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【中图分类号】G【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2013)07C-0063-02
校本课程开发源于20世纪50~60年代。校本课程的内涵是由学校全体教师、部分教师或个别教师编制、实施、评价的课程,也包括校际间合作编制的课程。校本课程的特点是以学校为本位、由学校自己确定的课程。校本教材一般是指以学校的校长和教师为主体,为了有效地实现校本课程目标,达到教育学生的目的,对教学内容进行研究,并共同开发和制定一些基本的教与学素材,作为校本课程实施的媒介,这些素材构成了校本教材。电气控制技术课程的校本教材由课程目标、课程内容及内容的组织等要素决定。本文以广西机电工业学校为例,探讨中职电气控制技术课程的校本教材开发。
一、课程目标的设置
课程目标就是校本课程要达到的预期结果,它是课程设计与实施的出发点与归宿,贯穿于整个课程运行过程中,对课程发挥着十分重要的作用。中职电气控制技术校本课程教学的最终目标是促成学生在工作中获得成功,即对中职电气控制技术课程目标的评价更重要的是受训学生在工作中被认可的程度。因此,以中职电气控制技术课程目标在定位学生学习和活动的同时,还要定位于行业、企业。
要确定中职电气控制技术课程目标,最首要的环节是对毕业学生的就业岗位进行调查。广西机电工业学校电气控制技术课程主要为机电技术应用、电器控制与运行、机电设备安装与维修等专业开设,因此,对毕业学生的就业岗位进行调查主要着力于上述三个专业的学生。调查分两步。第一步,确定学生目前就业的企业、岗位。依据2012年7月广西机电工业学校毕业生的就业数据统计,目前上述三个专业毕业生的就业岗位主要集中在南宁市城区内各住房小区、酒店、商场等担任维修电工;在电梯公司当电梯维护人员;在电气类企业当空调安装与维修人员;在数控机床或普通机床企业当机床维修人员;还有部分到企业流水线当工人或进其他公司当职员等。第二步,对就业学生及其企业进行调查。主要由教师对毕业生进行调查和走访企业,通过座谈、调查问卷等形式,了解和掌握上述岗位的工作状况,以及对知识、技能的要求。例如,对电梯维修岗位,从接收电梯故障的信息开始,经过维修,到最后工作完结,整个过程涉及电梯公司、客户、电梯生产企业等。调查越深入、越细致,得到的资料就越具体、越详细,材料的利用价值也越高。接着进入分析研究环节。教师根据调查回收的材料、数据,认真分析;参考文献资料,仔细研究,统一思想。在原有教学内容的基础上,以目前毕业生的就业岗位为基准,结合电气控制技术课程在各专业中的地位和作用,总结出电气控制技术课程对学生的要求。要求包括两个方面。一是技能与知识方面:应具备安全用电常识;具备对由接触器、继电器等元器件控制的电动机基本控制电路知识;具备对机床、电梯等电气设备的维修知识。二是关键能力方面:能遵守上班时间、责任心强、乐于并善于与他人交流和合作等。最后根据上述要求,将电气控制技术校本教材的课程目标确定为两部分。第一部分是知识与技能目标:熟悉安全用电常识;能规范地完成给负载供电、断电操作;能熟练、快速地搭建和维修常见电动机基本控制电路;能熟练使用维修电工常用仪器仪表对机床、电梯等电气设备进行检查和简单维护。第二部分是关键能力目标:时间观念强、团队精神与合作能力好、能合理地评价自己及他人、有一定的自主学习能力及创新意识等。
二、课程内容的设置
职业教育的根本任务是培养高素质技能型人才,并着眼于学生职业生涯发展。技能型人才的培养必须使学生能够在实际工作现场从事生产、服务中的工作任务或解决生产、服务中的实际问题。因此,教学内容的设置应重点考虑教学内容与生产实际的衔接。教师深入细致地研究企业调研成果,根据企业实际做好案例开发,将学生就业岗位的工作任务、工作流程和应掌握的理论知识、操作技能充分融合,并转换成教学内容。以企业内实际工作岗位需要为标准,采用能模拟实际工作的实训方式组织教学,把知识点融于实训环境中,尽量做到教学内容与生产实际“零距离”对接。基于以上指导思想,电气控制技术课程校本教材的内容以其课程目标为指导,分成4个模块,每个模块都设定了工作对象,以工作任务的形式组织教学内容。
这4个模块既相互联系又相对独立,各有侧重、分块组合,可裁剪性好。其中,模块1的工作对象是基于与客户沟通,工作任务是接待客户。在与企业管理人员的座谈中得知:几乎所有的岗位都要求工作人员能与他人进行良好的沟通。而在为客户提供维修服务时,维修人员与客户进行良好的沟通是做好工作的前提。设置该教学内容的目的是训练学生的沟通能力,这个内容是学习电气控制技术课程的所有学生必学的内容。与模块1类似的还有模块2和模块3。这两个模块是开展与电动机控制技术相关工作的必备基础,对预备从事此类岗位的机电技术应用、电器控制与运行、机电设备安装与维修等专业的学生来说,是必须学习的内容。而模块4特定某项技术,具有较强的技术针对性,建议学生根据就业意向进行有选择性的分块学习,到电梯公司的学生主攻电梯维修,到工厂车间从事普通机床维修的学生主攻普通机床维修,到工厂车间从事数控机床维修的学生主攻数控机床维修,等等。
三、课程内容的组织
经过精挑细选的课程内容,如果没有合理的组织就起不到应有的作用,因此,应重视对课程内容进行组织。电气控制技术是一门职业技能课程,主要为学生将来要从事的某一职业所需要的基本职业技能而设置。应该反映在职业分析的基础上,以职业活动中实际应用的经验和策略作为教学内容,以工作过程实际编排教学内容为特点,以工作过程为逻辑中心进行组织。在工作逻辑模式下,对电气控制技术课程内容的组织就要按照工作过程顺序来进行,以项目、任务、工艺、范例、设备、产品等作为课程的实现形式,以工作程序为标准。以接触器控制电动机正反转控制电路的教学内容为例。首先,将教学内容转换为制作“电动机拖动电梯轿厢上、下行的控制电路”的具体工作任务,采用实训方式开展教学。其次,在内容的编排上,将实训项目设计为由理论知识、动手实训、知识拓展、技能训练和任务考核等部分组成;在学生完成任务的过程中,教师在学法指导与策略方面采取有针对性的措施,巧妙地把关键能力训练贯穿于教学中。例如,学习时间的考核用于模拟岗位工作的时间要求,学生考勤计入每一次学习成绩中,占一定份额的分数;学习方式用于模拟工作小组的工作方式,由几个人组成一个小组,大家共同完成某项任务;工作任务细分后落实到个人,个人接受任务及完成任务都进行签名确认用于模拟岗位责任制等。同时,注意课程的内容编排由易到难、由具体到抽象;所选择的工作任务保证由浅入深,循序渐进,使电气控制技术课程校本教材内容的组织既与职业岗位紧密相连,又符合学生的认知特点。
四、校本教材的编写及其相配套的实施条件
“是否满足当前社会的需要”是衡量校本教材价值的重要指标。优质的校本教材能更加适合学生的需要,促进学生最大程度的发展。目前的校本教材通常以当今企业、岗位对毕业生的知识、技能及关键能力的要求进行编制。例如,与电气控制技术课程校本教材相配套的教学教具、教学环境,主要以学校、合作企业现有的硬件为基础。由于学生的学习活动主要在学校,以学校现有的元器件和设备作为教具是最合理的。在合作企业方面,由于部分学生毕业后会进入这些企业就业,学生在学习过程中就了解企业内的设备,有利于企业用工和毕业生角色的转换,通常这些企业也会积极配合。不过,目前企业主要以生产为中心,教师和学生长时间的打扰会影响企业的生产,因此,合作企业内的设备只能作为参观或短期的学习使用。总之,现在教学教具和设备的使用处于以学校设备为主、企业设备为辅合理利用的阶段。在元器件的选择上,则遵循实用、够用的原则。虽然毕业生所就业的不同企业、不同工作岗位的设备确实存在品牌、种类的差异,可供学生学习的低压电器也是种类繁多,但由于在校学习时间的限制,教学中不可能做到面面俱到,加之同类元器件的作用、结构、工作原理及选用原则大同小异,只要有一套学生学会,其他的就可以触类旁通。因此,教学用的教具和设备,只要选择具有代表性的一套设备就能够满足教学要求。
