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中图分类号:G424 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdks.2016.08.057
Abstract Professional basic course is a public basic courses and professional courses of the bridge, the teaching quality will directly affect the professional course learning effect and the students post working ability, strengthen professional basic courses in curriculum design will help to improve the teaching effect of the course. The electrical equipment repair professional basic course of professional curriculum system in the motor and control technology curriculum design as an example, from the five aspects of teaching philosophy, content, process, methods and evaluation design, at the same time, a profound summary of the actual teaching experience. From the teaching practice, the reasonable and effective teaching design can greatly improve the teaching quality and realize the goal of teaching.
Key words Officer Higher Vocational and Technology Education; course design; motor and control technology
0 引言
“电机与控制技术”课程是士官高等职业技术教育电气设备修理及相关专业课程体系中的一门专业主干课程和必修课程,课程内容涉及各类型直交流电机原理与控制、变压器、微控电机原理与控制与直交流电机电力拖动基本原理等内容,除包括电机基础理论知识外,还涉及到实际电机拖动与控制问题。课程理论抽象、工程技术应用要求较高,而士官学员的特点是理论知识掌握不精、不深、不够,而实际动手操作的意识和能力较强。为解决上述矛盾,教学组紧紧围绕课程“专业基础服务专业”的课程定位,以专业与学员任职岗位需要为牵引,对课程进行了全方位的课程设计,主要包括理念、内容、方法和评价等方面内容,使得教学设计理念和目标更加细致、完整、科学合理,通过内容有针对性和指向性的设计,完善课程的形成性考核和评估机制,提升教学效果,更好地服务于专业教学和学员岗位任职能力的形成。
1 课程设计①的方法和原则
教学设计是教员根据教学层次或者对象对授课进行预先策划与精心设计。教学设计的总体结构一般包括以下内容:课程教学理念设计、制定教学目标、构建教学内容、课程的组织实施设计、教学评估设计。
1.1 教学理念
教学理念指导和规范教员的教学行为。教员授课质量的好坏,教员的教学理念将对此产生直接影响。根据士官高等职业技术教育的特点和规律,教学理念要以士官职业岗位活动导向、突出能力目标、基于项目或任务载体、加强能力实训、以学员为主体、一体化教学等基本原则。
1.2 确定目标
基于课程在专业人才培养方案的地位和作用,确定并细化课程教学目标。课程目标一般可分为总目标、分目标。总目标是对课程的方向性总体把握,分目标是对课程各个子部分的提出更为细致教学要求,包括知识与技能、过程与方法以及情感与价值观等。课程目标设计与确定需要反复完善与修改,绝不能一成不变。
1.3 优化内容
教学内容是课程的实质部分。教学内容在设计时要重点考虑以下方面:(1)内容要符合学员的专业与岗位需要,对后续专业教学有支撑作用;(2)针对课程目标,构建优化教学内容;(3)内容应考虑专业的前瞻性;(4)内容应综合考虑广度、深度和难度的平衡。通过合理设计,优化内容,保证内容的基础性和专业特色。
1.4 方案设计与组织实施
这是课程方案的形成和实施环节,设计时要重点考虑以下方面:(1)课程内容的组织形式;(2)选择合理的教育方式与活动形式;(3)教学进程与课时分布。
1.5 课程评估
设计方案实施后,要及时对课程目标、内容、组织实施等因素进行评价,及时掌握反馈信息。根据反馈信息,进行有针对性的调整与改进设计。
2 “电机与控制技术”课程设计的主要内容
2.1 教学理念
根据士官学员特点、专业和岗位需求,构建应用性理论、验证实验与技能实训的课程体系。课程教学强调“实用、适度”,重视应用性;加强教学互动,突出学员的主体地位。加强实践性教学,实现电机理论知识和应用、电机实际控制的有机结合,通过“教、学、做”教学过程,使学员更快的掌握理论知识和操作技能。合理采用讲授式教学、比较式教学、案例式教学等多种教学方法,灵活采用多媒体、部组件、实物等手段,理论与实践密切联系,激发学员学习兴趣。实践教学采用讲解示范、分组练习、个别指导等方式,突出学员的主体地位,提高动手能力。建立过程性考核系统,调动学员在实践训练、师生互动、学员协作交流等方面的学习主动性。
2.2 教学实施
