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关键词: 电气与可编程控制器课程 实践积极性 实习训练 应用性
1.引言
服务社会作为世界高等教育的三个职能之一[1],即是强调教育不仅仅是传授理论知识,更重要的是增强学生对知识的应用能力。大部分大学生毕业后都要走向工作岗位,需要实践环境,进行实际操作和从而获得发现、解决问题的能力,于是在实训中掌握、巩固和加强知识的应用显得非常重要。
为适应以上要求,在电气与可编程控制器课程中,我们尝试进行了以下改革:在暑期,首先选拔出十名具有较强实践动手能力,善于思考的学生组成特训小组,直接由老师指导。在集体学习了控制任务的情况下负责电气与可编程控制器系统的元器件选型,电气接线板、电气接线图、电气原理图、元器件位置图的设计,然后招标购买和定制相应器件,自主完成电气控制柜的安装,接线,并结合回火炉控制系统[2]和C460车床控制系统[3]的控制要求编程、下载、调试,完成电气控制柜的整体设计和实验,反思问题和总结经验,撰写相应报告。学期开始后由这十名特训成员直接带领其他学生小组进行实训,重复以上实训内容,取得了很好的实训结果。
2.当前电气与可编程控制器课程中存在的问题
可编程控制器(Programmable Logic Controller,简称PLC或PC)是专为适应工业环境的应用而设计的一种数字运算操作电子系统[4]。它采用了可编程存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算,顺序控制、定时、计算和算术运算等操作的指令,并通过数字量,模拟量的输入输出,控制各种类型的机械工业或生产过程。
经过30多年的发展,PLC自身已十分成熟与完善,尤其在顺序控制、开关量逻辑运算和处理这两方面具有显著优势,而模拟量闭环控制也已成熟,并随着半导体技术、计算机技术和通信技术的发展,PLC的结构和速度也得到了飞速发展,所以在工业控制领域中可编程控制器的应用非常广泛,涉及可编程控制器的岗位也是非常丰富的,需要大量能够熟练设计,操作,控制和维护此类工业控制应用设备的人才。对电子类专业而言,电气与可编程控制器是必不可少的课程,然而传统教学存在以下不足:(1)学生实践基础较差,缺乏主动锻炼的乏环境;(2)填鸭式课堂教育对学生吸引力小,常有逃课现象;(3)知识的掌握停留在认识阶段,不能将讲授知识和实际应用客观地联系起来;(4)未能掌握电气常识,导致在传统实验中,停留在“依葫芦画瓢”,老师查线后简单记录数据的被动阶段。这也就削弱了电气与可编程控制器课程的教学效果,不能充分体现其综合性和实用性的教学目的。
3.学生主导、突出工程的一体化实训
这次实训的主体是中山大学南方学院07级电子专业的全体学生,实训的目的是通过以学生为主导,教师为辅的方式,使学生获得从具体控制系统的项目需求分析,设计到电气与可编程控制柜所有元器件的采购、安装、接线,到最后完成控制系统的程序编写、调试和实训报告的全部参与和实践。如图1所示:
3.1控制系统分析
这部分内容的主要目的是让学生了解工业过程中,为适应自动生产、加工而应用广泛的车床、流水线等工艺,并分析它们的控制过程,以掌握其电气原理,完成控制系统的设计。
本次综合实训选择了两个典型控制系统,分别为回火炉控制系统和C460车床控制系统。首先分析了它们的运动结构、电力拖动形式、控制要求、实现原理,不同电机之间的协作关系,然后思考完成相应控制功能需要的数字或模拟输入输出量,对应的驱动形式,以得到所需元器件类型和数量,达到一个定性到定量的分析,最后让学生开始思考其主电路和控制电路原理和组成,所需要的保护、报警、显示等故障保护措施,尝试设计其电气原理图,以达到对系统的全面理解。
3.2电气原理图等的设计
