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关键词:技能实训;高职;数控技术
Key words: skills training;higher vocational colleges;NC technology
中图分类号:G42文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)11-0031-02
0引言
高职院校的技能实训是学生实现将理论知识运用于生产实际的关键环节,是学生将来能够顺利走上工作岗位的有力保障,是对学生实施职业技能训练和职业素质培养的必备条件,也是体现高职教育工学相结合办学特色的有效手段。技能实训在整个高职教育体系中占有极为重要的地位。对于数控技术专业的学生来讲,实施技能实训也是提高就业竞争力的有效途径之一。经过多年深入数控技术专业机床电气技能实训的基础上,探索如何有效提升高职数控技术专业学生技能实训效果。
1教学思想设计
遵循“行在先,知在后,知行相资”的规律,以“职业活动为导向”,强调“以能力为目标、以学生为主题、以素质为基础、以任务为载体、以实训为手段、理论和实践一体化”等要素,采用任务驱动的教学方法,根据实训目的,以小组为单位完成机床电气技能实训中的“电气控制柜布局的设计、安装”;“电路图的设计、连接和调试”;根据电机的正反转、交通灯系统、高铁轨枕预应力张拉控制系统的等不同项目要求,实现“PLC系统控制的设计及程序编制任务”。最终提交一份技能实训总结报告,包含实训进度表、实训内容、小组总结和个人总结等内容,培养学生的综合工程实训能力。
学生在理论课堂上已经学习了与技能实训相关的各元器件的结构、功能、原理,但并未对其实施拆解,直观性不强,所以在实训前,先让学生进行各元器件的拆解,使学生先直观了解其结构、功能、原理及工作过程。再采用学生讨论与教师分析讲解相结合的方式,使学生更深入掌握其工作原理及工作过程。之后根据其实验目的让学生绘制电路图并实现其硬件连接。最后根据系统控制要求编制对的应控制程序并上传到PLC内,完成系统搭建与调试,实现系统自动化模拟控制,在完成要求功能基础上编写使用说明书与总结报告,最终完成技能实训。
2确定教学目标与重点难点
根据企业对职业技术人才的需求,以及对设备的安装、调试、使用和维护等岗位的职业技能要求,结合本次技能实训内容及特点,确定以下技能实训目标:
能力目标:能在实践中调查研究、观察问题、分析问题和解决生产实际问题的能力。
技能目标:能熟练使用斜口钳、剥皮钳、压线钳、电钻、钢锯、打号机等工具和正确使用可编程控制器,能够按行业标准,正确完成电气控制柜的设计、安装、调试。
知识目标:理解机床电气控制在机床中的作用,了解在技能实训过程中使用的各元器件及可编程控制器的结构、功能、原理及工作过程。
素质目标:加强学生在生产实际中的团结协作的能力、安全生产的意识,培养认真、严谨、细致的工作态度和吃苦耐劳的精神。
通过此次技能实训的实施,给学生提供了更多的实践动手、接触实际的机会,进而提升了学生的综合职业素质,使学生能够适应当今社会对毕业生实际动手能力高的要求。对此我们也确定了技能实训的重点内容为电气控制柜的设计、安装、调试及使用方法。难点为过程控制、PLC系统控制的设计和相关程序的编制。
3教学准备
依据机床电气技能实训的教学任务,做好以下教学准备工作:
教学情境:以加强学生的团队意识为目的,将学生分组,每组4-5人。同时选定一名组长,再由组长分别指派相应的设计员、接线员、材料管理员及秘书各一名,实现统一部署,协调工作。
教学设备:每组分发电气控制柜一个、欧姆龙CP1E可编程控制器一台、交流接触器2个、热继电器一个、时间继电器2个、空气开关3个、标准35mm线槽2根、35mm导轨一根、1平方导线红、黑、黄各一捆、线号管若干、万能表一个、工具箱一套及所需的各电器元件。如图1、图2所示。
教学环境:本次技能实训在多媒体机床电气实验室展开,实验室配有机床电气实验台5台,可同时围坐5-7人,展开相关讨论及操作,同时配有FANUC数控车床、铣床及相关实验台各3台,如图3所示。
教学资料:教研室针对本次技能实训编写了技能实训指导书作为教学过程的指导,以机床电气电路原理图(如图4所示)、机床的操作说明书、连接说明书、维修说明书、欧姆龙CP1E、欧姆龙CP1H指令参考手册、CPU操作手册、可编程控制器视频教学录像等内容作为教学过程的参考资料,以数控车床、数控铣床综合实验台为依托,结合现有机床电气控制系统深入学习,深刻体会机床电气控制在数控机床的作用。
4教学过程
教学是教师的教与学生的学的统一,这种统一的实质就是交往。《基础教育课程改革纲要(试行)》指出:“教师在教学过程中应与学生积极互动,共同发展,要处理好传授知识与培养能力的关系。”师生的交往互动,是教学过程的本质属性。没有师生的交往互动,就不存在真正意义的教学。因此本次教学过程以教师提出问题,学生讨论分析问题,解决问题为横向教学过程;以告知任务、引导任务、分析任务、完成任务、总结分析任务为纵向教学过程。具体流程如图5所示。
5教学过程分析
5.1 横向教学过程分析提出问题:提出问题的目的在于告知学生学习的目的,有目的学习往往能够有效提升学习效率,为此基于本次技能实训的综合实验任务提出以下几个问题:①机床电气控制在数控机床中的作用及怎样实现与机床系统之间信息传递?②机床电气控制的电路设计准则及注意事项有哪些?③可编程控制器的结构、原理、作用及使用方法有哪些?分析问题:讨论分析问题就是自我学习的过程,学生带着问题去学习能够很快进入角色,知道自己在学什么,应该怎去学习,能够显著提高教学效率。实训过程中,通过教师的引导使学生能够针对老师提出的问题积极讨论,最终每个人都能在理解的基础上得到一份自己的答案。这样一方面使学生对实训内容进行了预习、对教师提出的问题也深入的去理解了,另一方使教师在讲授过程中感到轻松。解决问题:解决问题就是一个归纳总结的过程。教师将学生在讨论阶段所涉及到的方方面面内容加以总结、提炼,最终实现问题的解决。教师在学生提交讨论结果后,经过归纳总结,告知学生在讨论过程中哪些知识点讨论的比较好,哪些知识点没有讨论到,哪些知识点讨论的结果是不科学的,同时帮助学生总结其原因,鼓励学生再接再厉,养成这种勇于探讨分析问题的精神。最终通过教师系统的讲解、分析、总结后将标准的答案公布于学生,使学生与之对比,完成教学任务。
