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中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2012)012-178-02
1引言
电力电子技术是一门新兴技术,它是由电力学、电子学和控制理论三个学科交叉而成的。《电力电子技术》是电力类及自动化类专业的专业基础课,是一门理论和实践结合比较紧密的课程。在过去的教学中,学生普遍反映这门课比较难学,而且学完之后记忆不深刻,不知有什么用。为了改变这种状态,使学生真正学到知识,并学以致用,势必要求我们改变传统的教学模式,对《电力电子技术》课程的教学内容、教学方法和教学环节等方面进行全面的改革。因为教师承担后续课程如《交直流调速系统的运行与维护》的教学,加之学校在教学设备给予充分的支持和投入,建立了专门的电力电子实验室,为我们的教学改革从知识体系上和实践环节上都创造了便利的条件。教师在教学上进行的一些有益的尝试和探索,有助于培养学生的工程实践能力和创新能力。
2教学内容组织与整合
电力电子技术在近二、三十年得到飞速发展,新器件和新的控制方法不断出现,该课程的教学内容也在不断增加和充实。为了适应和促进电力电子技术的发展,在授课时,应根据电力电子技术的发展趋势,在全面分析教材内容的基础上,对教学内容进行认真筛选和组织。加强电力电子器件、基本电力电子电路的分析方法以及实用电路等的学习,同时还应适当补充一些反映本专业最新发展方向的内容,替代教材中陈旧、过时的内容,注重教学内容的推陈出新。例如,以往介绍器件时只介绍晶闸管,而随着电力电子器件的不断发展,应增加全控型器件和新型器件的介绍,从而拓宽学生的视野,便于和不断发展的电力电子技术接轨,以适应今后工作的需要。所以电力电子人才的需求也越来越大,而高校承担着培养人才的重任。电力电子技术是电气工程等专业极其重要的专业基础课。如何对该课程进行合理的改革,以适应社会的需要,是我们教师的一项重要工作。
以就业为导向,以国家高职示范重点专业建设为龙头,以基于岗位工作过程课程改革为主线,经过与企业的反复调研与交流,确定《电力电子技术》采用项目教学法,包括三个教学项目。如项目一主要讲授本课程的基础知识,具有两个教学任务,任务一主要讲器件的结构及原理,而任务二是器件的特性及使用;项目二是本课程的核心部分,以四个任务为主体,囊括了电力电子技术中的四种主要电路,它们分别是:相控整流电路、直流变换电路、无源逆变电路、交流变换电路;项目三是对课程的深化应用,是学以致用教学理念的体现,其中任务一既详细讲解了触发电路的结构和工作原理,又将触发电路应用于前面所讲的电路中去,使整个知识构成一个整体。而任务二则是将所有的理论知识充分融入到实际的电力电子装置中去,将课本知识实用化、具体化。教学的学时分配为理论教学58学时,实践教学14学时,总课时72学时。
通过对电力电子器件结构及工作原理的讲解,使学生能够正确运用电力电子器件,并结合实际电路的应用,在分析电路工作原理及各部分电压及电流波形的同时,更深入的理解器件的特性,最终,对一般的电力电子设备,具备一定的分析、使用和设计能力。
3教学方法及手段的应用
把握高职教育的教学特点与规律,适时的调整教学内容与方法。在教学过程中,时刻以学生为主体,以项目为框架,本着由浅入深、先易后难的原则,使学生逐步掌握和理解所学-
学生是学习的主体,而教师是授课的主体,作为一位优秀的教师,不但要对课程的内容了熟于胸,还要精心的装饰和布置每一节课程,做到思路清晰、层次分明、难易有别、重点突出。因此,为了提高教学效率及效果,教学不能只停留在常规的板书授课上,应根据所授内容的自身特点,适时的将实验演示法、引导教学法、类比教学法、项目教学法等引入到课堂教学中来,可大大提高我们的教学质量和教学水平。