基于对工业控制系统的认识,结合低压电器控制原理和电机控制理论等知识,引导学生进行电气控制系统图的设计。电气控制系统图包括电气原理图、电气元件位置图和电气安装接线图。这也就要求我们首先设计电气原理图,在掌握控制原理的基础上,系统的考虑控制需求、电气安全等从而进行器件选型,然后综合以上知识进行电气接线板的设计,即设计电气元件位置图,并结合所选型号器件的尺寸,获得了电气接线板的制作图纸。步骤如下:
(a)电气原理图的设计:根据控制系统要求,采用标准电气符号和标识,设计符合绘制准则的电气原理图。
(b)器件选型:满足控制系统要求和电气安全的基础上,进行器件选型。首先计算输入输出点数,并考虑适当冗余进行可编程控制器的选型,然后选择交流接触器、电机等器件,并充分考虑功能、尺寸、额定电流、电压等指标。
(c)电气元件位置图和电气接线板的设计:结合电气原理图和所选器件,集中配置电气元件,以求美观,安全和接线方便。
(d)电气安装接线图的设计:针对设计的电气接线板和元件位置图,结合电气原理图,对电源、主电路、控制电路及照明电路等接线进行设计。
(e)电气控制柜的设计:考虑电源的接入、接地等因素,以及移动和学生实验接线的方便等,设计双向可开门,正面为有机玻璃,操作面板直接可视且带滚轮的电气控制柜。
通过以上电气控制系统的设计,学生基本掌握了控制任务和实现方式,对低压电器控制有了很好的了解,同时需要阅读大量可编程控制器的模块资料,以及其他电器的资料,对低压电器目前潮流和实物也有了一定的了解。
3.3器件采购
在选型阶段,我们和学生已经走访了很多次市场,基本了解了低压电器的市场行情,但是为了减少现场采购的压力,我们采用了网上竞标和现场采购两种方式进行,针对像SiemensS7-200PLC这样的标配器件,我们采用了网上竞标方式购买,而螺丝、电线等则采用了现场购买方式,所以这次采购相对比较轻松。
3.4安装和接线
学生以组为单位,每个团队各负责一台电气控制柜的安装和接线。参照电气元件位置图,把大概120台电器或配件安装在电气接线板上,大概是一天时间的工作量。
在进行电气元件接线之前,要求每位同学首先学习电气常识,掌握电气装置的安装注意事项,以及接地与接零的相应知识,然后结合电气元件接线图,进行接线,做到主电路和控制电路尽量避免交叉和平行走线,减少干扰;做好过电压、过电流、漏电保护和接地,等等。
实际动手操作比理论难很多,很多学生都表示,接线是一项非常需要耐心、体力和技巧的劳动,每一个拐角都要折成漂亮的90度角,并且还要掌握每个电器的工作原理和接线方式,以及相互之间的先后顺序和布线技巧。而有些问题一旦没有注意到,很有可能导致短路,轻则烧毁电器,重则危及人身安全,所以需要很强的安全意识。接线的工作量比较大,时间较长,在接线的过程中,同学们可以同时掌握低压电器以及控制工艺。
3.5程序编写与调试
因为实训选用了西门子S7-200CPU和相应模块,所以要求学生利用自己的课余时间进行STEP7编程语法的学习,分别掌握语句表、梯形图和功能块等不同的编程实现方式。考虑到每个小组的具体情况都不尽相同,各有差异,我们首先给学生讲解了四种不同的编程方式:(1)使用起保停电路的编程方式;(2)使用步进梯形指令的编程方式;(3)使用移位寄存器的编程方式;(4)使用置位复位指令的编程方式。然后学生根据自身的知识特点和兴趣爱好,选用不同的编程方式。接着从最简单的一个按钮控制一个灯开始学习编写程序,渐渐地加入自锁、互锁、计时器、计数器、顺序控制等控制功能。当对STEP7编程熟悉之后,开始让学生思考回火炉和C460车床控制系统的地址分配、控制要求及实现逻辑。
由于在校大学生基本不具备继电器控制的设计经验,因此经验设计法不适合,我们提倡学生使用逻辑设计法。而为了增强逻辑性,便于理解和编程实现控制功能,我们引导学生思考如何将一个复杂的控制系统分成几个相对独立的子任务,分别对各子任务进行编程,最后将子任务的程序合理的连接起来,从而能够帮助同学们清晰的认识到各个控制子任务及相互之间的逻辑关系。
同时为了增强安全和可靠性,程序的编写要充分考虑手动和自动方式,遇有紧急故障,可及时手动停止。程序在下载到CPU之前,需要不断的修改和仿真。比如把程序导出后下载到仿真软件S7-200sim2.0中,进行反复仿真和调试,直到不仅能够满足控制要求,而且具备一定的鲁棒性、预防突发故障和紧急停车等性能为止。