5.2 纵向教学过程分析告知任务:说明本次技能实训的教学任务,提出教学目标。引导任务与分析任务:由数控机床在实际中的广泛应用,引入数控机床电气控制并说明其作用及重要性,完成任务引导工作。通过对此次技能实训各任务设计的目的、要点、步骤以及在技能实训过程中可能遇到的相关问题的分析,完成对任务的分析工作。实现对学生自我学习的引导作用。完成任务:教师提出任务后,说明在完成任务过程中应注意的事项,如操作过程的协调性、安全性、分工合理性,并提出机床电气控制电路的设计准则、绘图标准等要求,让学生按要求完成技能实训任务。在这个环节,学生通过实际动手操作,能够深入理解机床电气各元器件的结构、功能、原理、工作过程及相互之间的连接方式等,实现理论知识与实际操作相结合,有效提高了学习效率和动手能力,为以后工作积累了经验。总结分析任务:在这一过程中学生要能够结合完成好的电气控制柜实物和电路原理图,说出三大综合实验的原理、目的、意义以及在此过程中的心得体会,并独立完成一份包含团队构成及分工、实训进度计划表、实训内容、个人总结及小组总结的技能实训总结报告,要求内容详细、格式统一。同时采用小组内自评和组间互评的方式,结合教师对学生在技能实训过程中的综合表现等作为评价本次技能实训学生的综合成绩,实现完成分析总结任务。在这个过程中,教师根据在技能实训过程中遇到的问题进行讲解和剖析,实现理论指导实践,同时教师还可以将实训中的元器件、结构框图、电路原理图等有机结合,进行分析讲解,实现实践验证理论这一过程。这样通过理论指导实践、实践验证理论这一方法,积极发挥了学生的主观能动性,大大提升了学生的学习兴趣,进而提高教学质量,使学生切身感受到学以致用。
6教学成果
技能实训任务完成效果如图6、图7、图8所示。机床电气技能实训是实现将理论知识运用于生产实际;理论教学与实践教学相结合这一过程,使学生能够主动适应社会主义现代化建设需要,体现出高职教育最显著的的意义。
7结束语
教育部《教育部关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》提出:“要积极推行与生产劳动和社会实践相结合的学习模式,把工学结合作为专业人才培养模式改革的重要切入点,带动专业调整与建设,引导课程设置、教学内容和教学方法改革。”因此本文以机床电气技能实训为依托,探讨了怎样上好高职院校的技能实训课程,强调要在技能实训过程中采取与生产劳动和社会实践相结合的学习模式,以工学结合作为专业人才培养模式的重要切入点,引导课程设置、实现教学内容和教学方法的改革。这样有助于学生掌握基本职业技能、增强自身职业综合素质、巩固所学的知识,实现理论、技能、素质三位一体的教学模式,体现高职教育的办学特色。因此提升高职院校专业技能实训是符合社会对人才的需求,是实现学校把学生请得进来,送得出去的有效手段之一。
参考文献:
[1]段渝波.有效提升中职学校机电专业课程教学质量的实践.中国职业技术教育.2010.17.32-34.
[2]王振洪.高职院校工学结合与人模式存在的问题及其对策.中国职业技术教育.2010.18.75-77.
“常用机床的电气控制线路”是中等职业技术学校机电类专业课程《工厂电气控制设备》中的重要的一章内容,知识点主要是普通车床、平面磨床、摇臂钻床、万能铣床、卧式镗床等常见机床的电气控制原理,以及各类机床常见的故障分析及排除。
为了帮助学生更直观地了解各类机床的电气工作过程,我校引入了亚龙YL-ZKT智能实训考核系统,学生可以在这种教学设备上进行各种电气故障的排除、训练和演示,以达到熟悉各种故障现象和熟练排除各种电气故障的训练目的。
我校亚龙YL-ZKT智能实训考核系统共有36台各种类型的机床智能实训考核台、多媒体计算机及智能实训考核系统软件组成。其中,YL-ZC型CA6140车床电路智能考核台共有6台,该机床智能实训台是由多种电气元器件组成各种电气控制线路,并配有89C52型单片机、LED、键盘等组成的智能答题器,学生根据故障现象找到故障点,在电气原理图上找到故障点两端的编号后,只需在答题器上输入这两个编号,再按“确认”键即可,操作简单方便。
在《工厂电气控制设备》的教学中,各类机床故障的分析与排除是学生学习上的一个难点。要帮助学生突破难点,就要在教学方法上多下功夫。笔者在多年的教学实践中,通过采用多媒体课件辅助教学以及理论实训相结合的一体化教学模式,在理论教学中采取讲解法、演示法、设疑法,在实训环节中采取小组讨论、合作学习、自主学习等授导型教学方式,取得了较好的教学效果。下面,笔者就以《工厂电气控制设备》课程中“CA6140车床电
气故障分析”的教学设计为例,谈谈自己的教学实践。
一、理论教学
笔者在教学过程中,根据教学内容制作相关的多媒体课件,利用多媒体课件直观形象的特点进行理论教学。教学过程设计如下:
1.讲解工作原理。根据教学内容制作好多媒体课件,利用投影仪进行多媒体教学。首先,通过课件播放CA6140车床的电气原理图,教师对照原理图详细分析电路的工作过程,原理图如下。
在讲解和分析整个电路的工作过程中采取化整为零的方法,将整个电路图分为三部分,第一部分是主电路,第二部分是控制电路,第三部分是照明电路。先要分析主电路的组成,主电路由主轴电动机M1、冷却泵电动机M2、刀架快速移动电动机M3组成,这三台电动机分别由三个接触器KM1、KM2、KM3的主触头来控制;然后分析控制电路的工作过程,按钮SB2是主轴电动机M1的启动按钮,SB1是M1的停止按钮,开关QS2是冷却泵电机的控制开关。另外,控制主轴电动机M1的接触器KM1的常开辅助触头串联在冷却泵电机的控制电路中,目的是实现顺序控制,即主轴电动机启动后,冷却泵电机才能启动,SB3是刀架快速移动电机的控制按钮,是个点动按钮;最后对照明电路中四盏指示灯点亮及熄灭过程做简单分析。
2.讲授故障分析的一般步骤和检测方法。首先,了解故障现象,其次根据故障现象,从原理图上分析产生故障的原因。最后,根据故障分析,找出可能产生故障的电气部位,并加以排除。电气线路故障检修的常用方法有测量电压法和测量电阻法,重点给学生讲解测量电阻法,强调一定要断电测量,而测量电压法因为要通电测量,较危险,不要求学生掌握。
3.多媒体课件动画演示。将整个电路的工作过程以动态的形式呈现给学生,进一步加深学生对电路工作过程的了解和认识,并通过对两个典型故障的分析和讲解,有效引导学生举一反三。
故障现象1:合上电源总开关QS1,通电指示灯HL不亮。
可能的故障原因:
(1)变压器一次侧无电压,即32~86~87~33之间的电路中有断路点。
