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关键词:自动化生产线 教学做一体化 任务驱动
中图分类号:G642.0 文献标识码:C DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.23.182
1 引言
《自动生产线安装与调试》是一门综合性和系统性很强的专业课。综合性是指在该课程中,机械技术、微电子技术、电工电子技术、传感器技术、接口技术、信息变换技术、网络通信技术、触摸屏技术等多种技术有机结合,并综合应用到生产设备中;系统性是指生产线的传感检测、传输与处理、控制、执行与驱动等机构在微处理单元的控制下协调有序地工作,有机融合在一起。通过该课程的学习可以使学生全面实践工业控制自动化职业岗位所需的相关知识,具备在生产一线从事机电和自动化控制设备的操作、调试、维护、生产组织和管理及技术服务的能力,能有效提高学生的职业技能和职业素养。
2 教学方法的选取
目前,在我国职业教育大力改革,更关注学生创新能力、解决问题能力的背景下,特别是职业教育强调“工学结合”的实践性人才培养目标的定位下,《自动化生产线安装与调试》课程采用“教学做一体化”的教学方法,以任务驱动教学,将课堂移到实训室进行现场教学,通过情景教学,将理论和实践有机融合,学生在做中学,学中做。这种教学方法相对于传统的教学方法主要实现了两个转变,一是将以教师为中心转变为以学生为中心,二是将以教材为中心转变为以工作任务为中心。在教学过程中,可将教学内容分成若干个工作任务,根据学生的个性特点将学生分成若干小组,每个工作任务由各小组成员分工协作完成,使学生能自主学习、协作学习,通过完成任务掌握必备的知识和技能,这样不仅提高学生综合运用知识分析和解决问题的能力以及团队协作精神,而且也培养了他们的创新意识和创造才能。
3 教学内容的选取
以YL-335B自动化生产线为教学载体,该生产线包含供料、加工、装配、分拣及输送5个单元,涵盖了传感器技术、气动技术、低压电气控制技术、变频技术、步进电机技术、工业网络技术、PLC技术、电气系统的安装与调试技术、机械系统的安装与调试技术、系统的维护与故障诊断修复技术等,这是一个庞大而复杂的知识体系,教师需要紧紧围绕专业培养目标合理选择教学内容。
教学内容的选取应遵循职业性、针对性、适用性和实践性,即既要重视学生职业素养,使培养的学生适应企业对自动线的安装与调试的需求,也要依据认知规律,内容安排由浅入深,由单一到综合,依据这样的原则,教学内容的选取首先应该从机电设备类企业的调研着手,了解企业的职业岗位需求,包括诸如生产线操作、生产线的控制编程、生产线的安装与调试、生产线的维修、生产线的管理与维护等;其次明确岗位对应的工作任务包括生产辅助设备准备、生产线的调试与使用、生产加工工艺的制订、PLC控制程序的编写、机械电气及驱动装置的安装与调试、故障的诊断分析与排除、生产线的日常管理与维护;再基于这些工作任务进行能力重构,需要学生具备机械结构的装配能力、精度与灵敏度调整的能力、气动系统的安装与调试能力、传感器的选择安装与调整能力、电路的布线、电气设备的安装与调试能力、变频技术与伺服驱动技术的控制能力、PLC编程调试能力等;然后进行学习性任务的建立,包括:自动线结构与功能的认知、自动线的操作、单站的机械安装与调试、单站的气动安装与调试、单站的传感器安装与调试、单站电气线路的安装与调试、单站PLC编程与调试、通讯设置及总线连接、整机调试运行及故障诊断与分析排除,结合这些学习性任务和YL-335B明确教学任务包括:自动生产线的认知、供料单元的安装与调试、加工单元的安装与调试、装配单元的安装与调试、分拣单元的安装与调试、输送单元的安装与调试、自动生产线整机运行与调试。
4 教学组织和实施
教学实施的过程应在学校自动化生产线的理实一体化实训室,如果有校企合作,则可在工业现场,由企业专家边讲边做边评的方式进行,这样可使理论与实践紧密结合,让学生活学活用,大大激发学生的学习积极性,达到事半功倍的效果。
整个教学过程的组织和实施应该是以学生为主体,以教师为主导,将教学内容分成若干个子任务,每个任务的实施分为以下六个步骤进行。
4.1 提出任务
教师应根据教学内容与要求设定任务目标,提出具体要求,启发学生思考要完成此目标需要哪些相关的知识和技能,哪些是学生已经具备的,哪些是需要新学的。学生领任务书,明确任务要求。
4.2 制定计划
教师进行相关知识点的引入,启发学生分析与讨论,制定合理的计划。同时要将学生分组,划分学习小组时,教师要先对每个学生的个性特点、知识水平、能力及综合素质有一个大概的了解,然后采用让同组学生的理论能力、沟通能力、动手能力等形成互补,即“同组异质,组间同质”,通过这种分组方法,可以激发学生的学习兴趣,提高学生的竞争意识。学生分组自主分析与讨论,进行任务的拆分和人员的分配,制定实施计划。
4.3 方案决策
教师对各组所列方案进行点评,引导学生做出正确的决策方案。学生各组代表汇报计划实施方案。
4.4 任务实施
教师督查整个任务实施过程,进行现场的组织和管理,指导学生安全规范的操作。学生各小组成员分工协作在规定的时间内完成任务。
4.5 任务完成情况检查
教师巡视检查各组学生完成情况,并做平时成绩的记录。学生各小组整理实训台,交验任务完成情况。
4.6 分析评价
教师对学生任务实施的成果进行点评和总结,任务实施过程中遇到哪些问题,怎么解决的,并启发学生进行任务的拓展分析与思考。学生自评、互评,总结,写任务报告,进行拓展任务的思考与实践。
5 总结
该课程的教学一方面实现了课岗对接,教学的过程就是以岗导学的过程,同时学生通过该课程的学习,可以到企业从事生产线的操作、控制与编程、安装与调试、管理与维护等工作,也是学以通岗的过程。教学过程采用以任务驱动的教学做一体化方式符合学生学习的认知规律,能充分调动学生的主动性、积极性和参与性,学生在做中学到大量的知识和技能,实现了教学的整体优化,保证了课程教学目标和人才培养目标的实现。
参考文献:
【关键词】自动化生产线安装与调试 课程设计 工作过程
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2012)04C-0058-02
自动化生产线的广泛使用将会大大提高生产效率和产品的质量,由此企业对熟悉自动化生产线的维护人员的需求也将增加,目前适应这种岗位的技术型、技能型人才非常紧缺,这对高职教育提出了一个新问题。自动化生产线安装与调试课程是一门综合性和实践性很强的工程应用性课程,它包含了机械传动、气动控制、传感器、电机驱动与PLC控制、触摸屏及变频器等知识和技能,开设并上好这门课对于培养自动线人才具有重要意义。要使学生在学习过程中拥有相关技能、提高学生的专业综合能力、实现学校与企业的无缝对接,做好课程设计是关键。
一、课程设计的基本思想
美国著名的教育心理学家和杰出的教学设计理论家加涅提出“为学习设计教学”,意指是运用系统方法分析教学问题和确定教学目标,建立解决教学问题的策略方案、试行解决方案、评价试行结果和对方案进行修改的过程,是在教学之前对教学过程中的一切预先筹划、安排教学情境,以期达到教学目标的系统设计。现代教学设计突出以学生学习活动为中心,重视对学生学习心理的分析和研究,依据学生学习的规律设计教学活动,从而最大幅度地提高学生学习效率,促进学生科学素养的全面发展。
基于工作过程的课程设计以行动体系为基础,将学习领域转化为行动领域,让受训者经历完整的工作过程,在完成典型的具有综合性的工作任务过程中获取工作过程知识,解决“在工作中学习”和“在学习中工作”的问题。基于此理论确立课程设计的基本思想为:以实际岗位为参照,按照“校企合作、工学结合、专业教育与职业教育融通,工学交替、实境育人”的思路,根据专业职业岗位能力要求,以仿真工业现场——实训平台为载体,采用项目化教学,强调以工作任务为依托组织教学内容,以学生为主体开展教学活动,确立学生的中心角色和教师的主导作用,以服务专业能力的培养为中心。
二、课程设计
(一)典型的工作任务分析
通过开展电气自动化专业毕业生就业岗位的调研,并结合行业、企业和本地区对人才需求的状况,归纳出柳州铁道职业技术学院电气自动化技术专业首次就业岗位是自动化生产线的维修电工、调试员、机电设备维修员等,未来发展岗位是车间电气技术员、PLC程序设计员及系统维护技术骨干和班组长等基层管理者。以上职业岗位要求具有运行分析、故障检测、维修保养及编写整理技术文档、设备技术改造等专业技能。针对首次就业岗位和发展岗位工作任务分析,依据在实际工作中出现的频率、重要性,所能承载的知识、技能程度,确定本课程的典型工作任务是:机械设备的安装与调试、电气设备的规划与安装、传感器的安装与使用、气动回路的安装与调试、PLC程序的编制与调试、HMI(人机界面)的设计、设备故障的判断与排除等。