3.6联机调试和编写实训总结报告
虽然在仿真软件中已经反复进行过调试,但并不代表程序一定能够满足控制要求,联机调试是必备步骤。在联机调试之前,需要制定周密、详尽的调试计划,充分考虑工业加工环境可能遇到的干扰和突发事件,不能盲目调试而忽略安全隐患。
通过联机调试之后,让程序连续运行一段时间,以确保程序的正常运行。
做到这一步,电气与可编程控制器实训已接近尾声,凝聚了众多的汗水和精力展现给我们的是一整的电气控制柜,内含满足回火炉和C460车床控制系统实现的软硬件。但是为了让学生回顾实训内容、总结实训经验和提升自己的专业知识,要求每个组以实训总结报告的形式编写技术文件,包含实训目的、平台、内容、步骤、结果和心得等六部分。
4.结语
电气与可编程控制器课程的综合性、实用性和应用广泛性,使得它与其他课程不同,仅仅靠理论学习,没有实践锻炼,将使得对知识的掌握缺少直观性、系统性、实践性和综合性。为了系统培养学生对控制系统、低压电器、电气常识、PLC、编程和调试等的认识,开展PLC综合实训课程是十分必要的,同时也能让大学生提前认识到工作所需要的汗水、耐心、责任、创造性思维和团队合作精神,提高综合素质。
参考文献:
[1]傅树京.高等教育学[M].首都师范大学出版社,2007.
[2]李彪.回火炉燃烧控制系统[J].自动化与仪器仪表,2009,(5):113-114.
[3]王兆京.维修电工(高级)[M].机械工业出版社,2007.
关键词:课程建设 现状分析 实践改革 改革措施
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)10(c)-0174-01
《电气控制与PLC控制技术》是电气工程及其自动化专业的核心专业课程之一,要求学生通过系统的电气控制理论学习和课程实验、实习、设计等环节的综合训练,能够在毕业后从事工厂电气化工作打好基础。但随着工业电气自动化技术的发展,对电气自动化人才培养的要求也越来越高,特别是如何注重学生行业通用能力的培养[2],如主要包括常用电气控制线路的分析与设计能力、常用机床电气控制电路故障分析和诊断等操作技能和PLC编程设计能力等,已成为本课程教学实践与改革的主要内容。
1 课程现状分析
通过课程现状分析,在探索适应现代工业电气自动化对人才培养的要求上,存在以下几个方面的不足:(1)教材内容更新不能满足现代电气自动化发展的需要;(2)课程教学大纲与社会对人才培养要求的偏离;(3)课堂教学师生互动不足;(4)实践教学内容顶层设计欠缺;(5)课程考核方式不科学,难以全面考核学生的学习质量。
2 课程改革思路
针对《电气控制与PLC控制技术》课程建设存在的问题,课程改革的思路是:修订课程教学大纲,以适应社会人才培养要求为目标,不断关注专业发展前沿的新器件、新技术,补充教学内容,编写与工程实际相结合的教材,制作教学内容与工程应用相结合的形象效果好的多媒体课件,提升教学效果,激发学生的学习兴趣,修订实训教材内容,促进学生知识在综合应用能力、动手能力、解决问题的创新能力上下功夫,改进学习的考核方式,提高人才培养的质量。
3 课程改革措施
3.1 教材突出“学以致用”,教学形式生动
本着市场人才培养要求为目标,以工科应用型人才培养方案为依据,关注专业发展新动态,在教学中不断“跟踪新技术、补充新内容、紧贴工程应用”为指导思想,及时更新教材内容,强调“应用型、复合型、创新型”人才培养模式。教材采用图文配合介绍知识,同时制作大量的工程应用实例视频和多媒体动画穿插于课件中,从视觉上可以获得真实、生动、形象的直观感性认识,达到事半功倍的效果,即提升了教学效果,又激发学生学习的兴趣,提高学生的学习质量。
3.2 教学环节改革
经过近3年的教学实践,对教学环节中存在的问题通过边实践边改革,采取了以下的措施和方案。