好的方法也要配合好的手段,在教学手段的运用中一定要结合实际的教学环境、教学条件等,以期以最高的效率取得最好的效果。例如可采用PPT课件、多媒体动画、小型试验实训装置等,将生动的课程呈现给学生。
4教学环节的设计与实施
教学环节包括对本课程教材的处理及分析研究出本课程的教学重点和教学难点。《电力电子技术》课程的特点是任务内容相对独立,任务间的相关性较小,但要求我们在教学中要有一条主线贯穿于课程的始终,即器件的运用以及对电路工作原理和波形的剖析。明确教学中的重点和难点:(1)电力电子器件这一项目中的内容较为松散,器件种类多,而结构、符号、工作原理等又各不相同,关联性差,因此器件的符号、结构和工作特性等不易记忆,容易混淆;(2)某些复杂的电路,由于涉及元件多,工作过程复杂,学生不容易掌握,如三相桥式整流电路,每个周期中有六种导通状态,每种状态下又都有各自的导通回路,学生掌握起来比较困难;(3)同一种电路接不同的负载,如电阻性负载与电感性负载,使其工作过程与输出波形截然不同;(4)锯齿波触发电路驱动整流电路时,为使主电路与触发电路同步,如何选择合适的变压器类型;还有直流变换与交流变换等,尤其今后为交流调速做准备的变频调速过程及原理等等,只要清晰的把握教学环节,则可以采用灵活多样的教学方法,既可以增强自身的教学水平,又能够提高课堂的教学效果,还可以培养学生的自学能力,发挥其学习的主动性和积极性。
对教学环节的精准把握及教学手段的有效配合,可以实现学生的知识、能力、素质方面的培养,达到我们的预期目标。
知识培养方面可以使学生能够掌握以下四项内容:掌握晶闸管、电力晶体管、IGBT等常用器件的结构和工作原理、能够对AC-DC、DC-DC、DC-AC、AC-AC四种电路的工作原理进行分析及计算、对触发电路的工作原理有基本的认识,并能正确选择和连接触发电路、能用电力电子器件为核心器件组成一种实用的成品电路装置。能力方面,要逐步培养学生的五种基本能力:对于电力电子器件要具备基本的识别和应用能力;对于电力电子电路要有一定的阅图及分析能力;在器件的使用过程中体现扎实的计算和选型能力;在平时的实验、实训中培养熟练的操作和诊断能力;最终通过课程的学习真正实现拓展和再学习能力。对于职业院校的学生,只有具备以上五种能力,才能成为合格的技能型人才。素质是体现在学习中,教师要让学生养成严谨、认真的工作态度和科学的思维习惯,具备扎实的理论基础;素质体现在实践中,让学生培养良好的职业习惯和安全责任意识,逐步提高自己的操作技能。不断激发学生的学习兴趣、掌握科学的学习方法,还要调动学生的创新积极性、激发他们的创新潜能。尤其在教学过程中,有些内容学生可以先行自学或查阅资料,再组织学生讨论,最后在讨论的基础上得出结论,这样不仅可以加深理解,还可以培养学生的独立思考能力。
5总结
以上内容是在为了培养“实际应用型人才”,加强科学素质教育过程中开展的课堂教学的改革性探索。相信《电力电子技术》课程的教学改革将会日趋完善,会更加适应目前高职教育教学的发展,会更加符合时展的需要,更好地为培养有较高科学知识、较高的能力素养和较高的职业素质、具有开拓创新精神的现代化人才服务。
参考文献:
[1] 王兆安.电力电子技术(第四版)[M].北京:机械工业出版社,2002.
[2] 国家教委.关于加强普通高等学校教学工作的意见[Z].
[3] 陈坚.电力电子学[M].北京:高等教育出版社,2002.
[4] 王兆安,杨旭,王晓宝.电力电子集成技术的现状及发展方向[J].电力电子技术,2003,37(5):90-94.
[5] 罗午福.关于工程师的素质培养[J].高等工程教育研究,2000(2).