(二)课程目标
亚龙YL-335B自动生产线及亚龙YL-221柔性生产线训练装置归纳、总结了现代生产线的技术特点,与实际生产情况十分接近,因此我们选用这两个装置作为教学载体,在课程教学中使学生具有安装如送料、加工、装配、输送、分拣等工作单元的技能,具备构成一个典型的自动生产线的机械平台并联机调试的技能;理解并掌握在系统中的气动控制技术、机械技术(机械传动、机械连接等)、传感器应用技术、PLC控制和组网、步进电机位置控制和变频器技术等实际应用,具备熟练运用这些技术的能力。
(三)学习情景的创设
采用基于行动导向的方法进行设计,经多方面调研、探讨,开发设计了9个学习情境,每个情景由若干任务构成。每一个情境的实施都是一个完整的工作过程,并按认知规律和职业成长规律,由浅入深、由易到难、循序渐进,具有可重组和迁移性。
如图1所示,该课程设置了参观企业整体生产线工作过程、拆装调试亚龙335B自动线各工作站、联机调试亚龙221柔性生产线三大部分渐进学习。每一部分的教学学习目标和学习情境明确,课程教学载体由易到难,从简单拆装到气路连接,从硬件设计到软件实现,从机械控制到人机界面,激发学生的兴趣,让学生掌握技术的同时也对今后的就业岗位有所了解,增强学生学习的自觉性和责任感,实现技能提高与素质教育双赢。
(四)教学实施策略
实施过程中依照“任务、分析、制定、优化、实施、评价”六步工作方法组织教学,以行动导向法为主要教学方法,对不同的知识点综合运用引导文法、团队学习法、头脑风暴法、成果展示法、案例分析法、岗位体验法等各种恰当、有效的教学方法,引导学生独立思考,积极实践,促进学生自主学习,提高教与学的效果。项目以小组形式完成,每组4人为宜,在构成组员时,应把握学生的层次、不同个体的差异,即针对不同学生的个体特征与心理倾向,不同的知识基础与接受能力,将基础好、动手能力强、活跃的学生与相反的学生组合在一起。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的水平得到提高。
实施过程中,要做到“师生角色转换”,教师起发动、组织、协调、伴随作用,教师不能包办代替,而是应注重发挥学生的学习潜能及集体智慧,充分发挥学生的学习主动性,着重培养学生的能力,让学生有机会应用他们所学的知识解决实际问题;将真实的工作场所模拟到学习环境中,使学生感受到企业员工的身份,得以在其中进行自由探索、强调“协作学习”,学生在教师的组织和引导下共同讨论和交流,进行协商和辩论,先内部协商,然后再相互协商,强调信息资源的利用。为了使学生主动探索,教师必须为学生提供各种信息资源,包括各种类型的教学媒体和教学资料,强调教学过程的最终目的是让学生获取工作知识、工作技能,而非完成教学任务。
实施过程中,应兼顾专业能力、方法能力、社会能力的培养,尤其注重学习能力的培养,提高学生的分析问题、解决问题的能力,使学生从学习中得到成功的体验,增强学习兴趣和学习的信心,从而实现课程的培养目标。
(五)课程考核
课程成绩评定基于发展的教学评价观,包含过程性的考核和结果性的考核。过程性考核包含工作态度的评价、工作过程步骤与方法评价、知识的应用评价等。结果性考核包含项目所涵盖的应知部分的评价、应会部分的评价、项目工作中的问题记录和解决问题的方法、成果展示等。在过程性考核中,对每个学习任务中通过学生自我评价、团队评价、教师评价的方式进行,全面客观地评价学生在实施过程中的表现情况,注重学生答辩及讲演,提高学生语言表达与交流的社会能力;注重学生动手能力和实践中分析问题、解决问题能力的考核,对在学习和应用上有创新的学生应予特别鼓励。
三、高素质的教师队伍是取得良好效果的有力保障
工学结合实施的关键是要有一支理论基础扎实、技术应用能力较强的“双师型”师资队伍。在实施项目化教学中,教师应具备这样的素质:一是具有良好的师德;二是具有较深厚的理论功底,较宽的专业知识面和很强的综合能力;三是具有较强的实践经验。
教师素质和技能的高低直接关系到课程教学的质量和水平,工学结合必须有足够数量和水平的“双师型”教师作保障。德国职业教育之所以居于领先地位,是因为他们具备大量既懂专业知识,又有丰富实践经验的“双师型”人才。当前从事职业教育的教师最为缺乏的是实践经验,“双师型”教师数量不足,他们对新技术新工艺缺乏了解。对此,应通过以下途径来弥补:一是制订“双师型”教师建设目标和规划;二是选派专任教师到企业担任管理和指导人员,全程参与生产管理,接触专业前沿知识和最新技术,扎扎实实地实践新技术;三是制定政策,通过高待遇,争取当地企业的支持,聘请富有实际工作经验的专业技术人员和能工巧匠在校内外实训现场做指导教师;四是引入企业具有“双师”素质的技术人员到校任教,建设一支素质优良的专兼职教师队伍。
课程的教学设计是一项复杂的工作,每一个环节都值得去探讨,教师下的工夫越多,教学效果就越好。教学设计是教师教学准备工作的重要组成部分,也是课程建设的重要内容之一。工作过程导向的课程依托载体,实现了理论与实践一体化,把学生放在主体地位,有利于培养学生的综合职业能力。
【参考文献】
[1]姜大源,吴全全.德国职业教育学习领域的课程方案研究[J].中国职业技术教育,2007(2)
[2]高林,鲍洁,王莉方.基于工作过程的课程设计方法及实施条件分析[J].职业技术教育,2008(13)
[3]赵志群,王纬波.基于设计导向的职业教育思想[J].职业技术教育,2005(19)
[4]张运刚,宋小春.从入门到精通(西门子工业网络通信实战)[M].北京:人民邮电出版社,2007
【基金项目】广西教育科学“十一五”规划2010年度立项课题(2010C251)
一、课程设计的基本思想
美国着名的教育心理学家和杰出的教学设计理论家加涅提出“为学习设计教学”,意指是运用系统方法分析教学问题和确定教学目标,建立解决教学问题的策略方案、试行解决方案、评价试行结果和对方案进行修改的过程,是在教学之前对教学过程中的一切预先筹划、安排教学情境,以期达到教学目标的系统设计。现代教学设计突出以学生学习活动为中心,重视对学生学习心理的分析和研究,依据学生学习的规律设计教学活动,从而最大幅度地提高学生学习效率,促进学生科学素养的全面发展。
基于工作过程的课程设计以行动体系为基础,将学习领域转化为行动领域,让受训者经历完整的工作过程,在完成典型的具有综合性的工作任务过程中获取工作过程知识,解决“在工作中学习”和“在学习中工作”的问题。基于此理论确立课程设计的基本思想为:以实际岗位为参照,按照“校企合作、工学结合、专业教育与职业教育融通,工学交替、实境育人”的思路,根据专业职业岗位能力要求,以仿真工业现场——实训平台为载体,采用项目化教学,强调以工作任务为依托组织教学内容,以学生为主体开展教学活动,确立学生的中心角色和教师的主导作用,以服务专业能力的培养为中心。
二、课程设计
(一)典型的工作任务分析
通过开展电气自动化专业毕业生就业岗位的调研,并结合行业、企业和本地区对人才需求的状况,归纳出柳州铁道职业技术学院电气自动化技术专业首次就业岗位是自动化生产线的维修电工、调试员、机电设备维修员等,未来发展岗位是车间电气技术员、PLC程序设计员及系统维护技术骨干和班组长等基层管理者。以上职业岗位要求具有运行分析、故障检测、维修保养及编写整理技术文档、设备技术改造等专业技能。针对首次就业岗位和发展岗位工作任务分析,依据在实际工作中出现的频率、重要性,所能承载的知识、技能程度,确定本课程的典型工作任务是:机械设备的安装与调试、电气设备的规划与安装、传感器的安装与使用、气动回路的安装与调试、PLC程序的编制与调试、HMI(人机界面)的设计、设备故障的判断与排除等。
(二)课程目标
亚龙YL-335B自动生产线及亚龙YL-221柔性生产线训练装置归纳、总结了现代生产线的技术特点,与实际生产情况十分接近,因此我们选用这两个装置作为教学载体,在课程教学中使学生具有安装如送料、加工、装配、输送、分拣等工作单元的技能,具备构成一个典型的自动生产线的机械平台并联机调试的技能;理解并掌握在系统中的气动控制技术、机械技术(机械传动、机械连接等)、传感器应用技术、PLC控制和组网、步进电机位置控制和变频器技术等实际应用,具备熟练运用这些技术的能力。
(三)学习情景的创设