3.1.1 坚持任务驱动为教学主线,以项目导向开展教学活动
根据每次上课的教学目标和教学内容,通过典型而实用的工程控制案例,以任务驱动为教学主线,通过项目导向引导学生分析、讨论、控制要求的实现方法及如何举一反三应用的讨论,引发学生的学习兴趣,不断训练学生分析问题、解决问题的能力,激发他们的创新应用能力,达到所学知识的综合应用目的。在案例选择上应与所授课程内容关联,注意案例覆盖的知识面,具有分析和讨论的意义。能够通过透过案例分析、讨论,达到学生掌握授课内容的目的。
3.2.2 充实实践环节教学内容,重视课程实习、设计的工程训练
《电气控制与PLC控制技术》是一门工程实践性很强的专业技术课,为了通过课程实习、课程设计达到学生的工程训练效果,通过几年的摸索,将实训教学、课程实训、课程设计和毕业设计创新实训等有机地纳入实践环节统筹考虑,充分利用PLC控制技术实训室现有的20多个工程控制模块资源,将实训教材中所给的实训内容根据实训装置、按难易程度分别向不同层次的学生进行开放,以满足不同个体和不同水平的学生需求。在管理运行方面建立了时间、地点和内容三重开放机制,实训教学体系包括基础性实训、设计性实训、综合性实训、创新实训、课程设计和毕业设计。
为了使学生更好地掌握课程知识和加强实践应用能力,在完成理论知识学习和基础性实训后,根据学生的学习兴趣自主选题,设置2周的综合实训项目,发挥学生的能动性和创造性,变“被动”为“主动”学习。在整个过程中指导教师循循善诱的启发,引导学生建立科研意识,通过典型案例的分析、器件选型、系统设计、接线与系统调试等过程的训练,完成课题的要求与任务。通过课程实训,要达到培养学生独立自主开展科学研究的能力,独立分析问题解决问题的能力,实践创新能力的目的,使学生的知识与将来从事的本专业实现“零距离”。
3.2.3 重视开展课程课外活动的开展与引导
通过开展课程课外活动的开展与引导,提高学生的电气控制水平,积极鼓励学生参加《PLC程序设计师》的职业证书,对于考取该证书的学生,施行该门课程免修学分的奖励措施。同时,每年举办一次校内专业技能竞赛或参加省市各级相关类型竞赛,提升学生的电气控制技术的竞技能力。
3.3 建立立体的评价手段,提升教学质量
在课程考核中,改变以往“一考定终身”的考核方式,理论与实践按需4∶6比例考核,改变学生重理论轻实践考核的态度。在《电气控制与PLC》课程考核环节,把其考核评价体系分为平时成绩和期末考核成绩两大部分,其中平时成绩由学习态度考核和实践考核两大部分,占总评成绩的60%,学习态度由上课出勤、课堂作业、作业次数和作业质量组成,实践考核由实训态度、实践操作和实训报告组成;期末考核成绩占总评成绩的40%,包括基础理论知识考核和综合应用能力两部分,其中基础知识考核可以从题库中抽题,综合应用考核须自主出题,闭卷考试。
3.4 加强师资队伍建设,是提高教学质量的关键
学生是教学的主体,而教师是教学改革的主体。课程组老师积极参与企业的科学研究,学习新技术、新产品,研究解决生产问题,提高自身的科研水平,加强自身的实践教学能力,对提高教学质量起到非常重要的作用。在提升内涵建设中,学院提出了教师要达到“双师型”的要求,也是本课程教师队伍建设的重要内容之一,通过教师证、专业工程师证的取得,教师才具有理论知识,又有工程理念。
4 结语
经过近几年的课程建设的实践与改革表明,课程改革措施充分调动了教师和学生的积极性,学生的专业工程意识、团队合作精神和创新思维能力均得到了不同程度的提高,改变了学生从“要我学”到“我要学”的行为,课程改革体现出的效果越来越好,教学质量不断提高。
参考文献
[1] 卢蔚瑶.电气控制与PLC课程教学改革的探索和实践[J].中国现代教育装备,2011(3):110-111.
【关键词】电气控制系统安装与调试 技能训练 项目精选
《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.
[2]田淑珍.电机与电气控制技术[M].北京:机械工业出版社,2011.