《电力电子技术》是自动化及其相关专业的一门重要的专业基础课程,它的内容繁杂抽象,但是实用性强,技工电气高职班的学生要很好地学习它还不是件易事,这使得教学工作进行起来比较棘手。经过总结多年的教学经验,我们摸索出了以项目教学法为核心,分步骤,对该课程的知识由浅入深,化繁为简进行教学,取得较为明显的教学效果。
1学情分析
首先,我们应对学习该课程的对象进行分析,结合学生接受知识的特点,有的放矢,设计出一套适合学生特点的教学方法,这为取得良好的教学效果打下坚实的基础。该课程是面对技工高职电气相关专业学生所设的,这样的班级在目前的技工教育中,人数一般为35~45人之间,其中有1/3的学生学习较为积极主动,1/3的学生需要在教师和同学的带领下被动地学习,还有1/3是无心向学的“差生”。针对这种情况,我们对全班的学生进行分组,通过以强带弱,以积极带被动的学习形式,同时培养学生的团队协作意识。技工学校电气相关专业的学生还是普遍存在动手能力强,理论分析能力差的情况。针对这样的学情,教师在教学过程中应该注意将难懂复杂的理论知识融入到一个个典型制作电路当中去。另外,因为他们是电气相关专业的学生,有一定电工电子技术的基础知识,为接受繁杂的电力电子知识打下一定的基础。
2制定教学计划
通过学情分析,我们几位一起任教该门课程的教师进行集体备课,这里要特别感谢陈琨韶老师和陈国荣老师,他们为我们上好这门课想出了很多好办法,他们结合深厚扎实的专业知识,将整门电力电子课程转化成几个项目进行教学。项目教学方法是将零散难懂的知识融入到每个具有代表性的项目上,这里是寻找合适的典型工作电路,再自制合理的工作页引导学生参与学习。这样一来,一向被公认难上的一门课,经过我们的努力将其变得更容易教,更容易让学生接受和对学生产生更好教学效果的一门课。
3确定典型工作电路
该门课程主要使用的工具有:示波器,万用表,电烙铁,变压器等。本课程结合重点知识、查找相关资料,设计出学生易学易懂的工作电路,主要用了两个电路作为实训内容。它们分别是调光灯电路———包含单相整流电路和单结晶体管触发电路两大部分;555PWM脉宽调制电路。调光灯电路。在实训室中为了方便学生实训并安全完成任务,我们将该电路的交流电源220V经过变压器把电压将为16~18V交流电,同时所用灯泡也更换为额定电压为8V的小灯泡。另外,为了适应以上改变,电路中的R1和R4两个电阻应被短接,这样才能出现既定实训效果。也就是当调节电位器Rp时,灯泡的亮度会随之改变。555PWM脉宽调制电路,该电路应用555芯片驱动整个电路,以起到控制直流电机速度和灯泡亮度的作用。学生可以通过示波器检测555芯片6脚和2脚连接处的波形,如果电路连接正确,检测出来的波形是锯齿波。如果不能出现该波形,应提醒学生检查电路的焊接是否出错。另外,学生可以通过检测NPN三极管的b极,测出正确波形为方波。
4制作有针对性的工作页
任务的实施通过了解学生的知识结构,我们编写了几个典型工作页,以此来引导学生“在做中学,在学中做”。第一个阶段的工作页是以复习电工电子知识为主,新学的电力电子元件知识为辅。从而引导学生回忆、巩固已学知识,对比、联系地来学新知识。第二个阶段的工作页一共有两个,是围绕图1、2—两个典型工作电路,展开一系列知识点编制的。该工作页的主要内容是设计相关的题目,这些题目主要体现了在学生制作该电路时所需要的电力电子技术方面的理论知识。通过工作页可以让学生边做题边从课本、网络中查找需要的知识。这样就有效地化被动接受知识为主动查找知识,教师在一旁加以点拨和提醒,协助学生完成。教师结合每次讲解的内容布置相应题目,并作为作业要求学生完成。
5项目的实施
项目的实施分为几大部分,分别是查找资料填写工作页、列出元件清单、绘制电路原理图、绘制电路实物图、焊接电路和调试电路。
1)查找资料填写工作页。学生根据教师提供的工作页,通过上网查找资料或者课本完成相关题目,为顺利完成该项目奠定理论基础。
2)绘制电路原理图。学生根据教师提供的原理图,自己动手绘制出来,一来锻炼学生绘图的能力,二来加强学生对原理图的理解。