故障现象2:合上QS1,HL亮,按下SB2,HL1亮,但主轴电动机不转,并发出嗡嗡声。可能的故障原因:主电路中电动机缺相,即三相电源中有一相断路。
排除故障:断开QS1,用万用表欧姆档分别测量42~45、47~50、52~55两点之间的电路,找出断路的故障点。
4.设置疑问,学生解答。教师分析完两个典型故障后,总结CA6140车床电气故障检测的方法及思路,并设置问题,让学生思考,并由学生来解答,以培养学生举一反三的能力,真正理解所学内容。
二、实训教学
理论教学结束后,进入实训教学,在YL-ZC型CA6140车床电路智能考核台上进行模拟故障检测。在实训教学中的主要做法是:
1.学生分组。由于我校只有6台可供实训的CA6140车床考核台,故把所任教的班级学生(一般在40人左右)分成两批实训,每批又分成6小组,每小组3人左右,让成绩较好的学生和成绩较差的学生合理搭配,每组指定一名小组长,负责本组人员的各项管理。
2.合作学习。学生分组后成立各学习小组,各组成员在故障检测实训中,可以互相讨论、交流,对疑难问题可以共同探讨。利用学生争强好胜的心理,鼓励各小组学生竞赛,对每台智能考核台设置相同数量的故障点,看哪一组能最快最准地找出故障部位并加以排除,对表现出色的小组进行加分奖励,以此激励各小组学生积极思考,通力合作,解决问题。
3.自主学习。经过1~2周时间的实训后,学生排除故障的水平高低很快就能见分晓,对于水平较高的学生可以安排另外的学习任务,让他们在难度较大的磨床或铣床上进行排故训练,而磨床和铣床的工作原理事先并没有给学生分析讲解过,要让学生在完成CA6140车床排故实训的基础上自己看原理图学习,利用自己积累的经验,理解磨床和铣床的电气工作原理,通过自主学习,尝试排除磨床或铣床的电气故障,老师只做点拨性的指导。而那些排故水平较低的学生仍然安排在原车床上继续实训,直到能把问题解决为止。这也是分层教学的一种体现。
总之,通过多年的教学实践,笔者认为,这种形式多样的授导型教学方法是成功的,也是可行的。笔者所带班级学生在车床故障检测的考核中,通过率均达100%,收到了理想的教学效果。
《电气控制系统安装与调试》是一门实践性很强的课程,其知识内容多,技术更新快,并且要求学生能够非常熟练地掌握知识和技能。学习的过程中不能一一训练,为了达到好的教学效果,训练项目的选择、先后顺序的设置、技能层面的衔接、训练方式和手段的采用、训练过程中的步骤实施,都是培养高技能人才的关键环节,让学生在“学中做”“做中学”,老师提供好的实训项目,理清好的训练思路,采用好的教学方法,把教与学有机结合起来,达到很好的教学目的。
一、课程训练项目精选
训练项目的精选是该课程教学的首要环节,课程从实际机床控制电路中抽取了适合教学的10个典型工作任务作为该课程的训练项目,内容涵盖典型机床电气控制系统的装接与调试,典型机床电气控制系统的维修。项目内容包括10个学习项目、课外扩展和顶岗实习。
二、技能训练项目之间的关系
理清训练项目之间的关系,有条理、有秩序地进行技能训练,做到不重复、不颠倒。
(1)各项目任务单元的衔接递进关系
每一个教学项目都是一个完整的工作过程,每个任务单元涵盖着不同的能力目标,各项目任务单元之间呈平行、递进或包容的关系。
(2)技能训练项目的序化
本课程技能训练项目的序化遵循以下规则:载体选取从简单到复杂;技能从单一到综合;学习内容由浅入深,符合职业成长规律。在“理论实践一体化”的课堂教学中通过“接受任务自主学习操作示范同步实践总结提高”五个环节的训练,学生对知识技能的掌握从“会”到“熟”再到“快”“准”不断提升,实现“课内”与“课外”相结合,“学校”与“企业”相结合,“教学”与“考证”相结合。通过反复训练,提高职业能力,达到岗位要求,实现零距离上岗。
三、训练方式、手段及步骤
训练方式:
(1)项目教学,任务驱动(宏观);
(2)视频教学,实际观摩操作法;
(3)小组讨论法,演示法(微观)
训练手段:实操综合采用多种现代化教学手段,包括多媒体课件、仿真教学、现场教学、录像、网络教学、课余活动等。
训练步骤:各个项目的操作是有所不同的,在单项技能训练中,先装再调,而在综合技能训练中,多了机床的功能分析与操作,项目的装调步骤具体分为:(1)分析任务;(2)制订计划;(3)实施计划;(4)通电试车;(5)总结与反思。下面以机床电气故障排除为例介绍其实施的具体步骤。
机床电气系统排故训练内容及步骤:
(1)机床功能基本操作:
根据机床的加工功能进行机床的基本操作。通过机床功能的基本操作,了解正常状态下机床各电器元件的动作过程和动作顺序,发现故障(非正常)状态下的异常现象或电器元件的非正常状态。
(2)故障分析:
根据故障现象或电器元件的非正常状态,通过电路原理图的读图和功能分析初步确定故障范围和可能的故障元件。故障分析涉及的元件和回路可能远多于实际的故障点与故障元件。
(3)制订计划:
根据可能的故障元件和故障回路制订故障排除的工作思路与工作计划。制订计划时,强调排故方法学习的重要性,在排故后需要及时总结方法,切忌凭感觉寻找故障,这样学习效果不理想。
(4)实施计划:
在遵守安全用电的基本规范下,按照排除法实施故障元件或回路的排除。具体操作时,先主回路后控制回路的原则。在排除故障时首先采取无压(不带电)排除方式,这种方式可排除因电路接触不良和触点损坏引起的故障现象,尤其是主回路的常见故障;在采用有压排除方式时,重点检查电路元件功能不良或损坏引起的故障。熟悉故障排除方法后,可以灵活运用两种方法,高效排除故障。
(5)通电试车:
每个故障点排除后需要进行必要的检查与通电试车,如有问题,需要再次重复上边的各个环节。
(6)总结与反思:
为提高机床电气系统故障排除训练的效率,在任务结束后需要进行必要的总结与反思。为此要求学生针对任务实施的过程,描述现象、探究得失,撰写项目报告,交流排故技巧、检查方法。
(说明:读图练习在排故之前进行。)
四、结语
通过对《电气控制系统安装与调试》项目精选与技能训练,学生在学习的过程中有了好的学习平台,在训练中有任务、有目的、有思路、有比较、有结果、有层次,并且通过技能操作训练,知识内容无形中得到掌握和巩固,动手能力逐渐得到提高,分析过程能得到验证,故障现象直观而具体,能让人记忆深刻,实践技能迅速得到提高,为自己以后的工作奠定了坚实的基础。
【参考文献】
[1]许.电机与电气控制技术(第二版)[M].北京:机械工业出版社,2010.