职业教育服务于行业、校本教材服务于职业教育的特点决定了校本教材必将随着行业的发展而变化,即校本教材具有时效性、变化性和动态生成等特点,使校本教材的使用范围、使用周期、使用效率等方面都受到限制。随着设备的更新、教学条件的改进,随着企业、岗位对毕业生的要求提高,随着校企合作的进一步深化,今后的电气控制技术课程校本教材及相应的教法设计将随之改进,以充分体现其灵活性和可发展性。
【参考文献】
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[5]欧盟Asia-Link项目“关于课程开发的课程设计”课题组.学习领域课程开发手册[M].北京:高等教育出版社,2007
[关键词] 教学方法 教学手段 教学因素
1.引言
《建筑电气控制技术》高职院校该专业领域的核心课程,作者认为讲授这门课程时,既要将该课程的基本内容和原理讲述清楚,又要重点讲解建筑工程中的电气控制,有的放矢;同时结合高职高专的人才培养目标,将理论教学与实践实训相结合,培养出服务岗位的技能型应用人才。鉴于此,在教学方法上,要针对此课程的不同部分内容的特点和难点,采取不同的教学方法和教学手段,理论教学和实训相结合,才能取得比较理想的教学效果[1]。
2.教学方法及教学手段的应用
2.1 继电器-接触器控制系统
这部分的教学方法主要采用项目教学法[2]、问题引导法。将相关元器件及涉及到的控制电路融入项目,即把项目划分为分解为多个任务,难点分散消化。授课过程包括理论部分和实训部分,理实结合,充分培养学生实践操作技能,在项目完成中获取知识与能力。例如项目“小车自动往返控制”,涉及到开关、熔断器、接触器等低压电气设备的介绍采用多媒体辅助教学的方法,通过电气控制现场的图片、视频、动画等形式为学生提供感性认识,并结合校内机床设备运行现场的参观,加深印象的同时,可以大大激发学生学习兴趣。一边动画演示元件结构和动作原理,一边现场拆卸,观察触头的动作情况,使学生掌握起来轻松而有效。项目所涵盖的点动、长动、正反转三个基本电气控制环节和规律的教学,遵循由简到繁的认知规律,采用问题引导的教学方法和多媒体辅助教学手段。如在点动控制任务的基础上,提出连续控制的要求引出反转控制;再提出往返、升降等控制要求引出正反转控制任务,最后为了满足功能完善、安全可靠的要求引出带机械及电气互锁的正反转控制,并通过动画演示控制过程。
2.2三相异步电动机的控制电路
电动机控制有十五个典型控制电路,单纯课堂讲授学生积极性不高,采用讨论法教学可以克服这一局限。学生分组,各组分配一个电路,要求组内讨论学习后,一位在黑板画电路图,一位讲解控制过程,教师点评补充。在分配任务时,对于程度稍差的组可以协商调换电路,降低难度,为该组成员建立自信提高积极性。后继布置“两台电机顺序启动、停止控制”和“时间继电器自动切换的星-三角起动控制”两个项目,学生也可以根据自己的掌握情况设计其他控制电路后进行安装接线和调试。学生自主性强[3],不同层次学生都可以获得较足的学习动力,理论与实践实现两手抓。
2.3 可编程序控制器介绍
可编程序控制器(Programmable Logic Controller)的学习是个应用性很强的内容,设计思路灵活但又有规律可循,教学方法上仍以项目教学法、对比讨论法,多媒体教学手段。由于PLC内部存储单元在设计中的意义理解起来抽象,但与熟悉的继电器-接触器控制系统的概念有相似,因此利用多媒体将二者比较,并配以PLC应用实例的图片和视频,大大提高学生理解和接受程度。例如点动、长动、正反转继电器-接触器控制如何利用PLC实现控制的问题提出后,将所能涉及到的基本指令讲授完毕后,分别针对点动、长动、正反转控制任务中对比两个系统的异同,通过项目“小车自动往返PLC控制”和项目“小车自动循环往返PLC控制”培养应用技能,项目 “两台电机顺序启动、停止PLC控制”和“时间继电器自动切换的星-三角起动PLC控制”作为掌握经验设计法的巩固。状态设计法以选择典型、有趣的项目驱动教学,实现讲授-设计-调试-讲授循环教学过程,将新知识融入项目,让经验出于项目,以技能完成新项目。
2.4 典型建筑电气控制系统
典型建筑电气控制系统有“空调与制冷系统的电气控制”,“水泵和锅炉设备的电气控制”,“电梯的电气控制”,这部分教学内容系统性强,适合采用讲授法结合讨论法和参观法,并利用多媒体系统展示无法参观到的环节、集中展示多幅控制电路图片辅助课堂讲授。
3 其他教学因素的体会
3.1教学内容调整与顺序安排
采用项目法的教学内容,需要将旧有的内容重新调整,与项目内容紧密结合,要求教师对项目选择和教学内容有很高水平的把握,但是个人教学水平和时间的有限,教研组内甚至与相关教研组共同展开讨论确定项目及相关内容是比较合理的。
3.2知识条理性和关键词
《建筑电气控制技术》课程知识点多,涉及元件多,控制方法多,这三多容易使学生产生条理不清的感觉和厌烦情绪,因而在讲授过程中,注重将知识提炼,为学生提供清晰的思路和前后逻辑关系,并在每一个内容中总结出关键词为学生把握重点内容和核心内容有很大帮助。
3.3实训教学需要注意的几个问题
通过几年的实训指导,发现实训中有这样几个问题需要注意。一是分组要考虑学生自由组合的意愿,自由组合的气氛融洽,分工明确,团队协作程度高,但同时要注意个别组的调整,程度太低的组合容易在实训中受挫丧失信心;二是项目要求和任务要明确,每组保证一份最终设计方案,确保按图接线;三是下线的规律要反复引领和提示,以此培养清晰的思路和合理方法,在各组指导中仍以这一规律辅助检查线路、排除故障,可以提高效率;四是实训报告的内容要求完整性,重点总结实训中出现的问题、解决方法以及收获经验。
3.4情感教学的重要作用
让学生和教师成为朋友,学生认同教师,才能对教师所教的内容感兴趣,主动把教学内容变为自己的需要,从而加以内化成为自己的认知结构,这样才能使教师的教转化为学生的学,教和学才和谐,教师才能在学生发展过程中起到言传身教的作用[4]。情感教学是一种课堂内外相结合的教学,课内平等融洽与学生交流,不可盛气凌人居高临下,自身要做到礼貌和文明,以良好的师德为学生效仿榜样,积极评价和鼓励学生,对于取得的进步要及时给予肯定,帮助学生建立有力的自信心;课外以朋友的身份关心学生生活,了解学生兴趣爱好并经常参加学生活动。情感教育自然地融于课内外生活,建立朋友型师生关系,教和学则体现出以学生为中心、以情感为基调的和谐关系。
4.结论
教学过程是复杂而丰富的,科学合理的教学方法和手段能将繁杂的问题简单化、条理化,使得教学效果最大化,在教学中不断体会和总结各类教学因素探索更有效的教学方法、手段、模式是教育工作者应该长期坚持做的工作,为教育目标的奠定扎实的基础。
参考文献:
[1]冯荣,刘敏.浅谈高职高专《建筑电气控制技术》课程的教学方法[J].黑龙江科技信息,2009,(31):214.
[2]任魏娟.职业教育项目教学法研究[D].上海:华东师范大学,2011.