3)列出元件清单。学生根据原理图和教师分发的元件实物列出元件清单,该清单包括元件的型号、参数、图形符号、文字符号等。
4)绘制电路实物连接图。学生以电路原理图为依据,根据元件引脚实际封装的位置汇出最合理的布线图,避免元件与元件之间的连接线路错乱,要求符合电路布线原则。
5)焊接电路,电路的焊接要求学生掌握熟练的焊接技术,不能出现虚焊、假焊、空焊和冷焊等。
6)调试电路。教师要求高职的学生应自己调试电路板。首先应该对照实物接线图检查成品电路板的连接有无错漏,其次利用示波器测试电路板相应位置的电路波形以检测所焊接的电路板是否能出现正确电路的波形图,如果波形吻合说明电路板制作成功,反之亦然。最后学生根据理论知识分析成功电路板出现对应波形的原理。
6师生小结
每制作完成一个典型工作电路后,教师会根据学生在该项目学习的过程中存在的主要问题进行小结和解答。学生则以小组为单位,上讲台汇报他们的学习成果以及提出学习过程中的疑问。最后教师要求每位学生应自行完成该项目的实训报告,以此作为作业。
7结语
关键词:项目驱动;有效知识量;综合能力
随着科学技术的高速发展和自动化技术的广泛应用,电力电子技术在电源变换、电气传动、机电一体化、电力系统以及众多现代高新技术中已成为关键的支撑技术。而《电力电子技术》课程不但具有较强的基础性,还具有很强的实践应用性的特点。长期以来,该课程在教学内容上主要侧重以各种电力电子器件和应用电路的分析处理为主,教学内容重复较多,深奥难懂,学生难于接受,即使讲些具体应用,也是“空中楼阁”,完全靠学生的空间想象力来理解;在教学方法上主要以课堂讲授为主,根据教学内容开设的少量验证性实验远远不能满足工业生产的实际需求,加之近年来电力电子技术的飞速发展,各种新型应用电路不断涌现,教材内容和形式显得有些陈旧和呆板。
为了改变这种教学状况,应对课程教学内容、方法和手段进行全面改革,根据学生的实际需求引入教学项目,使学生既能了解基本原理,又能动手操作相关实训项目,将理论与实际紧密结合起来,做到真正的“理论与实践一体化”。
一、实施项目驱动式教学的可行性
传统的课堂教学不能或很难培养职业素养,职业素养要通过长期的职业生涯或职业训练才能获得。要满足高职教育的要求必须进行教学改革,显示出高职教育注重职业素养,强调职业技能的特色。目前,“模拟职业生涯”等各种“以学生为中心”、“行为导向”的学习方法正被逐步引入高职教育领域,项目驱动式教学也是这样的教学方法之一,其教学思想是符合现代学习理论的。
项目驱动式教学过程是一种以“学生为主体”的教师指导下的协作学习,是“行为导向”由学生自身建构知识的学习过程。项目驱动式教学能够遵循学生职业技术能力培养的基本规律,以职业能力培养为重点,根据行业企业发展需要和完成职业岗位实际工作任务所需的知识能力素质要求,实现学生职业能力的自我构建和职业培养的提高,将“项目驱动”式教学方法引入课程教学,从而打造“认知、吸收、实践、提炼、提高”五位一体的教学模式,强调工学结合,培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,使学生职业能力提高。
二、“项目驱动”教学的实施过程
在电力电子技术的课程教学中,为使学生由被动听课转为主动探求、自主学习,达到掌握知识的目的,我们采取以实践、应用为出发点的“理论与实践一体化”的项目教学,项目是针对某个教学内容而设计的能由学生独立完成的小任务。在工程项目的驱动引导下激发学生的主动探究兴趣,从而达到高职院校的课程教学目标。
电力电子技术的教学内容可分为五个项目进行教学,即调光灯、直流调速装置、电风扇无级调速、开关电源、中频感应加热电源。每个项目下面根据实际需要可分为几个小的模块。在安排实验项目时由易到难,符合学生获取知识的规律。下面以“调光灯”项目为例,此项目包含三个模块:晶闸管、单相半波可控整流电路、单结晶体管触发电路。其具体的教学实施过程如下:
1.确定项目任务。在学习本项目前,学生通过其它课程的学习,已经具备了一定的电工电子知识,能够熟练地识别常用元器件,如电阻、电位器、二极管、三极管、稳压管、电容、变压器等,并能借助仪器仪表对这些元器件进行好坏判别、性能参数检测等。确定本次项目任务:普通台灯的灯光无法根据个人的需求进行调节,根据所学的晶闸管和单结晶体管的特点及相关变流电路,设想制作一个灯光可调的电路。任务明确后,就有学生提出:是否可用加一可调电位器的方法?此时应适时地引导他们,可调电位器可以应用,但并不是简单的通过给灯的电阻串联不同电阻的方法来调节灯光,而是通过输出电压调节范围和输出电流的大小来调节灯光。同时师生共同讨论出整个调光电路的基本框架,以免学生盲目地去查找资料。在此过程中提高了学生参与的主动性,激发了学生的学习兴趣。
2.制定计划。全班40名学生分成8组。在教师引导下,让学生运用课本中所学到的晶闸管特性、单结晶体管触发电路、整流电路等基本知识,通过图书馆查阅资料或上网搜索相关信息,画出电路图。制定项目工作计划,确定工作步骤和程序。对学生设计的电路,教师不急于给出评价,而是让他们分别介绍自己设计的电路、应用到的知识及工作原理,在这样轻松愉快的气氛下,学生开始讨论,而教师则作适时引导。
3.实施计划。由学校统一提供器材,学生实施项目。按照电路的功能,要求学生在教师提供的材料中选择自己所需的元器件,按照自己的设计连接电路,验证设计是否正确。教师在提供元器件时,有意识地把多种元器件混在一起,让学生自己选择,这样可以让他们熟识各种元件。然后开始安装及调试,在此过程中学生会出现或发现很多问题,如哪些元件装错位置、哪些元件极性装反、哪里短接、哪里断路等,在此过程中,教师要及时对学生进行指导,解决他们遇到的难题,增强他们的信心。在教师的耐心启发指导下,学生自己探索着进行线路连接,经检查无误后,打开电源进行下一步操作。学生可以利用示波器观察整流电路的输出、触发电路的波形以及主电路的电压输出波形的变化情况,并分析电路的工作原理,进而掌握分析电路的方法。
4.检查评估。电路制作完成后,先由学生讲解电路的实际应用,分享自己学会的知识,总结项目教学活动的意义。通过总结,使学生找到自己在理论及操作技巧上的不足。然后由教师检查评分,并指出项目活动存在的问题及解决方法,因为一部分学生在展示作品时可以很好地按要求实现功能,还有一部分学生在项目实践中会出现这样或那样的问题,教师应和学生一起检查电路,一起分析问题和研究解决的方法。教师要善于总结和比较学生的优点,引导学生学习他人的长处,使学生的综合能力在总结评估中得到提高。
三、“项目驱动式教学法”实施中应注意的问题
1.项目的难易度应和学生的学习水平相当。项目的难易程度要根据学生的实际水平来确定,要让学生跳起来能摘到桃子,让每个学生在教师的指导下,都能完成规定的项目活动任务。过难的项目会打击学生学习的信心,增加学生的畏难情绪;过于简单的项目缺少挑战性,会让学生觉得没有新鲜感,从而缺少成就感,无法引起学生的兴趣。
2.注意教师角色的转换。在项目教学法中,应以学生为中心,突出学生的主体地位和教师的主导作用。教师要从讲授、灌输转变为组织、引导;要从讲台上讲解转变为走到学生中间与学生交流、讨论。在整个教学过程中,教师要充分地了解学生,在学生学习遇到困难时,能为学生搭起支架;在学生学习不够主动时,应及时提出问题,引导学生去探究;在学生完成基本项目后,调动学生的创作欲望,进一步完善项目创作;在项目完成后及时做好评价工作。
关键词 变频器技术及应用;课程改革;项目化教学方法
中图分类号:G712 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2015)12-0134-03
1 前言
变频器技术是一门实用性很强的综合技术,无论是工业设备还是家用电器,都会使用到变频器,可以说,只要有三相异步电动机的地方,就有变频器的存在。变频器的使用使科学技术水平得到不断提高,对能源的节约力度进一步增强。交流电机的变频器调速技术是当今节能、改善工艺流程以及提高产品质量和改善环境、推动技术进步的主要手段。