【关键词】电气运行与控制专业;实践教学;体系构建
我国是世界上经济成长最快的国家之一,正在全面推进产业振兴,“十二五”期间,国内工业将进入更深层次的发展,产业结构将不断升级,产业优势将不断增强,因此,对技能型人才,特别是电气类技能型人才的培养提出了旺盛的需求,这就预示着对电气运行与控制专业人才的培养由注重专业知识转化为注重专业能力,而构建科学的实践教学体系是提升学生专业能力的基础。
实践教学体系是由实践教学活动的各要素构成有机联系整体,从根本上讲,实践教学体系应包括系统的实践教学目标体系、合理的实践教学内容体系、科学的实践教学评价体系及完善的实践教学保障体系。构建实践教学体系的过程就是确立教学目标、设置教学内容、制定评价方式、提供保障措施的过程。按着传统的对实践教学的认识,认为实践教学是为专业理论教学服务的,因此,实践教学往往不成体系而是夹杂在专业理论教学当中,这样的结果是学生学到的技能是孤立的,没有形成一个完整的系统,当学生走上工作岗位以后,很难适应岗位需要,要重新进行再培训。因此,作者经过多年的探究,认为电气运行与控制专业实践教学体系构建,主要应从以下几方面入手。
一、以职业标准为基础,构建电气运行与控制专业实践教学目标体系
目标体系是构建实践教学体系的基础,其主导是专业培养目标,而专业培养目标是在广泛的市场调研基础上,以学生未来所要从事的职业岗位标准为基础,结合专业特点,具体化为学生在校期间应掌握的岗位能力,从而制定出本专业各个实践教学环节的教学目标。因此,实践教学的目标体系是构建实践教学体系的核心,它在一定程度上决定着实践教学内容体系、实践教学评价体系和实践教学保障体系的结构,同时又取决于这些体系的功能水平,在整个体系中起驱动作用。对于电气运行与控制专业,其目标体系主要由以下内容构成:
1.总体目标
具备从事电气技术必需的职业能力,能够在生产、服务、技术和管理第一线从事电气控制设备的安装、调试、运行、维护、生产以及供用电系统的运行维护等工作,操作技能达到中级水平。
2.具体目标
依据电工职业标准,我们把电气运行与控制专业实践教学具体目标由低到高、由易到难分为三个层次:
(1)熟练掌握从事电气类职业应具备的基本技能,包括电工工具、电工仪表的使用方法,电子焊接工艺方法,导线的连接方法与室内线路的布线工艺等,提高安全用电意识,养成良好职业习惯。
(2)掌握各类电动机控制电路的安装、调试与检修方法,学会调试、操作由PLC可编程控制器和变频器构成的各种控制电路,培养学生具备认真的工作态度和严谨的工作作风。
(3)掌握与电气运行与控制专业相关的不同的专门化方向应具备的操作技能,包括企业配电系统的操作方法,机床电气控制线路的检修方法,智能楼宇设备布线与保护方法,电梯的维护与保养方法,培养学生爱岗敬业的精神,提高学生的岗位适应能力。
二、以目标体系为引领,构建电气运行与控制专业实践教学内容体系
实践教学内容体系是指各个实(下转封三)(上接第196页)践教学环节通过合理配置,呈现的具体教学内容。它是实践教学目标体系的具体体现,在整个实践教学体系中起受动作用。因此,内容体系的确立是以实践教学目标为引领,对教学内容进行整合,以学生未来岗位所需的职业能力为基础,划分实践教学内容模块,根据工作任务设计实训任务,做到需要什么,教什么,按专业大类将实践教学内容按能力层次进行划分,各层次内容应呈递阶型。
根据电气运行与控制专业的实践教学目标,可划分为四个模块:基本技能模块、专项技能模块、专门化拓展技能模块和岗位技能模块,其内容体系构建如图1所示。
1.基本技能实训模块
本模块涵盖了中等职业学校电气运行与控制专业基础实训的相关内容,其任务是使学生掌握从事电气工作必备的测量、安装、调试基本知识、基本方法和基本技能,为学生学习后续课程与从事本专业工作、培养学生的工程意识、创新精神和良好职业道德奠定基础。
2.专项技能实训模块