关键词:教学改革 理实一体化 双师型教师 教师的能力
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)09(c)-0169-02
为了适应现代职业教育发展需要,培养高技能人才,近年来,各职业院校大力推行理实一体化的教学模式。所谓“理实一体化”即理论实践一体化教学。它突破以往理论与实践相脱节的现象,教学环节相对集中。他坚持“以学生为中心”,通过设定教学任务、教学目标,让师生双方边教、边学、边做,全程构建素质和技能培养框架,丰富课堂教学和实践环节,提供教学质量。在整个教学环节中,理论和实践交替进行,直观和抽象交错出现,没有固定的先实后理或先理后实,而理中有实,实中有理。突出学生动手能力和专业技能的培养,充分调动和激发学生学习兴趣。“理实一体化”教学强调发挥老师的主导作用,要求老师具备“双师”素质,即是理论知识的讲授者、也是技能训练的指导者,既要组织整个教学活动,又要管理实训所需的工、量、刃具,对老师提出了更高的要求,下面结合《电气控制技术》一体化课程教学,从理论教学、实训指导、教学活动组织三个方面来探索作为一体化教师应的能力。
1 理论教学能力
理论是开展实践教学的基础,是直接影响到学生实践效果的重要因素。作为一位教师,能够开展理论教学是最基本的能力要求。在一体化教学中,要求老师除了能够熟练掌握本专业理论知识外,还能够优化教学、创新教学内容、打破传统的理论教学手段,充分利用信息化教学手段,综合运用行动导向、任务驱动、项目教学、多媒体教学、模拟教学等先进教学方法,因材施教,充分提高教学质量。
1.1 创新教学内容
分析企业产品生产工艺流程,总结各岗位所需职业素质与职业能力,确定学生的基本职业能力与技能培养目标;参考职业技能标准,根据职业发展规律,针对专业课程特点,制定教学模块,编写一体化教材。为实施一体化教学奠定基础。例如,《电气控制技术》课程教学时,以项目教学为主线,以模块教学为特点,将课程分为维修电工基本操作技能、常用低压电路、基本电气控制电路、典型机床控制线路四大模块,每个模块又分为几个独立的项目,每一个项目教学内容的筛选和组织,又以工作任务或工作过程为依据,围绕某一工作过程必须的专业理论与专业技能的组合,强化专业能力、方法能力和社会能力。例如:在讲授交流接触器基本知识时,抛弃传统理论注入式教学方式,边进行接触器的拆装,边讲解原理,让学生看清楚接触器的内部结构,同时辅以一些简单的小实验,通过实际操作,加深了学生对交流接触器机构、工作原理、使用方法的了解,提高学生学习兴趣。
1.2 教学形式多样化
针对不同教学模块技能要求,灵活运用多媒体教学、模拟仿真教学、任务驱动教学等教学方法,训练学生动手、动脑、收集与处理信息。例如:讲解典型基础控制线路知识时,采用一体化教学,采用多媒体手段,辅以仿真软件,边讲边练习,让学生独立编程、模拟、仿真,形象生动,提高学习效率。
1.3 因材施教
一方面,由于职业学校学生大多数来初中时成绩中下等,入学时文化基础知识薄弱,专业基础课程、专业核心课程的学习起来有相当的难度。此外,职业学校学生水平参差不齐,因此,教学时不能一锅端,老师需要根据不同学生的兴趣爱好、现有知识、能力水平、学习能力等,分类分层次开展教学。对于基础薄弱的学生,教学过程,应尽量采用直观演示法、模拟教学法、实物教学法等,将专业理论知识形象生动地展示给学生,激发学生的兴趣,提高学习效率。
另一方面,不同专业课程涉及不同的仪器设备,作为老师,既要理论上精通,也要能够熟悉各种设备功用、结构、操作、维护方法,合理选择实训仪器设备,指导学生实训。
2 实践指导能力
操作技能是指学生的实际动手能力,工作岗位的现场解决能力,是职业学校必须掌握的重要能力。实训教学是训练学生操作技能的重要手段,是实施“理实一体化”教学的主要形式,它要求教师具备双师素质,具有理实一体化操作能力。即,教师除了具备丰富的专业理论知识,还应该熟练设备操作、维护、保养,具备培养学生发现问题、解决问题的能力。
(1)指导学生实训操作。《电气控制技术》作为一门实践性、操作性强的专业课程,实践教学过程中,多采用演示教学法,实训指导教师要确保安全,严格按照操作规程进行教学。例如:在讲授使用电工工具时,教师教学时,先通过对各种工具进行演示,让学生有一个直观的了解,然后让学生再模拟练习,让学生养成良好的安全文明习惯。此外,还应该鼓励、让学生充分发挥主观能动性,放手开展实验。例如:在讲授机床线路部分,教师在布置任务,操作示范完成后,鼓励学生自己安装调试,经指导教师检查无误后通电调试。这样既培养了学生养成了严谨的工作学习态度,又提升了学生的操作技能。
(2)解决实训中的问题。实训教学过程实际就是解决问题的过程。学生在实训教学过程中会遇到各种各种的问题,这些问题教师如果总结解决,就不利于培养学生发现、解决问题能力,就不能从问题中学习知识。作为实训教师教师,不少知识的灌输者,而是知识的引导者。在实训过程中出现问题社,老师不是急于给学生解决问题,而是引导学生分析问题,找到问题出现在什么地方,找到解决问题的方法。从而培养学生分析问题、解决问题的能力。
(3)培养学生的多重思维。在一体化教学过程中,在按照操作规程实施操作时,鼓励学生积极思考,寻求多重解决问题的途径。这样既培养了学生的技能,也提升了学生思维能力。比如说在指导机床线路接线问题时,有几种接线思路,如何接?为什么要这么接?这样接有什么好处?有什么问题需要注意?教师可以现场提问、指导学生需求最优的方案,培养学生思维能力。
3 教学组织能力
随着职业教育的发展,要求构建自主、合作、探索的交互式学习平台,教师的角色也发生了转变,教师已不在是单一的知识的传授者,而是学生学习活动的组织者、指导者与参与者。组织学生收集咨询、计划、决策、实施、总结与评估。创建和谐的学习环境,让学生在平等、宽容、互助的环境中学习成长。
3.1 组织学生收集咨询、制定计划决策
现代职教理论任务,职业课程是职业教材、教师与教学环境的有机组合。教师与学生是课程的开发者与创造者。组织学生收集咨询、制定计划、实施总结评估是教师的重要职责。例如:在《电气控制技术》典型机床控制线路教学时,首先组织学生参观实训中心,感官机床现场。使学生在头脑中对典型机床控制线路有一个清晰的印象。教师在组织学生参观实训中心各自机床控制线路的时候,组织学生发现、寻找、收集不同机床的控制线路,思考控制线路的组织,形成一个初步的方案,为实施任务做好准备。
3.2 营造和谐、积极的学习环境
学生的学习是一个平等、积极、愉悦的过程,要求老师在教学过程中营造一个积极、和谐的学习环境,给学生以鼓舞,让学生在平等、和谐、互助的氛围中进步提升。对老师来说,给予学生的学习环境比自身的学识更加重要。教学中要常用合适的教学方式,给学生以精神上的鼓舞,活跃学生的思维,让学生以高涨的热情投入学习。例如:《电气控制技术》典型机床控制线路任务教学中,教师任务的导入,首先让学生欣赏典型机床装配线路示教模型,演示机床的动作。然后让学生根据之前讲授的控制原理谈谈自己的思路与看法,让学生建立一种良好、和谐、民主、平等的学习环境,提高学生的学习积极性。
3.3 创设丰富的学习情景,调动学习积极性
术语有云“兴趣是最好的老师”,美国心理学家布鲁纳提出“兴趣是一种特殊意识倾向”。学生只要有了浓厚的兴趣,才会有学习的动力。一体化教学中,教师根据教学内容,设置学习情景,设计教学项目,让学生置于真实的工作环境中,以真实的工作任务,启发、引导学生,让学生以最大的热情投入到任务学习中去,提高学习质量。例如,在设计机床控制线路时,教师可以设置如下情景。(1)观察电机正反转现象,设疑、提问学生电机为什么会正反转?(2)在什么情况下需要正反转?(3)如何实现电机的正反转控制?(4)如何用实验证明你的设想是否正确?通过分组讨论,制定方案,小组自评、互评、教师评价,选出最优方案,让学生去实践自己的最终方案,得到结论。通过学生自己制定方案、实验、得出结论,提高了学生的积极性,提升了学习效果。
4 结语
要提高学生专业实践能力,提升职业素养,在专业课程教学过程中,实施一体化教学是一个重要的方法。理论教学与实践训练同步进行,能够使理论知识在实践训练中得以体现,通过实践,发现问题,通过理论知识得以解决。理实一体化教学的实施对教师素质能力提出了更高的要求,而如何提高理实一体化教师的能力,将成为职业教育改革发展的首要任务,也是我们今后努力的方向。
参考文献
[1] 涂清林.浅谈专业一体化教学[J].职业技术教育,2011(1).
[2] 谢盛欣.王好华敏.教学的艺术[M].广州:广东教育出版社,1991(8).
