电子技术课程作为电子、电气自动化类专业的一门重要专业基础课,主要使学生获得数字电子技术方面的基本知识和实际应用技能,但由于数字电子技术课程内容涵盖广、知识更新快、综合性、应用性强等特点,使得学生在学习该门课程时感觉难、记不住、抓不住要点,因此结合教学实际,从教学方法、综合训练、现代教育技术应用等几方面进行改革完善,提高数字电子技术课程教学效果。
一、教学方法的优化
数字电子技术课程根据课程内容特点,在讲授时灵活采用多种教学方法,如启发式教学、任务驱动、讨论法等,引导学生学习兴趣,集中学生学习注意力,使学生积极思维,提高教学效果。
(一)启发式教学
启发式教学不是在表现在课堂教学的形式上,也不是简单地向学生发问,而是在讲授课程内容、提出的问题上具有启发性,即课程内容的思路能深刻揭示所讲课程内容的内在规律,所提出的问题能够启发引导学生思维;如在讲授555定时器应用时,根据学生兴趣、特点,先将555定时器构成的简易电子门铃或报警电路提出来,同时将实际产品展示给学生,以此为契机,引起学生注意力,再讲授555定时器构成的多谐振荡器、施密特触发器、单稳态触发器,启发学生思维、分析,并应用所学知识,这样可以收到较好教学效果。
(二)任务驱动教学模式
数字电子技术实验课是与理论教学相配合的一个不可缺少的实践教学环节,上好实验课不但可以加深理解课程中的基本知识、基本理论及其应用,同时对学生分析问题、解决问题、创新思维能力及实践技能的培养也非常重要,在数字电子技术实验课中,根据实验内容、结合实际应用,采取任务驱动教学模式,如计数、译码、显示实验,可根据实际生活中常见的二十四进制设置任务,让学生自己根据实验任务选择集成块,设计实验电路,搭接电路,进行测试,若在测试中出现问题,让学生自己分析、查找、排除故障,这就要求学生熟悉每一种器件的逻辑功能、工作原理、使用条件等,通过任务驱动教学模式,学生不但巩固了理论知识,而且促进了学生对相关知识的了解和掌握,提高了工程实践能力,学生的实践技能得到很大提高,这时的实验已经成为学生获取知识的手段,是一种既动脑又动手的学习新知识的方法。
(三)讨论法
课堂讨论是教师提出问题,学生围绕问题进行分析,课堂讨论可活跃学生思维、调动学生学习主动性、有利于学生提出不同见解和方法,学生通过讨论互相启发,加深对所学知识的理解,同时锻炼了学生思考问题、分析问题、表达问题的能力,在讲授集成计数器应用内容时进行了一次讨论课,教学时首先讲解置数法、清零法,然后提出问题,如:若想完成六十进制计数器,如何实现?学生有的采用74LS160、有的采用74LS161、还有的采用74LS290、74LS190等,有的采用置数法、有的采用清零法,还有的学生一人就提出几个方案,学生将所学知识真正变为自己的知识,获得了意想不到的效果。
二、综合训练的强化
综合训练可以使学生将所学的知识相互渗透、融会贯通,灵活运用,发挥创造力,同时培养学生综合分析、应用能力,综合训练可以利用习题课,也可以利用课程设计进行。
(一)习题课