针对湖南电气职业技术学院开设的电类专业如电机与电器、电气自动化等专业进行深入广泛调研,变频器技术已成为电类专业领域中的核心技术。深入了解、操作、应用变频器是高职电类专业毕业生从事相关职业岗位、获取维修电工职业资格证的必备技能之一。学习变频器技术是提升学生能力、促进专业发展的重要课程之一。笔者结合近年来项目化课程改革经验和实际工作经验,对电机与电器专业变频器技术及应用课程建设中存在的问题做进一步探讨。
2 变频器课程教学中存在的问题
课程定位不明确 变频器技术是一门综合性和实践性强的技术,学习变频技术需要有前期的专业知识,如电机拖动、继电器控制、PLC控制、电力电子技术作为基础。在过去的教学过程中,受师资水平和实训条件的限制,变频器技术通常是和其他课程组合,如可编程控制技术与变频技术、电机拖动与变频技术、电力电子技术与变频技术等。变频器的学习仅仅成为某一门课程中的一个章节,作为一个知识点进行学习。变频技术综合性强,牵涉的知识面广,单纯的某两门课程的组合未能将知识和技能进行合理整合,课程的教学内容侧重于变频器原理和内部电路与器件的分析为主的知识讲授,缺乏针对性强的实训项目,变频器技术的应用和操作缺失较大,不利于面向生产实际企业和对接岗位。
教学模式陈旧 教学中采用先理论再加验证性实验的模式,理论和实践的分离导致学生对知识和技能的掌握无系统性。集中理论知识讲授需要大量的理论铺垫和公式推导,使学生对课程容易失去信心和兴趣。在学习过程中理论知识太深,而操作过程又过于简单,学生的自主学习和知识迁移能力未能得到提高,与工程实际应用脱节。在应用时只会简单地操作和参数设置,并不知参数的真正作用和参数对变频器调速系统的影响,一旦变频器型号发生变换,便不知所措。
针对这种情况,需重新界定变频技术及应用课程性质,将其作为电类专业重要的专业技术课程来建设。应用项目化课程的建设理念,以学生能力培养为主线,进行课程整体设计和教学单元的优化设计。
3 变频器技术及应用课程建设的主要内容
众所周知,课程是教学的最基本单元,课程建设是教学质量的中心环节,是实现专业人才培养目标的基本保证。好的课程应从单元联系的角度对课程教学的设计进行总体优化。职业教育课程的内容必须以职业活动为导向,应符合以学生为主体,以项目为载体,任务驱动教学,突出能力目标、理论实践一体化的基本原则[1]。
明确课程教学目标 课程建设应以职业岗位需求为依据,首先应明确课程定位,确定课程的能力目标。变频器是利用电力半导体器件的通、断作用将固定频率、电压的交流电变换为频率、电压都连续可调的交流电的装置,主要用于对异步电动机的调速控制[2]。在学生学习了电机拖动、继电控制系统的分析与装调、PLC控制技术、电力电子技术等专业课程的基础上进行,同时为后续课程如电机试验技术及学生维修电工考证奠定基础。在课程内容设计上应打破以知识传授为主要特征的传统模式,围绕职业能力培养,结合变频器行业的最新发展情况,使学生掌握变频调速技术相关的知识与基本技能,使学生具备变频调速系统的设计、安装、调试、运行维护及设备改造的综合应用能力。培养学生自主学习、资料查询、应用变频器使用手册等技术资料解决现场问题的方法能力;以项目任务驱动教学,加强理实一体的教学过程管理,培养学生具备良好的团队精神和职业素养。
通过资源整合,以项目为载体,对教学内容进行整体优化设计 变频器技术是一门实用性很强的综合技术,要熟练掌握变频器还涉及电机机械特性分析、电气控制线路设计、电力半导体器件等诸多知识。为了改变传统的知识传授型教学模式,在教学内容设计上需对知识点进行重新划分和整合,采用以项目为载体、以任务驱动教学、以学生为主体的探究式学习模式,将知识点融入每一个项目中,精选教学项目对课程教学内容进行整体优化。
项目训练对接工程实际,在现有的实验实训条件或仿真实训条件下完成。项目的设置应根据学生的认知能力,按照易、中、难的顺序逐级提升。每一个项目应有明确的知识目标和能力目标,应充分考虑到技能考证和专业技能鉴定的考核需求。目前市场上变频器种类很多,在学习的过程中只可能选择一种变频器进行训练,同一种变频器的参数涉及好几百个。因此,在项目设计中以变频器的基本操作和应用训练为主,适当安排一些拓展学习项目,特别是在后续综合技能实训环节以及毕业设计环节中要有相关的变频器综合训练项目,以培养学生的自主学习能力和知识迁移能力。