(1)教学中,教员要贯彻“以学为主”教学理念,实现由以教员为中心向以教员为主导、学员为主体转变。②(2)要求教员要积极提倡学员主动参与、乐于探究、勤于动手,培养学员搜集和处理信息的能力、交流与协作学习的能力、分析和解决问题的能力。(3)要求教员突出“电机与控制技术”课程对电气维修及相关专业学习的桥梁作用,正确处理基础内容与实际装备应用的关系,强调用电机拖动技术解决电机与控制技术问题的方法学习,调动学员探究性学习的主动性与能力。(4)实验教学教员要围绕培养学员的知识理解、综合应用、技能训练和动手能力的实践教学目标,构建相对完整的实验实训内容。
设计了4个基础实验、4个实训项目和多个开放性实训项目等三个层次实验项目。其中,基础实验紧密围绕课程标准中知识点的要求,合理设计和组织了实验内容,抓住了学员的兴趣点,有效培养了学员主动学习和应用所学课程知识来分析、解决问题的能力。4个实训项目,以修理车间的工作任务为载体设计项目或者任务,例如修理车间的配电系统安装调试、电机正反转控制、电机顺序起停控制、电机Y/起动控制、典型机床电气控制设计等。通过实训项目,可以有效加强学员对课程中电机拖动与控制方面的理论知识深入理解,增强学员的实际动手能力,培养学员的基本素质和岗位能力。开放性实训项目打破课程体系的束缚,设计具有综合性、应用性和实践性的项目任务,让学员熟练掌握低压电器等的使用方法和应用技能,同时也培养学员的工程实际动手能力,使理论知识具体化。
2.3 教学内容设计
教学内容按照专题的形式,从难到易,从理论到应用的过程逐步展开,同时结合各专业特点,对教学内容进行了必要的增减。
(1)压缩电机原理的内容。电气设备修理相关专业学习电机原理的目的是为了应用,为学习特种电机使用和维修打好基础。因此,对电机原理内容进行了较大的压缩。一是着重讲授电机的工作原理、主要的电磁关系、工作特性及交流异步电机的等效电路等,对各类电机的绕组及磁动势部分只作简要的介绍即可;二是对此部分的重难点进行重点讲授,如直流电机的换向、交流异步和同步电机的结构和工作原理等。
(2)强化电机拖动内容的教学。“电机及拖动基础”应着重掌握电机的机械特性、运行特性以及对拖动系统运行的分析。因此,在教学中将重点放在电机的机械特性、电机的起动、制动和调速过程中各个物理量的变化情况及动态特性的分析上。对当前应用较广泛的三相异步电动机的变频调速,花较多的时间详细分析,既分析不同频率下电机的机械特性,又分析不同性质负载时电机的转速、电动势、电流、电磁转矩等物理量的变化趋势,为后续课程的学习打下良好的基础。
(3)增加新型电机的教学内容。在新型车辆上特种电机应用也越来越广泛,如无刷硅整流发电机、步进电机、伺服电机等。为此,控制电机要的同时增加这部分内容,并合理安排教学时数,使教学更加适应新技术和新型车辆发展的要求。
2.4 教学方法设计
针对教学对象和课程本身特点,确立以理论讲授式为主,同时采用比较式教学、演示式教学、讨论式教学和实践性教学等多种教学方法相结合的教学方法,使学员系统掌握电机与控制技术的基本知识体系,形象化地理解抽象概念,使得理论与实际应用密切联系,激发学习兴趣。
2.5 教学评估设计
评估设计采用了针对教员教和学员学的双向考核的措施,全面监督和评估教员教和学员学两个方面的教学效果。③
在评估教员教的环节中,设计了学院教学督导组听查课、系教学督导组听查课、教研室领导听查课三级听查课制度,同时课程结束后立即组织召开学员评教会,在课程教学全过程进行教员教学的综合评价。学院教学督导组将听查课的情况和指导意见及时反馈给教务科;系教学督导组将听查课的情况和指导意见及时反馈给系、室;教研室领导把三级听课情况及时通知教学组;在期末,教务科、教学组和学员代表联合召开以“教学效果”评价为主题的经验交流会,收集学员对任课教员的评价意见和建议。教学组根据教学评价信息,及时总结和交流教学实效好的教学方法和经验,促进教学组教员不断改进教学方法,提高教学能力。
在评估学员学环节中,采用课堂提问、作业、实验实训和期末考试相结合的学员成绩综合评定办法。该综合评价方法,贯彻了过程性、形成性考核思想,激励学员重视知识获取和能力提高的过程,调动学员在课堂讨论、师生互动、协作交流、实践训练等方面的学习积极主动性。
双向考核措施和方法,全面监控和评估教员教和学员学两个方面,促进提升了教员教学能力和学员学习能力,提高了授课质量。
3 结束语
教学组通过对课程设计的改革,在增强教学效果、提高教学质量的实践中取得了实效。通过改革,使教学内容更加合理,体系更加完备,更加贴近专业,更好服务于专业教学;使实践教学与理论教学有机结合,既巩固了所学知识,又有助于学员实际动手能力的培养与提高;通过采用灵活多变的教学方法和手段,使学员更容易掌握知识,提高了教学效果。
注释
① 徐英俊.教学设计[M].北京:教育科学出版社,2001:179-183.
关键词:太阳能 综合利用 实训教学
太阳光跟踪是提高太阳能光伏发电效率的有效途径之一。但利用自然太阳来进行太阳跟踪实验有以下不足:由于下雨等原因太阳光线不足,尤其是晚上不能进行实验;即使太阳光线充足,但由于太阳移动角度缓慢,在有限的实验时间内,很难看出太阳跟踪实验效果,更不能进行重复实验。为了解决这一问题,我们研发了该实训装置,以克服在自然条件下的困难。本实训装置,在实训室内实现太阳跟踪的光伏发电控制过程,本实验装置采用金卤灯模拟太阳,金卤灯可以上下左右移动,模拟太阳的弧线升降全过程,而且模拟太阳的升降时间可以根据实验需要进行更改。太阳跟踪装置对模拟太阳的移动进行跟踪,太阳跟踪装置上的光伏发电装置分别在模拟太阳光下进行发电。
一、设计思路及原理
