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合作学习法(cooperative learning)是一种结构化、系统化的教学策略,由2~6名能力各异的学生组成一个小组,经合作和互助的方式从事学习活动,共同完成小组的学习目标,在促进每个人的学习水平的前提下,提高整体成绩,并获取小组奖励。合作学习的目的不仅是培养学生主动求知的能力,而且还能提高学生合作过程中的人际交流能力。这种思想来源于杜威集体活动和集体项目(group projects)的观点,以及他在“民主和教育”中提出的理论,即学生应当在一起学习公民和社会责任。通过新的教学方法的实施,激发了学生在主动中学习,在合作中学习,在竞争中学习的意识,收到了良好的教学效果。现将该教学模式总结如下。
一、对象与方法
1.对象
在2009级机电一体化五年制高级班随机抽取1个班作为实验对象。该班共有学生46名,全部为男生,年龄在17~19岁。
2.方法
选用中国劳动社会保障出版社出版的《电力拖动控制线路与技能训练》教材第三单元的课题五“X62W万能铣床电气控制线路检修”进行本教学实验。经过教材内容分析,强调理论与实践并重,将学时重新分配:教师讲授部分所占学时适当删减,增补实训实践学时。通过设置典型故障,由学生分组合作展现本组学习成果,以合作学习法教学,并及时以现场测验和问卷调查了解教学效果。
(1)课前准备。①分组。将学生进行异质分组,每组6人,每组都由6位能力各异的学生组成,并指定综合能力最强的同学为小组长,负责组织小组成员讨论学习计划、分解学习任务等。②布置任务。教师在授课前要求各组完成两个任务:一是充分收集铣床资料,了解铣床的主要结构和运动形式,观察操作的铣床,记录操作规程。可利用网络、学校图书馆、学校机加工中心、学校数控协会等资源获取以上信息。二是根据工作任务,绘制铣床各主令电器元件的安装位置图和铣床配电盘电器元件的布置图,观察操作手柄处于不同位置时,行程开关的工作状态及运动部件的工作情况。
(2)实施。①课前检查。正式上课前,检查各组课前任务的完成情况,并给予评分。②组间共享与学习目标呈现。将各组收集的材料展示、筛选、点评,对材料收集不全的部分老师给予补充,引导全体同学进一步熟悉机床的结构及运动控制。教师播放事先准备好的有关铣床内部结构及铣床操作的视频,深入学习机床的机械传动机构、液压控制回路,分析机械、电气、液压联合控制部分工作原理。在此基础上,呈现本课题的学习目标:检修X62W万能铣床电气控制线路。③集中授课。以教师讲授为主,重点讲解工业机械电气设备维修的一般要求及一般方法,并在实训柜上人为设置故障点,由教师示范检修,边分析边检查,直至故障排除。④合作学习。由组长在本组实训柜上设置故障点。故障点公开,由易到难,故障点个数不断增加。在各组长组织下,全组成员共同合作,学习如何从故障现象着手进行分析,如何采用正确的检查步骤和检修方法进行检修。⑤学习效果检验。由教师在各组实训柜上一次设置2~3个故障点,要求采用正确的检查排除方法,在规定时间内查出并排除故障。⑥学习成果汇报及评价。组长代表本组向教师及其他组同学展示检修记录,汇报本组故障排除过程及方法。各组员谈收获,讲体会,说心得,台下的同学可提出建议,提出优秀建议的同学所在组可获加分奖励。汇报完毕后,由老师及其他组组长组成的“评委团”对该组的学习成果进行评价打分。表现优秀的小组,组员平时成绩给予加分。⑦归纳总结。最后,由教师针对各组学习情况、存在的问题做总结,归纳机床电气设备检修的一般要求和常用方法。
二、效果调查
教学评议以问卷调查方式在课后进行。给实验班学生每人发放一份教学评议表,了解学生对该教学方法的评价。发放46份,回收46份,有效问卷回收率100%。统计结果见下表。
三、总结与分析
1.教学效果
关键字:项目 任务 目标 模式 能力 素养
中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)04(b)-0166-01
《电气控制技术与PLC技术》课程是中等职业学校电气及相关专业的一门专业核心课程,也是一门实践性和应用性很强的课程。以往传统的教学过程中一般存在以下几个问题:一是先理论后实践,实践教学往往与理论教学脱节,学生缺乏知识的有效应用能力。二是过于强调教学结果,忽视教学过程,缺少在学习过程中对学生能力的评价。三是教学手段单一,教学方法陈旧,现代化教学资源利用不够,教学内容与企业实际需求脱节。四是缺乏科学、系统的考核评价体系,不能全面客观地反映学生对课程知识的掌握及运用程,特别是不能很好地反映其动手应用能力。在此次教学改革过程中引入了项目教学法,项目化教学主要强调工学结合、理实并重、学用一致、"教-学-做"的一体化,通过师生互动来激发学生的学习兴趣,培养学生的职业技能、工程实践创新能力和综合素质,大大提高了教学质量。
1 明确教学目标
要进行教学改革必须先要明确教学目标,做到有的放矢。项目化教学目标主要包含知识目标,能力目标和素养目标。
1.1 知识目标
常用低压电器的选择和整定、基本控制电路、典型设备的控制电路分析及维修;PLC指令系统、PLC的配置;梯形图程序编制及应用设计、PLC编程软件和组态软件的使用。
1.2 能力目标
掌握基本的继电-接触器控制线路的安装及PLC改造,了解常用机床电气控制线路的故障检修;掌握PLC的程序录入、检查、运行和PLC接线的方法。掌握PLC的工程应用、维护和使用以及PLC在机床电气控制线路的应用。
1.3 素养目标
了解自动化技术发展的方向和趋势,树立积极的人生观点。培养学生的创新素质和严谨求实的科学态度、精神、形成科学的世界观。良好的语言表达能力,有条理地表达自己的思想、态度和观点在教学过程中,培养学生信息交流及合作、学习及工作能力、独立性的责任感、毅力、适应社会能力。
2 改革教学模式