采用基于行动导向的方法进行设计,经多方面调研、探讨,开发设计了9个学习情境,每个情景由若干任务构成。每一个情境的实施都是一个完整的工作过程,并按认知规律和职业成长规律,由浅入深、由易到难、循序渐进,具有可重组和迁移性。
如图1所示,该课程设置了参观企业整体生产线工作过程、拆装调试亚龙335B自动线各工作站、联机调试亚龙221柔性生产线三大部分渐进学习。每一部分的教学学习目标和学习情境明确,课程教学载体由易到难,从简单拆装到气路连接,从硬件设计到软件实现,从机械控制到人机界面,激发学生的兴趣,让学生掌握技术的同时也对今后的就业岗位有所了解,增强学生学习的自觉性和责任感,实现技能提高与素质教育双赢。
(四)教学实施策略
实施过程中依照“任务、分析、制定、优化、实施、评价”六步工作方法组织教学,以行动导向法为主要教学方法,对不同的知识点综合运用引导文法、团队学习法、头脑风暴法、成果展示法、案例分析法、岗位体验法等各种恰当、有效的教学方法,引导学生独立思考,积极实践,促进学生自主学习,提高教与学的效果。项目以小组形式完成,每组4人为宜,在构成组员时,应把握学生的层次、不同个体的差异,即针对不同学生的个体特征与心理倾向,不同的知识基础与接受能力,将基础好、动手能力强、活跃的学生与相反的学生组合在一起。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的水平得到提高。
实施过程中,要做到“师生角色转换”,教师起发动、组织、协调、伴随作用,教师不能包办代替,而是应注重发挥学生的学习潜能及集体智慧,充分发挥学生的学习主动性,着重培养学生的能力,让学生有机会应用他们所学的知识解决实际问题;将真实的工作场所模拟到学习环境中,使学生感受到企业员工的身份,得以在其中进行自由探索、强调“协作学习”,学生在教师的组织和引导下共同讨论和交流,进行协商和辩论,先内部协商,然后再相互协商,强调信息资源的利用。为了使学生主动探索,教师必须为学生提供各种信息资源,包括各种类型的教学媒体和教学资料,强调教学过程的最终目的是让学生获取工作知识、工作技能,而非完成教学任务。
实施过程中,应兼顾专业能力、方法能力、社会能力的培养,尤其注重学习能力的培养,提高学生的分析问题、解决问题的能力,使学生从学习中得到成功的体验,增强学习兴趣和学习的信心,从而实现课程的培养目标。
(五)课程考核
课程成绩评定基于发展的教学评价观,包含过程性的考核和结果性的考核。过程性考核包含工作态度的评价、工作过程步骤与方法评价、知识的应用评价等。结果性考核包含项目所涵盖的应知部分的评价、应会部分的评价、项目工作中的问题记录和解决问题的方法、成果展示等。在过程性考核中,对每个学习任务中通过学生自我评价、团队评价、教师评价的方式进行,全面客观地评价学生在实施过程中的表现情况,注重学生答辩及讲演,提高学生语言表达与交流的社会能力;注重学生动手能力和实践中分析问题、解决问题能力的考核,对在学习和应用上有创新的学生应予特别鼓励。
三、高素质的教师队伍是取得良好效果的有力保障
工学结合实施的关键是要有一支理论基础扎实、技术应用能力较强的“双师型”师资队伍。在实施项目化教学中,教师应具备这样的素质:一是具有良好的师德;二是具有较深厚的理论功底,较宽的专业知识面和很强的综合能力;三是具有较强的实践经验。
【关键词】电工电子技术;说课;课程;建设
电工电子技术基础的说课,主要包含课程标准、教学资源、学情与学习方法指导、教学方法和手段,教学程序设计五个方面。通过明确的课程定位,进行科学教学内容和课时分配,根据实际学生学情实施教学,在教学的过程中使用多种教学手段,并且通过教学程序设计为例,说明现阶段的课程建设。
1 课程标准
1.1 课程定位 :
电工电子技术基础这门课的教学是职业技术基础课,授课对象为我系的数控专业、数控设备应用与维护专业以及机电一体专业。开课时间,均为大二上半学年。该课程的定位为:高职数控、机电一体化、数控设备应用与维护专业三个专业的一门专业基础课,通过该课程的学习,要使学生具备高等职业技术人员所必需的电工、电子的基础知识和基本技能 ,能够为学习后续课程的学习和从事实际工作准备一定的基础。
1.2 课程目标
该课程目标有三个,即:知识目标,能力目标和素质目标。
通过课程的学习,要让学生完成相应知识的学习,包括:电路的基本概念和定理;直流电路、正弦电路、三相电路的分析计算;基本放大电路、逻辑电路的运算等知识。
现代化教学让学生掌握知识的同时,注重培养学生的能力,特别强调的是理论实践的结合,要能够用理论知识分析电路,解决实际问题。最终能够养成良好的素养,对于学习和实验都能够细心,认真,遵守实验室制度,提高对专业课的兴趣,拥有较好的自学能力。
1.3 课程衔接
该课程作为职业技术必修基础课,起着重要的桥梁作用。先导课程:高数和专业课概论为电工电子技术,奠定了一定知识和专业的基础,电工与电子技术基础主要讲解了基本电路知识,让学生学会实际电路的分析计算,正确使用电工仪表完成电路的测量,简单排故。这就为后期电机与电气控制、数控机床故障诊断和维修等专业核心课程打下了坚实的基础。实现了课程之间经历衔接的配合。
1.4 教学内容分和课时安排
在教学内容和课时安排上,教学内容要和实验紧密结合。总课时为64课时:主要分为4个大块:电路基本定理、线性网络共24课时;正弦交流电路、三相电路共18课时;放大电路、逻辑电路 共22课时。
1.5 重难点
课程的重点和难点主要是:戴维南定理的灵活应用、正弦电路的分析计算、放大电路的分析计算、典型逻辑电路的分析应用。
解决方案:(1)注意知识点的衔接、由浅入深简明透彻、淡化难点,重在结论的理解和应用 ;(2)充分利用现代化教学手段,图文并茂激发学生学习兴趣。
2 教学资源
2.1 教学团队
我系授课教师团队高级职称占34%,初级和中级各占33%。
2.2.1 教材与教学参考:
本课程的教材依据:①时代性;②实践性;③适宜性。选择由周少平和李严主编的《电工与电子技术》。该书北京交通大学出版社出版,为全国高职高专教育精品规划教材。
实验指导书为校本自编教材:电路分析基础实验指导书。
学生的学习基于课本,又要高于课本,所以,适当的教材参考书是非常必要的,对此,我们简绍了相应参考书,供不同层次学生的选择。
2.2.2 网络参考资源
多层次化的教学不仅仅局限于课堂和书本,我们鼓励学生自主学习,利用网络资源,学习精品课程,及时对课上内容进行预习复习。
2.3 实验室硬件设施
我校拥有较好完善的电工实验室,实训室,以及相关的中级工实训室、自动化生产线实训室
3 学情与学生学习方法指导
3.1 教学对象
本课程作为职业技术基础课,教学对象为:数控技术、数控设备应用与维护专业、机电一体化技术专业
3.2 学生学情
现阶段学生的学情主要为:理论基础薄弱;自主学习能力不强;自我驱动力及学习兴趣不足;对课程的需求:能用、够用、实用。
3.3 学生学习方法的指导
对于学生学习
方法指导主要有以下方法:交流学习,产生兴趣,建立自信;勤学活用,理论实践并行,敢于动手;观察生活,学以致用,创新思考。
4 教学方法和手段
4.1 讲授启发法
抽象的理想电路元件及其组合,近似地代替实际的器件,从而构成了与实际电路相对应的电路模型。就难度来讲,学习理论性的知识抽象的概念比较多。所以,在教学方法上面就要更加用心设计。由于理论知识比较多,本课程采取讲授法,使用多媒体教学,讲授相关理论知识,启发学生的兴趣,引导学生的学习,如图在讲电路模型的时候,可以由学生所熟悉的实际电路,用代替实际元件的方法自然的引出电路模型,让学生容易接受的同时,印象深刻。
4.2 多媒体课件教学,提高课程的生动性
比如:pn节的讲授。使用多媒体教学,丰富教学手段,提高课堂的生动性,比如,关于pn结的形成,其内部的多子,少穴的游动,学生很不好理解,但是,通过动画,播放,学生能够通过动态效果图,加深理解,印象深刻。
4.3 实例教学法
教学特色:讲练结合。
学生预习,教师讲授,归纳总结,实际演练,结果对比,问题讨论。在教学过程中,还采用了实例教学方法,将枯燥的理论知识,变得生动,学生积极参与其中,在课堂通过学生预习,老师讲授,总结方法,让学生实际演练操作运算,最后把同学验算结果进行对比,最后对于疑问的地方进行讨论,在讨论中加深学习。
4.4 理实结合,培养能力
将理论和实际结合,理实一体化,培养学生动手能力。
4.5 学生成绩考核
考勤和课堂表现占10%,实验成绩和课堂作业占20%,期末成绩占50%。
5 教学程序设计
例如:电路的等效变换。如何将多个电源的等效电路等效为简单电路呢?