关键词:PLC;教学改革;实践
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)43-0046-02
可编程序控制器(Programmable Logical Controller,PLC)是近几十年发展起来的一种新型工业控制装置,综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术,具有可靠性高、功能强、使用灵活方便和易于编程等优点,应用越来越广,目前已成为现代工业控制的三大支柱之一。PLC技术与机床电气控制是实现机床自动化的重要技术之一,随着PLC在工业自动化、机电一体化以及传统产业技术改造等方面的广泛应用,现代工业企业对PLC技术人员的需求日益增大。对于独立学院机械专业的学生来说,掌握好这门技术,可以为今后的就业增加筹码。
一、课程教学改革的背景
《PLC与机床电气》是综合了机床设备、电气控制和PLC应用技术的一门新兴科学,是我校机械类专业的一门专业核心课程。要求通过教学使学生掌握典型机床加工设备的机械结构组成、生产工艺过程、对电气控制的要求以及传统机床设备电气控制特点,并了解传统机床电控技术上的落后,从而采用先进的PLC技术加以改造和研发创新。以往的《机床电气与PLC》课程教学内容设计通常分为理论、实验和实训三大部分。理论教学主要介绍常用低压电器、简单的电器控制线路、PLC基本指令、步进指令以及常用的功能指令,课堂讲解过程中结合一些常见的实例加以说明,总的来说比较抽象和枯燥,学生理解起来存在一定问题。实验教学方面,学校实验室虽然配备了多套三菱FX1N系列PLC试验台,但是由于实验台上的模块有限,并且相应的程序已经固化,因此只能开展验证性试验,学生的实际编程能力得不到锻炼。传统的理论和实践教学方面存在的问题在一定程度上影响了学生对《PLC与机床电气》课程的学习,经过多年的教学实践和考察,绝大部分高校师生感到教学效果不佳。我校机电一体化专业的目标是培养德、智、体全面发展,机电结合,以机为主,电为机用,具备机械电子工程基础知识与应用能力,能在企、事业单位从事机电一体化产品的设计制造、系统控制、测试维修和运行管理等方面工作,“专、通、雅”协调发展的应用型高级专业技术人才。因此对现有的教学模式进行改革是当务之急,利用先进的教学理念和手段来促进教学质量的提高,调动学生学习积极性,提高学生的实际动手能力,增强学生就业的筹码,这些都是我们教师需要不断进行探讨的课题。另外,《PLC与机床电气》课程设计应该体现工学结合的理念,与机械制造行业的工程师、专家合作,以行业和岗位的需求为导向,以培养学生的职业能力、可持续发展能力为目标,进行系统化的项目课程开发与改革。
二、课程教学内容改革
根据机械制造业发展需要,课题组针对本专业的培养目标制定了适合我专业的教学大纲并编写了相应的教案,课程内容的排序是基于由简单到复杂、由单一到综合的工作过程来组织的,并兼顾理论知识的系统性和连贯性,以形成完整的工作任务和学习体系,为学生可持续发展奠定了良好的基础。在理论教学方面,经多次研讨,课题组决定在课堂教学中把理论教学与实践教学有机地结合起来,采纳“项目驱动教学法”,将机床结构,电气控制基本概念及PLC指令系统的讲解穿插在各个项目中进行讲解。为此课题组在课程内容安排方面进行了改革,精心准备教学实施项目,具体项目及相关知识点安排如下:常用低压电器组装及测试(4课时),熟识常用低压电器的外型、文字及图形符号、动作原理及使用注意事项等;三相异步电动机的启停控制(2课时),掌握机床电机的基本控制原理,了解电气控制线路结构特点、绘图原则及标准,熟识线路的保护环节;三相异步电动机点动和长动、正反转控制、星形/三角形减压启动控制(4课时),了解PLC基本指令,PLC控制和继电器控制的区别,自锁与互锁概念,时间原则,并会设计三相交流异步电机的起停及正反转切换控制线路等;普通机床的电气控制(4课时),了解简单机床结构、功能、控制原理和相应的控制线路等;水塔水位控制模拟(4课时),PLC基本指令及编程方法;运料小车控制模拟(4课时),基本指令编程,步进指令编程,多种方式控制的编程;LED数码显示控制(4课时),掌握移位指令SFTL在控制中的应用及其编程方法;机械手动作的模拟(4课时),常见功能指令的应用。在实践教学方面,我院配合加工中心的建设,加大了实验室资金投入的力度,建成了以FX1N系列可编程控制器实训装置22套,可开展多种基本验证性试验;同时配备了THJDQG-1型机电一体化组合实验实训平台4套以及THJDME-1型光机电一体化实训装置2套,可开展综合性实验。实验教学内容改革体现在将实验分为三块进行:第一是验证性实验。配合上述项目紧跟理论教学进程进行,要求学生熟练掌握电气控制基础,PLC基本指令和常用功能指令的使用,加深学生对所学理论知识的理解,培养学生基本的软硬件调试能力。第二是加强实践性教学环节。此类试验可在THJDQG-1型机电一体化组合实验实训平台以及THJDME-1型光机电一体化实训装置上开展,在较好完成验证性实验的基础上引入。具体项目有:机械手搬运的自动控制、皮带输送机的自动控制、物料传送与分拣控制系统设计,步进电机控制等。教师只提供设计思想和设计方法,以学生自己动手为主,老师引导为辅,在此基础上,通过查阅资料,拟订设计方案,写出I/O分配表、设计I/O接线图,编写系统控制程序,最后上机调试、修改等。通过这类实验,锻炼学生综合运用所学理论知识分析问题的能力,提高学生用PLC进行产品设计能力和解决实际问题的能力。第三是创新性实验。对于基础较好、学有余力以及兴趣浓厚的同学,鼓励其利用实验室所具备的条件进行创新设计。目的在于启发学生积极思考、大胆实践、勇于创新的工作作风,为以后从事本专业的设计、研制开发新产品打下基础。
三、教学手段的改革
传统的教学方法,它偏重传授知识,忽视培养能力,不能调动学生学习的积极性,造成学生的厌倦感,长时间下去产生抵触心理,不愿意进行学习。课题组以项目驱动教学法为主,综合应用一体化教学法、示范教学法、相互交流教学法、自主学习法等多种教学法,突出任务驱动,培养创新能力。具体表现为:(1)教学内容以工作任务为依托;(2)教学活动以学生为主体;(3)学习成果以多样化为特征。在项目教学中,每个学生会给出不同的解决任务的方案与策略,因此学习成果是多样化的。实践过程中针对学生情况给学生分组。这样,既能保证项目活动按时完成,又有利于学生间互相交流,有助于专业较差学生提高。分组后,学生以小组为单位制定实施项目活动的计划,包括任务分配以及各项内容需要的时间等。教学手段上,全面采用现代教学技术,推进教学信息化建设,结合企业参观及现场教学多种教学手段组织教学。教学时,采用分组讨论、小组协作式学习,及时地安排适当的实训、课题,组织学生以小组的形式进行讨论学习,培养学生运用知识的能力以及相互合作的精神。除此之外,课题组老师定期安排时间带领学生参观企业PLC控制设备的安装或改造过程;聘请校外行业专家来校介绍实际操作经验,带产品进行现场安装演习,并对我校的实训项目和具体内容进行指导;同时鼓励和指导学生参加校外的PLC控制系统设计大赛,获取更多的实际操作能力,确保学生经过培训后掌握课程所要求的职业技术能力,进一步提高学生的实践能力和创新能力。
四、考核评价方法
由于采纳了“项目驱动教学法”,《PLC与机床电气》课程对实践教学要求比原来更高,考核时应综合考虑理论考核和实验考核两方面。理论考核(占总成绩的50%)细节为:平时练习占15%,课堂表现占15%,期末考试成绩占70%。实训考核(占总成绩的50%)主要注重过程,考核细节为:实训课堂纪律和表现占25%,实训总结报告占15%,操作技能占60%。实验报告要求整洁、完备,内容正确,概念清楚,文字通畅,符合规范。
实践表明,课程教学经改革后,教学质量和效率明显提高,学生反映学习资源更加丰富,为课后进行自我学习提供了一个很好的学习平台,收获很大,受到了学生欢迎。然而我们对于《PLC与机床电气》教学探索刚刚开始,面临的困难和挑战很多,我们会不断努力并坚持教学模式的创新探索,以培养应用型人才为目标,不断深化课程教学进行改革,真正做到课程教学与工程实际相结合,为社会培养更多高质量的应用型技术人才。
参考文献:
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关键词:电气控制与PLC;考核方式;分层教学;教学改革;小班化
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.04.175
1 引言
《浙江省高校课堂教学创新行动计划(2014―2016年)》中指出:为了推进高校创新课堂教学,我省将扩大小班化教学。到2016年7月,我省2000年及以后新建院校学生选修课学分占总学分比例不低于40%,其他院校不低于50%;各学校学年小班化教学学时占当期总学时的40%以上。根据文件要求,在有限经费的基础上,我们开始实施《电气控制与PLC》课程理论教学“大班化”实训课堂“小班化”的教学改革与实践。