以往的教学模式是以理论和实训分开进行,学生在理论课上由于没有实物对照,不容易理解。为加强实践技能,实现培养应用型人才的目标,在教学过程中以学生的发展为本,采用基于工作过程的项目导向、任务驱动教学模式,重视培养学生的综合素质和职业能力,以适应企业发展的要求,为学生的可持续发展奠定基础。教学过程中,教学过程改革:(1)明确目标、适当分组;(2)选择内容、搜寻资源;(3)项目分析、初定方案;(4)确定方案、仿真练习;(5)项目实施、操作加工;(6)项目答辩、评价总结。教学过程也应融入对学生职业道德和职业意识的培养。整个教学过程体现“做中学、做中教”,积极探索“理实一体”的教学模式,使机床电器控制与PLC这门课的教学过程与实际相结合,通过具体的电气控制实例的演示,激发学生的学习兴趣,让学生自己动手制作基本的电气控制线路以及PLC控制的实例,以提高学生的动手能力,激发学生的探索精神。
3 教学内容改革
经过近两年的企业岗位需求的调研,我们发现企业基本都需要电气控制线路安装、调试、运行、维护等应用能力的技能型人才。在内容上跟据企业岗位所需,把个各知识点都融合成了一个个具体的操作项目,项目下会有子项目和完成项目的不同任务。
我们所设计的《电气控制与PLC》教学内容主要由继电接触器控制基本线路的安装与调试PLC改造、机床继电接触器控制线路的安装与调试、工业PLC控制编程应用一、工业PLC控制编程二四个大项目组成。四个项目总学时为200学时。
其中项目一是基本控制线路的安装、调试和PLC改造,由电动机点动长动继电-接触器控制线路的安装与PLC改造、PLC的硬件及I/O连接、三相异步电动机顺序控制线路的安装接线及PLC改造、电动机制动控制及PLC改造四个子项目组成,主要让学生掌握基本机电接触器控制线路的安装、接线与调试,认识PLC、了解PLC编程、掌握其接线和控制运行方法。 占用课时70学时。
项目二由CA6140车床控制线路的安装、接线及PLC改造、T68镗床控制线路的安装、调试及PLC改造、X62W铣床继电接触控制线路的安装、调试及PLC改造由三个子项目组成,使学生掌握基本继电接触器控制的一个综合应用。占用课时80学时
项目三和项目四是工业PLC控制编程的应用,由十字路通灯的PLC控制、电镀生产线的PLC控制、自动送料装车系统的PLC控制、PLC实现恒压供水的控制、以及步进电机的PLC控制五各子项目组成,使学生了解来自工业和交通方面的PLC控制应用,进一步激发学生学习PLC的兴趣。占用课时50学时。
4 改革考核方式
考核突出对学生基本知识、基础理论、实践技能、综合能力、职业能力、创新能力的考核,充分体现全程化、多元化课程考核的思想,增加课程考核方式和内容的透明度,使教师更加明确教学的针对性。
“电气控制与PLC”课程考核评价体系项目分析在“电气控制与PLC”课程考核新评价体系中,学习态度考核占20%,实践能力考核占40%,期末综合考核占40%,三项成绩之和即为学生该门课程的总评成绩。
学习态度考核考核指标包括学生平时上课出勤和作业完成的情况。平时出勤主要由授课教师每次上课点名考核,占课程总评成绩10%,学生无故旷课一节扣一分,直至10分扣完为止。作业占课程总评成绩的10%。
实训项目考核成绩占总评成绩的20%,由10个实训项目构成,学习时间一周。考核指标主要考核实训态度、实际操作、实训报告,在实训项目实施的过程中,由课程组老师综合评定每个学生的实训成绩。课程设计考核成绩占总评成绩的20%学,分组(4~6名学生为一组)进行。
期末综合考核期末综合考核于学期末采用笔试闭卷的形式进行,主要考核“电气控制与PLC”基本理论知识。
总之,为使学生的理论知识能真正与实际操作相结合,为以后从事专业型工作奠定坚实的基础,项目式教学的确是一种很好的教学方法。项目是教学方法对教师的专业知识和实践操作水平是一个很大的挑战,希望教师们多参加培训多下企业锻炼,做一名合格的“双师型”人才,为国家培养出更好更实用性技能型人才。
参考文献
[1] 齐占庆,王振臣.机床电器控制技术[M].4版.北京:机械工业出版社.
[2] 王兆明.电气控制与PLC技术[M].4版.北京:清华大学出版社.
1.引言
《机床电气控制技术》课程是一门理论性和实践性都很强的职业技术课。该课程的任务是使学生了解电力拖动的一般知识;熟悉掌握低压电器、电动机的工作原理、特性、应用和选用方法;掌握机床电气原理图的读图方法,能够在生产现场分析和排除机床电气故障;掌握PLC的编程方法及其在机床上的应用;了解最新电气控制技术在机床上的应用。是一门知识覆盖面广、涉及内容多、更新发展快、既强调理论而又偏重实践应用的课程,是学生走向工作岗位可能直接应用的一门专业知识。
中职教育以就业为导向,是一种直接面向工作岗位的就业教育,而现有的重视理论忽略实践的教学模式显然不适应这个导向,对本门课程的教学方法进行必要的调整和改革是必然的趋势。
2.课程教学存在的问题
首先,该课程内容专业性比较强,内容较深,着重培养学生分析和解决实际问题的能力,而中职学生存在文化基础差、知识结构不完善的一种现状,对理论知识的理解和接受能力较差。
其次,教学方法很大程度地影响了学生学习该门课程的兴趣。方法不得当,会使学生认为该课程理论性太强,内容很难,枯燥无味。
再次,在目前使用的教材中,理论性太强,缺乏理论和技能相结合的部分,而且教材中所介绍的低压电器和基本控制电路也逐渐被淘汰或被新型元件和控制方法所代替,教材中很少涉及到近年来出现的新型电子元件及控制方法,不利于学生了解和掌握新产品和新技术。
最后,考核制度和方法也制约学生实际动手能力的提高,该门课程的考核方式还停留在书面试卷考核,考试成绩的好坏不能充分反映学生对该课程知识掌握和运用的程度。
综上所述,沿用传统教学内容和教学方法难以学生更好地掌握该门课程的内容,无法完成培养目标的要求。因此,必须更新观念,选取理论和实践相结合的教材和教学方法,更新理论知识内容、采用计算机辅助教学手段、强化实践教学和训练在内的全方位的课程教学新体系,充分调动教师和学生两方面的积极性,利用各种教学方法和手段,全面提高该课程的教学质量。
3.教学方法探讨