5.1 时间安排:2课时(90分钟)
5.3 重点定义原理讲解
1)支路:电路中的每一个分支。
2)节点:3条或者3条以上支路的交点。
3)回路:电路中任意一个闭合路径称为回路。
4)网孔:回路平面不含支路的回路。
5.4 核心定律,多媒体动画演示定律
5.5 学习成果
学生能够解出相关习题,并且做出相关实验。
5.6 课程不足
实验室的条件、设备有待进一步提高;课程理实一体化改革,有待进一步加强。
注释:
关键词:工业自动化;多功能控制;实验教学平台
良好的实验实训平台是学习工业自动化类课程的重要保障。一个自动化实验教学平台,不但要能开设一般实验项目,还要方便追踪学习进程,并随着课程的深入,开设更复杂、难度更高的实验项目,满足自动化实验教学由入门到精讲的一系列渐进式课程的实验教学。以往的专业实验教学平台占用空间大、更换元器件困难,无法依据教学需求进一步开发。基于此,自动化与智能控制技术项目团队依据职业技术教育的特点,开发出占用空间小、功能全面、性能稳定的工业自动化多功能控制系统实验教学平台[1]。
1实验平台的框架设计及选型
为使学生能循序渐进地了解实验内容,工业自动化多功能控制系统实验教学平台涵盖从简单的入门级单机、单进程实验,到难度较大的联机、联网、多进程实验[2-3]。该平台的实验项目均来自实际工程项目,由较有代表性的项目经简化或小型化演变而来。设备上采用香蕉插头连线方式,以节约线材和更加充分地利用教学时间,进行多样或者重复性的实验。工业自动化多功能控制系统实验教学平台采用通信模块的目的是为了便于扩展连接多台支持CSMA/CD、RS485的通信设备,弥补自动化实验教学设备在通信教学上的不足;添加支持MODBUS通信协议的总线设备也是为了弥补在自动化实验教学上对现场总线的教学的缺失。而作为一个完整的流程型中大型自动化生产线,总线设备是非常重要的一环,是学生必须掌握的知识。此设备平台在自动化教学的完整性和实用性方面也是一种新的尝试。该实验教学平台分为12个区,分别是电源与电源控制区、PLC与模拟量扩展模块区、伺服驱动器区、触摸屏区、现场总线信号采集器区、伺服电机与丝杆模组区、步进电机与同步带轮及编码器区、变频器与电位器区、步进驱动区、电源状态显示区、信号输出指示区、信号输入区,涉及的元器件有漏电开关、电压电流表、开关稳压电源、可编程逻辑控制器(PLC)、可编程逻辑控制器模拟量扩展模块、PLCRS485通信扩展板、伺服驱动器、触摸屏、固态继电器、现场总线1A+2D信号采集模块、伺服电机、丝杆滑块模组、步进电机、同步带与同步轮、编码器、变频器、电位器、步进驱动器、红色LED指示灯、绿色LED指示灯、绿色无自锁按钮、绿色有自锁按钮、电阻型温度传感器、电偶型温度传感器、霍尔开关、光电开关等32种自动化教学需要用到的元器件。这些元器件都可以通过香蕉插头方便地进行布线连接。按照红色电源正极、黑色负极、绿色信号的原则选用导线与插头并进行区分,可以更直接地体现各个元器件间的相互关系,有利于学生理解电路原理。该台面上的接口均为弱电接口,并加有漏电保护装置;系统总功率不超过500W。实验教学平台(见图1)已获专利授权。
2可进行的实验项目
2.1实验类型
在实验教学平台所包含12个区中,每个区都可以进行独立实验或者关联实验。主要可分为以下6类实验:(1)按键反馈及人机交互类实验:进行人机工程交互界面设计;(2)运动控制类型实验:进行伺服/步进电机的定位和速度控制;(3)模拟量传输类实验:进行PID恒温控制;(4)本地及远程类实验:进行TCP/IP协议或CS-MA/CD协议联机;(5)工业通信类实验:进行MODBUS通信;(6)现场总线类实验:进行模拟/数字信号的远程读取/采集。为便于实验教学指导,实验教学平台各区的接口都有清晰的指示符,学生可以很方便地找到设计的输入/输出端口。
2.2拓展实验的意义
在进行工业自动化多功能控制系统实验教学平台设计时,通信是着重考虑的内容[4]。该实验教学平台选用市场占有率较高的产品,如支持以太网通信的S7-200SMART,可编程逻辑控制器(PLC)。此外,该实验教学平台引用了物联网概念,伺服驱动器、变频器、远端数据采集模块、触摸屏组态等也具备RS485电气特性,步进驱动器可支持RS232电气特性以及多个支持MODBUS协议的传感器,这使得实验教学平台在进行多机使用的情况下,可以进行复杂的设备现场总线/物联网的搭建。
3教学实验应用
3.1实用性应用
实验教学平台选用了多种类型的传感器,如开关型传感器、电压型传感器、电流型传感器、PNP型传感器、NPN型传感器、远程自带协议型传感器等。多种类型传感器的选用,丰富了授课及实践内容的知识面。可编程逻辑控制器(PLC)采用了支持以太网的设备,虽然短期会受到通信环境及硬件兼容性方面的限制,但是可以满足今后物联网向自动化控制方向的延伸发展,使得学生能紧跟行业发展的步伐,总体上还是利大于弊。由于一些较复杂的中大型自动化工程的技术重点往往是工业通信技术,所以实际通信技术应用也是自动化课程实验教学的重点和难点。实验教学平台被设计成可以搭建成一个完整的自动化控制的实体控制系统,将教学与应用结合起来,从控制到执行构成一个整体,也可控制与执行分离[5-6]总之,该实验教学平台支持工业通信实验,且引入底层的工业通信方式及使用方法,从而让学生掌握工业应用设计的理念、产品选型等知识与技能。
3.2典型性应用
实验实训教学环节在工业自动化课程教学中具有重要作用,旨在培养学生的工程设计能力、新技术应用441实验技术与管理开发能力、创新意识和创新精神[7]。工业自动化多功能控制系统实验教学平台能开设的实验实训项目具有典型性,均为生产过程的典型案例。
一、重要意义
近些年,我省制造业快速发展,一线劳动用工缺口持续扩大,加快机器设备联网成为企业提升生产经营水平、加快转型升级的重要突破口。实施“机联网”工程,推进企业生产制造从单机控制向多机控制,从“一人负责一机”向“一人负责多机”,甚至“一人负责一个车间”、“无人车间”方向发展,大幅减少生产一线尤其是脏活、累活、污染岗位、危险岗位的劳动用工。要清醒认识当前推进“机联网”工程建设的重要性和紧迫性,统一思想,统筹协调,勇于创新,务实推进,提升全省生产制造机器设备联网水平,努力推进“机器换人”工程取得新的成效。
二、总体要求与建设目标
(一)总体要求
围绕干好,全面推进;以推进信息化和工业化深度融合为支撑,以重点行业为主体,以示范试点为抓手,引导企业开展机器设备联网改造,形成现代化智能制造模式,加强智能制造联网应用关键共性技术研究;以督查、考核、评价为手段,建立健全推进企业机器设备联网的长效机制,提高标准化和信息安全保障水平,推动工业转型升级。
(二)建设目标
今后三年,全省“机联网”示范试点工作取得显著成效,企业数控机床、行业专用设备、大型机器设备、工厂配套设施等联网率达到40%以上,与管理系统集成率50%以上。全省万元工业增加值从业人员比2012年下降25%以上,40%以上的脏活、累活、污染岗位、危险岗位实现“机器换人”,产品平均生产周期缩短20%以上,产品平均综合成本降低10%以上,工业劳动生产率和产品优等品率明显提高。“机联网”技术创新取得积极成果,培育形成一批创新能力强、应用模式成熟的信息服务与实施咨询机构,标准体系与安全保障得到同步加强。
三、提升“机联网”实施水平