目前的分层分类教学,大多采用一刀切的方式。如计算机文化基础或英语的基础课程,一般高校通用的方法是采用入学先考试(考核)的方法,通过入学后的第一次的考试(考核)成绩对学生进行划分。采用这种方法,存在的两大弊端:一次考试(考核)往往很难对学生真实水平进行评价;且被划入低层次班级的同学,对课程会出现抵触或“破罐子破摔”的心理,反而影响课程的学习。
鉴于以上因素,我们采用课内动态分组,课外以社团活动的方式进行分层分类的课程教学。
2 课内动态分层教学改革与实践
如图1所示,在课内动态分组的实施过程中,我们首先将《电气控制与PLC》课程分成了两个阶段:教师引导阶段和实践操作阶段。在引导阶段,由教师在“大班化”课堂形式下,结合网络课程资源,完成项目的提出和项目的引入。在实施操作阶段,根据学生课程内容的掌握情况进行分组、分层。不同层次(或不同小组)的成员分别由不同的教师带领下进行项目的实际操作,以及完成项目的总结和评价。
以《电气控制与PLC》课程中的经典项目:水位控制为例。在教师的引导阶段,以“大班化”的形式,由教师引导学生学习水位控制的原理、液位开关、液位传感器等工作原理。在网络课程中可以提供大量的液位传感器学习、经典控制线路分析等网络资源。在教师的引导下,由学生自己选择控制方式,完成项目造价清单和设计图纸。然后根据学生完成的图纸和方案对学生进行分组。如采用电气控制方式完成项目设计的可以分为A组,采用PLC普通控制方式完成项目设计的可以分为B组,采用PLC模拟量模块结合液位传感器完成项目设计的可以分为C组,结合组态完成项目设计的可以分为D组。进入项目的实施阶段,由专业任课老师与实训管理老师们带领不同的小组完成项目的线路安装和系统调试。最后每个不同方案的小组选派代表进行项目汇报,由教师引导完成项目的总结和评价。通过这个方式实现学生的动态分组,即每个项目或任务的小组成员都是不确定的。通^这个方式的分组既可以发挥每位同学的主观能动性的同时要增加了不同学生相互交流协作的机会和能力。也避免了因为教师主观的采用“一刀切的”方式进行分组导致降低学生学习积极性情况的发生。
3 课外协会模式
我院开展“四个一工程”:一专扶一会、一会管一赛、一高帮一青、一师联一企的活动。我们专业成立了机电一体化协会。所以本专业大一新生均可报名参加,加入协会后,由教师指导,采取学长“1:3”的形式带领新生开展专业课程的学习。在学习课程的同时,专业教师们也会带领协会学生参与课题和实际工程项目的实践操作。通过教师指导高年级成员,高年级成员指导低年级成员,协会成员带领本班级专业学生的方式进行。通过课外协会模式不仅带动了学习风气,也最大程度的实现了分层分类教学。我校机电一体化协会被评为浙江省优秀学生社团,通过课外协会模式,本专业获得全国高校自动化设计大赛一等奖1项、二等奖2项、三等奖2项;全国高职高专技能竞赛二等奖3项;浙江省高职高专院校“挑战杯”创新创业竞赛二等奖2项,浙江省高职高专技能竞赛“自动化安装与调试”二等奖2项,三等奖2次,浙江省大学生机械设计大赛二等奖2项、三等奖2项。学生参与教师主持各类科研项目十余项,参与发明专利已授权2项,参与实用新型专利已授权十余项。
参考文献:
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关键词:电气控制 PLC 教学改革
中图分类号:TM921.5-4 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)09(a)-0156-01
《电气控制与PLC》是实现机械加工、工业生产及其他各个领域自动化的重要技术之一,也是电气自动化专业的一门核心课程。然而,由于种种原因,《电气控制与PLC》课程教学并未取得预期的效果。因此,如何改进教学手段和方法,调动学生学习主动性,从而改善《电气控制与PLC》课程教学现状,提高教学质量就显得尤为重要了。
1 课程教学现状分析
1.1 学生现状
高职高专的学生普遍存在基础相对薄弱、理解能力欠佳的问题。同学们在心理上惧怕理论学习,想学却无从下手。对他们中的大多数而言,直观、操作感强的知识比较容易被接受,这就导致学生不适应传统讲述式的课堂教学方式,跟不上老师的授课思路。
1.2 教学过程现状
在以往的教学过程中,理论教学在课堂进行,当某一章节理论授课结束后,再到电机拖动实验室和PLC实验室进行实践教学,采取的模式是先理论后实践。对学生而言,要求他们一开始就去理解抽象的PLC硬件结构、掌握枯燥的指令和理论知识都是非常困难的。这样很多学生在学习初期,就对课程产生了强烈的不适感,失去学习兴趣,教学效果自然就无法保证了。
2 课程教学改革探讨
《电气控制与PLC》课程具有知识覆盖广、涉及内容多、理论与实践联系紧密、操作性强的特点。教师应在结合本课程特点和高职高专学生学习特点的基础上,大胆探索新的教学模式,改进以主要通过讲述方式授课的传统教学方法,并将教学内容进行有机的整合、精练、充实,做到因材施教。
2.1 理实“一体化”教学模式探讨
理实一体化教学模式的教学环节相对集中,突破了以往理论与实践教学脱节的现象。强调将知识点分布在各个项目中,把教室搬到实验室去,通过设定教学任务和教学目标,实现边教、边学、边做。在整个教学环节中,理论和实践交替进行,直观和抽象交错出现,没有固定的先实后理或先理后实,而是理中有实,实中有理。在教学过程中突出学生动手能力和专业技能的培养,充分调动和激发学生学习兴趣,以提高学习效果。
2.2 教学内容探讨
首先,理论教学内容应向PLC技术倾斜。目前PLC技术越来越多地应用于各行各业的自动化控制领域,《电气控制与PLC》在教学内容上应顺应行业发展趋势,在强调“继电器―接触器”控制与PLC控制基本理论的基础上,着重学习PLC控制技术的应用。其次,重点学习某一型号的PLC。PLC生产厂家繁多,如,西门子、三菱、欧姆龙等,不同厂家的产品有不同的程序语言和特定的使用方法,但也具有一定的共性,深入地学习和熟练掌握一种型号的PLC,并做到举一反三,可使对其他型号PLC的学习变得轻松。最后,教学内容应向实践教学倾斜。通过全方位的实践训练,强化课堂教学内容。充分利用实验实训硬件条件,优化实践教学环节,除了开设必需的实验课程,还应安排实训周和课程设计等。
2.3 教学方法探讨
2.3.1 现场教学法
充分利用实验室设备,结合实验器材讲解理论内容,能够大大提高学生的接受能力,帮助学生更轻松地理解相关知识点,增强记忆。比如,在讲解接触器的硬件结构及工作原理时,让学生在实验室对接触器进行拆装,这样就能真实直观地展示出接触器的构造,进而分析其工作原理,最后再通过将接触器连接在实验电路中,观察接触器的运行情况,从而验证对接触器工作原理分析的正确性。
2.3.2 多媒体教学法
对于实验室或课堂上没有条件做的实验内容和现场演示效果不好的教学内容,可以通过制作多媒体课件以动画的方式形象生动地将抽象的教学内容直观的展现出来,加深学生对教学内容的理解。比如,在讲授机床电气控制线路的控制原理时,由于控制电路复杂,各元器件触点繁多且动作速度很快,造成电路的动作过程在实验室里无法直观准确地演示,但如果采用多媒体动画的方式就可以很清楚的看到各元器件的动作转换及各控制电路的通断情况,视觉上的亲眼所见使学生对知识的理解变得更加容易,学习效果得到极大提高。
2.3.3 任务驱动教学法
通过在教学过程中不断地设置“任务”引导学生,根据“任务”的需求激发学生自主学习相关知识,变被动接受知识为主动探求知识,从而改变学生传统的学习观,完成由“学会”到“会学”的转变。因为个人的思路和想法不尽相同,学生在完成“任务”的过程中会有不同的思考,得出不同的结论,可以通过组织交流、讨论,并由教师适当地给以点评,取长补短,不仅能使学生学到专业知识,同时,也培养了他们的创新精神和合作意识。
2.3.4 引入组态控制教学
在《电气控制与PLC》教学中引入组态软件,并采用组态软件与PLC控制系统相结合的办法,实现仿真教学。利用组态软件可以很容易地实现文字录入、图形绘制、动画链接、上位机程序编写等功能,对PLC控制系统进行动画组态、硬件组态和控制组态,并通过计算机组态界面模拟PLC系统的运行情况及输入、输出设备状态,建立起PLC与上位机的通信联系,这样就能够满足多样化程序运行的需求,极大地丰富学生的实验实训内容,是一种新的探索和尝试。
3 结语
在《电气控制与PLC》课程的教学过程中,通过对以上几个方面的探索改革,可以在一定程度上增强高职院校学生的学习兴趣和实践能力,提高学习效果。当然,要做到这些,对教师就提出了更高的要求,不仅要有必须的理论知识和实践操作能力,还要能够持续关注技术更新,并不断总结积累课程教学经验。总之,教学改革是一项长期的工作,只有通过不断探索新的思路,构建科学合理的课程体系,完善课程教学方法和教学手段,才能培养出更优秀的人才。