习题课也是收获课,数字电子技术课程内容多、知识面广,很多知识之间相互关联、相互渗透,通过习题课,可以复习、巩固,将所学的内容转化为自己的知识、能力,达到举一反三的效果;如组合逻辑电路讲完后的习题课让学生分别用逻辑门、74LS138和74LS153完成1位二进制全加器的电路设计,通过该题,学生将前面逻辑代数、集成逻辑门、组合逻辑电路三章知识联系起来,并能综合分析、考虑问题。
(二)课程设计
学生对实际应用感兴趣,而课程设计的数字电子钟、抢答器、交通信号灯等项目就是结合实际进行设计,因此在提出具体要求后学生会积极思考,充分发挥想象力和创造力,在设计时将所学知识融会贯通,综合应用,如数字电子钟主要由时、分、秒计数器及校时、译码显示及报时电路组成,学生通过查资料、确定方案、设计、制定实施计划、绘制图纸、购买元器件、制作电路、调试、写项目报告,整个项目做下来,学生不但能将数字电子技术中石英晶体振荡器、分频器、计数、译码、显示、逻辑门等综合应用,而且还能对常见故障进行分析、调试,学生综合应用及实际应用能力得到锻炼,效果十分明显。
三、现代教育技术的应用
传统的教学过程主要依靠语言、板书进行教学活动,然而在信息技术飞速发展的今天,学生还可以通过电子教案和多媒体课件领会教学内容、还可以通过网络去获取知识,因此结合实际情况,在数字电子技术教学中充分利用现代化教育手段,将网络技术、多媒体技术融于教学中。
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(一)多媒体技术
利用多媒体课件教学,可以将抽象的问题形象化、复杂的过程简单化、隐含的知识清晰化、枯燥的课题生动化,可以突出教学重点和难点,有助于学生对知识的理解和记忆,提高了教学效果,教学中利用计算机仿真可以使学生看到电路结果,帮助学生理解、掌握所学知识,如讲授计数器应用时,让学生设计完成六十进制计数器,有了是正计时,有的是倒计时,然后教师利用仿真软件进行画图、仿真测试,结果被直观、真实地展示在学生面前,其效果是板书达不到的,实验中的电路可先由学生设计,再进行计算机仿真,最后搭接电路进行测试,这样不仅激发了学生实验的兴趣,而且可以使学生学到电路设计的方法,培养其动手能力和应用能力。
(二)互联网
数字电子技术课程是校精品课,校园网上有该课程的教学大纲、教学内容、复习指导、网上答疑等,教学大纲中有理论、实验、课程设计的大纲,教学内容包括理论教学、实践教学,理论教学有教学进度安排、各章电子教案和各章多媒体课件,实践教学有教学进度安排、实践考核方法、实验项目、实践条件、实验室开放计划等,复习指导中包括各章测试题、习题及答案、参考资料、常用集成电路引脚图等,另外学生可以直接与各主讲教师进行网上答疑,学生在课后可以根据自己的需要、学习情况登陆校园网进行学习、浏览,非常方便、快捷;同时利用互联网,学生可以查阅关于数字电子技术的最新发展、最新应用、最新方法等,扩大教学信息量,拓宽学生知识面。
实践证明,在教学方法的优化、综合训练的强化、现代教育技术应用几方面进行的改革完善,使数字电子技术课程教学达到了事半功倍的效果,但教学效果的提高依赖于教学的每一个环节,教师只有在课程理念、课程体系、课程内容、课程实施等方面不断探索、不断创新,才能取得理想的教学效果。
参考文献:
[1]杨雪,刘立军.关于高职电子技术课程的教学思考[J].辽宁高职学报,2011,(6).