在教育部关于制定中等职业学校教学计划的原则意见中提到,中职教育必须坚持“做中学、做中教”,突出职业教育特色,高度重视实践和实训教学环节,强化学生的实践能力和职业技能培养,提高学生的实际动手能力。针对该培养目标和《机床电气控制技术》课程教学中存在的问题,对本课程教学方法作了如下探讨。
3.1上好第一节课,激发学生的兴趣
兴趣是最好的老师,激发学生学习兴趣、调动学生自主学习的策略兴趣是成功的先导。因此第一节课显得尤为重要,怎么才能更好的吸引学生的兴趣?在教学中发现,采用结合生活、生产实际中电机及拖动的应用案例展开教学效果最好。用提问和分组讨论的方式引导学生发现和总结电机和拖动的案例并加以解释,学生会恍然大悟:原来校门口卷闸门的开、合是靠电动机正反转控制的;原来冰箱的门一开就能亮灯是有行程开关在工作;原来生活中有很多的电器是需要各种电动机来带动的。一旦学生对该门学科感兴趣,他们就会愿意深入地、兴致勃勃地学习这门课程。
3.2加强直观教学,活跃课堂气氛
在教学中采用实物、现场演示等直观教学手段,利用实物和多媒体课件教学相结合的模式,可以增加学生感性认识,提高学习兴趣。例如在介绍常用低压电器时,讲实物带进课堂,结合多媒体课件显示低压电器的内部结构和动作的动态效果,既可以帮助学生理解电器的结构,又可了解它的工作原理,将枯燥的电器变得有趣。老师在讲解理论知识的时候,增加和学生的互动环节,引导学生结合自己看到的实物和多媒体课件,总结归纳,提高学生的分析能力。
3.3采用新的教学方法,提高学生的动手能力
理论课堂内容再丰富,都不如学生亲自动手验证。本门课程采用理论和实践一体化教学,做中学,学中做,摒弃传统的理论为主,实训为辅的教学方法,引进项目教学管理,效果比较好。
项目教学法是以实际应用为目的,通过师生共同完成教学项目而使学生获知识、能力的教学方法。以小组为学习单位,步骤一般为:咨询、计划、决策、实施、检查、评估。项目教学法强调学生在学习过程中的主体地位,提倡“个性化”的学习,主张以学生学习为主,教师指导为辅,学生通过完成教学项目,能有效调动学习的积极性,既掌握实践技能,又掌握相关理论知识,既学习了课程,又学习了工作方法,能够充分发掘学生的创造潜能,提高学生解决实际问题的综合能力。
以学习三相交流异步电动机正反转控制电路为例。首先,根据学生的学习能力、性格特点、知识结构的情况,对学生进行合理化的分组,每组设置一名组长(项目经理)。由组长负责组织小组成员讨论项目要求,落实项目分工并实施,形成教师、组长、小组成员的三级管理体制。其次,下达任务书,老师将本次实训需要完成的项目进行简单扼要的介绍,讲授相关知识点,并组织学生讨论。明确目标后,将任务下达给各个小组,组长进行细化和分工,项目由整个小组合作完成。第三,引导学生按照项目管理的方法完成各个步骤。
咨询:由学生自行收集该项目所需要的元器件的相关资料,电路图,相关理论知识。主要锻炼学生收集资料的能力。
计划和决策:对资料收集情况的检验,列出元器件明细表,绘制电气原理图、元件布置图和安装接线图,并设计工作步骤。引导学生发挥主观能动性,培养学生独立思考、独立工作的能力。
实施:按照图纸和设计出的工作步骤进行工作,培养学生的动手操作能力,并在这个过程中,学习如何处理工作过程中的各种问题,提高总结归纳的能力。
检查和评估:项目完成后,根据项目任务书中需要达到的标准,由学生自查,以此培养学生发现问题和自我评价能力。之后,教师再对学生自查结果进行检查和评价。在评价的时候,适当表扬和鼓励学生,激发他们的学习兴趣和创新精神。对于项目完成较差的小组,指出他们的不足和改进的方向,鼓励学生向项目完成较好的小组学习,帮助学生共同进步。
除此之外,要求学生必须做好实训前的准备,强化自学实验的效果,要求学生在动手的同时多思考,并对实训结果做出简要分析,得出结论。另外,鼓励学生进行课外实践,积极参加兴趣小组,以培养学生的创新能力。
3.4调整考核方式,促进学生全面发展
传统的考核方式多是笔试的方式,不能很好地反映学生掌握这门课程的程度,而且这个导向也不利于鼓励学生多动手实践,因此应把理论考核是实操考试有机结合,提高学生的动手能力。同时注重学生平时的考核,把平时学生课外作业、课堂讨论发言等作为考核内容。考试题注重知识运用和能力的考核,减少死记硬背的考试内容,增加综合性、应用性试题比率。
3.5加强教师专业技能的培养
《机床电气控制技术》是一门应用性很强的专业课程,为此要求任课教师除了具有较高的理论水平外,还必须具有很强的实操能力。为了适应这一要求,教师除了完成理论课讲授任务、同时应多了解企业的人才需求,多了解各种机床的电气原理和操作,还要积极参与实训中心的各项工作,从整体上提高自身素质。
4.结束语
笔者通过对《机床电气控制技术》课程的分析,结合中职学生的实际情况,针对教学中存在的一些问题,对目前的教学方法提出一些自己的建议和措施,力求通过调整以解决该课程教学中存在的这些问题,提高学生的学习热情,充分调动教师和学生的积极性,培养合格的符合专业培养目标和社会需求的技术人才。
参考文献:
[1]连赛英.机床电气控制技术(第2版).机械工业出版社,2006.
[2]电力拖动控制线路与技能训练(第四版).中国劳动社会保障出版社,2007.
关键词:数控机床;故障诊断;维修;教学方法
Exploration and Practice in NC machine diagnosis and maintenance
Guan Wei
Dalian vocational technology college, Dalian, 116033, China
Abstract: By analyzing NC manufacturing and maintenance course approaches, the author explores some new teaching methods in order to maximize teaching effects in NC manufacturing and maintenance class.