参考文献
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关键词:电气工程及其自动化;独立学院;专业建设
中图分类号:G650 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)08-0037-02
随着广东省电力工业的快速发展,对电气工程及其自动化专业的人才需求增加,因此专业的建设与发展具有很好的前景。作为一所独立院校,我院以服务地方经济社会发展为出发点,为广东经济社会发展培养自动化专业的高素质应用型人才。同时,我们需要看到自我国高校实行扩招以来,大学生数量大幅度增加,毕业生数也随之增加,因此未来本专业大学毕业生就业形势也不容乐观。在这种形式下,如何正确定位本专业的培养目标和培养规格,把本专业建设成为具有自己鲜明特色的专业就需要我们思考与探索。本文在广东技术师范学院天河学院的基础上,主要针对独立院校的电气工程及其自动化专业的人才培养模式进行探讨。
一、专业建设定位
电气工程及其自动化专业是通用性强的“宽口径大专业”,是由原电工类的电机电器及其控制、电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电气技术等专业合并而成[1]。各高校根据社会经济发展对本专业人才的需求,依据各自的实际情况、办学条件,确定了彼此不同的、体现各校办学特色的专业方向、人才培养的方案和模式[2]。独立学院不同于重点高校与职业技术学院,他以培养介于研究型人才和具有某一职业技能人才之间的应用型人才。他们既要有一定的理论做基础,又要有一定的实际动手能力。因此我院电气工程及其自动化专业以培养基础扎实、知识面宽,具备自动控制理论、控制系统、信息处理、PLC和单片机控制技术、供配电及其自动化等方面的基本理论和专业知识,能在工业过程控制和电气系统等领域从事系统分析、系统运行与维护、开发与设计、管理与决策等工作的应用型工程技术人才
二、课程体系建设
电气工程及其自动化专业具有多学科交叉、内涵丰富、外延宽广等鲜明的特点,作为电类本科专业来说培养的人才应是宽口径、高素质的工程应用型人才[3]。为此在专业的理论教学体系构建中,按照“大平台+小模块”构建知识体系。大平台指公共基础课平台、专业基础课平台和专业必修课平台,小模块指按市场需求而灵活设置的专业方向课程群。
①公共基础课平台由公共基础、相关知识、专业拓展等系列课程构成,意在培养学生的基本素质,为学生后续学习打基础,全面提高学生综合素质和多角度的科学思维方法。②专业基础主要由数学、电路、数电、自动控制理论、电气控制技术等专业基础课程构成,教授学生专业相关基本知识,同时考虑将来专业口径的拓宽,为后续专业学习打下扎实的基础。③专业必修课平台主要由电力系统分析、继电保护原理、发电厂电气部分、工厂供配电、电力系统调度自动化、电力电子技术等专业课、限选课、任选课等组成。使学生掌握专业系统知识,着重培养学生分析和解决实际问题的能力。④结合我院现有资源及市场需求情况分析,专业方向课程群设置了两个专业方向,一是电力系统及其自动化专业方向,主要课程有电力设备运行与维护、电力系统程序设计、电力系统规划设计、变电站设计与运行等,注重培养电力系统、电气装备领域的系统设计、系统运行、研制开发、试验分析、工程建设与管理的高级工程应用型人才。二是电气控制方向,主要课程有单片机原理及应用、PLC原理及应用、DSP原理及应用、计算机控制技术等,培养掌握电机及电气控制、自控原理及系统、微机控制、掌握现代控制技术等理论知识,以及具有全面的电气自动化应用实务能力的应用型人才。
三、实践环节建设
应用型人才培养模式主要是以能力为中心,以培养技术应用型专门人才为目标[4]。我院的实践教学体系以工程实践为主,通过理论联系际,培养学生独立分析问题、解决实际问题的能力。在实践教学中针对应用型人才培养的要求,遵循技能与能力训练培养的教学规律,按照系统性、层次性和循序渐进的教学原则,将实践教学体系划为以下三种层次:
①基本技能层:包含各基础课程实验、专业基础课程实验,进行基本技能训练,培养学生的实践能力。②专业技能与工程实践层:包含专业课程实验、工程实训、课程设计、进行专业相关的技能和工程实践能力的训练。③综合应用能力与创新能力培养层:包含毕业设计、专业实训,认识实习、毕业实习、科技创新等进行综合应用能力和创新能力培养。
这种层次渐进的实践教学体系形成了由单一到综合,按照先基础、后综合、再创新的思路,循序渐进地安排实验教学计划。目前我院电气工程及其自动化专业建立了基础实验室、专业实验室、实训基地等校内外实习实践教学基地,专业实践的教学条件已有较好的基础,给学生提供了更先进的实践硬件条件和环境。
四、突出特色
①完善校内实训中心,发展校外实训基地。要培养高素质的高级工程应用型人才,除了完善的理论教学外,还必须有较好的实验和实习环境,以提高学生的实践能力[1]。通过资源整合、学校投入,已经完成电工电子等基础实验室、电力系统综合自动化等专业实验室的建设。这些实验室的设备在质量和数量上都能够满足实践教学的需要,并具有开放性、功能先进性,允许学生在此从事科技实验、技术革新等创造性活动。学生可以根据自身特长和兴趣到实训中心进行操作和技能训练,应用型人才的培养是建立在大量实践的基础上的,在学校外的职业环境中进行实习是形成优秀职业能力的重要环节[3]。我校鼓励学生走向社会,培养适应社会的能力。根据课程设置和培养方案,每年都会有学生到校外进行认识实习、毕业实习,让学生较早地接触工程实践环境,培养学生运用所学理论知识分析解决实际工程问题的理念,提高学生的工程意识和工程能力,为学生走上工作岗位打下良好的基础。同时,我们积极建立自己的校外实习基地,已经与广东民建实业有限公司等十多个企业进行产学合作,走“产学研”的人才培养模式。②积极开辟第二课堂,开展课外学术科技活动。学生参加学科竞赛和科技文化活动有利于学生运用理论知识和实践能力解决实际问题。我院有计划地引导、鼓励、组织学生参加各种课外科技文化活动,成立了专门的专业兴趣小组、专业特色作品设计大赛等课外科技活动委员会,积极引导学生参与其中;鼓励学生参加各种校外学科比赛,以扩大视野、启发科学思维,他们可以参加数学建模比赛、智能汽车大赛、电子设计大赛等。在理论与实际相结合的各种学术活动中,增长学生的见识,让学生充分施展自己的才华和兴趣,提高实践能力和综合素质。开展课外学术科技活动以来,先后有9人次在全国大学生电子设计比赛中获奖。
五、总结
作为一所独立院校,我们始终以应用型人才培养为目标,服务于地方经济。我们将根据学科发展的要求,结合独立学院的办学特色,不断地探索研究,相信通过我们的不懈努力,一定能将我院的电气工程及其自动化专业办成独具特色的专业,培养出更多具有创新能力、受社会欢迎的高素质应用型人才,为地方经济建设作出更大的贡献。
参考文献:
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关键词 工业自动化系统集成;课程体系;教学模式
中图分类号:G642.3 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2012)18-0042-03
1 引言
中国经济规模的迅速增长,促使生产装备迅速向大型化、复杂化方向发展。生产装备大型化后对自动化系统的要求更高、更全面、更复杂,设备之间也需要具有更好的协调性。这就需要自动化供应商或专业技术人员能够解决生产设备大型化和连续化后面临的所有自动化技术问题,并提供“现场仪表、控制系统和管理系统”3个层面的整体自动化解决方案,即工业自动化系统集成。自动化系统集成要求从业人员必须兼具对行业知识和自动化知识的双重理解。一方面要求技术人员具有宽泛的、深厚的自动化专业理论功底,另一方面还必须对用户的工艺、控制难点、不同类型仪表的功能和性能都十分了解,能通过自动化整体解决方案的形式服务于最终用户[1]。
市场竞争加快了企业升级换代的步伐,设备制造商需要通过系统集成形成为用户所需的整体功能,提高设备的装备水平。工业企业的技术改造、工厂自动化、企业信息化等也急切需要自动化系统集成的人才。而中原工学院缺乏相关的专业和完整的课程体系,已有课程的教学模式也存在不足:1)侧重理论教学,与工程实际结合不够紧密,且理论教学与实践环节脱节,“讲”与“做”不连贯;2)各课程实验独立设置,验证性实践多,各学科之间进行交叉和融合的设计性、综合性实验少,学生的综合应用能力、工作主动性和创造性没能得到挖掘;3)综合性实践环节多停留在“图纸设计和程序设计”层面,现场工艺分析及处理、故障诊断与排除等工程实践环节较少。因此,学生走上工作岗位后,往往需要经过几年的锻炼才能进入角色。