实施“机联网”工程,要注重企业两化深度融合的顶层设计,注重实际成效,重视技术创新,同步加强标准化和信息安全保障工作。
(一)加强顶层设计。综合企业现有信息技术应用水平和长远发展战略,稳步推进企业制造设备联网;处理好企业信息化局部与全局、单项应用与多业务集成应用的关系,结合管理提升活动,逐步建立微型物联网工厂,推进企业信息化应用的集成与协同;统筹考虑地区尤其是属地工业园区信息化发展总体规划,加强企业“机联网”与园区网络、城市网络的应用衔接。
(二)推进机器联网。重点推进数控机床、行业专用设备、大型机器设备、工厂辅助设备等的数字化改造和联网管理,建立覆盖数据采集、设备监控、运维诊断、流程优化、节能环保和安全监控的设备信息化管理体系,形成企业专用物联网络。大力推广应用CAM(计算机辅助制造)、MES(制造执行系统)、FMS(计算机柔性制造)、自动控制等成熟制造技术,积极支持工业机器人、RFID(射频识别)、无线传感、云计算等先进技术的创新应用,推动信息系统整合和业务协同,实现重点行业生产装备和制造过程的网络化和智能化。
(三)加强系统集成。加强ERP(企业资源计划管理系统)、MES(制造执行系统)和机器设备网络的互联互通集成能力,实现企业生产过程中人、机、料等的全面数字化、网络化和智能化;鼓励建设和应用企业专有云平台,推广应用“云计算”及“云制造”,创新企业信息化应用模式;研发应用与业务紧密结合的企业级操作系统平台软件,构建管理控制一体化的信息系统,鼓励建立形成“自动化生产线+工业机器人+专用网络”的微型物联网工厂,提升企业精细化管理和科学决策水平。
(四)加强技术创新。加强装备电子(软件)技术研发与引进,建设一批装备电子(软件)产业基地,围绕应用和产业急需,加强智能化传感器的研发与产业化,加快智能终端、专有云平台、与业务结合的操作系统平台软件、数据传输接口等关键技术研发创新。引导促进商业模式创新,鼓励建立“机联网”应用公共服务平台,推进“机联网”应用服务外包,培育新兴业态。扶持“机联网”技术支撑以及第三方咨询、培训和服务机构发展,推进“机联网”领域的产学研合作。
(五)提升标准化水平。鼓励制定“机联网”相关标准,包括设备数据接口、传输协议、数据交换、存储格式标准,以及云计算、服务外包等应用标准,构建“机联网”标准体系。建立“机联网”接口标准库,将国内外主流生产装备数据接口以及管理信息系统数据接口标准纳入标准库。创新标准化工作模式,鼓励与国家主管部门、行业协会加强合作,承担国家、行业、地方和企业相关标准的研制,积极参与国际标准的制定。
(六)加强信息安全保障。按照《关于加强工业控制系统信息安全管理的通知》(工信部协[2011]451号)要求,落实控制系统网络与公共网的连接管理等要求,做好涉及国计民生重点领域“机联网”工程的安全测评、安全检查、应急预案等保障工作,做好网络边界、基础设施、应用系统和桌面终端信息安全状态的监测预警和加固防护,构建“可管、可控、可信”的“机联网”安全体系架构。加强对“机联网”数据安全技术的研究,强化信息产品和服务的信息安全检测和认证。
四、开展重点领域应用示范
今后三年,我省重点在数控机床、行业专用设备、工厂大型机器设备、工厂配套设施等领域推进实施“机联网”工程,深化实施“机器换人”。
(一)数控机床联网。以汽车、钢铁、建材、机械、电子等行业为重点,推进铸锻造车间的液压机、操作机、铸锻吊车联网,实现铸锻压机与操作机数控联动;推进实施工厂成型、切削、磨工等数控机床联网管理,推广应用敏捷制造等先进的管理制造模式;引导企业建立CAD(计算机辅助设计)、CAM-制造物联平台,建立设计、加工、生产全流程无图纸数字工厂。通过三年时间,大中型企业数控机床联网率超过45%,铸锻工序产品质量提升20%以上,数控机床生产总效率提升15%以上,机床劳动用工减少20%以上。
(二)行业专用设备联网。以我省纺织、服装、塑料、化工、建材、船舶、汽车、光电等行业为重点,推进实施行业专用设备联网应用。建立自动化生产线,应用工业机器人,形成设备物联专用网络,提升自动化水平;优先推进特殊岗位设备联网管理,加强能耗、污染物排放和安全因素在线监控;加强高能耗设备变频、节电、物联网技术应用,促进节能减排和管理效率提升;建立中央数据监控中心,加强设备运行状况实时监视,统一管理生产工艺,并与上层企业管理系统(ERP)数据交换集成。通过三年时间努力,重点行业大中型企业数控设备联网率超过40%。
(三)工厂大型生产机器设备联网。以工厂大型生产设备、工程建筑机械设备等为重点,开展大型机器设备联机改造,实现远程监测与维护。鼓励设备提供商建立大型机器设备智慧管控平台,对设备和产品的性能状态进行异地远程的全天候监测、预测和评估,提高设备作业率,减少非计划停机时间,创新大型设备市场销售模式和商业应用模式,提升企业综合管理水平。深化实施杭州智慧安监示范试点建设,推进电梯普遍联网监测与管理。通过三年时间努力,实现重点行业大型设备50%以上联机管控,重点企业大型机器设备维修成本降低50%以上,突发故障率大幅下降。
(四)工厂辅助配套设备设施联网。逐步推进工厂水电气管理系统、照明系统、空调系统、仓储物流系统、门禁系统等辅助配套设施联网应用和管理,建立企业信息化综合管控体系。推进企业仓储物流与生产制造系统的联网,提升“机联网”应用成效;以行业龙头企业为主体,推进供应链企业间系统联网,加强产供销数据资源衔接,提升生产经营水平;加强工厂空压机、风机、空调系统、照明系统等主要耗能设备的联网,对水、电、油、气消耗自动记录,建立智能化管控体系,促进企业总体节能;推进全省智慧能源监测体系建设,实现重点耗能企业能耗实时监测。通过三年时间,重点企业工厂辅助设备与企业信息系统联网率超过30%,大型空压机组联网率超过70%,重点企业辅助设备综合能耗下降10%以上。
五、工作要求和保障措施
(一)强化政策规划引导。建立健全部门、行业、区域之间的“机联网”工程实施协调机制,研究重大问题,协调制定政策措施和行动方案。研究制定重点行业和领域“机联网”实施指南,年度重点导向计划,加强“机联网”与“机器换人”等重点工作的衔接协调,合理布局重大应用示范项目,强化产业链配套和分工合作。
(二)加大资金政策扶持。扩大省两化融合资金投入,重点用于支持“机联网”工程建设,各市、县(市)要设立两化融合专项资金,为“机联网”工程提供配套资金支持。强化信贷支持,国开行支持我省智慧城市和两化融合工作的信贷资金,可以优先支持重大“机联网”项目的信贷需求。鼓励企业采用分期付款、设备租赁、技术服务投资等新融资模式推进项目建设。
(三)开展示范试点。组织开展省两化深度融合“双百”工程,每年重点扶持100项“机联网”示范试点项目,三年时间培育100项(个)两化深度融合优秀解决方案和第三方服务机构。开展总部型企业信息化示范试点,引导建立设备管理系统、制造执行系统和企业管理信息系统的集成应用,建立智慧工厂。以省级装备高新区为重点,实施装备电子(软件)产业技术创新试点,引导开展“机联网”关键共性技术研发及相关软硬件技术引进。
[关键词]PLC应用技术 课程教学改革 项目驱动