Key words: NC machine tool; fault diagnosis; maintenance; teaching method
近年来,随着我国数控技术的普及和数控设备的大量应用,大多数高职院校在数控技术专业或机电专业都开设了数控机床故障诊断与维修课程,在本课程教学中主要面临的困难有如下两方面:(1)课程教学中涉及的知识较多,如机械结构、电气控制、液压与气动、数控编程与工艺等,而高职学生底子薄,课程教学安排时间又有限,学习会有一定的难度。(2)数控机床维修要求学生有较强的故障判断分析能力和实际动手能力,在传统的教学模式下很难培养出来。因此如何保证数控机床故障诊断与维修课程内容的实用性、实效性?如何引导学生掌握该课程学习方法,提高技能?在有限的时间和空间内如何提高课堂教学效率?如何进行理论与实际相结合?如何加强现场管理,提高学生的综合素质?笔者针对以上几个问题在教学中进行了一些有效的探索。
1 教学内容选取
作为教师,只有了解现场维修人员的工作,才能知道我们教学中的重点是什么。20世纪七八十年代的数控维修人员要对模拟电路、数字电路有较深刻的理解,他们通过电烙铁、万用表、示波器修理损坏的电路板。但今天的数控技术紧随IT技术发展,电路板已被专用的大规模集成电路所取代,数据传送也由“并行传送”为主改为“串行传送”为主,目前示波器、万用表仅作为一些并行信号或静态信号的检测工具,对于CNC本身和数字伺服部分维修帮助非常有限。可以这样认为,今后现场维修人员能够处理的硬件将越来越少,取而代之的是借助各类软件及相关技术资料(厂家和数控系统提供),及时准确判断故障类型,确定维修方法。为了达到上述要求,必须建立“理”“实”一体化教学体系,在教学内容设计上应注重数控机床结构和数控系统的多样性,课堂上注重培养学生的自主学习能力,使学生能够触类旁通,由于新技术、新工艺、新产品的不断应用,要有一定的学习能力,跟上现代数控机床的发展。为了体现这一思路,可以将数控机床故障诊断与维修课程的教学内容体系设计如下:
(1)注重3个层面训练:即学生阅读电气图纸的训练;查阅相关维修资料的训练;故障检测与排除的训练。(2)6个教学内容模块:即数控机床低压电器部分的故障分析;数控系统的硬件装接;数控机床机械拆装及故障;可编控制器的应用;数控机床机电联调;数控机床常见故障排除。
通过上述教学内容的安排,使学生掌握数控机床维修的基本技能和方法。
2 做好相关知识拓展的教学
笔者总结自己多年数控机床调试维修的经验,认为要想快速准确地判断故障,适应数控技术的发展,必须拓展相关知识,加强理论基础。如本课程所需的一些专业基础知识包含在计算机原理、电子技术、电气控制与PLC、数控原理、液压原理、数控机床结构等课程中。学生如果在学习数控机床维修之前,对上述相关专业知识缺乏了解或者遗忘,在上课时会感到很吃力,听不懂,更谈不上有自己对故障现象的分析理解,在实践中无从下手,逐渐丧失对课程的学习兴趣,缺乏专业知识,也不利于学生今后的职业发展。对于这种情况,教师在典型故障分析过程中,对所涉及的有关专业知识,要进行适当的补充和拓展,使学生能够理论联系实际,掌握所学内容,拓宽维修思路。如在讲解数控机床回参考点故障时,就必须增加数控原理中光电编码器的知识点,这样学生才能理解回参考点工作原理。而讲解电动刀架常见故障分析时,需补充霍尔开关的相关知识,学生才能理解刀架转不停的故障检测方法。有理论做基础,能收到事半功倍的效果,数控机床故障才能快速准确地定位,增加学生学习该课程的自信心和兴趣。在数控故障中,往往是同一现象,原因却很多,没有理论作基础,光靠经验是不行的,这也是目前部分企业在岗电工,至今仍无法承担数控维修的原因。
3 教学中合理安排实践教学
由于数控机床采用的数控系统专业性非常强,不同品牌数控系统,其结构、诊断方法、参数设置差异非常大,作为职业技术教育,数控维修授课及实训设备应该有针对性,由于各种原因,大部分学校实训设备不能完全跟上数控系统的更新,因此很难培养走出校门就基本满足企业需要的数控维修调试人员,在教学环节中必须注重加强学生实践环节的培养,可以采用如下方式:数控维修仿真─数控系统连接调试─数控机床整机故障维修。
【关键词】高职院校 数控设备故障诊断与维修 教学方法
【中图分类号】C42 【文献标识码】A 【文章编号】1009-9646(2008)09(a)-0134-01
《数控设备故障诊断与维修》是高等职业类院校数控技术专业的一门核心专业课程。其任务主要为培养学生具有数控机床管理与维护、数控机床的选购、安装、调试及验收的能力,同时掌握数控机床的结构原理,常用的故障诊断与维修方法等综合能力。数控机床是典型的机电一体化产品,其功能由微处理技术、液压与气动技术、机械技术及电子技术、信息技术等多领域有机结合而成,这就决定了在学习数控设备维修时,具有涉及领域宽、技术面广、难以掌握的特点。