关键词关键词:单片机;煤矿安全监控系统;课程改革
中图分类号:G434 文献标识码:A 文章编号文章编号:16727800(2013)008016502
基金项目基金项目:湖南省教育厅科研项目(12C0986)
作者简介作者简介:夏旭(1980-),女,硕士,湖南安全技术职业学院讲师,研究方向为无线传感器网络。
1 单片机应用技术课程改革思路
通过对湘煤集团各厂矿企业和周边地区相关企业进行调研,所有的企业均已根据国家相关部门要求安装有煤矿安全监控系统,而这些系统均利用了单片机技术。因此,可以以煤矿安全监控系统为载体,对单片机应用技术的课程教学内容、教学模式、教学方法以及考核方式进行改革,围绕煤矿安全监控系统中的瓦斯传感器和分站等组成要素,利用单片机对数据进行处理、转换以及超限报警断电应用,将传统的单片机应用技术课程改革为8个学习任务,分别是:①煤矿安全监控系统中单片机的结构;②单片机应用系统开发过程;③煤矿安全监控系统参数输入设置;④煤矿安全监控系统数据显示;⑤瓦斯报警器超限断电实现;⑥井下分站存储器扩展;⑦煤矿安全监控系统A/D转换电路;⑧煤矿安全监控系统故障处理及维护。
2 教学内容组织和安排
在教学内容的组织和安排上,以学生为主体,同时兼顾“教”和“学”两个方面。在“教”的方面,以单片机在煤矿安全监控系统中的应用为载体,以培养学生的职业能力和素养为目标,模拟企业中相应岗位的工作流程,在培养学生学习兴趣的同时,让学生切身感受到所学单片机课程在实际工作中的重要性。在“学”的方面,由于目前并没有以煤矿安全监控系统为基础的单片机应用课程的教材,因此,我们可以设计《学习指南》,该指南根据任务的要求,对每一个任务进行了学习指导,具体包括了任务布置、知识准备以及学习测试3个部分,其中,任务布置是对各任务进行了具体介绍和要求,要求学生在课前进行自学,使学生明确学习目的和任务;知识准备是对每一个任务所需的相关知识的整理,采用问题导入的方法,由易到难、由浅到深地对知识进行梳理;学习测试则是用来评价学生的学习效果,通常在各任务学习结束之后使用,教师可以根据学习测试的结果有针对性地调整教学进度,对学生集中出现的疑难问题重点进行讲解。
3 教学模式改革
根据知识转化的客观规律,在对学生学情进行分析的基础上,提出采用“三段式”教学模式,有利于提高学生的学习兴趣,变被动参与为主动学习。“三段式”教学模式是指将学习的过程划分为3个阶段:团队构建阶段、核心教学阶段和任务考核阶段,以下分别进行说明。
(1)团队构建阶段。团队构建是指组建两大团队,分别是教学团队和学生团队。在教学团队的组成上进行优化,引入企业的技术骨干,构成由专业教师和企业骨干组成的教学团队,学生则可以组建学生团队,每个团队设队长1名,共包括3~5名学生。
(2)核心教学阶段。核心教学是指将课程的教学分为三个进阶,分别是“获取任务、知识准备”阶段、“完成任务、理论转化”阶段和“任务总结、展示成果”阶段,它们的含义分别是:“获取任务、知识准备”阶段是在校内的煤矿安全监控系统实训室和单片机实训室实施,主要就是让学生先体验单片机在煤矿安全监控系统中的作用,然后布置相应的任务,由学生根据《学习指南》进行知识准备;“完成任务、理论转化”是在校外实训基地的企业煤矿瓦斯监控中心和监控设备维修点实施,主要就是在前一阶段的基础上,完成老师布置的任务,促进理论知识的转化;“任务总结、展示成果”阶段则是回到校内的实训室进行,根据前面两个阶段的收获进行资料整理、总结,并对完成的作品进行展示。
(3)任务考核阶段。该阶段是根据学生对知识的掌握情况进行考核,考核的对象不仅仅是学生本人,还包括整个学生团队,同时,团队之间还可以进行互评,这样做的好处是培养团队协作精神,增加团队凝聚力,有效地督促学生更好地掌握各知识点。
整个教学模式的设计过程可以用图1表示。
图1 教学模式设计
4 教学方法改革