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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《电机与电气控制技术》课程是我院机电一体化、数控技术及相关专业的一门重要的专业基础课,在三个核心能力培养中处于重要地位。该门课程具有很强的实践性,与企业生产实际联系密切,在专业课程体系中具有承上启下的作用。传统教学方法实践环节滞后于理论教学,理论与实践脱节,无法调动学生的学习积极性和主动性,无法满足职业教育岗位群的要求。根据该课程的学科特点,笔者就项目教学法在《电机与电气控制技术》教学中的应用进行了初步的尝试,取得了一定的效果。
1 项目教学法的特点
项目教学法是通过实施一个完整的工作项目而进行学习的教学方法。学生在教师指导下以小组分工合作的形式完成项目任务,它将实践项目贯穿于教学的始终。在教师的引导下,学生按照实际工作过程以小组为单位进行收集信息、制定计划、设计方案,通过分析讨论、决策实施、总结评价,最后形成项目报告。通过项目的实施,培养学生的动手能力,分析问题和解决问题的能力及团队协作精神和创新意识。
2 项目教学实施过程
2.1 项目的选取与制定
依据专业培养目标及维修电工职业资格要求,以必需够用为原则。(1)项目选取难度要适中,有一定的弹性和梯度,由浅入深逐步递进。为此在每个项目中安排了三到四个具有一定梯度的学习任务,根据学生实际情况选取2-3个实施。(2) 项目的设计要切实可行。要充分考虑学院现有教学设施设备及学生实际情况,在内容选取上尽量采用同学们感兴趣的工程实例,同时要考虑项目教学的成本,使教学实施切实可行。(3)项目内容紧密联系工程实际,尽量从企业生产实际中选取项目内容,力求反映新技术在项目中的具体应用。
2.2 项目的引导
在每个项目实施前,教师通过任务书和引导文向学生布置项目任务,使学生明确项目任务应知应会的知识目标、技能目标、素质目标和要求。然后通过PPT、动画、视频、实物等讲解本项目相关理论知识,引导学生自主学习,最后提出技能训练的要求和目标、内容及评分标准,让学生有目的地去学习、实践和自我评价。
2.3 项目的实施
各小组领取任务后查阅项目相关的资料,分析制定项目实施计划,经过教师审核后以分工合作的形式进行项目的实施。教师对项目的实施过程进行动态管理并发挥指导作用, 及时了解各小组项目实施进展情况和存在的问题, 有针对性的给学生加以指导和帮助,引导学生寻找解决问题的方法,培养他们独立工作的能力。例:CA6140车床项目教学实施过程
(1)、教师提出引导问题,下发工作任务单,安排教学流程。
了解CA6140车床的结构、运动形式、控制要求、动作过程,能正确分析CA6140车床主电路和控制电路电气控制原理;列写CA6140车床电气控制元器件;能正确安装调试CA6140车床控制电路;掌握机床检修常用的方法和步骤,并能正确排除常见故障。
(2)、学生查阅相关教学资料、电工手册、阅读电气说明书及图书资料等,绘出控制电路图,编制操作说明书,列写元器件清单并对元器件进行检测。教师审核并提出修改意见。
(3)、学生按小组在实训室亚龙电工操作台及CA6140车床电气控制挂板上进行机床电气控制电路的安装调试及维修实训操作,小组成员之间分工合作共同完成项目任务。安装完毕后学生自查、小组互查、经老师检查无误后方可通电试车。小组讨论问题。学生当老师,小组之间相互PK。各小组选一名能力强的同学进行讲解,小组之间互相提问,你问我答。
(4)、教师总结讲评。一是学生对车床知识点掌握情况的讲评。点评各小组对CA6140车床的电气原理图掌握及理解情况;二是学生操作技能表现讲评。根据各小组在安装调试及通电试车反映出的问题进行点评;三是学生创新思维能力讲评;四是学生团结协作能力讲评。
2.4 项目的总结与评价
项目任务完成后,学生进行成果展示并填写工作任务单,撰写总结报告。项目评价采用学生自评、小组互评和老师评价三级评价方式。老师评价根据现场操作、回答问题、项目完成情况及提交总结报告等。学生掌握基本知识点及项目总结报告占30%,项目完成情况及在实施项目过程中动手能力、分析解决问题的能力占50%。学习态度、团队协作精神及创新意识等基本素质占20%,汇总为项目得分。教师对项目完成情况进行总评。
3 实施项目教学法的体会
项目教学实现了三个中心的转变:(1)将以课本为中心转变为以“项目任务”为中心,学生个个参与,人人动手,变要我学为我要学,调动了学生的学习积极性和主动性,有利于培养学生分析和解决问题的能力、动手能力及团队合作精神,养成一种积极、主动、合作探究的学习习惯;(2)将以教师为中心转变为以学生为中心,突出了学生的主体地位。(3)将以教室为中心转变为以实训车间和实际经验为中心,以传授知识为主转变为以培养能力形成技能为主。项目教学实现“教、学、做一体化”,让学生记忆深刻,知识和技能掌握得更加牢固,有利于学生职业能力的培养,也有利于教师向“双师型”教师的转化。
4 项目教学中存在的问题与不足
一是没有合适的项目教材,项目课程开发难度大。二是缺少具有企业实践经验和工程经历的“双师型”教师队伍。三是实训场地及实训设备投入大,经费不足,有些设备价格较贵。四是项目教学成本较高,只适合于小班教学,耗材消耗大,对教学资源的占用率较高。五是教学组织难度大,对教师的教学能力和素质要求较高。这些问题会直接影响项目教学的顺利实施,有待于今后教学中进一步的探讨。
参考文献
二、与实训设备相一致的教材建设