为了使学生能够更好的掌握这门课程,以便将来能够顺利走向工作岗位,同时拓宽就业面,笔者根据这门课程的特点,总结了以下几点,供大家参考。
1 培养兴趣,认清目标,提高学生学习的主动性和积极性
由于高职类院校学生的基础知识相对薄弱,学习本课程相对吃力,学生普遍有畏难情绪,认为自己学不好。作为教师首要做的就是培养学生的学习兴趣,帮助学生认清当前人才的需求形势,从而提高学生学习的主动性和积极性,打消学生的畏难情绪和不自信的心理。教师要充分利用多媒体和网络技术,通过视频、录音、动画演示(如电动机工作原理动画)等,使学生建立起学习兴趣。带领学生到维修现场参观,使维修操作以直观的形式展现在学生面前。
同时要向学生介绍当今数控领域的就业形势,如我国企业急需一大批数控技术应用人才,广东省劳动和社会保障厅的数据显示[1],我省的数控高级技术人员缺口达50万,而在全国范围内缺200万(2006年),根据我国现阶段数控人才的培养规模和速度,在未来几年十几年内数控人才仍将严重缺乏。而对人才的要求则有较大变化,所需求的不仅仅是操作人员[2],更重要的是集数控编程、操作及维修一体化的高技能人才,即未来工厂数控机床要求操作、编程、保养及维修都由一个人来做。从厂家来讲是宁缺务滥,即必须有真才实学,具备全面的能力,否则很难适应未来的需要。这是学好这门课程的现实背景和最大动力之一。
2 扎实基础,模块式讲授,采用分类式的教学方法
针对学生基础知识相对薄弱这一特点,在教学过程中要充分抓住新旧知识相互巩固这一环节,在回顾基础知识同时,适当加以扩展,形成现在所要讲授的知识点。针对某一知识体系的相对独立性采用模块化教学法:如在讲授主轴直流伺服系统的故障与维修时,在回顾电工学中直流电机的分类、结构、工作原理及控制原理的基础之上,自然引出其常见故障点,从而导出故障诊断及维修方法。使学生沿工作原理―控制方式―常见故障点―诊断方法―维修方法这一线索进行学习。这样就避免了学生由于对知识链的某一环节缺失而导致的学习困难。造成学习信心不足,兴趣不够,出现难学―学不会的恶性循环。并且在讲解过程中要做到深入浅出,一些繁杂的公式推导可加以简化甚至不讲,让学生作为已知来应用,新知识巩固之后再对该公式进行讲解和强化。对于基础知识较牢固的同学可同时进行单独推导讲解,做到根据学生的特点进行分类教学。
3 理顺教材,统筹知识,优化课程资源
授课之前一定要理顺教材,要做到繁简适当,重点突出。同时要根据自己的实际情况适当调节教学内容[3],如SIEMENS810系统数控机床的基本操作和SIEMENS810系统的故障诊断与维修这两章,对于数控机床多是日本FANUC系统的院校,在讲解SIEMENS810系统的知识时可以只做一些常规性的了解,而根据自己的实际状况,通过查找相关资料,对FANUC系统机床的操作及故障诊断与维修进行详细的模块式讲解,以便学生能够充分利用现有资源进行实际操作,强化学习效果,即做到讲授灵活。对于电器系统的故障与维修及可编程控制器模块的故障诊断与维修部分,可在前修课程《电气控制与PLC》的基础上,直接进入其故障诊断与维修部分,对其结构及原理部分做简要介绍即可,从而避免知识的重复性讲授。
4 仿真模拟,实验台演练,加强理论与实践的结合
实训是本课程的重要组成部分,直接影响着学生综合能力的提高和职业素质的形成,因此本课程必须强化实训环节,同时注重与理论的结合。实训课设为仿真训练和综合实验台训练两部分,首先要求学生使用仿真软件对数控机床的机床模型、电气、故障的设置与诊断进行模拟训练,能够在仿真软件中熟练进行各种拆卸组装、电气回路的连接与接线及故障设置与诊断,然后在到综合实验台上进行实际训练,使学生通过实训扎实而灵活的掌握数控机床电气回路的原理与设计、数控机床电气回路的整体接线与调试、数控机床电气回路的故障检测和排除技术、高速电主轴电气回路的连接和维修、限位传感器接线和维修、变频调速综合实验和维修技术、步进系统的硬件设计(包括电机、驱动器和控制器)、步进电机系统选型和电缆连接等维修所必需的技术。在实训后期教师设置一些故障,要求学生能够进行正确的诊断与维修作,并以此为对学生考核的凭证,以增强对学生的量化考核和监督。
5 总结
本文以高职高专院校新人才培养模式及提升产学结合水平为理论指导,针对高职院校学生在学习《数控设备故障诊断与维修》课程中遇到的困难,在教学方法上提出了四点改进意见,通过对传统教学方法的改进,改善了学生的学习兴趣不高及有畏难情绪这一状况,便于提高本门课程的教学质量。
参考文献
[1] 王美娇.高级数控人才培养新探[J].高级技术人才培养技术与创新管理.2007(2).
[2] 刘永久.数控机床故障诊断与维修技术[M].北京:机械工业出版社.2007.9.
[3] 蒋洪平.数控设备故障诊断与维修[M]. 北京:理工大学出版社.2007.7.
[4] 娄斌超.数控维修电工职业技能训练教程[M].北京:高等教育出版社.2005.7.