为了提高教学效果,体现基于工作过程的理念,课程以“技术应用”为重点,采用“教、学、做合一”的教学方法,将教学的地点由传统的课堂搬到校内的煤矿安全监控系统实训室,单片机实训室以及校外实训基地的企业煤矿瓦斯监控中心。同时,为了培养学生的团队协作精神,让学生自由组合形成项目组的形式,对《学习指南》中的各任务进行讨论、分析,教师则主要承担任务演示和任务答疑工作,让学生真正成为学习主体。以任务“瓦斯报警器的实现”为例,在实训室让学生认识瓦斯报警器的构成、工作原理和使用方法,在企业的煤矿瓦斯监控中心,让学生以工作人员的角色参与实际工作,采用师傅带徒弟的方式,通过企业员工在工作过程中对学生进行引导和启发,培养学生的实际动手能力,同时,通过教师的讲解和答疑,达到理论联系实践的效果。由于采用项目组的形式,学生为完成各项任务,需要分工协作,将现场整理的资料以及各成员所见所闻进行归纳和汇总,最后形成总结性的文字,并要求以幻灯片的形式进行成果展示,回答教师提问,这样既锻炼了学生的归纳总结能力、语言表达能力,同时也进一步培养了学生的团队协作精神。
5 考核方式改革
教学方法改革必然需要考核方式进行相应改革。为了体现对学生能力的考核,应该改变以往传统的以笔试来定考核成绩的方法。为此,我们采取过程化考核和期末考核相结合的方法,在过程化考核中又细分为校内考核和校
外考核,在考核的评定方法中,采用多元的方法进行综合评定,以保证考核的公平公正,具体的考核方法说明如下:
(1)过程考核。过程考核是该课程考核的重点,为了和教学方法适应,可以包含4项评价内容,分别是学生自评、团队互评、教师评学生、教师评团队,而这4项内容又可以细分为校内考核占40%、校外考核占40%、成果展示占20%、过程考核共占总成绩的70%,具体如表1所示。
(2)期末考核。是指期末考试的成绩占总成绩的30%。通过以上两个部分可以得到学生最后的综合成绩,其计算方法可以表示为:
综合成绩=学生自评+团队互评+教师评学生+教师评团队[]8×70%+期末考核×30%
6 结语
根据单片机在煤矿安全监控系统中的应用进行教学改革,可以更好地依托学院的行业背景,获得更多的实训资源,提高教学效果,同时,也可以为相关工矿企业提供人才储备,为服务安全生产做贡献。通过对毕业生所在的工作单位进行回访,可以发现以煤矿安全监控系统为基础对单片机应用课程进行改革后,学生对单片机的应用能力更强,职业素养和能力得到了提高。
参考文献参考文献:
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[3] 董力.高职任务驱动式教学改革实践初探[J].北京财贸职业学院学报,2008(2).
[4] 刘国光.任务驱动法在单片机教学中的应用[J].中国职业技术教育,2005(10).
关键词:行动导向教学 教学方法 教学组织 职业教育 教学效率
课 题:河北省教育科学“十二五”规划课题“职业教育行动导向教学效率影响因素及评价方法改进”(编号11050037)。
随着工学结合人才培养模式改革的深入,行动导向教学成为重要研究领域。行动导向教学又称为实践导向教学,是通过引导学生完成某项工作任务实现教学目标的教学模式,注重培养学生分析问题和解决问题的能力,可以在教学过程中充分发挥学生的主体作用和教师的主导作用。但是,近年来高职教育研究集中解决培养目标定位和学习内容选取及组织问题,对行动导向教学方法研究较少。本文提出了高职院校行动导向教学方法选用和教学组织的一些基本原则,作为引玉之砖。
一、 行动导向教学方法的比较
行动导向教学方法主要有项目教学法、仿真教学法、案例教学法、角色扮演教学法、模拟教学法等。这些方法通常都包括布置任务、制订计划、完成任务和成果展评等基本环节。教师以任务书形式明确任务主题、内容、地点、时间以及工作要求等,并做好学生分组、设备仪器准备、材料支领等方面的工作。学生学习小组根据任务书和教师现场要求制订工作计划,并在教师指导下进行完善,最后确定工作方案。学生根据小组分工协作执行工作计划,在任务完成过程中观察和分析遇到的各种问题,并在教师指导下加以解决。学生反思工作过程,总结工作成果,找出工作规律,在全班进行展示,教师加以点评,学生之间进行互评。