“机电产品电气控制”课程采用自编教材。教材的编写紧密结合实现技能型人才培养目标,从内容选材、教学方法、学习方法、实训配套等方面突出高职教育的特点,突出应用能力培养的特点,摆脱理论分析长而深的模式,增加并充实应用实例的内容,对职业岗位所需知识和能力结构进行恰当的设计安排。在知识的实用性、综合性上多下功夫,理论联系实际,加强操作与实训,把学生应用能力培养融汇于教材之中,并贯穿始终[3]。在内容组织上,以符合教学要求的工作过程为基础,由简单到复杂,由单一到综合,层层递进,将职业岗位所需的理论知识系统的串在一起,教材内容基本涵盖了基本电气控制规律、机床电气控制系统,PLC控制系统的组成。由浅入深,由易到难,每个部分都有实践训练,指导学生能够主动学习、提高效率,动手能力能够得到逐步提高。在教材编排上,打破以往教材先理论后实践的编写模式,以典型工作任务和任务的完整性及为主线,以提高职业能力为线索,理论知识够用为度编排教材内容。教材共有与《课程标准》内容相一致的八个学习项目,根据项目理论知识要求,将项目分解成各个子任务,每个子任务都有自己独立的知识点和训练内容,完成了子任务的学习,也就完成了整个项目的学习,并能使知识融会贯通。编写教材时充分体现“以学生为中心”“教中学,学中做”的职业教育理念,强调以学生直接经验形式掌握融于各项实践行动中的知识和技能,以学生能力培养为本位。
三、教学方法的改革
树立以学生为主体,教师为主导的教学理念。学习不仅是为了获取技术,还需要在获取技术的活动中,培养学生的方法能力、社会能力,使学生不仅要有技术适应能力,更重要的是有能力对社会、经济负责的态度,参与设计和创造未来的技术和劳动世界,因此在教学过程中注重强调教师对学生引导的行为。针对不同的教学实施环节,我们选用了不同的教学模式。1.教、学、做一体化教学模式教、学、做一体化教学模式是一边进行知识讲解和操作示范,一边让学生进行课程同步训练,符合学生认知规律。将知识点溶解到任务的实现中,完成学生对知识的理解和应用,能循序渐进地使学生最大限度地掌握知识。教、学、做三者融合,“教”为指导,“学”为过程,“做”为中心。学生在学了以后立即实施,实施完毕再进行总结,加强了对理论知识的掌握程度,巩固了知识在脑海中的印象。教、学、做一体化教学模式有利于学生利用教学软件、仿真软件等课程资源解决课程疑问,提高学习主动性。2.项目引导,任务驱动化教学模式项目引导,任务驱动化教学模式是在校内维修电工实训室、机床电气实训室及PLC实训室完成。围绕“控制线路的设计、安装、调试和运行维护”这一学习情境,把工作过程分成了8个项目,采取项目引导任务驱动,一步一台阶引导学生自主完成基本电气控制线路、机床电气、PLC综合技能实训领域的学习过程。在完成职业活动的学习过程中,也逐步训练和培养了学生系统的工作方法和严谨的工作作风,培养了学生具有良好的职业道德、团队协作能力与沟通能力和较强的工作责任心。教学过程贯彻“学生主体,教师主导”的原则,从教师指导学习教师引导学习学生自主学习。教师的指导作用逐步减弱,学生的主体作用逐步加强[4]。3.基于网络资源的自主学习这种方法突破了时空的限制,通过网络教学将学习延伸到课堂之外。我们将课程教学课件、实训课件和PLC编程软件与仿真软件挂接到课程网站。很多时候,学生在课堂实践中并不能通过一两次的模仿操作就可以理解操作要领和知识点的,少数学生不能独立及时完成一次完整的操作任务。因此,反复练习是提高理解和掌握技能的重要手段。
四、评价体系的改革
实践考核更注重学生的工作过程、职业素养,而非结果。同时,把学生的平时操行纳入考核的范围,对平时表现突出的优秀学生,给予加分;纪律及学习态度不好的,酌情减分。采取以过程考核为主的多元化考核方式的各部分考核所占的比例如下:职业素质考核方法:沿纵向以项目为单元,逐项考核。即在学生完成每个项目的工作任务和实操训练之后,对学生完成该项目的工作任务过程中的能力给予评价和认定。当本课程全部项目的工作任务和实操训练完成后,将各项目考核成绩累加。横向重点考核学生能力发展的渐进过程,即随着学习内容的扩展,评价学生完成工作任务的质量、合作能力及个人素质等,将纵向和横向的考核成绩按比例综合,即为学生学习本课程的最终成绩。
【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】
[1]黄艳芳.职业教育课程与教学论[M].北京:北京师范大学出版社,2010
[2]王猛.职业院校机电专业实践教学体系建设的实践与研究[J].中国职业技术教育,2012(14)
[3]赵志群.职业教育工学结合一体化课程开发指南[M].北京:清华大学出版社,2009
[4]刘占山,维吉尼亚・贝蒂.需求导向的职业教育探索与实践[M].北京:高等教育出版社,2007
二、“示范-实训-考核”教学法的教育学、心理学理论依据
现代教育观认为在教育活动中,学生居于主体地位,教师起主导作用。教学是一个以学生为中心有机的整体。教学的最终目的是学生学会了什么,而不是老师教了什么,教学过程中教师采取什么样的教学方法,必须综合考虑各方面因素,要考虑学生有没有兴趣,如何使学生保持并引导好这种兴趣。“示范-实训-考核”教学法就考虑了学生的心理状态,同时又顾及了其它的因素,因而它符合观代教育观的要求。首先,实训课的项目本身都是学生感兴趣的项目,学生在上实训课的时候都是兴趣很高的,但是由于对于学生来说实训项目入门很难,多数学生觉得无从下手,做实训的兴趣就减弱了,最后干脆不做了,说说话,玩玩手机白过了一节课。教育学告诉我们,兴趣影响着人们所从事活动的效果。兴趣是最好的老师。教学活动中,教师的首要任务是要让学生对所学课程产生浓厚持久的学习兴趣。“示范-实训-考核”教学法,一开始便注重了对学生兴趣的培养。它从能引起学生兴趣的示范入手,让所有的学生在老师示范的带领下,从容的跨过了实训入门的门槛,让实训以一种全新的形式展现给学生并赋予它新的内容,使教学得以顺利实施,取得满意的教学效果。
三、“示范-实训-考核”教学方法的含义及实施过程