本着以市场需求为导向,有利于学生就业和可持续发展的宗旨,在经过广泛的毕业生跟踪调查、市场调研的基础上,充分听取行业专家的意见,2007年中原工学院电子信息学院调整了专业培养计划,在电气类专业中开设工业自动化系统集成专业方向。如何构建科学的课程体系,探索与之相适应的教学模式,搭建多层次的实践平台,并组织落实培养计划,就成为“工业自动化系统集成”课程组的当务之急。
2 课程体系的构建
工业自动化系统集成专业方向培养方案的制定,需要综合考虑以下几个方面的因素。
1)学校人才培养目标的定位。中原工学院的定位为培养面向现场一线的电气工程与自动控制的系统工程师,属于高级应用型人才,学生毕业后主要从事工业现场的电气系统与自动控制系统的配置与集成、控制系统的软硬件设计、安装与调试。经过几年的工作历练,他们可以成为企业、电气自动化公司或科研院所的技术骨干[2]。因此,课程体系的设计应以先进自动化控制技术应用为主,并与典型工程的系统集成紧密关联,强化工程应用训练,增强学生的工程意识与技术综合应用能力。
2)行业特点及对知识结构和能力的要求。中原工学院该专业方向的定位是从事以PLC及其网络系统为主体的工业自动化控制系统的配置与集成、软硬件设计、安装与调试。因此,课程体系的设置必须考虑学生要适应这一学科领域内的工作,并能可持续发展,应该具有怎样的知识、能力与素质结构。除了具备自动化专业的基础知识之外,还必须掌握电气控制技术、可编程控制器技术、变频器及其应用、工业网络通信技术、组态监控技术、触摸屏应用以及计算机辅助设计等。课程组需要对这些技术的内容进行整合,来设置该专业方向的课程和教学体系。
3)学生全面发展的需要。从学生全面发展的需要出发,以培养具有学习能力、实践能力、创新精神和合作精神的大学生为目标来设计课程体系。学生将来要面向企业、面向工程,就必须具有较强的工程能力、解决实际技术难题的能力、自学能力和与人合作的能力。因此,理论教学及实践体系构建时,除了保证知识的系统性、前瞻性外,更要加强课程的实践性和综合交叉性。有必要循序渐进,设置不同层次的实践环节,融入多种类型的工程课题,并要求学生以小组为单位,自主完成资料查询、系统集成、设计、安装调试任务。尽可能多地让学生接触和体验工程设计、施工的全过程,让学生在“学”和“做”的反复训练中积累经验,强化工程意识。提倡团队合作,鼓励学生独立思考和大胆创新,使学生在学习和实践的过程中获得成就感,潜移默化地养成与人交流合作、互利共赢、追求卓越的习惯。
4)学校现有师资和设备条件。工业自动化系统集成是近年来新兴的行业,中原工学院师资有一定的实力和丰富的工程经验。学校现有一定品牌和数量的PLC、变频器等基础设备,能满足基础实验条件,但做综合性较强的课题,设备仍有欠缺,因此需要对现有设备进行整合、改造、丰富。实践环节设计时,既要能最大限度地利用现有设备,又要开发出更多覆盖知识面广、与实际工程接近、不同层次的设计性、综合性实验和实训课题,使学生得到更加全面的训练。
综上所述,确定工业自动化系统集成专业方向的课程体系,由理论教学和实验教学体系组成,开设的课程有:①电气控制与PLC,作为基础平台课程,主要包括电气控制技术及可编程控制器的基础理论,以西门子小型机S7-200PLC及其网络系统为目标,学习其基本应用;②3门专业主干课程,自动化系统集成、变频器及其应用和新型自动化软件,它们包含了工业自动化系统集成过程中必备的、联系最紧密的核心技术。其中自动化系统集成课程包含了大、中型PLC及其应用、工业网络通信技术、自动化系统集成等内容;变频器及其应用主要包括变频器的基本构成及原理,调速系统设计、选型,变频器内部参数设置等。新型自动化软件课程主要包括组态软件的应用、触摸屏的应用以及AutoCAD绘图等内容。
实践体系分为3个层次:第一层是基本技能训练,主要是与课程同步的基础实验,以及与其他课程相关的综合性实验;第二层是专业方向综合训练,设置了为期3周的专业方向课程设计;第三层是毕业设计,进行典型工程设计,运用大学4年所学知识,对自动化系统集成,控制系统安装、调试及报告撰写进行综合训练。
3 教学模式的凝练
该专业方向课程的实践性和综合性都很强,为了达到预期的教学效果,将课堂推向实验室,使学生面向控制设备和对象,将理论教学与实践环节无缝连接。
理论教学上,采用多媒体手段生动、形象地讲解基础知识,每个阶段都有设计实例,详细讲解系统集成的思路、方法、步骤以及工程设计中应注意的事项、安装调试方法。多媒体课件中广泛纳入各种电气控制元器件、PLC及变频器等设备的图片,不同层次控制系统的结构及原理图,还可以演示设计的结果,课堂信息量大,感性且直观。
随后跟进实践环节,布置工程应用设计小课题,学生以小组为单位自主设计、安装和调试,通过反复运行监控、发现问题、修改完善,最终得到满足要求的结果。教师下达任务,讲清控制要求,指导学生分析疑难问题,寻找解决问题的方法,验收设计结果,对普遍存在的问题进行点评,表彰具有创新性的小组和学生。对于程度好、动作快的学生,鼓励他们协助教师共同帮助有困难的学生分析问题、查找原因。这样使学生真正掌握分析问题的切入点、解决问题的方法,在完成任务的过程中获得成就感,激发探索和创新的欲望;在相互交流和探讨的过程中解决难题,增强团队意识;在同学的相互帮助下共同进步,加深同学的情谊。
课下再布置一些选择性课题,让有兴趣的学生自主完成,通过开放实验室或用仿真软件进行调试,使学生可以获得远远超过课内实验学时的工程训练时间,在学习效率和质量上能够得到进一步的提高。在各课程的后期,都设置有与其他几门课程相关联的综合性实验,如打包机生产线控制系统设计就融入了电气控制技术、PLC技术、组态监控技术和检测技术等,提高学生的综合运用能力。
在专业方向课程设计环节,将电气控制技术、PLC及其网络应用、变频器应用、组态软件、触摸屏应用、检测技术、自控原理、过程控制等课程的内容融入设计课题,要求学生在完成控制系统搭建、软硬件设计的同时,在开放的实验设备上完成控制系统的安装、配线和调试,并邀请有经验的教师讲解和演示正规电气设备安装、配线的过程。通过完整的工程设计、工艺施工过程,一方面训练学生知识的综合运用能力,另一方面了解电气施工现场各阶段的工艺处理方法、调试中故障的诊断方法和排除故障的方法[3]。
毕业设计阶段,建议系统集成专业方向的学生选报本方向课题,运用大学4年所学知识进行典型工程设计。用PLC及其网络对控制系统进行集成,完成控制系统搭建、组态、软硬件设计、电器元件选型、控制柜设计/安装和调试、毕业设计报告撰写等系统训练。让学生了解该行业的技术进步与发展动向,培养学生综合运用多学科技能和先进手段解决复杂实际工程问题的能力,培养学生科学、严谨、求实的工作作风。
通过近2年系统的学习,多层次的工程实践训练,该专业方向的学生应当具备以PLC及其网络为主体的小型自动化系统集成的能力、处理实际工程中常见问题的能力,并具有运用专业理论和技能进行自主创新的精神。
4 结语
目前,工业自动化系统集成专业方向课程体系已经连续运作了几年,学生通过系统学习和强化训练,理论基础更加扎实,知识的综合运用能力大幅提升,学习更加积极主动,工程意识和工程应用能力显著提高。许多学生毕业后从事与系统集成相关的工作,并很快成为企业的技术骨干,反映良好。学生选报工业自动化集成专业方向十分踊跃,中原工学院将不断总结和完善教学体系,丰富实验条件,培养年轻教师,使教学步入良性循环的轨道。
参考文献
[1]张进,张洪.自动化系统集成已成自动化行业新发展趋势[EB/OL].[2010-06-01]..
关键词 高职 学期项目 教学实践
中图分类号:G712 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdks.2016.06.023
Abstract This paper introduces the exploration and practice of our hospital electronic automation semester project type teaching, semester project overcomes the previous talents in Higher Vocational Education Training Mode in the presence of students learn knowledge and skills the fragmented nature of the problem and improve the students' knowledge of the integrated use of the ability and skills, develop their ability to innovate, training their team spirit and ability to solve practical problems, good teaching effect is achieved.