1.模拟太阳的升降装置。用PLC通过变频器控制三相交流电机带动滑块左右移动,用PLC直接控制直流电机带动塔杆上下移动,模拟太阳升降的弧线过程。其工作原理如图1所示。在模拟太阳及其升降系统中,由PLC模拟量方式的变频闭环调速系统和PLC直流(PWM值)闭环调速系统中,主要选择的硬件设备有:西门子S7—200 CPU224XP型PLC、三菱变频器、光电旋转编码器、三相异步交流电动机和DC24V直流电动机。
2.太阳光跟踪控制装置。太阳光跟踪控制装置具有高度角和方位角两个角度的旋转功能,由单片机为核心组成的控制系统分别驱动两个直流电机,实现实时跟踪太阳的位移。其工作原理如图2所示。
3.计算机控制和分析系统。由计算机、PLC、单片机及相关软件组成的控制系统,实时控制模拟太阳的位置和太阳光跟踪系统的高度角和方位角,进行跟踪精度分析,提高跟踪器精度。
二、系统组成
1.模拟太阳及其升降系统由支架、导轨、滑块、塔杆、模拟太阳能光源等构成,见图3。
支架由左中右三个支架构成,高为1.8米。支架上固定2根长4米的平行直线导轨,直线导轨上有一个滑块可以左右移动,滑块上有4个直线轴承与直线导轨相连。同时直线导轨两端设有限位开关,塔杆上下也设有限位开关,整体采用铝合金制作,滑块的移动由三相交流电动机通过链轮和链条驱动,装置上的光电编码器在滑块移动的同时产生脉冲信号。滑块上有3个DC24V直流电动机,通过齿轮和直线齿条带动塔杆上下移动,塔杆移动时,滑块装置上的光电编码器产生脉冲信号。塔杆上装有2000W的金卤灯模拟太阳能光源。
主要配件及参数如下:
2000W金卤灯:1个;交流电机:1个;光电编码器:2个;24V直流电机:3个;限位开关:4个;机械系统:1套。
2.模拟太阳升降控制系统采用西门子224XP主机对整个装置进行控制,采用三相交流电动机、直流电机来实现太阳升降的模拟,并配有13个指示灯来实时跟踪太阳移动的轨迹,触摸屏可显示系统运行信息。见图4。
主要配件及参数如下:
工业控制柜:长0.8米、宽0.6米、高1.8米;西门子224XP:1个;EM222数字量输出模块:1个;西门子触摸屏:7.5寸;三菱变频器:1个,750W;固态继电器:1个;24V继电器:1个;空气开关:3个;按钮:7个;信号灯:13个。
3.太阳跟踪光伏发电系统。
采用2套工业用太阳跟踪光伏发电系统,可以对太阳进行实时跟踪。太阳光跟踪控制装置具有高度角和方位角两个角度的旋转功能,由单片机为核心组成的控制系统分别驱动两个直流电机,实现实时跟踪太阳的位移,见图5。
单个太阳能电池板参数如下:额定峰值功率:60WP;短路电流:3.89A;峰值电流:3.47A;开路电压:21.3V;执行标准:GB/T9535。
三、本太阳能教学实训装置可完成以下5个实验
1.西门子触摸屏实验;
2.太阳能跟踪控制实验;
3.模拟太阳跟踪综合控制实验;
4.直流电动机正反转控制实验;
5.交流电动机调速实验。
四、使用效果
本装置投入使用后,通过实训,学生能够全面、直观地了解太阳能跟踪系统的控制原理和性能检测方法,该套装置所有实验电路都由学生自行连接,既训练了学生在电气控制方面的基本技能,又为学生独立设计实验电路,掌握太阳能光伏发电技术提供了条件。该装置操作方便,实验内容丰富,知识综合性强。在实验过程中各种电器元件外观一清二楚,电路连接得心应手,使学生真正体会到了实验教学的快乐。
五、结束语
本文介绍太阳能教学实训装置的研发过程,重点介绍了基于PLC控制的模拟太阳跟踪升降系统的设计思路,该实训装置设计合理、功能齐全,实验内容丰富,知识综合性强,能够帮助学生全面、直观地了解太阳能跟踪系统的控制原理和性能检测方法,融学习情景、学习能力为一体。通过学生自行连接实验电路,调动学生学习的主动性、积极性,使学生在实训过程中充分发挥独立思考、探索和渴望解决问题的主动性,激发学生学习、研究、实践的兴趣。希望本实验装置的设计与制作思路对同行们有所启发,共同努力,开拓一条实验实训教学的新路。
参考文献:
[1]文励洪,范维浩,侯志坚.太阳能综合利用教学、实训装置的研发.深圳职业技术学院学报,2008(4)
【关键词】电机拖动控制技术 理实一体化教学 “教―学―做”一体化
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2017)01B-0112-03
随着科技的进步及现代企业对人才需求的增长,如何才能培养出既具有扎实的理论知识,又有熟练的专业操作技能的应用型人才,是当前我国中等职业教育需要解决的一大问题。《电机拖动控制技术》是中等职业学校机电设备安装与维修专业的一门核心专业课程。学生通过该课程的学习将掌握常用低压电器、三相异步电机基本控制线路、直流电动机及电机应用基础知识、常用生产机械的电气控制线路及其安装调试等一系列相关知识和操作技能。由于该课程具有较强的应用性和实践性,教学目标又集中体现在专业实操能力的掌握程度上,这就要求任课教师在教学过程中必须要突破传统思维,创新教学模式和方法。其中,按照理实一体化的理念来组织教学是一种有效的教学尝试。
理实一体化教学法又称为理论实践一体化教学法,这一教学法的基本特征是强调任课教师在教学过程中的主导作用,突出学生学习的主体地位,科学地设定教学目标与教学任务,在教学过程中老师一边教,学生一边做,即边学边做,实现“教―学―做”一体化。在教学全过程中,理论知识教授与实操技能训练交替进行,且两者之间没有固定的先后顺序,而是“你中有我,我中有你”,并能自然衔接。理实一体化教学法具有各教学环节相对比较集中,理论与实践密切结合的优点。一方面,它有效地构筑起了理论知识与实践技能之间的沟通和联系,而且通过实操训练能将理论知识及时得到有效的实践,以实践加深记忆和理解,进一步巩固所学的理论知识。另一方面,它强化了对学生动手能力和专业技能的培养,体现了以“能力为本位”的现代职教理念,能够激发学生的学习热情,调动学生学习的积极性和主动性。
一、实施背景