“示范-实训-考核”教学法,是基于课堂组织基础上,以提高课堂教学效果为目的,注重调动学生学习主动性,指导学生掌握实训内容的一种教学方法。该教学法把考核贯串于整个课程教学过程。实施过程分三步完成,即“示范降低门槛,实训融会贯通,考核点燃激情”。具体实施就是在实训课一开始,先由老师来讲解和实训相关的基础知识,学生在上课之前对实训项目是很感兴趣的,但是由于自身的基础比较差,对于电路的理解比较困难,如果没有老师对基础知识进行讲解,学生理解起来是比较困难的。接下来是示范,可以教师自己演示,也可以老师在旁边指导请两名同学来为大家演示。这样学生在了解原理的基础上,又看到了同学的演示,自己在做实训的时候就没有问题了。第三步是让学生自己做实训,装备学院的实训设备在辽宁省来说已经算是比较多的了,但是也不能保证每名同学一台实训设备,上实训课的时候一般是两名学生一台设备,这样一名同学做另一名同学就容易偷懒,因此在做实训前要做好分工,一名同学在做实训的时候,另一名同学要完成实训报告册,这样两名同学都有事情可以做。第四步就是要做好考核,考核即是对教学效果的一种检测,也可以给学生一种成就感。完成实训并通过考核的学生,在做下一次的实训的时候就会产生更大的兴趣。没有通过考核的学生,也知道了自己错在哪儿,下次也不会再犯相同的错误。
关键词 :校企合作?企业项目融课程?内置岗位?知识、技能与素养于一体
机床电气控制线路是一门实践性较强的专业课程。笔者学校近几年在该课程中进行了校企合作、工学合一的改革实践,经过教师、学生、企业及社会学习者四类人群的实践检验,该课程改革适应专业发展要求,符合专业人才培养模式,紧随企业技术发展,能满足企业用人需求。
一、课程改革的定位与目标
从专业培养定位上看,企业急需大量从事电气设备安装、调试、维修的专业人才,这些岗位要求他们安装工艺标准规范,调试过程完整准确,维修安全准确规范,都需要该门课的培养和提升。
从专业培养目标上看,职业素养和职业技能培养是主线。以校企合作、工学合一为载体,以工作过程为导向,以国家职业标准为依据,以综合职业能力培养为目标,整合序化并安排教学活动,构建学生的知识、能力和素质结构体系,“教学做练”四位一体,促进学校培养目标与企业需求零距离,理论知识与实践技能零距离,教学过程与生产过程零距离。
二、课程改革的内容与安排
教学内容以具体工作任务为中心,从“企业真实任务”着手,坚持科学合理、务实够用、适当拓展的原则,以工作内容为依据整合序化课程内容,以真实工作岗位为载体设计教学情境,以规范企业工作流程设计教学过程,以严格职业标准设计评价标准,实现综合职业能力培养与岗位工作对接,从而达到理论和实践融通合一,专业学习和工作实践学做合一,能力培养和工作岗位对接合一。
教学安排上遵循以就业为导向,与岗位相适应,以生产为对接,以校内外实训条件为依托的原则确定了九个涵盖常见的车、磨、钻、铣、镗五类机床的学习任务。
三、课程改革的构思与设计
教学设计上注重职业素养的培养,将6S理念、劳动态度、团队协作贯穿整个教学。在教学中将课堂企业化,突出工学结合的理念,让学生通过工作来学习知识与技能,通过学习体验企业化工作。
教学模式上采用工学结合、任务驱动、学做练一体、顶岗实习等模式,同时以学习任务为单元开发配套教学资源,通过图片、动画、视频、虚拟实训等方式,提供“学中做,做中学”的实际案例以及操作方法。
除了软件,硬件方面也要配套。在教室中划分教学、资料查询、工作、仓储、成果展示等区域,同时拓展利用校内机加工车间和校企合作实训基地。
师资队伍也是关键一环。为此,我们不仅有一支教育理念先进、实践能力强、教学水平高的专业教学团队,同时还聘请校外专家、能工巧匠、企业管理者组成兼职教师队伍,形成结构合理的双师型教学梯队。
四、课程改革的组织与实施
教学组织实施中以工作任务为引导,体现“学中做、做中学”的教学理念。具体工作过程是学生先明确任务,再根据任务要求制订可行计划,接着准备实习工具器材,再严格遵守作业规范作业施工,安装或者检修完毕后,自检,填写相关表格,交付相关部门验收,清理现场,归置物品。最后进行总结评价,反馈。以CA6140型车床电气控制线路的安装学习任务为例:
1.明确任务
通过工作情境引入企业车床安装单,学生领到任务后,明确工时、工作内容、小组分工等要求,准备好包含企业技术标准、国家技术标准等资料。
2.现场勘查
小组分别对施工现场进行勘察,记录勘察的电源、控制柜等信息,手绘各自布置图,小组讨论并表述用AutoCAD软件展示的最优布置图。
3.制订计划
根据学习工作经验,制定详细的工作计划,在工作页企业化表格讨论中修订工作计划,准备学习工作用品。
4.施工准备
通过查询资料及教师的讲解,掌握安装过程、明确安装标准及安全注意事项,准备好所需工具材料。
5.现场施工
各组分工协作完成组长分配的任务。作业完毕后清理现场,填写验收技术文件,完成项目验收。
6.总结评价
各组展示工作成果,交流工作过程中的经验技巧,从教师、个人、小组三方面进行学习过程综合评价。
五、课程改革的成效与反思
企业项目融课程,企业管理进课堂,工学结合的深度与层面进一步挖掘与完善。学生在职业化环境中体验到工作全过程,综合职业能力得以提升,形成完整的职业思维并构建工作思维。同时在工作中学生团结协作,相互认可,保持较高兴奋点。
随着校企合作的深入,双方资源利用达到最大化,教学也由散件向半成品、成品化转换,教师、学生、企业三方均受益,这是教育改革一次成功的尝试。
1. 识图电气控制原理图
机床排故之前首先要看懂机床的电气控制原理图,根据原理来发现故障、排除故障。否则学生就会失去排故的方向。
1.1掌握电气控制原理图的识读方法
1.1.1根据对常用低压电器动作原理读图。首先学生要对常用的低压电器工作原理有一定的认识。如交流接触器得电动作时,常开触头闭合,常闭触头断开,且常闭先断开,常开后闭合。反之常开先断开,常闭后闭合。中间有一个很短的时间差,这对于学生分析相关电路具有重大意义。否则分析时就可能会出现电动机正反转控制的两个交流接触器线圈同时得电,引起电源短路,造成判断失误。
1.1.2根据常用基本电路读图。常用基本电路如电动机的点动控制、自锁控制、顺序控制、正反转控制、Y—降压启动等。而一张复杂的电气原理图经常是由常用电路组合而成的。在读图时,结合常用电路,分清主次,化整为零,对于读懂电气原理图是非常有帮助的。
1.2掌握电气控制原理图的识读步骤
电气原理图的阅读方法采用“从主电路着眼,从控制电路着手”的方法。
1.2.1从主电路看有哪些控制元件的主触头及其组合方式,就可以大致了解电动机的工作状况。
1.2.2根据主电路中主触头的文字符号,在控制电路中找到控制元件(接触器、继电器等)的控制环节,按功能的不同划分为若干个局部控制电路来分析。