表1为湖南电气职业技术学院电机与电器专业在实施变频器技术及应用教学中所设置的项目列表。教学内容的设计思路是按项目、按典型工作任务由简到难、由单一到综合排序,采取教学做一体化的教学模式,将变频器的知识点融入各项目中。
表1中,项目一和项目二是对变频器的基本操作进行训练,在实施安装接线和变频器的运行操作过程中使学生理解变频器的原理和变频后异步电动机的工作特性;项目三至项目六主要是以典型工作任务驱动教学,对变频器的常用功能和相关参数设置进行训练,同时也包括维修电工考证和技能鉴定的强化训练项目;项目七是能力提升的综合项目,针对变频器技术的学习难点PID控制进行训练[3],主要培养学生的自主学习能力和知识的综合应用能力,本项目将作为课程加分项目进行考评。
重视教学方法和教学手段,实现课堂教学的多样性,构建高效课堂 高职课程教学既要传授学生知识和培养技能,更要注重开发学生潜能和培养学生自主学习的能力。实践证明,采用项目化教学方法,在教学过程中贯彻“学生主体,教师主导”的原则,以任务驱动教学,是基于工作过程的一种实践性较强的教学方法,教学效果很好。变频器技术与应用课程教学应遵循能力本位的职教理念,在每一个项目的实施过程中,采用项目小组工作法,学生担任相当于实际工作岗位上的某一具体工作任务实施的各个角色。项目的实施基于工作过程的六步法原则:资讯、决策、计划、实施、检查、评价。实现三种能力的融合:专业能力、方法能力、社会能力。在项目教学过程中辅之以问题引导、分析讨论、汇报分享、反思评价等灵活多样的教学方法。
课程单元教学模式改革 良好的创意需要通过一定的方法和手段来实现,教师所要做的是将教学任务分细,引导学生一个个子任务去解决、反思和评估。如在进行变频器的正反转控制项目的教学中,可以按以下步骤来实施。
1)由教师下达一个具体的任务。选用FR-D720-1.5K-CHT变频器控制电动机的正反转(给出电机型号),要求在按下正转按钮时电动机以30 Hz正转运行,按下反转按钮电动机以30 Hz反转运行,按下停止按钮,电动机停止。加减速时间为1 s。发生报警时,报警灯亮。要求完成电路设计、变频器参数设置,若外连设备需编程时还需编写程序,接线调试。
2)分组进行咨询、计划和决策。通过资料查询、独立思考、讨论分析,每个小组都给出一个方案。通过汇报分享,得出四种方法:
①在外部运行模式下用普通开关实现正反转控制和速度设定;
②在外部运行模式下用普通开关实现正反转控制,用电位器调速;
③用继电器控制变频器正反转,主要做法是将开关改为中间继电器的触点来代替;
④直接用PLC的输出信号来驱动变频器。
3)任务实施阶段。通过讨论得出的四种方法中,前两种方法相对简单,主要是加强学生对变频器的操作训练,牵涉到新参数的含义,如电子过电流保护参数PR9、适用负荷选择参数PR14、适用电机参数PR71在相对简单的子任务中得以认识和掌握。继电器、PLC与变频器的组合控制成为项目三的重点任务。任务方案(包括电路设计、程序编写、安装调试)的制订和实施仍然采取分组思考、讨论、分享三个环节,教师适时引导和点评。在项目的实施过程中以学生为主体发现问题、分析问题并解决问题。
4)检查评价和总结。系统综合调试后,由学生自评、小组互评或教师对各组项目完成情况进行检查和评价,学生对结果和反馈意见及时记录和整理,最后按项目要求完成实训报告,评价和总结环节在项目化课程教学中是必不可少的。
以上对单个项目的教学设计,将变频器参数的认识、小系统的电路设计、PLC编程训练融入各子任务中。在基于工作过程的项目实施中,学生能力得到提升。能力的训练过程需要教师精心设计,需要课前精心的准备。为实现更好的教学效果,在教学手段上还应合理使用多媒体、Flash、仿真软件等增强学生感性认识。在现有的实训室条件的基础上,进一步开发实训项目。利用网络平台,更好地实现课外师生互动和空间资源共享。
4 结语