但是,各种不同的行动导向教学方法有着不同的特点,教师需要根据课程性质和内容加以选择。项目教学法是通过师生共同完成一个较为完整的、真实的工作项目,在教师指导下由学生小组分工协作完成信息收集、方案设计、过程实施及最终评价,并最终获得学习成果的一种教学方法,具有工作过程系统化、学习任务综合化、学习成果显性化的特点,但对师生和场地设备要求较高。任务驱动教学法是在教师的指导下,学生围绕一个共同的任务活动,以问题解决为动机,主动利用学习资源进行协作学习的教学方法,其特点是任务较小、方式灵活,对场地要求较低,但工作系统性较差;情景模拟教学法和仿真教学法是两种较为相近的教学方法,是通过一定的手段模拟实际工作场景(如模拟法庭、模拟生产线等),实施项目化课程的教学方法,通常将利用信息技术手段对工作场景进行逼真模拟的方法称为仿真教学,其特点是成本较低,避免了生产安全问题;“示范—模仿教学法”由传统的“师傅带徒弟”发展而来,包括“讲解—示范—模仿—练习”四个基本教学环节,以技能的形成过程为切入点和结合点,训练基本技能,具有简便易行的特点,但不利于学生综合职业能力的培养;案例教学法是通过对一个具体情境的描述,引导学生深入讨论达到教学目标的一种教学方法,可利用一般教室完成,对教师的要求较高,班级规模不宜过大;角色扮演法多用于通识课程或是与模拟教学法、项目教学法等其他方法配合使用。如表1所示。
表1 行动导向教学方法比较
教学方法 工作系统性 理论系统性 学习地点 适用范围
项目教学法 强 强 企业 数控、机电、计算机等专业
任务驱动法 较强 较强 专业教室 职教各类课程
仿真(情景模拟)教学法 较强 较弱 专业教室 护理、物流、旅游、建筑、数控、电气自动化等专业
“示范—模仿”教学法 较强 较弱 专业教室或企业 基本操作技能训练
案例教学法 一般 较强 专业教室或企业 物流、法律、工商管理等专业
角色扮演法 一般 较弱 专业教室 交流、创业知识、德育等课程
由上表可以看出,行动导向教学方法不是一种教学方法,而是一组既可以单独使用又可以相互组合的教学方法,在教师的引导下实现理论学习与实践学习的紧密结合。值得指出的是,采用行动导向教学方法目的是培养学生的职业能力,不仅不排斥传统的讲授法,而且将知识讲授作为不可缺少的教学环节,特别是在一些利用高新技术的专业,知识讲授必须贯穿于项目教学法、任务驱动法、案例教学法的实施过程中。
二、行动导向教学方法的选用
目前职业院校的教师多数毕业于普通高等院校,缺乏职业技术教育学的专业背景和训练过程,对行动导向教学过程设计还很陌生,选择的教学方法有时适切性不强。笔者从教学设计的一般原理出发,结合当前职业技术院校的发展水平,介绍一下行动导向教学方法选择的思路和依据。
1.选择的思路
教学方法的选择必须在系统科学的指导下,服务于教学目标的实现,适合于教师、学生和教学环境的特点,通过与其他教学要素的合理组合取得最佳效果。在教学条件不能满足的情况下,应该优先创造条件,而不能机械地套用方法;教学方法的运用不是一成不变的,应根据实际教学效果获得反馈信息,反思教学过程,不断修正原有设计。
2.选择的依据
行动导向教学方法的选用主要依据教学目标、教学内容、学生特征、教师素质和教学环境等因素。单项技能训练可采用效率较高的“示范—模拟法”“任务驱动法”,而对于综合性专业训练项目,应采用功能强大、环节完整的项目教学法;对于高职院校低年级学生和中等职校学生,由于其学习能力较弱,教师应该加强示范和理论讲解,而对于具有较强学习能力的学生,应该更多通过小组合作完成计划制订、方案实施和成果展示;实习基地条件较为完善、经费较为充足时,可采用真实的项目教学,从而让学生尽快适应职业要求。而当实训设备以及经费不足时,采用“示范—模拟法”可以使更多的学生受益;当教学资源较为丰富、网络设施较为完善时,教师应该减少直接干预,更多地发挥学生的自主性。而当网络教学资源缺乏,教学信息化程度较低时,教师应该加强指导,向学生发放引导课文、项目指导书之类的教学文件。