【关键词】LBL;TBL;CBL;PBL;电机与电气控制技术;教学效果
《电机与电气控制技术》是我校机电一体化专业的一门主要专业技术课程。该课程主要包括,三相异步电动机、直流电动机、控制电机、常用低压电器、继电器―――控制系统基本环节、典型设备的电气控制、电气控制系统设计等。它不仅为后续专业课程(如机电装调等)准备必要的基础知识,又可以作为一门独立的专业技术课,直接为工农业生产服务。但是该课程对高职二年级的学生来说,学习该课程还是有一定的难度。这给我们任课教师就探索该课程的教学方法提出了思考,接下来笔者就LBL、TBL、CBL与PBL的实际应用谈谈自己的观点。
1、LBL教学法的弊端
《电机与电气控制技术》与《电路》相比,不仅有电的物理量又有磁的联系,难度加大;不仅有时间向量又有空间向量,物理概念多,且比较抽象。因此学生时会有畏难情绪。本课程若还是只采用传统的以LBL(lecture-based learning)教学方式,采用“黑板+粉笔”的教师为主导方法,学生只是被动接受教学内容,对于元器件结构、电动机原理、电气控制等过程等是死记硬背,专业课的学习对学生来说是痛苦的和枯燥乏味的。
2、TBL、CBL与PBL的特点
TBL(Team-Based Learning)是以团队为基础的教学法。TBL主要以一个小型组织化的学习环境为条件,以小组团队讨论合作为形式,以提高学生自主探究、合作学习、语言表达和沟通能力等综合素质为目标的一种学习模式,同时还具有课堂气氛活跃,师生互动性好的优点,在提高学生学习效率和综合素质上的有较大的优势。
CBL((Case-Based Learning)是一种以案例为基础的教学法。由于案例教学法要求学生直接参与对案例的分析、讨论和评价,为锻炼学生的语言表达能力、解决问题的能力以及创新能力创造了条件。因此,在给高职二年级学生上课时使用比较合适。
PBL(Problem-Based Learning)是以问题为导向的教学方法。PBL 将学习与实际的任务或问题(driving question)挂钩,以问题为学习的起点;学生的一切学习内容是以问题为主轴所架构的,通过学生自主探究和合作来解决问题,从而学习隐含在问题背后的科学知识,形成解决问题的技能和自主学习的能力。
3、电气控制技术课程采用联合教学法的可行性及方法
该课程的很多教学内容都会安排在理实一体化教室或相关实训室里面上。一般来说,教室里都是大的实验桌,这样比较方便分组进行团队教学。以各种电气控制案例为中心,采用循序渐进的探究式提问为导向,通过团队合作的方法来探讨每次课的知识点,这样不仅提高了学生的学习兴趣,而且,更易于每次课知识点的内化。
联合教学法包括准备、实施和总结三个阶段。现以CW6163B型车床电气控制原理分析为例。
(1)课前准备 : ①将学生分组:根据每个学生的学习习惯和性格特点,一般将一个班分为6组。②布置项目任务书:要求学生根据任务书在课前做好充分准备,通过书面或电子等方式来收集机床资料,了解机床的加工特点和运动方式以及主要组成部件。
(2)实施阶段:①探究式提问:以车床分析该电气原理图的构成,并思考为何要如此设计?每个元器件在原理图中的作用是什么?请每小组分析电气控制原理 ②学生对以上提问进行小组讨论,教师巡回指导③每组派一名代表来回答小组讨论结果,教师引导全班同学共同思考分析④全班同学对问题的正确答案达成共识,使本次课知识点逐渐内化。车床三只电动机的作用,他们之间的控制关系,以及每只电动机控制原理和控制特点。
(3)归纳总结:这个阶段教师通过对探究式所提问题进行循序渐进的归纳,通过对车床电气控制原理的分析,使学生对该课程的前后知识点形成一个系统的概念;并对每组在本次课的表现及讨论情况做出客观的评价。
4、联合教学法的实用性
通过学生对教学评议表的测评,大部分学生较赞成教师在该课程中采用联合教学法。主要要以下优点:
(1)激发了学生学习的积极性:采用TBL教学法后,把教师讲授为主导的课堂转变为团队研究工作小组,把被动接受转变为主动探究,使得枯燥难懂的专业课变为学生的探索案例课。
(2)真正使知识点内化:只有学生自己动脑思考、分析后的内容,他才会有深刻记忆;用联合教学法从一开始的准备到课堂讨论到归纳总结,这些过程都以学生为主体,培养了学生自主学习的意识以及分析问题、解决问题的能力。
5、联合教学法在应用中存在的问题及解决办法
(1)联合教学法虽然在课堂上体现出来的是以学生为主导,教师似乎很轻松,其实不然,采用这种教学方法,要求老师更多的是“功夫在诗外”。从一开始的准备到导入,课堂讨论到归纳总结,案例的采用、项目任务书的编制,都体现了老师的用心良苦。这需要教师在课外花大量的时间精心准备。
(2)采用这种联合教学法,在课堂中往往会出现这样一种情况:活泼大胆、自主学习能力较强的学生在课堂上比较踊跃,而内向害羞的学生却会“冷落”在一边。所以教师在小组分配任务要考虑到“事事有人做,人人有事做”,激发每个学生学习的积极性。
通过教学实践,笔者认为《电机与电气控制技术》该课程合理地采用TBL、CBL与PBL联合教学不仅激发了学生自主学习的内动力,而且便于学生温故而知新、融会贯通地掌握学习内容。更重要的是通过这种学习环境中,培养学生团结合作的团队精神和勤于动脑、勤于思考的好习惯。在教学中是一种值得推广的教学模式。
参考文献
以专业培养目标为中心建立理论教学体系,以专业岗位能力培养为中心,以实训基地为基础建立实践教学体系,理论教学与实践教学双线并行,既相互独立,自成体系,又通过生产实际紧密结合,理论教学为实践教学服务,实践教学以生产项目为载体,以生产实际为主线编排教学内容。
我们在近几年的教学实践中,根据不同性质的专业课通过不同的方式方法实践"专业理论与专业技能的双向同步教学法"教学模式,努力贯彻"按需施教,学用一体"的原则,积极探索教学方法与教学手段改革的新路子,不断研究和尝试行之有效的教学方法,取得了良好的教学效果,对于培养中职学生的创新能力和实践能力提供了比较好的教学方法与教学手段。
1 采用形式多样的教学方法
1.1 启发式教学
采用启发式教学可以调动学生的主动性、积极性和创造性,使课堂教学充满活力,我们把它归纳为由浅入深式启发、思考性启发、实践性启发、总结式启发的教学方法。比如:通过举出浅显的例子启发学生理解抽象的概念;采用提问的方式巧妙地引入新课;在课内实训中,由实际现象启发学生去理解课堂教学中的理论问题;而课堂小结、阶段总结总能启发学生进行温故知新的回顾,取得了良好的教学效果。