[作者简介]贾宝会(1970- ),女,天津人,天津开发区职业技术学院,副教授、工程师 ,硕士,主要从事计算机自动控制技术方面的教学和科研工作;张文(1980- ),女,天津人,天津开发区职业技术学院,副教授,硕士,主要从事控制理论与控制工程方面的教学和科研工作;范智勇(1984- ),男,江西临川人,天津开发区职业技术学院,讲师,主要从事汽车技术服务、汽车营销方面的教学和科研工作。(天津 300457)
[中图分类号]G642 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985(2013)18-0150-02
高职院校是培养高素质技能型人才的重要基地,教学中必须依据职业岗位标准,结合高职学生的特点,处理好理论教学与培养学生动手能力之间的关系。工业自动控制中的可编程控制器(以下简称PLC),在中国制造业由制造向“智造”的转变过程中将得到更加广泛应用,“PLC应用技术”课程是机电类专业开设的重要职业技术课程。现代企业对PLC技术人员的需求量日益增大,对于高职院校机电类学生来说,学好PLC课程,将会在很大程度上提高技术应用能力及就业能力。因此,在该课程的教学过程中,必须采取有效的教学方法,达到预期的教学目标。在近几年的“PLC应用技术”课程教学实践中应用了项目驱动教学法,取得很好的效果。
一、项目驱动教学法对于“PLC应用技术”课程的适用性分析
项目驱动教学法是基于行动导向的探究式教学的一种教学方法,它是将真实的或模拟的工程项目转化为教学项目,结合课程内容将项目分解为若干个工作任务,创设工作情境,引领学生完成任务,进而实现项目教学目标的教学活动①。以设计的多个典型项目为主线展开教学,把相关的知识点融入项目的各个任务中,层层推进项目。通常采用协作学习的方式开展教学,通过完成教学项目实现课程知识体系的建构。项目实施过程中,学生以相关任务的必备资料为载体,通过完成任务的具体实践获得相关知识与实践技能。
“PLC应用技术”课程主要包括继电接触控制、PLC组成与原理、PLC基本指令、功能指令、编程软件、PLC应用系统设计等几部分内容。该课程是机电类专业学生的必修主干课程,具有较强的实用性和可操作性,适于采用项目驱动教学法进行教学。因此,在该课程的教学过程中,树立“理实一体”的教学理念,以职业能力培养为核心,“以项目为驱动,以工作任务为引领”开展教学,充分调动学生的学习积极性和主动性。
二、项目驱动教学法的教学项目设计原则
在教学中实施项目驱动教学法,教学项目的设计最为关键②,它将直接影响到教学效果。因此,从职业岗位标准出发,整合课程内容,结合高职学生的特点,设计可行的具有生产实际意义的典型项目。教学项目既要涵盖课程的主要知识点和基本的技能要领,又要注意提升学生的学习兴趣,师生的教与学都要紧紧围绕项目的实施展开,并且要在工作情境上引入企业化的背景,使得整个教学活动最终模拟成“在企业中完成的工程项目”。教师将设计好的项目,由浅入深地分解为若干个工作任务,并将相关知识点合理地放置到各个任务中,在实施任务的基础上,实现项目的教学目标。在进行项目设计时,注意把握以下几个原则:
1.项目的设计必须遵循科学实用的原则。教师根据生产实际中典型工程项目结合学生已有的知识、经验、水平和兴趣来设计适合他们的教学项目,引导学生置身于探索知识、乐于动手实践的工作情境之中,“以学生为主体,以教师为主导”共同完成与生产实际任务相关联的教学活动。教学过程中所采用的教学项目,由课程组教师群策群力共同讨论确定,确保教学项目的科学性、实用性、可行性、典型性、综合应用性、创新性,并将其纳入到课程资源库中规范化管理。
2.项目设计的可行性。设计的项目应该尽可能只使用PLC控制技术,而不过多地涉及其他技术领域。项目设计的难度要适中,一般从学生的日常生活及易于理解的企业生产实际出发,设计出学生较为熟悉、易理解、感兴趣、能仿真实现的项目,如电机的正反转控制、运料小车的模拟控制、交通信号灯的模拟控制、自动化生产线的产品统计③等,激发学生的学习兴趣,引导学生自主学习。整个教学过程中,项目的实施要按照由简到繁,由易到难的原则进行。在教学中充分利用微机控制综合实训室展开既定项目的实践教学环节,将实现任务的方案转化为PLC控制系统设计,置入模拟情境中仿真实现,一方面使学生熟练PLC编程、硬件连接与调试;另一方面培养学生的观察能力,分析问题、解决问题能力,使学生得到的不再是单纯的理论分析,而是亲自动手实践后看到的直观运行状态和控制效果,进一步激发学生的学习兴趣。
3.项目设计的典型性。在“PLC应用技术”课程的教学中,首先,使用学生熟悉且易于理解的两个基本典型项目引导学生进入角色:(1)三相异步电动机正反转控制,学习PLC最基本的位操作指令,如逻辑与、或、非指令,体会逻辑控制思路,编写控制程序并在实训室模拟实现;(2)十字路通信号灯模拟控制,首先复习基本逻辑指令,再进一步学习基本逻辑功能指令中的定时器、计数器、比较指令,并在实训室模拟实现。然后,在完成基本项目的基础上实现PLC典型综合控制项目如基于电机正反转的运料小车模拟控制、工作台的自动往返控制,基于计数指令、比较指令应用的自动生产线产品统计、仓库进出货物统计等。
4.项目的设计要充分体现综合应用性与创新性。在学生较好地完成基本项目,熟悉PLC基本控制思路的基础上,实施综合项目,把学生已掌握的知识和即将学习的知识交融结合,不仅使学生把新旧知识融会贯通,而且提高了综合应用能力,逐渐靠近生产实际工程项目。教师要积极深入到现代化生产企业,了解先进生产工艺,熟悉PLC新的控制技术,并在项目实施过程中不断完善、更新项目,使之更加满足当前技术市场发展的需求。
三、项目驱动教学法在“PLC应用技术”课程中的实践
项目驱动教学法是学生在教师的指导下,以典型项目驱动,工作任务引领,通过合作学习形式,共同完成各相关工作任务,进而实现一个完整的教学项目而进行的教学活动④。下面结合“PLC应用技术”课程阐述实施项目驱动教学法过程中教学环节的设计及注意事项。
1.创设项目情境,明确工作任务。教师使用多媒体教学手段播放工业现场PLC控制技术应用的工程项目场景(如自动生产线传送带控制、交通灯自动控制、机械手臂自动焊接车架等),或者带学生参观一些自动化生产车间,使学生了解PLC控制系统的应用领域,感受其控制的能力,产生进入工作场景的真实感。教师将工程项目转化为教学项目,根据课程内容把教学项目分解为几个相关的工作任务,通过任务描述引导学生进入到工作情境中,学习相关的理论知识点,突出重点、剖析难点,结合任务进行分析、细化和深耕,推荐完成任务的方案,指引完成任务的途径,调动学生主动地参与到实现任务方案的分析讨论中。
2.教学过程要充分体现项目驱动,任务引领。以项目驱动学生的行动导向,教师将一个教学项目划分为几个相互独立又相互关联的工作任务,每个工作任务涵盖一定的知识点、教学重点、难点和相关的实践技能。然后,通过创设工作情境引出工作任务,学习相关理论知识,利用实训室实施工作任务。采用这种化整为零的策略,将复杂问题简单化,通过完成若干个工作任务来支撑项目的实现。
3.独立探索,团结协作完成任务。考虑学生的知识、能力、性别等相关因素,将学生分为若干个学习小组完成工作任务。两至三个学生为一组,其中一名为组长负责项目中各个任务的实施。首先进行任务实施方案设计,再利用上位机装载的编程软件进行编程、编译、下载,最后利用下位机PLC及其挂接实验箱上相应模块实现模拟控制。一组内的学生团结协作,完成软硬件设计、编程、接线、调试、运行、监控,使学生在实训室内完成PLC控制系统仿真。成员间相互合作,互相激励,积极主动地参与学习,不仅实现个人绩效,提高学习效果,也培养团队协作精神,共同完成教学目标。在完成工作任务期间,学生可以依据教学目标,独立寻找相关资料,阅读与分析后,通过成员间的互动、分析讨论,建构出该课程的知识体系。