(一)传统教学方法理论与实践相脱节。按照过往的传统教法,《电机拖动控制技术》这门课先是在班级的普通教室进行某一教学单元理论知识部分授课,待理论部分讲授完之后再组织学生到实训室做实验;之后再重复这一做法分别进行其他教学单元理论和实践部分的教学。由于理论和实践部分的教学工作是由不同的教师来承担,再者两者之间有一定的时间间隔,所以就会打断各部分知识之间的内在联系,存在理论与实践相脱节的短板。
(二)抽象理论知识影响教学效果。在电机拖动这门课程的教学项目中,“常用低压电器”是其中一个主要知识点,诸多的电器元件如交流接触器、时间继电器、热继电器等对很多学生来说都是第一次接触,非常陌生,而且很抽象。没有认识实践的支撑,学生对常用低压电器的基本结构、图形符号、工作原理、检测与维修等方面的知识根本无法理解。如果学生没有到企业生产一线进行参观实践,那么学生对电动机的几种运行状态就完全没有概念,课本上所讲解的抽象的内容犹如纸上谈兵,学生的脑子里一头雾水,使教学效果大打折扣。
(三)目前教学存在无法有效调动学生学习的主动性的问题。一方面,现阶段中职学生大多存在基础差、底子薄的情况,一提到理论知识就倍感头痛,甚至产生恐惧的心理。但另一方面,中职生从年龄上来说正处在学习和接受新知识的黄金阶段,动手能力和形象思维能力较强。传统的教学方法手段单一,老师上课很多情况下是照本宣科,“填鸭式”地向学生传授理论知识,学生只能是知识的被动接受者,教与学之间缺乏必要的互动,不能有效地调动学生学习的积极性和主动性,会让学生觉得学习是件枯燥乏味的事情,久而久之,学生渐渐失去学习的兴趣,严重的还会产生厌学的逆反心理。
(四)目前学习评价模式单一。以往对学生的学习评价只能通过作业、理论笔试等传统方式来进行评价,缺乏实践环节的考核。这样的考核方式不仅形式单一,而且不能客观地评价学生的综合学习能力,也不符合现代职业教育的基本宗旨和要求。
上述所列举的这些问题,往往使学生的学习仅仅停留在表面而无法深入,理知识与实践技能的学习不能有机地结合在一起。因而在《电机拖动控制技术》课程的教学过程中,引入理实一体化的教学模式具有较为迫切的现实意义。
二、实施情况
为了解决上述问题,我们尝试在中等职业学校机电专业的电机拖动课程中进行教学改革,逐步推行理实一体化的教学模式。经过一段时间的探索和比对,取得了一定的成果,达到了预期的目标。下面以《电机拖动控制技术》课程的“三相异步电动机直接起动控制线路”这一单元的教学实施过程为例,来具体阐述理实一体化教学模式运用过程。
(一)教学目标的设定与分析。根据《电机拖动控制技术》课程标准的具体要求,“三相异步电动机直接起动控制线路”这一教学单元的授课时长为 6 个学时。教学目标采用三维目标设定法,分别包括知识和技能目标、过程和方法目标、情感态度和价值观目标。其中知识和技能目标是要求学生掌握按扭和交流接触器的功能、结构原理、图形符号、安装接线等方面的知识和技能。学生通过这一单元学习,能够掌握按钮和交流接触器这两种常见低压电器的结构和工作原理,掌握按钮内部的接线和交流接触器的接线方法;巩固螺钉(螺丝)紧固工具和万用表的使用方法。通过完成线路安装的实践训练,培养学生分析问题和解决实际问题的综合能力;培养学生自主探究,团结合作的意识。
(二)教学组织和实施。课前任课教师根据班级学生人数和实训工位的匹配度,先将学生分成若干小组。分组情况视具体人数而定,一般每个小组 2 人为宜,最多不超过 4 人。
在本单元教学的第一阶段,任课教师将学生带到配备有机械加工设备(最好是普通卧式车床)的生产车间或实训场地进行认知见习,让学生仔细观察车床操作面板上的按钮及电气控制柜的内部电路,由现场专职技术人员教师操作车床使其正常运转,任课教师在一旁进行辅助讲解,并请学生思考按钮在车床运行过程中所起的作用。通过这一教学环节的实施,使学生对典型生产机械设备中的按钮和接触器等电器所起的作用有了初步的认识和了解,也对它们产生一定的兴趣和好奇心,引导学生带着疑问进入本单元教学内容的学习。
本单元教学的第二阶段,由任课教师引领学生进入电工实训室,并按预先的分组就坐,开始进入理论知识部分的学习。先让学生观察实训台面上预先放置好的 LA19、LA4-3H 系列双联按钮和三联按钮、CJ20-10 型交流接触器实物的外观,然后再提出问题“按钮的结构原理又是怎样的呢”。此时,任课教师一方面引导学生对问题进行思考,另一方面对照实物分别介绍启动按钮、停止按钮、复合按钮的结构原理和图形表示符号。
本单元教学的第三阶段,任课教师向每个小组发放复合按钮和交流接触器实物各一个,并指导学生分别对这两种电器元件进行拆卸和安装。要求学生在拆卸过程中认真观察其内部构造,回忆老师刚刚讲过的构造原理,加深对理论知识的理解。同时要求学生按照顺序将所拆零件放好,再按照相反的顺序安装回去。期间学生要使用万用表来判断各触点的通断状况,来检测自己组装的按钮和接触器是否正确。学生通过亲自动手实践增强了感性认识,更加直观地了解电器元件的结构和工作原理。课后学生普遍反应采用这一方法知识掌握得更快,也更牢固。
经过前面的教学,学生已初步有了理论和实践的相关知识和经验,此时趁热打铁,充分调动学生的探索与钻研精神。在单元教学的第四阶段,任课教师再给出电动机直接起动电路的控制线路图,向学生展示在电工实训线路板上已经接好的电路,但在此电路上按钮的接线部分为空缺。此时,教师布置学生分组讨论按钮在此电路中的作用,并提出问题“应选择何种按钮,如何进行安装和连线”。在之后的分组讨论环节,学生将针对这一问题进行思考,并提出自己的看法和见解。这样能更好地培养学生独立思考和分析问题的能力。最后,教师将已经连接好的完整电路通电试运行。当学生看到电动机在按钮的控制下成功运转时都感到无比的激动,充分体验到成功的喜悦,为下一步的学习打下了良好的基础。
本单元教学的最后一个阶段,任课教师逐一检查每组学生电器元件的拆卸和安装是否正确,设计接线是否合理,对学生的实操完成情况进行综合评价,并通过量化的评分表具体体现评价结果,做到及时练习,及时评价,及时总结。