3.选择的步骤
第一步,分析教学内容的性质、特点,初步确定需要用的教学方法;第二步,准备必要的教学条件,当条件无法满足时,对所选方法做适当调整;第三步,分析学生行动导向学习能力现状,对所选教学方法进行合理组合,并通过分组调整确保教学项目顺利进行;第四步,在实施过程中观察实际效果,必要时对教学方案进行调整;第五步,评价教学方法运用效果,为下一次选择教学方法提供依据。
三、行动导向教学组织方式
行动导向教学具有开放性、分散性、灵活性,组织形式与传统的课堂教学有很大不同。选用合理的教学组织方式,是行动导向教学方法发挥作用的基本条件。根据近几年来职业院校的改革实践,行动导向教学可以采用以下组织方式。
1.空间组织形式
(1)小组协作式。根据“项目”和“任务”的复杂程度,将学生进行合理分组,并对小组内每位学生合理分工。在分组过程中,既要考虑到学生的个性特征,提高任务完成效率,又要注意通过岗位轮换等形式促进学生的全面发展。通过这种协作学习方式,不仅学习职业活动所需要的知识和技能,同时也培养学生在工作组织中的社会能力,增强责任意识、质量意识、安全意识和环境意识。一般而言,学生协作小组以3~5人为宜。在完成任务行动迅速和存在一定困难的小组之间,也可以开展一些协作,但要防止出现相互替代和“搭便车”的现象。
(2)模拟公司式。这种组织形式用于某个专业乃至多个专业的教学活动组织,可以将项目教学法或任务驱动法与角色扮演法相结合,创造最接近实际的职业情境。这种方式的优点是可以开展综合性的项目教学,有利于培养学生的创造能力和创业能力,不足之处是对师生素质要求较高,在一般学校效率较低。目前,一些高职院校对传统的教学组织机构进行了改革,按照公司方式组织专业,为开展行动导向教学创造了良好条件。
(3)混合式。将专业实训室与传统教室组合在一起,根据课程实施的需要随时安排教师讲授和学生实训活动。这种方式的优点是融理论教学与实践教学于一体,可以充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用;缺点是可能造成不同项目组之间相互干扰,知识传授不系统。
2.时间组织形式
(1)同步式。所有学生协作小组同时按照由易到难的顺序依次实施教学项目,直到完成教学计划。这种方式的优点是学习小组之间可以实现经验共享,便于调整教学进度;缺点是教学基础设施和实训设备投入较大,不利于提高设备利用率,通常适用于专业学生规模较小(如只有一个教学班)的情况。
(2)交替式。在专业培养目标相同的条件下,同一专业的两个教学班制订不同的教学计划,轮流在实训基地实施计划,交替的周期可以为一周、数周或是一个学期,某些较小的任务也可以按照课时轮换。如我国一些技工院校曾采用“周倒”方式提高设备利用率,南洋理工学院的某些A、B班5周左右进行一次轮换。两个教学班轮换的周期与工学交替的周期是基本一致的,因而这个周期大小应主要根据教学内容和设备条件来确定。
(3)随机式。某些教学项目受到气候、季节或一些偶然因素的制约,教学时间的安排灵活性较大。譬如,建筑施工在我国北方冬季一般不能进行,农作物的播种、管理和收获都有季节性,工业企业的设备故障带有随机性,与之相关的项目教学就要考虑这些因素。
总之,行动导向教学是职业技术教育的一个特色,在教学原则、教学方法、教学组织以及教学评价等方面都有着自身的内在规律,需要职教工作者不断地探索。
参考文献:
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