1.2.3根据电气原理图纸上标题栏中对每小块电路分支的解释来读图。如镗床KA2线圈上方标题栏中标注的是反转长动,此时就可以分析出KA2线圈的作用是实现主轴的长动,而其中KA2线圈的其中一对常开触点是使KM2线圈得电,从而得出KM2线圈是控制主轴的反转。从而将主轴反转长动的原理迎刃而解。
1.2.4按下操作按钮、行程开关,分析其触头如何控制其他控制元件动作并分析电动机如何运转。在分析的过程中同样也要注意常闭触头先断开,常开触头后闭合,中间存在很短的时间差。
1.2.5初步分析每个局部电路的工作原理以及各部分之间的控制关系后,还应分析整个控制电路,即从整体进一步理解其工作原理。如铣床主轴电动机的控制方式分为主轴变速冲动、主轴启动和主轴制动停车。在了解主轴的控制方式后,这时就需要结合起来操作主轴电动机,操作过程中要分清步骤,主轴先变速冲动接着是主轴启动最后是主轴制动停车。观察主轴工作在不同方式的时候,对应的是哪个交流接触器线圈得电,从而更深入地全面理解铣床主轴电动机工作原理。
2. 机床工作原理一体化教学
2.1“一体化教学”的实践意义。以培养能力为中心,理论与实习交叉进行的一种教学模式,让实践始终贯穿在整个教学过程中。
2.2讲清机床工作时机械与电器的联动,是讲授生产机械控制线路的关键。大多数生产机械有很多机械—电器联动控制,即由机械手柄或机械部件的动作操纵电器开关的接通与断开,例如X62W铣床工作台的手柄操纵,手柄操纵时触碰控制位置开关SQ1 ~SQ4,搭上相应运动方向的丝杠,从而实现对工作台的操纵。
2.3抓住每种控制线路的特点。由学生来操作机床观察主轴制动的现象。加强理论与实践的结合,突出了操作训练,又使学生学到了扎实的理论知识,能够充分发挥学生的主体作用。
3. 机床排故中教师现场示范的必要性
教师在讲解机床电气工作原理分析和机床排故方法和步骤后,学生已经对机床排故有了一定的理性认识。通过教师的示范操作,让同学掌握规范操作方法,并且在操作过程中把之前所讲的知识点再实践观察一遍,加深理解。教师示范操作是学生掌握动手能力的开始。
在实际操作过程中,巡回指导是非常重要的。对学生操作过程中存在的问题及时提出并纠正,培养同学规范操作的习惯,引导学生掌握问题的方法,对每个故障都应该从原理上分析,明白故障产生的原因,从根本上解决问题。教师指导时可以分为集中指导和个别指导。
3.1集中指导。集中指导主要是解决排故中一些共性问题
3.1.1比如使用电压档测量时,要分清控制电路电压,一般选择500V档位,若档位选择太低,当被测电压高于电压表选择档位时,很容易会把万用表烧毁。
3.1.2电压分阶测量法检测时,往往需要学生一手拿住万用表、一手按住按钮,若参考点和测量点离的距离较远,学生就很难做到。这时候就可以利用电压分段测量法,检测这对触点闭合时,电压是否为零。
3.1.3使用万用表电阻档时,档位不能选的太高,控制电路的线圈电阻有的时候2KΩ,若选择过高档位,则测量时,指针会偏转到零,引起误判断。还有就是表笔的使用也要注意,手如接触到表笔的金属头,在测量电压时会造成触电事故,在测量电阻时,会造成读数不准确。
3.1.4电阻测量法中有分段和分阶,检测之前要将机床电源总开关断开,在检测时同样要注意一个细节问题。在检测接线排的导线时,万用表表笔不能直接搭在接线排的触点上,应该接触在导线的线头部分。因为接线排左右触点是导通的,而搭在接线排的触点上,接线排的另外一根导线正常的时候就会导致误判断。
3.1.5检测过程中要灵活运用电压法和电阻法,不能只局限于其中一种。例如故障设置在铣床主电路熔断器FU1上,则上电操作后,机床什么都不工作。这时可以采用电压法去检测变压器一次侧,若电压为零就可以判断出故障范围在主电路三相电源部分。从而可以利用电阻法对每一相进行检测,迅速查找出故障点。排故时间大大缩短,提高了效率。若不采用电压法,则故障范围可能在控制电路熔断器到急停按钮部分,也可能在主电路电源到变压器一次侧部分,检测时间将会增加。但是灵活运用电压法和电阻法时,必须要对万用表准确进行切换,机床电源总开关也要准确无误地打开或关断。
3.2个别指导
个别指导主要是解决排故中学生个别出现的错误。每个学生在排故过程中出现的问题会千变万化。如有的学生在电阻档测量时,在检测熔断器两端触头导通时,忘记检测两端 触头导线是否正常。在电压档测量时,又很容易忘记将一段回路中的启动按钮按下,导致电压为零,引起误判断。
4. 加强实训中的总结
教学中必须调动学生积极参与,形成良好的、互动的学习氛围。创设有具体任务的情境,为学生提供实验平台,理论和实验相结合;注重应用多媒体技术,培养学生自主学习、积极参与的学习态度,强调师生互动。《机床电气控制》这门课程逻辑严谨,内容抽象,学起来艰苦难懂,讲起来枯燥乏味,教与学都遇到了很大的困难。能否教好这门课程,也是对授课教师在学识、能力、技巧诸方面的一种严峻考验。面对挑战,我们积极探讨与实践,一步步探索到项目教学法在《机床电气控制》课程教学中是确实可行、效果明显的。
一、通过项目教学法提高课堂教学质量
以教师为中心的传承式教学模式不但使教学目标难以实现,更难以提高学生的综合素质和综合能力。其结果往往是,理论学不好,而实际动手能力又差。这种教学模式下,即使应用了现代信息技术,也只能是改变教师向学生灌输的方法,不能从根本上解决问题。而项目教学法的学习观主张是打破课堂教学按教材章节顺序进行的方式、变为以实验项目顺序进行,根据课程的知识体系,编写各项内容相适应的项目课题,因此学生必须主动参与到整个学习过程中,体现以学生为主体,发挥学生的主动性、积极性,创造性。教师让学生在每一个项目中自己去发现并提出问题,可以改变学生等待教师传授知识的思维定势,消除学生学习上的依赖心理,使学生由被动的接受者变为主动的探索者,充分挖掘学习的潜力和动力。
二、项目教学与传统教学的区别
传统教学目的在于传授知识和技能,以老师教为主,学生被动学习,学生听从老师的指挥。项目教学目的在于运用已有技能和知识,学生在老师的指导下主动学习,学生可以根据自己的兴趣做出选择,学生的内在动力充分得以调动,老师可利用学生的优点开展活动。