1.2 融合式教学
融合式教学是融"理论、演示、练习、反馈"于一体,提高学生学习兴趣与效果。比如《单片机技术及应用》课程就是在实验教学中,运用仿真软件,让学生编程并运行,观察内部RAM的内容变化以及内部寄存器的内容变化,将理论运用于实际中;在视频展台,展示老师在演示实验中的运行效果,以演示来直观地反映教学内容;在实训教学中,运用单片机仿真器和接口目标板,仿真运行接口程序,通过练习掌握学习的难点,加深对硬件的了解和学会简单的编程。
1.3 行为导向式教学
行为导向式教学就是通过规范的实训,培养学生的某一方面专业技能。比如《设备电气控制与维修》课程中,由专业教师自行研制的40台实训柜,为学生实践技能训练创造了规范、仿真的教学环境。教学实施过程中,既有理论教学、随堂实践教学,还有专用实践训练周。其中,随堂实践教学方法灵活、课时充足,实践技能训练按照"简单-复杂-综合"的顺序进行。实践课时与理论课时的比例达到了1:1,理论与实践得到了充分的结合,学生在该项知识技能方面基本可以实现零距离就业,用人单位对该课程的教学表示满意。
1.4 案例式教学
案例式教学就是通过举一反三的案例教学,培养学生的归纳与演绎能力。
利用教学电梯进行案例教学,为提高学生对PLC技术的应用能力,专门编制了3层3站简易教学电梯的实训课题,结合电梯生产厂家的实际生产图纸,培养学生对PLC课题的设计思路和设计方法,对照教学电梯,学生很容易了解电梯的控制原理,明白控制要求,能够按要求编制控制电路梯形图,提高了学生学习PLC的兴趣和系统调试能力。
运用机床电气排障柜进行案例式教学,为了使学生能在模拟的实践环境中练习机床电气控制线路中常见故障的排除,以实际机床控制线路为例,进行故障排除的分析和练习。例如,采用M7120平面磨床主电路和控制电路以及照明电路和信号电路、C650-2车床电气原理图等实际控制电路进行分析,并在实训柜上进行配线,实现相应控制,使学生能结合实际直观地进行演练。
在工厂供电课程中的案例教学,在介绍完基本的供配电系统设计和计算知识以后,我们以我校新实训楼供配电系统为实例,借用学校档案室的图纸,让同学了解实训楼的供配电系统组成,相关设备,如:变压器、母线等的选型办法,供电线路等。并结合对工厂配电站现场的参观增加学生的感性认识。
2 充分开发多种教学手段
(1)制作多媒体课件进行《电力电子技术》、《可编程控制器》和《单片机技术》的部分内容的教学。
(2)在《工厂供电》课程中采用投影仪进行实物教学,以直观形象地讲解提高学生的学习兴趣。
(3)在《工厂供电》课程中讲解发电内容时,放映录像片,让学生了解从发电到用电的整个过程,更好地将理论与实践相结合。
(4)对于专业课程的教学内容,采用课堂教学、课内实验、课外实训、毕业设计、毕业实习相结合的方式,使学生能够融会贯通地掌握专业知识,提高综合运用专业知识的能力。
3 结束语
《数控技术》课程的目标是:使学生对数控技术的基本理论,基本知识和基本编程方法有一定的认识,为以后从事数控机床加工技术工作及开拓新的技术领域打下必要的基础。该课程涉及的知识面广,需要信息量大,且实践性强。同时由于该课程在整个机械类课程体系中一般在最后一学期讲解,相应的学生的学习积极性不高,致使学生毕业后接触到数控加工时感觉很吃力。我校《数控技术》课程的教学采用先纯理论教学,后实训教学的方法。讲解理论时基本上使用静止的图片解释复杂的电气组成和机械组成的时空关系,而学生对机床的电气元件和机械零件理解不深,没有感性认识,所以理解就很困难。例如在讲述机床的电气控制工作原理时,其复杂内部控制以及在工作状态下的控制关系是非常抽象的,单凭教师的口述,根本无法连贯地将元件及系统运动情况展现,而现有的数控电气实训设备也由于师资力量的薄弱而无法发挥应有的作用。学生对结构、工作原理的理解还是存在很大的问题,对于想象能力较差的学生根本无法提高其学习的兴趣,给教师的教学也带来了很大的压力。所以,如何提高《数控技术》课程的教学质量,已成为我校课程教学改革研究的一个重点。
2《数控技术》课程教学模式改革的几项措施
2.1合企业需求和职业学校学生特点,合理安排教学内容
我校作为一所职业学校,学生来源广泛,学习基础参差不齐,对知识的理解和掌握能力有差距,这给教学工作带来了一定的难度。《数控技术》课程目前采用的教材一般先对电气和机械部分讲解,理论知识强调过多,到后面的电器控制回路和机械系统控制分析时,感觉联系不大;同时学生基础较差,对高深理论知识的理解也很有限。我校数控专业学生大多数毕业后进入一些从事机械加工和电子产品生产的公司,而目前的《数控技术》教学数控技术理论部分的知识内容和实践知识部分分开在不同的学期进行教学,学生学完理论知识不能及时的付诸实践,等到另外一学期上实训时,理论的内容基本上都遗忘了,两者严重脱节。因此,结合生产实际,应将理论和实训操作部分放在同一学期内建议分前十周后十周的教学方式,增强学生学习的连贯性。
2.2过程中多媒体课件的广泛使用,提高课堂教学效果
多媒体以其全面生动的声、像、图、文等综合课程信息颠覆传统的干巴巴的文字教学,有利于提升学生学习的注意力。同时,丰富多彩的多媒体课件也能激发学生的学习兴趣,提高学生学习的主动性。因此教学中应制作大量易于学生学习和理解的电器和机械控制系统课程动画素材,运用多样的教学载体,从挂图、教具到实物、动画;从板书到多媒体课件;努力营造真实的教学环境以追求最好的教学效果。
2.3强实训教学,提高学生的创新能力
课程实训教学的目标是通过加强实训环节的教学,使学生掌握基本的实训方法和实训技能,能熟练地运用电器基本回路和机械系统组合满足实际需要的数控加工系统以及编制数控程序和进行加工操作。同时加强实训教学,能加深学生对一些基本理论的理解。在理论讲解过程中穿插实训教学环节,使学生更容易更直观地理解复杂、难懂的结构和原理,同时在理解的基础上可以引导进行改进设计,提高学生的创新能力。我校现有的机械加工设备和电气实训设备为我们的实训教学提供了有力保证。比如介绍机床的结构及工作原理时,由于内部具有复杂的结构,学生仅仅通过看图和教师的讲授往往不易看懂、弄明白,可以在课堂讲授过程中穿行机床结构拆装实训,变抽象为具体,使学生形象的了解各类零件工作的实质。同时数控技术应紧跟时代潮流,与时俱进,充分利用计算机设备及软件进行仿真加工,对复杂零件利用计算机仿真软件进行自动编程,通过相应的数据传送通道将其输入到数控机床内,进行自动加工。