4.以学生为主体、教师为主导。实施项目驱动教学法,教师必须根据职业岗位需求及课程教学内容预先设计一个或多个教学项目,并以项目中各个任务的实施为引领,组织学生进行讨论并开展实践性教学活动;学生熟悉工作任务情境,在工作任务的引领下,学习相关知识点,并采用小组形式亲自动手实践,完成项目下的相关工作任务,进而完成教学项目来实现课程知识体系建构。项目实施的过程中要注意引导学生的创新性思维,教师一定要从“前台”退到“后台”,使学生在学习过程中的地位变被动为主动,不要过多地干涉他们的行为,让他们充分地发挥。这样,学生不仅掌握了课程知识点,还通过项目将这些知识点连成一条线,在实践中构建课程知识体系,促进面向职业岗位的人才培养目标的实现。
5.项目展示与赏析,加强过程考核。为锻炼学生的表达能力、总结能力,培养学生的团队协作精神,每完成一个项目后,以小组为单位展示项目并汇报成果。各组根据项目的完成情况,阐述在项目实施中所遇到困难和问题、解决问题的方法、心得和体会。同学汇报完项目后,教师和同学们进行点评,给予激励和进一步提高的建议。这不仅使学生更加了解自己,而且能相互学习,取长补短。教师要和学生一起融入项目实践的过程中,指导他们分析问题、解决问题,和他们一起分享成功的喜悦。根据每位学生的学习态度、表现和成果及时地分析点评,并做好记录。在点评分析过程中,既要肯定学生的表现和成绩,也要针对其不足提出改进意见,以促使学生获得更大的提高。通过“学习―实践―反馈”的教学实践,不仅可以使学生快速深入地理解和掌握课程的内容,而且也培养了学生的职业能力。
四、实施项目驱动教学法的教学效果评价
项目驱动教学法以一个或几个典型项目为主线,把零散的知识与实践技能锻炼串在一起,增强了课程的系统性、完整性。项目实施过程中,以企业化背景创设工作情境,激发起学生的学习兴趣和求知欲,调动了学生的学习积极性和主动性,培养了学生自主学习能力、协同工作能力、职业能力,为日后的求职就业奠定基础。学生在教师的引导下亲身实践教学项目,他们会倍加珍惜自己的成果,也会不断地通过学习改进控制策略使之更加完善。如教师如何把握好自己是组织者而不是项目实施者的身份,如何全面调动全体学生积极性的问题等都有待进一步探索。项目驱动教学法是对传统教学方法的一种改革和创新,是实现高职院校高素质技能型人才培养的切实可行的教学方法,具有一定的推广价值。
[注释]
①罗恒辉.高职《JAVA程序设计》课程与项目驱动教学法[J].新课程研究,2008(7):108.
②刘春萍.项目教学法在高职“基础会计”课程中的应用[J].教育与职业,2011(26):142.
关键词:微课 多元化教学 机电一体化 教学模式
中图分类号:G420 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2016)10(c)-0144-02
教学工作中理想的模式是学习者能自主、灵活对重难点知识、要点知识进行有效学习和应用,花费的时间还不多,高职高专这个层次的学生,自身基础不是很牢,在利用学习材料方面缺少主动性,但动手能力较强,又喜闻乐见,给老师教学提出了一定难度。当今社会信息技术飞速发展,媒体、影视效果日益增强,“微”时代的现实影响广泛而深入,微博改变了人们的生活方式,微电影、微小说、微生活等微型文化形式也形成了一种新的潮流,被社会接受和认可。
F代教学中也普遍引进了“微课”这种灵活的微形式。“微课”就是按照新课程标准及教学实践要求,以视频为主要载体,记录教师在课堂内外教育教学过程中围绕某个知识点或教学环节而展开的精彩教与学的活动全过程。在课堂听讲情景中的微课通常是指微视频,包括视频、动画等多种微型资源,而在非课堂听讲情景中的微课指的是微课程,是基于学科知识点而构建、生成的新型网络课程资源。因而说一个微课就是一个知识点,根据学习情境设计、开发微课,能使所用的教学媒体恰当、实用、高效。
美国在教学上有教学设计师,在推广普及上有学院在线服务,2008年服务经理戴维・彭罗斯最先提出了“微课程”概念,2011年佛山市教育局胡铁生教授开始倡导微课教学。微课的高效、短小、精悍在实践性、动手能力要求高的专科这个教学范围上的应用尤有价值。
1 微课在机电一体化专业教学中的作用
在互联网+时代,信息技术使教育教学内容、教学手段现代化。生活中手机小巧、实用、多样、全面,具有信息性、及时性、高效性的特点。课堂上微课可以很好整合教材内容,使知识点重组,碎片化、情景化,有效提高教学质量。
高职机电一体化专业的学习定位是机电设备的安装、使用、维护和维修,学习的主要课程有电工与电子技术、电机与电气控制、PLC应用技术、自动化生产线安装与调试等,学习中注重对机械、电子技术的紧密结合,专业技术性强,学习的材料相对深奥些,学生学习难度较大,如果充分利用“微课”,使这种在传统教学课例、课件、设计、反思等基础上发展起来的新型教学资源,能具体形象,以小见大地显示,效益是很多的。
(1)成功导入新课,课前放一段与教材内容有关的合适视频,往往能使学生迅速安静下来,而且能让学生很快进入到新课的学习氛围中。
课前让学生有兴趣和期待,课中让学生有收获和满足,课后让学生有留恋和回味,才是一堂好课。
(2)高效示范作用,把重难点内容做成微课,用微课作以放大或强调,学生能看清要点、过程、说明,可以高效培养学生一丝不苛、求真务实的科学精神,思考和操作都有信心。
(3)改革传授方法,“微课”是一种直观、视觉、动态的教学形式,应用和互动使教师的电子备课的有效性、课堂教学的高效性和课后反思的促进性使教学、教研、测评的方式大有改变。
(4)突破教材解读。
高职高专的专业课教材以教学情境编排居多,各章节内容都有一个中心线索,把一个个知识点做成一个个的微课,让学生学习、领会、应用。学生悟透了,应用操作起来就会得心应手,掌握能力加快。
2 微课的多元化教学研究
具体、形象、充分调动学生运用各种感官去感知和掌握学习对象,使学生对新观点、新知识领悟快,动手的器械和设备应用得快。“微课”5~8分钟的精华内容,核心要素是教学视频,还包含相关的课件、反思、练习及点评等教学设计,以一定的逻辑形式“营造”了一个主题式的资源应用环境,在播放过程中可随时暂停。微课在教学中切实、可行,其高效性和实效性可从如下角度来分析和考核。
2.1 教学模式的多元化
以一定的教育思想、相关的教学理论、稳定的学习理论建立的教学模式,是教学活动进行的方法体系,在教学活动中具有稳定的框架和程序。模式的选择依赖于语言环境,如概念性强的可以用“感知-记忆-理解-判断”四段模式,拓展性的可以用“预备-提示-联合-总结-应用”五步模式,实践性强的可以用“创设情境-确定问题-占有资料-提出假设-检验假设”的“做中学模式”以及翻转课堂、讲听式、先导后学――问题评价式、先教后学、当堂训练等。
2.2 评价方式的多元化
信息技术下评价体系是多层面的,从形式上讲评价教学效果可以有课堂作业、课堂测验、课堂打分表、作品打分表、课堂观察记录、档案袋评价等。
2.3 评价主体的多元化