三、实施评价与反思
(一)教学效果评价。通过上述理实一体化教学的实施,一方面教师完成了既定的教学任务,达到预期的教学目标。另一方面,通过学做一体、讲练结合的教学模式并配以头脑风暴、小组探究等学习方法,能够调动学生学习的主动性,让学生成为课堂的主人。最后,采用理实一体的教学法能够让学生转变学习方法,不再是只会“读死书”的书呆子,而更像是一名善思考、会做事的“职业人”。
(二)教学实践反思。第一,对任课教师的要求提高了。教师不仅要在课前要做好充分的准备,如多方面搜集资料,准备好大量的教学仪器、设备,安装好所需示范电路,协调好其他实训场地以便带领学生见习参观等,而且上课时要能应对学生在自主思考时所提出的临时性问题并及时给予指导解答。第二,在新教法实施过程中大部分学生学习热情较高,但仍有小部分学生由于学习习惯和基础较差等方面的自身原因不能适应新的教学模式。这部分学生习惯于传统的“灌输”式教学方式,因此他们在发现问题、解决问题、自主探究、团队合作等各方面素质都有待进一步提高,也需要任课教师加强引导。第三,新教法对实训场地的设施条件要求较高。此类教学活动基本是在实训室完成的,既有理论知识的传授,又有W生的动手实操,还有教师关于电动机运行的示范操作,需要相应的实训设施设备与之配套,才能取得预期的教学效果。而传统的实验室或普通教室显然是不能满足上述要求的,这就要求学校层面要同步甚至超前推进配套的理实一体化实训室(教室)的建设工作,以免在硬件上拖了后腿。
综上所述,理实一体化的教学模式较好地解决了传统教学法中理论与实践相脱节的弊端,能够把两者有机地结合在一起,符合当下学生的知识水平和认知能力,体现了以人为本的职教新思路。而将这一教学方法应用在中等职业学校《电机拖动控制技术》课程的教学中,能充分调动学生学习的积极性,帮助他们更好地掌握专业知识和技能,极大地提高教学质量和效果,具有较好的示范作用,推广这种教学模式的应用是非常必要和切实可行的。
【参考文献】
[1]李敬梅.电力拖动控制线路与技能训练(第五版[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2014
[2]程 周.电机拖动与电控技术(第2版)[M].北京:电子工业出版社,2011
[3]王 建,赵金周.电工基本技能实训教程[M].北京:机械工业出版社,2007
[4]姜大源.当代世界职业教育发展趋势研究[M].北京:电子科技出版社,2012
[5]赵志群.论职业教育工作过程导向的综合性课程开发[J].职教论坛, 2004(2)
【关键词】仿真机,要求,仿真训练,考核
一、用户对火电机组仿真机功能的需求
1. 火电机组仿真机的用途
大型火电机组仿真机一般作为训练学生熟练正确地掌握机组设备在各种条件下的启、停和正常运行中的监视操作技术;训练学生正确判断和处理故障、事故的应变能力;对学生上岗前进行实际操作能力和分析判断能力的考核;供机组在各种工况运行中分析和改进操作方式、提高安全经济运行能力、为制定反事故措施提供验证环境;训练学生进行机组控制系统整定及试验验证等。
2. 用户对火电机组仿真机的一般要求
大型火电机组仿真机是对机组的炉、机、电、网控及热控系统实现全范围、全过程仿真。以被仿机组控制室内所有的监视、操作、控制为主,辅助以机组在启停和故障处理中需要在集控室外进行的就地操作,同时包括化学水处理、除灰除渣等辅助控制系统等。
仿真模型全部以物理过程为基础,建立完整、严格、精确的物理过程模型,能连续、实时、良好的反映系统动、静态过程,具有较高的动、静态精确度,对运行人员全部操作(包括控制盘、操作员站及就地操作员台上的操作)无论是正确的还是错误的,其反映都应和实际电厂一致。仿真机应能仿真电站机组运行中的异常和故障工况,产生的物理现象应当和被仿机组反映一致。对于各种故障或事故,学员可在盘上或操作员站上进行操作处理,如果处理合理,故障或事故应逐渐消除,如处理不当,模拟出事故扩大后的现象应与参考机组反映一样。
3. 用户对火电机组仿真机培训功能的要求
教练员台是仿真机培训控制中心,教练员通过显示器画面、键盘、鼠标等控制仿真机的启动、停止和工况的变化。教练员台一般要求能方便、灵活地监视学员的操作和活动,能对不同水平的学员选择和组合培训项目,实现仿真模型的启动/停止、运行/冻结、快速与慢速、回退/重演功能、故障加入、边界参数修改、变量监视等功能。
4.现代仿真机不能很好满足用户的需求
(1)关于学员成绩评定的需求。学员成绩评定功能是在对学员进行仿真培训时,通过软件对学员操作、参数、运行工况形成操作记录存档,通过软件分析得出客观评价,为教练员主观评分提供必要和有效的参考。教练员要求该功能能方便地预设评分方案,即预先编制仿真机培训课程(如培训课目、初始状态选择、故障选择等练习内容),在仿真机实现按步练习,实现自动评价学员操作,指出操作错误及误差,进行成绩评定和客观评分。
近年来,仿真机研发单位对学员成绩评定功能作了许多的研究和探索,但从用户使用的情况来看,都不是特别理想,不同程度地存在这样那样的问题。分析原因,主要是由于仿真机开发研制单位和仿真机用户在这一领域的合作上配合不够紧密。该功能在开发时需要大量的现场数据和丰富的运行经验,根据仪表参数和运行操作的重要程度,进行大量的设计和反复的调试工作,而仿真机研究和开发单位在这一方面的力量和经验需要加强,仿真机用户方也需要在理解开发思路后给予研发单位更多的配合和支持。