2.4建立试题库,学习评价,考核标准多样化
通常在机械类专业及其它相关学科专业的班级开设《数控技术》课程,工作量由几位老师承担,考试一般是各任课教师各自出题,难免具有片面性,且题目保密性差,因此各班成绩也无可比性,教学效果不明显。考试的目的是通过教师的“教”与学生的“学”的双向互动过程,通过考试学生、教师以及教学管理人员可以及时发现教学中存在的问题,进而改进课程教学,提高教育质量。通常实行教考分离是比较有效的措施。因此建立试题库并使用试题库进行考试是非常必要的。建立试题库既能为课程教学改革服务,使的考试科学化、规范化,减轻教师的工作强度,又有利于监控教学质量,是加强教学管理工作的重要手段之一。在考教分离同时还必须注重平时学习成绩考核,利用理论成绩、课堂表现、课后作业和实训并重的学习评价考核方式。例如对学生平时课堂参与状况、回答问题情况、作业完成情况,特别是实践教学中的能力表现等情况进行全面考核,记入成绩。
3总结
“教学做”一体化教学模式,旨在培养高技能应用型人才。著名教育专家弗雷德・海因里希教授“给你55分钟你可以造一座桥”的实例向世人介绍一种新的教学方法――项目教学法。本文以项目教学法为主,以案例教学、分组教学、“探究式学习”等为辅,讲述3M9730产品的电气安装过程,以此介绍项目教学法在产教结合产品中的应用。
1、项目任务的选取
3M9730是机床中第三类汽车、拖拉机专用磨床,用于汽缸平面的磨削,加工直径是300mm。它是机床厂完善的电气产品,能与书本知识紧密结合,以教学内容为依据,又有一定的实践空间,使理论教学在实践中得以证实并升华。项目的内容既能吸引学生的兴趣,使学生身临其境的体验一线生产员工成就感,体味学有所用,拓宽学生的思路,激发了学习欲望,所以选取《3M9730磨床电气安装与调试》进行项目教学,水到渠成。
2、项目的实施
要想完成3M9730磨床电气控制线路的安装与调试,从理论上要熟知3M9730磨床的主要运动形式和控制要求,会熟练分析电路图,从实践上准备工具、仪表和器材,选取正确的电器元件型号。按照安装工艺要求,合理布线、接线,从而体现理论与实践的完美配合。实训伊始,教师可以利用多媒体手段,利用视频、课件,讲述3M9730的运动形式,控制要求,工艺要求等,同时也可以用以前学生所做的优秀作品,进行案例教学,激发学生的兴趣和学习动能。
2.1 划分小组、制定项目计划
学生参与电气产品安装实践开始,我习惯对学生根据平时的综合表现对学生进行分组,提名组长负责制,并把全面反映职业资格标准和岗位规范要求及时提出,使项目计划能有效的嵌入学习目标和专业课程标准。然后由组长牵头,激励学生到现场参观,收集资料,获取信息。这样极大地激发了学习自觉性,进行“探究式学习”,自己讨论制定项目工作计划,确定工作步骤、分工、程序,以小组合作的方式实施计划,使学生的主体地位充分体现。
2.2 过程考核、组织项目实施
此阶段中,任务驱动,学生协作完成项目。学生依据项目计划中递进性和连贯性的单元项目,明确自己在小组中的任务分工及合作形式,然后按照已确定的工作步骤和程序工作。作为教师,我们还应该及时适当地提醒学生任务顺序和配合工厂的进度进行有效的调整和统筹,由浅入深地把知识和技能渗透到项目实施过程中,而不流于形式。学生从简单紧固件、元件检测识别、布线工艺、点滴开始,层层推进,恰当设置过渡性问题,引导学生从原理上理解,做好电路原理图,再转化到接线图,安装元件、最后接线、通电检验。
项目实施时间进度要求,指导教师要对项目实施环节认真检查,确保项目实施的真实性和严肃性,并及时实行过程考核。组长配合教师检查以下任务:(1)根据项目内容绘制出电气原理图及电器布置图,提交给指导教师,经老师审核后方可接线。(2)小组成员按组内所绘最佳电气原理图接线,要求严格按评分标准,从元件规格、型号选择、质量检测、器材固定、按图接线。(3)通电前检查:实训教师在电路检查方面给予适当指导,如主电路的“通路、短路、缺相”的检查;控制回路中的“自锁、联锁、启动、制动”等项目的检查,让学生在通电前对电路的正确性已了然于胸,能胸有成竹地通电试车。(4)通电试车:此过程中注意安全用电规范。
3、表达交流,总结评估
在项目完成后要及时进行总结评价,促进学生的可持续性发展。学生整理编写技术总结报告,记录项目实施过程问题,解决方法和技巧,梳理归纳项目草图、心得体会并进行自评,形成实训报告,提交老师。教师公布项目过程考核数据,进行项目小组之间的交流、共享、评价。教师和学生讨论,评判项目工作中出现的问题,学生解决问题的方法以及学生行动的特征。通过对比师生评价结果,找出造成结果差异的原因,从学生角度发现问题,提出改进意见,教师要引导学生尽量客观地从正面进行互相评价,了解自己的优势和不足,学习别人的特长和优点。选出优秀小组,向全班进行成果展示,并存档为以后的“产教结合”留取一线资料,同时优秀成果也被全校师生共享。
4、注意事项 过程剖析
通过3M9730的电气安装,我深知作为实训指导教师,项目式教学在生产任务中,必须做到以下几点:(1)教师应具有良好的专业素质,教学过程做好教师角色的转换,由灌输转变为组织、引导,使学生探究式自主学习。精心设计好单元教学中的内容和问题。教师指导要恰到好处,教师对学生的成果进行点评,对完成任务好、有创新内容的小组,教师要及时加以肯定与鼓励。对任务完成有欠缺的小组,则要与小组进行讨论分析,找出问题予以解决。(2)项目实施计划要细致有序,项目教学选题必须结合教材调用学生已有的知识与生产实际相结合,达到教学目的。学校教学资源和设施要达到项目教学法实施要求,项目实施要激励学生兴趣,实现“探究式学习”激发学习自觉性。(3)项目实施过程要任务驱动,团结协作。任课教师要过程考核,检查和督促每个学生任务的完成情况,注重教学目的和效果。(4)项目完成后要及时评价,学生和教师都做好总结分析。学生梳理归纳技巧和工艺,教师反思教学过程得失,总结经验,拔高技能,促进可持续性发展。
参考文献
[1]吴言.项目教学法,职业技术教育,2003.7.