课堂教学可以从如下几个方面进行评价:教师评价――这是一种最经常、最普遍的评价方式,用适度有效的表扬进行评价,可以让课堂充满热烈;自评――是学生的反思与赏识,运用自评可以建立自信;学生互评――可以促进学生间合作,共同发展;顶岗实习阶段的学习还可加上社会企业的评价。
2.4 教学手段的多元化
教学手段是在教学过程中所运用的教具,有现代教学手段和传统教学手段之分,教学方式是教学手段的运用形式,用得较多的是多媒体教学和网络教学,还有录相教学、计算机作图、现场测绘指导、现场读图与应用指导等。充分利用“互联网+”时代的条件,依托互联网平台实现职业教育的信息化发展,使课堂教学与现场教学融为一体,实现教与学的“零距离”互动,提高学生学习的主观能动性,使学生易巩固,掌握程度好,从“知识本位”走向“综合素质本位”。
2.5 教学方法的多元化
教学目标的实现,教学任务的完成,要有合适的教学方法,教学方法是教师和学生在教学过程中运用的方式与手段,在机电一体化专业在校企融合,工学结合的人才培养方案中要求的专业能力有阅读一般性英语技术资料,计算机操作与应用,工程计算能力,机械、电气识图与计算机绘图能力,机械加工、测量和机械拆装能力,电工电子技术技能应用能力,单片机、PLC技术应用能力,仪表应用与检测技术能力,机电一体化控制系统的调试、机电一体化设备故障诊断与维修能力等,社会能力有良好的职业道德和敬业精神,公共关系处理能力和团队协作精神,自我管理、自我约束能力,集体意识和社会责任心,环保、质量、安全意识,一定的劳动组织能力等;方法能力包括职业生涯规划能力、自主学习和自我发展能力、信息收集和处理能力、任务安排与运用所学知识能力、解决现场问题能力等。
项目导向教学、任务驱动教学在机电类专业大有应用,还常用的有过程导向教学、模拟教学法、多媒体组合应用教学、实例解析法、启发式教学、练习指导法等诸多方法使职业素质训练贯穿于实训教学各环节,强化学生职业能力培养。
3 微课的开发
微课开发很多基于系统化的PPT课件,各门课程基本上都有比较完整的PPT辅导课件,根据课堂知识点的表现需要,进行截取和加工。知识的深入和企业现实的发展使得录制软件Camtasia Studio也大量使用。声音录制软件GoldWave V5.57、视频音频处理软件会声会影X5的学习和应用也不断增多。微课在教学范围上有广泛应用空间。
参考文献
[1] 孟祥增,刘瑞梅,王广新.微课设计与制作的理论与实践[J].远程教育,2014(6):95-96.
[2] 张蕊.电气自动化控制系统的可靠性探讨[J].工程技术,2016(6).
[3] 王宏波.高职机电一体化专业微课的多元化教学研究[J].神州,2016(14):57.
当前,国家提倡大力发展职业教育,中等职业学校面临着许多新的机遇与挑战,中等职业学校能否顺应发展潮流,能否培养出受企业欢迎的技能型劳动者,传统教育教学模式明显已经跟不上职业教育发展的步伐,而课程改革(教学模式改变、校本开发)在中等职业学校的示范校建设中的地位也越来越重要。
关键词:示范校建设;中等职业学校;课程改革;校本开发
【中图分类号】G640
一、课改的背景
当前,我国提倡大力发展职业教育,扶持建设国家级示范校。这是我们中职学校的新机遇,同时也是必须面临的挑战。中职学校能否在新的形势中站稳脚跟,关键就是看它能否培养受企业欢迎的技能型人才。
通过调查,中职学校学生大都是初中教育的落后群体,在"教师占据着三尺讲台,在教学过程中占绝对主导地位,学生被动地学习和接受"的传统教育中,他们自尊心、自信心受到严重的伤害,成为所谓的"学困生"。如果我们仍然沿用这种教学模式,那教学效果仍然和以前一样,不过是教学内容有所不同而已。那么,寻求一种能让他们感兴趣、乐意参与的教学模式,正是我们职业教育课程改革的初衷。
一直以来,中职学校的课程设置、教材编写还停留在"国家规划"框架内,课程内容陈旧、封闭、单一,严重滞后于企业的发展,学生工作后需要企业的二次培训才能上岗,这些问题束缚了职业教育的发展。如今,新岗位不断涌现,传统意义上的职教课程已经不能适应社会的需求。课程作为教育活动的核心,改革势在必行,必须开发与企业需求相适应的校本课程。
二、课改实施
1、企业岗位考察、调研,为课改的校本编写提供强有力支撑
唐山工业发达,钢铁、冶金、化工、陶瓷、机械加工等行业都十分发达,我们毕业生大部分会选择进入这些企业上班。为了让学生能够与企业岗位零距离接轨,成为受企业欢迎的技术工人,我们通过深入企业调研,去了解企业的人才需求,并与企业专家和专业技术骨干深入交流,搜集企业与机电专业相关的专业内容,为我们的校本编写确定教学课题及内容的筛选提供帮助。在示范校建设时期,我们机电专业已经编写了《电工技术基础》、《电子技术基础》、《电机与变压器》、《PLC与变频器》、《传感器技术应用》、《电工综合实训》、《自动化生产线安装与调试》等理实一体的核心专业校本课程,这些课程已经在我校机电专业试用,效果不错,当前,已准备出版发行。
2、学习交流
在示范校建设时期,我校多次派专业骨干教师外出去其他学校学习交流,并邀请邓泽民、张志忠、侯蕊芝等专家教授来我校开展讲座,为我们进行示范校建设课改提出建议和指明方向。
3、高效课堂的建立
在教学方法上,我们采用行动导向教学法授课,教师在教学过程中只给予必要引领和指导,学生活动时教师做总指挥。为此,课前我们充分准备,创设宽松愉悦的课堂情境,有意识地设计问题,以期激发学生思维积极性和自主求知性;课堂上,调动学生参与进来,通过学生动口、动脑、动手,研究出教师预设的结论,使学生达到自主学习的目的;每节课收尾都要鼓励学生大胆发言,陈词总结,培养学生敢想、敢说、敢做的精神。教师充分利用多媒体、实验室、实训室,完成我们的教学,做到真正"做中学,做中教",把我们的教书转变为教学。
三、课改成效
1、学生变化很大
我们自主开发的校本,学习内容比较适合学生学习,而且通过行动导向教学的教学方法,加上多媒体的教学手段都极大的提高了学生的学习兴趣,使学生感受到完成学习任务并不是难事,增强了学生学习的自信心。
行动导向教学的方法的应用,无形中就引进了小组竞争机制,每个小组都会你追我赶,想方设法加快完成任务的速度,调动了学生学习的积极性和主动性,培养了学生的创新能力和团结协作能力,同时也提高了学生分析问题和解决问题的能力,使学生的学习效率大大的提高。
进行课改以前,教学方法陈旧,很多学生感到学习困难、学到知识技能不适用,导致流失现象严重。校本课程改革以后,学习内容的实用性及教学模式改变,激发了学生的学习兴趣,也调动了学生学习的积极性、主动性,学生上岗没有了障碍,就业有了效保证。
2、教师的变化
校本课程开发的目标是使每个学生都得到发展,使每个学生的综合能力都得到提高。这就促使教师要不断学习、探索新的教学方法,学会运用各种教育手段,教师的教育理念不断更新。
课程改革是所有教师共同参与的过程,是一个合作探讨反思的过程,它需要大家齐心协力,共同完成,在合作过程中我们大大提高了自己的研究能力。
在课程改革中,行动导向教学法使我们亲近了每个学生,对学生有了更进一步的了解,发现以前我们忽视了许多学生的长处,教师开始以欣赏的眼光看待学生,寻找到每个学生的闪光点,每天去上课,不再是头疼那个学生捣乱,而是想看看那个学生会"发出智慧之光",学生是快乐的,老师是幸福的。