(2)关于网络通讯的需求。仿真机系统与电厂信息管理系统SIS网络进行通讯,能访问实际电厂SIS系统数据库的相关内容,采集现场数据作为仿真机系统的初始工况点,进行仿真机静态和动态的数学模型校核,验证仿真模型与实际机组工况吻合程度。利用事故前后的现场数据,例如发生MFT、重要辅机跳闸或重要参数越限时,在仿真机上进行事故重演分析。通过互联网,实现远方控制和远程培训功能。在保证系统安全的前提下,工程师/教练员可以通过互联网登陆工程师/教练员台,并通过一定手段直接控制和接管工程师/教练员台,其效果如同在仿真机上指导一样。被培训人员可以通过互联网登陆操作员台,并通过一定手段接受培训,其效果如同被培训人员在仿真机上操作一样。
(3)关于控制系统学习的需求。对实际机组控制系统的组态文本能完整地转换为仿真控制模型。现场操作员站画面和控制系统组态修改后,相应仿真模型即能自动更新。由于控制系统在电站安全运行中的作用重要性,仿真机控制系统要能进行学员在维护控制系统方面的培训,可以进行控制系统的组态、控制模块参数的修改;能进行不同运行工况下的调节系统的动态试验;模拟或设置现场热控设备、控制回路、控制逻辑等各种故障,热控人员处理的措施和效果应与真实机组一致。
(4)关于专家系统的需求。仿真机自教育专家系统可以使学员在没有教练员连续监控的情况下,在仿真机上进行培训。仿真机系统通过人工智能技术掌握教练员的决策,激活可执行程序,仿真机将在专家系统指令下进行培训。可以进行如下一些功能:装载仿真模型和它的初始条件;自动培训水平分级;自动提示;自动记分;自动举例;自动重复故障等。该功能在国内的研究较少,但已有用户希望开发使用。
二、仿真训练与考核办法的改革背景及实施情况
热能类专业电厂热能动力装置、火电厂集控运行等是火力力发电厂的核心专业,专业特色突出,但就业面窄。为保持特色的鲜明性,并增强就业竞争力,必须提高毕业生质量。加强职业能力训练,提高毕业生专业技能是提高毕业生质量、提高就业竞争力、增强学校办学实力的重要方面。为对热能类专业学生职业能力训练与考核体系进行改革,深化双证书制度,我们做了以下工作。
(一)修订人才培养方案
1.深化工学结合的人才培养模式改革
深化“双证书”制度,实质上也是培养模式改革。根据电力行业发展需求,开展与企业的多元合作,完善以电力行业职业能力标准为指导的在校学生职业能力训练与考核体系,实行具有电力行业特色的“双证书”制度,打造培养目标岗位化、培养方案“双证书”化、企业参与深入化的工学结合人才培养模式,构建与之相应的课程教学体系,建立完善的教学质量保障体系。
根据本专业人才服务的职业岗位,以国家汽轮机运行值班员、核能发电机组操作员、集控运行值班员、汽轮机检修工、汽轮机调节系统检修工、锅炉运行值班员、锅炉检修工等工种的职业技能鉴定规范为参考,进行工作任务分析,行动领域归纳、学习领域转换,也就是基于工作过程构建课程体系、制订课程标准。由学校教师和企业专家共同开发专业核心课程,突出课程的开放性和职业定向性,根据电力新技术发展变化和企业要求及时更新教学内容,企业与学校共同参与制订人才培养方案,教学日历和教材编写工作;由学校教师和企业专家共同授课,其中企业专家重点承担实践性强,与生产联系紧密的教学内容部分。使学生获得的知识、技能真正满足职业岗位的要求推行“双证书”制度,实现学历证书与职业资格证书的对接。
2.课程体系与教学内容的改革。根据专业人才培养目标和学生的个性发展要求,基于工作过程开发构建课程体系。
3.教学模式改革。在专业核心课程中全面推行项目导向、教学做一体的教学模式。以理论与实践为一体的情境教学为学习单元,形成“学中做、做中学”的一体化教学。课程模块遵循认知规律和职业成长规律,由基本到核心,而后拓展,从单一操作到综合训练,围绕职业核心能力培养,建立循序渐进、理实一体的教学模式。与河南电力行业协会、大唐洛阳首阳山发电有限公司等单位合作,将专业核心课程做成工学结合的优质课程,并进行推广。
(二)加强实训基地建设。培养高技能人才一定要让学生动手,真刀真枪去实践,不能搞“纸上谈兵”,要有真本事,能动手,具备职业能力。加强实践教学,进行职业技能训练,必须有能满足技能训练要求的场所(基地),它是实施双证书教育的基础条件。该基地应具有能进行多种职业技能训练的硬件设备,并有一定先进性。
(三)加强指导教师队伍建设。指导教师是实施双证书教育的关键条件。指导教师应是热爱职业教育事业、具有中高级技术等级实践技能和专业理论的双师型,并具有较丰富的实践教学经验和组织管理能力,既能指导学生技能训练又能对学生进行职业道德和全面素质教育。火电厂运行仿真实训是教学做一体的教学模式的主要一环,相关专业课教师有计划的通过带仿真实训熟悉本实训环节的教学,部分教师参加相关培训,取得仿真培训师证书,提高了师资队伍素质和仿真实训环节质量。
(四)认真组织技能鉴定
2005年积极进行“双证书”试点工作,已有八年,每年都鼓励在校学生参加电力职业技能鉴定,进行了以下具体工作:
1)积极动员。第四学期期末就进行技能鉴定报考动员。专门召开了全年级学生大会进行动员,充分阐述技能鉴定的重大意义,在学生中掀起报考职业技能鉴定的热潮。2005年以来,学生的报考率均在90%以上。
2)认真指导。学生报名后,对学生加强辅导和训练。首先对每个工种实行导师制,指定专人指导和辅导,包括理论考核和操作考核,并将考核结果纳入教师劳动竞赛。其次指定参考书目,使学生考前准备更有针对性;第三指导学生利用暑假复习准备理论考试,秋季开学后组织摸底考试,根据不足在进行有针对性的指导;第四是合理安排实训环节内容及时间,以技能鉴定为导向,让学生在课内完成大部分准备工作。
3)严格考核。在考核过程中,我们积极探索对在校学生技能鉴定的标准把握,既要保护学生的积极性,又要保证社会和行业对我校技能鉴定证书的认可程度。既要按照国家颁布的技能鉴定标准考核,又要根据在校学生的实际情况进行微调。最后我们经过反复研究,统一了思想,认为在校学生在理论考核中应严格要求,在操作考核中侧重于对理论和实际相结合能力的考核,不仅要会操作,更重要的是要理解为什么要这么操作。