三、项目教学法的组织实施过程
教师提出课题项目,并反复研究、论证整个项目实施的可行性方案,学生学习本项目所要达到的目的、要求等。
教师向学生布置课题时,强调指出整个项目的要求,即需要掌握的东西和注意事项(电气技术工艺要求、用电安全注意事项等),项目是由学生独立完成,还是分组协作来完成,要根据项目的具体特点来确立。对于比较简单的项目,以学生独立完成较合适;而对于涉及知识面较广、难度较大的项目,则要分组协作完成,一般是2~4人作为一个组。以小组为单位。
项目方案包括:标题、指导思想、工作内容、工作步骤、工艺要求(要配电气原理图说明)、时间安排、用电安全注意事项等。选学生介绍项目方案;如是分组协作完成的项目,每小组派出一名同学向全班介绍本组的执行方案,教师或其他同学可向介绍人对执行方案提出问题,并由介绍人解答,教师作好记录。
教师对每个执行方案进行评价(包括文字表达、语言表达、讲述的表情、方案的可行性等),评出优秀的执行方案供全班执行。
教师到现场进行监督、督促学生实施项目方案(包括技术指导、用电安全工作、学生记录、纪律、环境卫生等)。选学生对整个方案的实施过程进行总结,分组协作完成的项目由组长对整个组的方案实施情况作汇总,并向全班总结。
中图分类号:G423 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)04(a)-0132-02
1 课程开发思路
《电气控制技术》课程是机电一体化技术专业的专业核心课程。主要面向的工作岗位是机电设备电控系统的设计、安装、维护与检修。
在课程开发过程中,以锻炼学生的技术能力和职业能力为目的,采用基于行动导向的课程开发理念,进行教学内容设计,着重于培养学生解决实际问题的能力。以普通加工机床的电气控制系统为载体,选取常用的机床来设计学习情境,并将每个学习情境分解为若干个典型工作任务;在教学过程中,以学生为主体,以工作过程为导向,实施教、学、做一体化的教学模式。
基于工作过程导向的课程开发设计步骤。
1.1 企业岗位调研
在课程设计之初,深入企业广泛调研,通过毕业生跟踪调查,由学生反馈的岗位描述等内容。最终通过归纳整理确定课程面向的职业岗位(群)有维修电工、设备管理员等。
1.2 职业能力分析
对课程面向的工作岗位、岗位典型工作任务进行能力分析,同时兼顾国家职业资格鉴定中、高级维修电工职业标准中岗位职业能力要求,归纳总结了本课程的工作岗位的职业能力。
1.3 确定教学目标
由岗位职业能力要求,确定本课程的培养目标(知识、能力、素质)。
1.4 设计学习情境
机床是机械制造行业中各类机械设备最典型的代表,并广泛采用继电器-接触器控制。课程以普通加工机床的电气控制系统为载体,选取典型的钻床、车床、铣床和磨床设计学习情境。遵循从简单到复杂的认知规律,培养学生电气控制系统的安装、调试、维护与维修能力,课程内容涉及面广,不单纯局限于普通加工机床,也适用于其他机电设备,具有普遍适用性。
1.5 开发工作任务
以基于工作过程课程开发的设计理念,将每个学习情境又分解成若干个典型工作任务。
1.6 教学方法设计
在教学过程中,以学生为主体,采用讨论式教学、启发式教学、教学做一体化法、项目教学法,通过完成典型工作任务培养学生的职业能力。
2 教学内容设计
“行动导向”教学的目的在于促进学习者职业能力的发展,核心在于把行动过程与学习过程相统一。
本课程从应用的角度出发,依据由简到难的原则,以典型工作任务为主线,设立教学项目,通过教师指导学生开展自立学习完成工作任务或项目,实现对工作过程的认识和对完成工作任务的体验,从而形成职业能力。课程组选择了贴近工厂实际的九个典型工作任务作为教学内容,以保证学生可持续发展能力的培养。课程工作任务如图2所示。
3 基于行动导向的教学内容组织与实施
课程内容主要围绕培养学生企业设备电气控制系统安装、调试、维修等技能, 以职业活动的工作过程为依据而进行设计。培养学生的职业素质,创设了真实氛围的工作环境,开展了一体化教学,将教室与实训室合二为一,形成仿真的工作场所,使教学过程变为生产过程,学习任务变为工作任务,使学生通过学习亲身体验工作。在课时安排上,4节课连上,相当于半个工作日。
首先在综合实训车间,老师讲解车床的工作过程,学生仔细观察。把学生分成若干小组,相当于企业组织生产,选出小组长,各个成员明确分工,各司其职。使学生在完整的生产过程中,得到组织、协调、沟通等职业能力的锻炼。
然后老师下达工作任务,由学生自己设计车床的电气控制线路。学生收到任务书后,每个小组都要经过自主学习、讨论,制定具体的工作计划。
各个小组代表阐述自己的设计方案,由老师和同学共同点评,指出优缺点,各个小组根据点评修整自己的方案。
制定完工作计划后,学生根据自己小组的设计方案,提交材料及工具申请,获得准许后领取所报材料及工具,开始进行线路的安装。连接完毕后,通电进行调试、故障诊断,从而学习电气设备的安装生产,掌握相应的理论知识。
学生调试完毕后,由教师进行项目验收,相当于企业的产品质量检查。
在教学做一体的课程实施中,锻炼学生提出问题、分析问题和解决问题的能力,通过实践也锻炼了学生热爱劳动、团队协作的能力,最终实现了从知识能力到素质能力的提升。
4 课程考核
课程考核由过程性考核和终结性考核两部分组成。过程性考核包括学习过程表现和工作表现,包括实践操作中的安全意识、团队协作、项目完成质量、正确使用元器件及工具等。
终结性考核包含理论知识(20%)+电气线路配盘(30%)+电气系统故障分析与检修(30%)+面试考核(20%)。通过多方面的考试形式,培养学生的理论知识掌握能力、实践能力、解决问题能力、质量意识等。
现代高等职业教育的目的不仅仅是传授学科或专业知识,而是形成学生从事某种职业的能力或职业技能,因此,培养学生的职业能力是职业教育的核心。通过能力本位的课程开发,并结合多种教学方法的组织与实施,培养了学生的沟通能力、协调能力、观察能力、分析能力、自我学习、自我认识能力、和责任心。
参考文献
[1] 黄日强,许惠清.能力本位职业教育的特征[J].外国教育研究,2000(5):56-58.