本模块涉及了中等职业学校电气运行与控制专业的主干实训内容,主要任务是使学生掌握电气控制方面的专业知识和专业技能,为学生从事本专业工作和适应职业岗位的变化及学习新的科学技术打下一定的基础。
3.专门化拓展技能模块
本模块是拓展学生专业专门化方向的实训内容,包涵了在从事电气类职业类别工作岗位必须掌握的专业知识和专业技能,为学生尽快适应未来的工作岗位奠定坚实的基础,通过专门化拓展技能训练,可以缩短在校学习与职业岗位的距离。
4.岗位技能模块
本模块是学生通过企业生产实习,掌握电气类岗位或岗位群应具备的专业技能。
三、以岗位需求为核心,构建电气运行与控制专业实践教学评价体系
中等职业教育实践教学是为中等职业教育的人才培养目标服务的,最终目标是为经济建设输送合格的技能型人才,与社会生产实践有着密切的关系,其与传统理论教学在方式和目的上都有较大区别。而目前,大部分中等职业学校的实践教学评价体系都是以理论教学评价指标体系为基础转化而来的,其中的一些指标和要素并非实践教学工作的核心和重点,不能反映中等职业教育实践教学的特征,无法科学客观地对教学过程和教学效果进行评价。因此,建立能够凸显中等职业教育实践教学的特点、科学合理的实践教学评价体系,能有效地促进中等职业教育实践教学的发展。制定实践教学评价体系时,应注意以下几方面内容:
1.评价内容,体现全面性
评价内容不能仅仅体现对学生专业实践能力的考核,同时,要对学生的综合职业素质进行全面考核,制定电气运行与控制专业实践教学评价内容应以《中华人民共和国职业技能鉴定规范》所规定的中级维修电工技能为标准,结合学校及学生的实际情况,根据大纲的规定,考核学生对本工种技术知识和操作技能、技巧的理解和运用的程度;考核学生遵守工艺规程、安全文明生产、实习的劳动态度等职业道德的情况;考核学生利用专业技术解决实际问题的综合能力。
2.评价形式,体现多样性
我们现行的评价形式大部分还是以结果评价为主,忽视对实践教学过程的评价,因此,评价形式首先要考虑过程评价与结果评价相结合,既要注重成果,同时也要注重学生在完成任务过程中所表现的能力与素质、对课程的参与程度等。其次,考核方式可以采用口头、书面或者成果展示等形式,在学生完成任务的过程中,教师通过观察、与学生交流等形式,对学生进行考核,完成任务后,通过学生的作品或者报告,给予一定的成绩。最后,实践教学评价不同于理论考核,仅凭期中、期末两次成绩确定学生的最终成绩,而应当把课题考核与模块考核结合在一起,学生每完成一个实训课题,教师要根据操作要求、评分标准,记一次成绩,并记录在学生的实训报告中,在每一个实训模块结束后,由教师根据该阶段的实训大纲内容确定考题,对学生实施综合评价。
3.评价主体,体现多元性
中等职业教育具有“校企合作、工学结合”的特殊性,所以其实践教学的评价主体除了学生、任课教师、听课教师、职能部门外,还应包含社会、企业等重要主体。同时,由于中等职业教育人才培养的特点,其实践教学环节时间长且形式多样,除校内完成的实践活动外,更有大量在校外完成的实验、实习、实训等教育培养环节,因此,也应将这些环节纳入到实践教学评价体系中来,才能真实有效的反映实践教学的成效。
四、以创新发展为目标,构建电气运行与控制专业实践教学保障体系
实践教学保障体系是由专兼职教师、技术设备设施和学习环境三个因素组成的支撑保障体系。它对实践教学起着支撑、保障作用。保障体系的建设已成为实践教学效果的重要因素,其成功与否决定着实践教学的成败,同时决定着职业教育未来发展的程度,因此,构建实践教学保障体系应着眼于职业教育的创新与发展。
1.加强实践教学师资队伍建设,为实践教学提供优秀的人力资源
精通专业知识、掌握过硬技术的“双师型”专兼职教师队伍是实践教学得以顺利开展的人力保障,因此,加强师资培训,通过定期选派教师到企业进行顶岗实践、鼓励教师取得相应的电工专业资格等级证书、开展教师技能比武等活动,提高教师的专业知识水平和岗位技能水平,同时,从企业聘请有经验的能工巧匠到校兼职,充实实践教学师资力量。
2.加大校内外实训基地投资力度,为实践教学提供丰富的物资资源