4)及时总结。理论考核和操作考核结束后,我们及时对第一次大面积组织学生参加职业技能鉴定的情况进行了总结。不仅对考核结果进行总结,更重要的是对我们的训练和考核过程进行总结。每个指导教师都写出了书面的心得体会、意见和建议等,这些来自一线的意见和建议非常中肯,非常宝贵,我们认真进行了梳理,将逐一落实,完善职业技能训练与考核体系。
三、“双证书”制度试行效果
建立了与专业培养目标相匹配的职业技能考核鉴定制度,要求学生全部参加考试,2005年以来技能鉴定通过率达到了90%以上。(一)建设并完善了职业技能鉴定基地。2005年以来我校相继建成了200MW火电仿真机组, 135MW循环流化床锅炉机组仿真机,亚临界300MW火电仿真机组、超临界600MW火电仿真机组。这给学生进行仿真实训创造了良好的条件。2005年6月,我校电站仿真实训中心被河南省电力职业技能鉴定中心批准为电力职业技能鉴定站,承担了锅炉运行值班员、汽机运行值班员、集控运行值班员等工种的职业技能鉴定工作,为我校学生参加电力职业技能提供了方便和坚实的保障。
(二)培养了一批指导教师队伍。通过职业技能训练指导和技能鉴定过程培养了一大批“双师”素质教师,还有计划地送出培训考证。2005年以来每年都派3~5位教师参加华北电力大学举办的仿真培训指导教师的培训与考核,并全部取得了合格证书,
(三)学生的职业技能得到了显著提升。学生参加的职业技能鉴定中的运行工种如锅炉运行值班员、汽机运行值班员、集控运行值班员等具有综合性、复杂性的特点,是各技能鉴定工种中含金量较高的,也是不容易通过的。但学生经过强化训练,通过中级工技能鉴定考核后,专业技能得到了显著提升。通过仿真运行环节的训练,他们对设备系统有了更为清晰全面的了解认识,对机组运行特性和运行参数有了更工程化的认识。这使他们在校学习期间就能直接面对工作对象进行训练,缩短了岗前培训时间。在用人单位面试过程中,他们也能成竹在胸,从容不迫,表现出优秀的专业素质,给用人留下深刻印象,有利于顺利就业。更重要的是他们先人一步的职业能力将对他们的职业生涯产生积极的影响。
“双证书”制度的推行大大提高了热能类学生的职业技能,有效地促进了就业,用人单位反映很好。
四、存在的问题及拟采取的改进措施
(一) 存在的问题。1.报考动员组织问题。因技能鉴定是收费考试,学生中又有一定比例的贫困生,所以全员报考技能鉴定有一定困难,尤其是一次考试不通过者,如再次报考在经济上有压力。应积极想办法降低考试费用,争取对在校学生采取低收费。
2.教学计划衔接协调问题。因仿真机实习班级多,都赶在技能鉴定之前完成培训有一定困难,所以有些班级在技能鉴定时还没受过培训。
3.培训过程中的问题。实际操作时间有限,培训效果达不到技能鉴定要求。
(二)拟采取的改进措施
1.规范培训内容和过程。制定统一规范的职业技能培训内容,以使各指导教师的培训标准统一,提高培训效果。
2.延长实践操作的训练时间,提高实践能力。目前执行的仿真实训的训练操作时间为6周,分两学期进行,即每学期3周,分别学习不同的机组类型。这样安排学生有囫囵吞枣的感觉,学习不深入,不透彻。以后计划6周时间统筹使用,学习同一套机组,学深学精。300MW、600MW仿真机可以多流程运行,为提高训练操作时间提供了条件。
关键词:高职;机床电气控制技术;实践教学;实践技能
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2013)05-0042-02
《机床电气控制技术》是电气自动化和机电一体化专业的一门专业核心课程,在以往教学中一般是以理论为主、实践为辅,按照重理论、轻实践的教学模式设计课程的教学内容,教学质量不高,学生不能较好地解决实际问题,学习积极性难以调动,课程培养目标难以实现,未能达到技能培养的要求。因此,加强实践教学改革,是迫切需要解决的问题。
明确课程培养目标,重构课程实践教学体系
要按照本课程专业能力培养目标,结合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的要求,构建“一条主线、两个模块、四个层次”的实践教学体系。一条主线是指全部教学过程贯穿与生产实际相结合。两个模块是指按照渐进性、先进性原则将实践教学分为两个模块,一是基础模块,用于训练基本操作技能,形成基本专业实践能力;二是创新模块,主要根据素质教育的要求,培养学生一定的创新精神和创新能力。两个模块的内容要统一规划,相互补充,形成一个有机的整体。四个层次是指按实训任务确定每一模块的教学内容。第一层次是基本实验(培养基本技能),在课内边讲边练,主要包括电器元件的认识、选型、检测、安装和机床控制线路基本环节等实验内容的训练,在实验教学中,既要严格按照“6S”管理训练学生完成从理论知识到实践知识的转化,又要在实践中反复训练学生使用工具、仪器、接线等方面的职业素质与操作规范性,形成良好的实践操作能力,为维修电工的实践考核奠定基础。第二层次是专业实训周教学(培养专项技能),以典型机床电气技能实训考核鉴定装置作为实训工具,内容包括典型机床控制电路原理分析、模拟故障现象分析、故障检测与排除、调试与维护等,通过实训,要求学生能正确对机床故障现象进行调查研究,在电气控制线路图上分析产生故障的原因,编写简明故障检修计划,能熟练运用仪器仪表找出故障点并排除故障,经试车使机床各项功能恢复,并撰写实训报告与总结,从而具备机床电气控制线路故障检修、调试与维护的能力。第三层次是课程设计教学(培养综合技能),要求学生按照教师提出的原则性要求对普通机床电气控制系统进行PLC改造,在教师指导下拟定改造计划,进行初步设计,将设计后的方案在PLC实训室进行设计验证,对方案进行修订,最后根据方案列出选购元器件清单,然后进行硬件连接、软硬件调试。第四层次是到企业进行顶岗实习、毕业实训等(培养综合应用能力),以进一步提高学生对机床电气控制系统的综合应用能力。通过系统性、渐进性的训练,使学生既能掌握必要的技能,又能在此基础上,运用所学专业知识,综合解决生产实际问题,对培养学生的专业技术能力、创新精神有较好的效果。