Key words higher vocational; term project; teaching practice
1 学期项目设置
学期项目是基于CDIO工程教学理念,针对学生未来职业岗位中某一发展阶段的能力要求设计的综合实训课程;①一个综合项目的实施涉及本学期学习的多门课程,即通过一个项目系统化地将本学期相对独立的课程综合应用起来,为学生提供一个完整和有效的学习实践环境,引导学生在行动过程中学习,体现“学中做,做中学”的教学模式。以往单一的课程实训教学,技能训练单一,学科知识相对独立,知识体系松散,不能充分地反映学生对一个学期所学知识获得能力的检验,学生走向工作岗位,在真正能胜任企业岗位要求还要适应一段时间。通过学期项目的实施,学生亲身经历了某项工作内容的完整过程,在完成项目的整个过程中进行创造性的实践活动,挖掘学生最大潜能运用本学期所学的知识和技能,并收获新知识与技能,培养团队合作和沟通能力,使本学期课程教学达到很好的效果。
学期项目设计遵循学生的职业成长规律,循序渐进,能力递进,第五、六学期分别安排学生毕业设计项目和顶岗实习,学生职业素养和专业技能均得到提高,培养出面向企业、能够从事专业工作的高技能可持续发展型职业人才,从而更好地实现学院教育教学人才培养目标。
第一学期开设的学期项目1:专业认知与调研。学生学习本学期电气自动化专业基础知识的同时,我们邀请专业负责人、企业专家做讲座,让学生了解本专业行业特点及专业的企业职业岗位,尽早地为自己职业岗位定位;带学生到学院各实验实训参观,让学生了解熟悉实验实训环境;组织学生到企业参观考察,一方面让学生了解企业文化及岗位要求,另一方面让学生熟悉企业实训基地、校企合作单位,培养学生的沟通能力;要求学生查阅资料,了解本专业的最新技术和发展动态,为自身的职业规划做准备;最后总结完成“专业认知调研报告”,训练学生的书面表达能力。在此过程中,让学生了解项目实施的流程和方法, 引导学生独立思考,激发其对专业学习的兴趣和热情,培养创新意识及团队合作精神,为接下来学期项目的开展打下良好基础。
第二学期开设学期项目2:继电器电气系统设计与实现。第二学期开设学期项目2:继电器电气系统设计与实现。针对值班电工企业岗位中的电气设备节能改造和机电系统的常规保养等典型工作任务而进行的项目综合训练。因此本学期项目以电气控制技术为主导课程,知识涉及到传感器与检测技术、电气图的识读与绘制、机械基础等相关课程。要求学生熟练掌握各种低压电器元器件的结构、工作原理和维护方法;通过学期项目,培养学生应用专业知识初步设计各类电气控制电路的能力和对常用生产机械电气控制的常见故障分析及维护、电气系统的设计与安装调试和维护等方面专业知识和技能; 通过本学期训练,加强了学生的工作责任心、职业观念;提升了学生自我学习、团队意识及独立思考并解决问题的能力。
学期项目3:一般控制系统设计与实现。为培养电气工程师可编程控制系统程序开发职业岗位的高技能人才,本学期项目以PLC技术应用为主导课程,通过本学期专业核心知识的学习,培养学生综合运用核心技术,独立完成各类机电设备PLC 控制系统的程序开发设计及调试岗位工作的基本技能;培养学生独立分析并解决实际工程问题的能力和良好职业素质。
经过前几个学期项目的训练,学生的各方面知识和技能都得到了提高,在第四学期开设学期项目4:电气自动化综合项目设计与实现。通过本学期项目训练,培养学生全面掌握自动化生产设备的运行监控及维护、电气设备控制系统分析及技术升级改造设计;训练学生的控制系统的安装调试及故障诊断维修等电气自动化系统的综合技能;培养学生独立规划、设计及实施各类复杂电气项目的综合能力;培养学生自主学习并能够跟踪掌握专业新技术的能力,从而全面提高学生的可持续发展及综合职业能力。
2 实施保障条件
2.1 师资队伍
学期项目对教师的要求很高,他们不仅具有电气控制方面的先进的理论知识和较强的实践能力还要具有丰富的行业企业工作或实践经历和开发项目的经验;指导教师都具备双师资格,他们是学院电气专业教师或来自企业兼职教师,为我们学期项目开展提供了师资保障。
2.2 实训室条件
近年来我院改善了原有的电气安装、PLC等实训室条件,另外 “政校”合作,建设了维修电工(高级、技师)、自动化综合实训室等多个实训室,校外多家企业实训基地,为项目开展提供技术条件和开发环境。
3项目实施流程
3.1 班级分组
学期项目都通过团队合作完成的,将班级分成若干个项目小组,每组一般3~4人较为合适,充分发挥学生的主动性;如果小组人数偏多会导致任务分配过细或工作量不足造成人力过剩,也可能造成个别同学无所事事,袖手旁观现象。小组的划分可以由指导老师确定或学生自由组合。比如可以按照学生宿舍分组,方便学生交流、项目探讨;可以按学号顺序分组,这样分组教师操作比较简单;学生自由组合,他们会选择自己最熟悉的人合作,小组的团队合作表现突出,但学生在实际的工作岗位上会与不同的人合作,自由组合分组不利于学生与不同人交际和沟通能力的培养等;因此根据实际情况灵活选用分组方法。通常每位指导教师负责指导2~3 个小组的项目,每组都指定一名学生为小组组长,负责整个项目的统筹协调工作,并协助指导教师进行项目执行的检查和监督。在项目实施过程中指导教师必须进行全程指导、督促和检查,引导学生逐步掌握项目实施的思路和方法。
3.2 项目申报
项目申报通常在两周内完成,难点在于项目选题。学期项目要反映出学生综合运用本学期所学课程知识与技能及本学期各学习领域的能力。②因此学期项目一般要围绕这一学期的一门主导课程为主进行选题,且完成此项目需涉及本学期所学其他课程的相关知识。选题难易程度要把握好。选题简单,学生很容易完成,无法实现学生本学期学习的各领域知识和技能的要求,工作量不足,很难创新;难度系数太大,又会使学生失去信心,甚至有挫败感。因此在选题时,老师要把关,既要能激发学生的工作热情,发挥其主观能动性,又要有挑战性,在老师的点播下,让学生跳一跳摘到果子,学生感到很有成就感,各种能力会得到很大提升;更重要的是项目选题要突出真实性、实践性、完整性和创新性的特点。比如我院电气自动化专业在项目选题时,可以考虑与维修电工(中高级)、PLC系统设计师(中高级)等职业资格认证相结合,也很好地实现“课证融通”;也可以针对企业生产性综合训练的项目系统中真实的企业产品生产或系统开发为项目。对于较好的项目,可以申请重点学期项目,学院给予一定的项目经费支持。
3.3 项目的开展
确定好选题后,学生制定项目实施计划。根据项目的任务和具体要求,小组分工协作。在整个项目实施过程中,指导老师跟踪督促、检查,每周至少一次与小组成员碰头交流,学生汇报项目进展情况及执行过程存在疑难问题,教师提供参考资料或参考学习网站等或参与讨论并启发式指导,提出可操作性建议和方法,引领学生解决项目实施过程中出现的各种问题。项目的实施周期通常需要11~13个星期。
3.4 项目评价
项目评价,通常在学期的最后两周进行。对项目进行评价,我们注重的不是最终结果,注重的是学生对知识和技能灵活运用的能力、解决问题的能力;考察学生的工作态度、个人表现、团队合作与沟通能力等职业素养。评价以项目实施的过程考核与汇报答辩等相结合的方式为主。专业负责人统一组织学期项目答辩,答辩考核小组由3~5位老师,其中至少有1位来自企业工程师或专家组成。各小组委派一名学生进行项目的汇报、成果的展示,小组成员回答评委的问题,由评委对项目质量与汇报的综合表现给出项目小组答辩成绩;个人成绩是由小组成员互评、指导老师评价与答辩老师的评价的综合评定。
3.5 项目材料归档
学期项目结束后,如汇报PPT、项目报告、制作的实物、答辩照片等所有材料全部归档保存。
4 项目管理
我院学期项目管理在学院网上进行,体现教学管理信息化、科学化。教师、学生进入“学期项目智能管理系统”,学生填写项目申报、进度计划与报告、项目中期报告及项目成果报告等;教师下发任务、审核进度报告、指导意见、审核项目、答辩信息及评分等环节都在系统里进行。
5 结束语
我院电气自动化专业实施“学期项目”人才培养模式,通过四个学期项目训练,循序渐进、能力递进,大大提升了学生综合技能和职业素养,他们很容易适应企业岗位,上手非常快,提高了企业效率,培养出面向企业、能够从事专业工作的高技能可持续发展型人才,从而更好地实现学院教育教学人才培养目标,因此我院电气自动化专业毕业生很受企业青睐。
注释