校内外实训基地是实践教学能够正常进行的物质保障,目前,国家对于职业教育实训基地建设的投资力度越来越大,鼓励中职学校充分发挥资金的效能,在校内建立设施完备的、技术先进的实训基地,在校外,选择电气装备水平高、电工岗位多、电气技术应用广泛的企业,与之积极合作,建立稳定的、切实满足学生专业需要的实训基地。
3.构建仿真性实训实习环境,为实践教学提供良好的工作氛围
仿真性实训实习环境是指在实践教学过程中,模仿未来岗位的工作环境与工作过程,按照工作任务内容,对学生进行技能训练,同时,按照企业“5S”管理模式,对实践教学进行管理。因此,实训过程即是工作过程,通过这样的实践,缩短了学校与未来岗位的距离,提高了学生对岗位的适应性。
随着职业教育的发展,对实践教学的研究将越来越受到广泛的关注,如何根据各个专业的特点构建实践教学体系,将成为中等职业学校教学改革的重点之一,电气运行与控制专业也不例外,在今后相当长的一段时间内,加大教学改革尤其是实践教学改革的步伐,着力培养“一专多能,多岗适应”的电气类技能型人才,为经济建设服务,满足社会对电气运行与控制专业人才的需求。
参考文献
[1]郭玉梅.高等职业教育实践教学管理研究(第1版)[M].中国农业大学出版社,2009,5.
[2]赵志群.职业教育工学结合一体化课程开发指南(第1版)[M].清华大学出版社,2009,5.
关键词:常用电气控制;PLC;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)31-0039-02
一、概述
《常用电气控制技术》课程是我校自动化专业和电气工程及自动化专业的主干专业课程,是一门综合计算机控制技术、电气控制技术、传感器技术、网络技术等多领域、多学科的复合型课程,是学生未来从事相关工作时直接可以使用的专业技术。随着计算机技术、电气控制技术等技术的不断发展,PLC(可编程逻辑控制器,后文简称PLC)得到了广泛的应用与发展,从最初的PLC取代传统的分离式继电接触式电气控制线路而主宰工业逻辑控制,到PLC逐渐抢占DCS(分布式控制系统,主要控制模拟量)的模拟量控制领域;从为节省接线成本而采用PLC的控制网络,到各大PLC厂商基于各种控制网络、PLC、变频器等推出的功能强大的集成控制系统。PLC及以PLC为核心的电气控制技术也在不断地发生着深刻的变化。在这种工业背景下,传统的教学理念、教学模式、考核方法已不能满足社会发展与市场经济对此类应用型人才的需求。因此,改革《常用电气控制技术》的课程目标、课程模式以及课程考核方法势在必行。
二、课程改革,理念先行
随着社会的发展和职业需求的变化,高等学校的教育理念也在不断地调整。从实施“双证”的工程型硕士教育体系,到“卓越工程师教育培养计划”的启动都体现了高等教育理念的转变。这种理念为我们《常用电气控制技术》课程的改革指明了方向,即培养造就创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量的工程技术人才。
三、适当革新教学材料,是保证教学质量的基本条件
在《常用电气控制技术》的课程教学中,我们使用的教材虽然经过了数次的更新与调整,但是仍然存在很多与实际教学不相适应的章节、内容。学生在学习教材中对较为枯燥、单调的理论知识很难形成学习兴趣,从而导致学习积极性受到不同程度的影响。因此,在《常用电气控制技术》的课程的教学中,教师应在总结和积累教学经验的基础上,适当进行教材乃至其他教学材料的改革,抓住学生的兴趣,保证教学质量。由于我们的实验装置采用的是西门子的S7-300系列的PLC,所以我们针对这一系列PLC准备的教学材料为:(1)自动化生产线的视频。为了使学生从感性认识上理解常用电气技术及PLC的应用,我们精心挑选了近百个自动化生产线的视频。涉及行业有制造、能源、冶金、纺织、智能家居等。我们在课堂上播放数个视频并加以适当的讲解与引导,余下的视频留给学生课下自行观看。