严格按照课程标准制定科学
合理的教学计划和实践教学大纲
根据教育部高等教育司《高等学校教学管理要点》文件的精神,“各种实践教学环节都要制定教学大纲和计划,严格考核”。依据课程标准,应从课程的实际及教学规律出发,以培养学生学会典型机床控制系统功能原理分析、故障检修、设备维护,掌握电气设备控制系统运行与维护的基本技能和相关理论知识,能完成本专业相关岗位的工作任务,具备从事企业电气设备控制系统的安装、调试、运行、维护、技术改造等基本职业能力为目标,科学合理地制定教学计划,完善实践教学大纲,丰富实践教学内容,保证实践教学有目的、有计划、有步骤地实施,让学生实践技能训练不断线,确实提高学生的实践技能。
整合优化实训内容,强化技能训练
要引入职业技能鉴定,推行职业资格证书制度,将实践教学内容与中、高级维修电工职业技能鉴定相结合,整合优化技能训练项目内容,培养出既有学历证书,又有职业资格证书的高素质、高技能人才。技能训练项目内容如下页表1所示。
按照基本技能训练内容对学生进行技能强化训练,要求学生根据提供的线路图,按照安全规范要求,正确利用工具和仪表,熟练完成电气元件安装、线路安装、通电调试,而且对调试或运行中出现的故障应能独立分析处理。经过强化训练后,及时安排学生进行维修电工考证,严格按照维修电工职业技能鉴定标准与要求进行考核,经真刀真枪的实践操作,教师可以及时了解学生对该项目的掌握情况,学生通过考证也可检验自己哪些基本技能还没掌握好,以便及时补上。
实训教学方法改革
突出实践技能的培养 专业动手能力的培养是多方面,要根据不同的项目,确定不同的要求。对机电一体化技术专业的学生,可着重进行以下几个方面能力的培养:(1)基本操作技能。要求掌握常用电工仪器仪表和工具以及安全用电与操作知识;会识读电气原理图、电气安装图、低压配电线路图;会根据负载合理选用常用低压控制电气和导线;能熟练掌握机床控制电路基本环节的安装配线及调试,符合GB3797-2005和DL/T5161-2002规范要求。(2)专项技能。要求掌握普通机床电气控制线路安装、调试、故障检修、安全检查与维护知识,具备典型机床电气控制线路故障检修、调试与设备维护的能力。(3)综合技能。要求学生能根据所学专业知识对普通机床电气控制系统进行PLC技术改造,掌握硬件连接和硬软件调试的方法与技巧。在实训过程中要求人人动手,独立完成,培养学生的独立自主性和创造性。
挖掘潜力 提高兴趣 可将每班学生分成几个组,分别指导他们查找有关资料和手册,在完成给定课题任务的基础上,鼓励学生开拓思路,充分挖掘潜力,各组自行设计控制电路,或有意在安装电机时设置故障(需教师把关),然后各组交换进行安装和故障检查,这样不仅可提高学生的学习兴趣,还可增强他们分析问题、解决问题的能力。
互帮互助 共同提高 由于班级学生的个人实践操作能力和综合技能有强有弱,在分组时可有意将他们搭配开,以强带弱,在教师的指导下,通过学生之间的交流,取长补短,共同提高。实训室全天开放,指导教师、班干部和实训组长各负其责,个别能力较低的学生可利用课余时间进行补课,进一步巩固和消化。
改革实训考核方式
本课程注重培养学生解决实际问题的能力,因此应以考核学生的综合运用能力为宜。以完成实训任务的质量为考核标准,采用学生、教师共同参与评价,过程考核与结果考核相结合的方法。针对每个实训任务的评价,采用过程考核方式,实训结束后进行理论实践一体化的结果考核,考核采用实践与理论相结合的方式,实训总成绩由出勤及实训报告、技能考核、理论考核三部分组成。分数比例按106030分配。技能分数宜以 36 分为合格,理论分数宜以18 分为合格,如果有一项达不到要求,视为成绩不合格。
理论考核 理论考核占30%,可与技能考核同时进行,考核内容为提出实训中出现的实际问题,让学生自己结合理论分析解答。例如,操作X62W万能铣床,在进行主轴电机变速冲动时,按下变速冲动按钮如时间过长,松开按钮后主轴电机由点动变为常动,对此故障原因进行分析;通过控制电路的故障排查,最快、最准确地分析出故障点的位置;通过给出的课题尽快地设计出合格的电气控制电路等。
技能考核 技能考核占60%,考核的主要内容是将实训中的全部内容分成若干个单元,每个学生以抽签的形式,在规定的时间内独立完成自己的任务。教师可根据每个学生不同的任务,制定评分标准,着重从操作技能的完成情况、职业素质与操作规范执行情况、现场的布置情况、工作态度、团队协作精神等方面当场打分,这样可使学生在心理素质、分析问题解决问题能力、安全文明规程执行等几个方面得到进一步的提高。
出勤及实训报告 出勤及实训报告占10%,出勤由班组长负责,每天认真记录,最后汇总。实训报告由每个学生根据实训中出现的一些实际问题进行分析、讨论,最后得出总结和体会。
实训考核每一单元都应有成绩评定,根据“各单元成绩×权值”进行综合,作为操作技能过程考核成绩。
教学实践表明,新的实践教学体系、内容、实训方法和实践考核方式是成功的,它激发了学生学习的积极性和主动性,学生的实践能力和职业能力得到了明显提高。
参考文献:
[1]黄娟花.《机床电气控制技术》项目教学环境下的学生差异性[J].中国科教创新导刊,2011(35).
[2]吴浪武,邹时华.浅谈《机床电气控制技术》课程教学方法[J].南昌高专学报,2011(2).
[3]彭丽.浅谈《机床电气控制技术》课程教学新模式[J].当代教育论坛(教学研究),2010(9).
[4]廖申学.浅谈任务驱动教学法在《机床电气控制技术》教学中的应用[J].时代教育,2010(7).
[5]蔡少权,苏桂文.《机床电气控制》课程教学改革[J].中国校外教育,2009(S1).