相信学生的学习兴趣会由此而倍增,学习的积极性也会倍增。(2)理论课的教学课件。一直以来,我们理论课使用的教学课件都是以常用电气技术及PLC理论知识为主。为了培养创新型、应用型人才,我们对理论课重新定位,并将认真仔细地重新制作理论课用的教学课件,增加了对相关工程能力的培养内容,使之与实验课更好地衔接。并且力求重点突出、深入浅出、简单明了、美观大方。(3)实验指导书。《常用电气控制技术》的课程PLC部分的应用性很强,必须通过上机操作和练习才能真正掌握。为此,我们学校下大力气投资兴建了以S7-300为主的实验实训设施。这些设施对学生掌握PLC的操作起到了重要的作用。但是,曾经的实验课上教师布置实验任务后,便直接给出了程序代码。这导致很多学生不去认真思考,而直接照搬参考答案,实验效果事倍功半。因此我们开发了合适的实验指导书。在指导书中我们不再给出程序代码,而是针对初学者的特点,适当地给出提示和常见的错误及原因。另外,由于PLC所实现的功能主要都是由一个个的指令组成,所以在实验过程中会用到各种各样的指令。因此,我们准备在实验指导书中言简意赅地、深入浅出地、形象地写出常用指令的讲解。同时,通过加分的方式鼓励学生为实验指导书提出建议。这样,学生在实验的同时通过指导书和自己的实践将学到实实在在的东西。(4)编程训练题库。理论课学习知识,明确方法;实验课掌握技能,熟悉应用。然而由于实验内容有限,很多积极进取的学生在完成《常用电气控制技术》的所有实验课后,都觉得意犹未尽。针对这种情况,我们编制出了一套《西门子PLC编程训练题库》,题库中PLC的应用案例题百余道,涵盖了PLC应用领域里的很多知识。它的难度分为五个等级,分别为一星题至五星题,难度由浅入深。它是巩固学生PLC知识、训练学生PLC编程能力、创新能力以及分析问题、解决问题能力的“葵花宝典”。目前,题库已不再仅仅作为好学生的餐后甜点。我们决定让每一位学生根据自身的水平与勇气去选择不同难度的应用案例题,并将其完成情况记入本课程的总成绩。这样,由于是以个人为单位完成题库中的某些题,并且同班同学之间不允许选择相同的题目。这样就最大限度地杜绝了因“打酱油”而毫无收获的现象。经过我们上学期在两个班中的测试,采用这种自选题库并记入成绩的做法,大大地刺激了学生的主观能动性。很多学生在对本课程的感受及建议中写道“第一次为完成实验而整天到图书馆里看材料”、“第一次这么认认真真地做实验”等等,有记录为证。除了准备针对西门子PLC的教学材料,我们还时刻关注技术发展的动态,并整理成教学课件,在课堂中介绍给学生,使学生走上工作岗位之后对新技术不陌生。当然,这些教学材料的改革并不是一次性的,通过这次《常用电气控制技术》课程的改革,我们将努力建立一种长期持续更新教学材料的机制,以保证与时俱进。
四、改革教学模式是实施教学质量保证的重要前提
有了正确的改革理念以及合适的教学材料,我们还需要把握好教师理论课的授课的过程以及实验课的授课过程。科学合理地设置授课流程,特别是实验课的授课流程,比如:先讲什么,后讲什么;先做哪个实验,后做哪个实验等。都应该根据初学者的普遍接受能力认真研究,形成授课流程,并记录在案,进而形成授课标准。这种文档化、标准化的思想,在某些西方的管理科学里被认为是实施质量保证的有力手段。因此,我们设置了标准的授课流程。我们教师不但可以持续地提供有质量的课程,而且授课过程也有了可以量化的考核标准。这个标准事先印发给学生,让学生成为教师执行授课流程的监督者,那么好的教学理念、好的教学材料才能真正地发挥出它们的价值。目前,我们《常用电气控制技术》的实验课已经按各实验项目制定了《实验项目授课参考表》,表中需要填写的大致内容有:实验项目名称、教师在实验课前需要准备的内容、本实验项目需要用到的指导书及PPT、本实验项目用到的其他材料、本实验项目的授课流程、本实验项目中学生容易出现的问题、本实验中容易损坏的器件及预防措施、可接受的实验结果以及实验报告及要求。
五、建立多元化的成绩评价体系是提高教学质量的关键措施