变频器技术在不断发展,变频器技术及应用课程教学是一个需要不断探索和实践的工程教学领域。现代职业教育理念对教师的教学设计能力,对教师的责任心、专业素养、职业素养等方面提出了更高的要求,在教学设计、教学方法和手段上需不断创新来调动高职学生的主观能动性,切实强化并创新实践教学环节,最终使培养的人才符合企业需求。
参考文献
[1]周惠芳,等.《PLC控制技术及应用》项目化课程改革与实践[J].中国电力教育,2014(35):133-135
【关键词】 电子工艺 PROTEL软件 PCB板 SMT技术
电子工艺技能包括传统手工电子产品制作和利用计算机软件进行电子产品制作两大类。我校自1999年开始招收电子、电气专业的高职学生,至今已有10届毕业生。现有多名毕业生工作在电子行业的企业中,而且人才市场上很多企业对此具备电子工艺技能的毕业生需求量越来越大。我们的学生很受用人单位的欢迎,他们到企业后能很快担当起专业和技术管理工作。电子工艺实训作为重要的实训内容,对培养学生严谨的工作作风,很强的动手能力起到了极大的推动作用。
总结这几年来教学改革,特别是在加强实践性教学改革方面有很多好的经验,主要体现在以下几个方面:
1 在注重理论学习的基础上,加强实践能力培养
电子工艺实习中焊接技术训练是一项重要的内容,以前的实习时间安排为两周,除了其他课题训练,焊接训练只有三四天的时间,很多学生手工焊接技术只达到一般水平,为了实现以市场为导向培养人才的目的,只有狠抓基础技能训练,将以前的电子工艺实习由两周改为三周,加长焊接技术训练时间,在训练内容上进行了调整,每人进行完基础焊接训练后,增加了一些焊接训练考核,并结合每年的学院科技艺术节,学生自己设计艺术图形后参加焊接比赛,比赛成绩由作品艺术性和焊接工艺两部分组成,评出奖项。增强了学生积极参与电子工艺技能训练方面的积极性,效果很好。
2 通过参加大赛促进教学,检验教学效果
力求以职业技能大赛引领实践教学。自2009年以来,我校非常重视组织和参加省市各级大赛。学院每年通过选拔选手参加山东省和淄博市组织的各种职业院校技能大赛等活动,激发了学生的参与技能训练的积极性。2009年、2010年和2013年在山东省职业院校技能大赛高职组“嵌入式电子产品设计与制作大赛”中均取得了良好的成绩。
3 将课程设计与电子工艺实训相结合,缩短理论与实践的距离
3.1 与课程设计相结合
以往的课程设计是在学习完《模拟电子技术》和《数字电路》之后进行,与电子工艺实训是无任何关系的,教师出设计课题,学生进行设计。很多学生认为电子课程设计没有什么用,经常出现互相抄袭的现象。为调动同学们设计的积极性,我们将教学计划进行了调整,将电子课程设计与电子工艺实训相结合,即学生根据自己的兴趣选择课题进行课程设计,然后紧接着进行电子工艺实习,要求学生将设计的内容能通过实习后做出成品,这样就能大大调动了学生课程设计和电子实习的积极性。从课程设计开始同学们就积极选课题,设计完成后,再利用所学的计算机辅助设计软件Protel和印制板快速制作系统制作出印刷板图,然后焊接安装、调试。经过三个年级的教学试验,取得了非常好的效果。
3.2 与理论课程相结合
《电力电子技术》课程中,在“交流-交流变流电路”一章中讲解交流可控整流电路时,同学们对理解晶闸管的交流可控整流原理理解有一定的难度。我们选用了“调光台灯电路的制作”内容,此电路具有电路简单、实用性强的特点。同学们在电子工艺实训中,经过自己设计、制作PCB板,安装、焊接,调试等工序,不但掌握了晶闸管的交流可控整流原理,而且极大地调动了学习的积极性、主动性,收到了良好的教学效果。
4 引进先进实习设备工艺,使电子实训更趋向专业化
学院近几年来投入大量资金,改善校内实训条件,近几年电子工艺实训室新上了线路板制作机、返修台、转印机、视频钻等先进设备,为教学创造了更好地条件。
毋庸置疑,以高可靠、高性能、高集成、微型化、轻型化为特点的电子产品,正在不断改变着人们的生活。电子产品的集成化和微型化是当代电子科学技术革命的重要标志,也是未来发展的方向。而这一切归因于元器件安装工艺的改革。表面贴装技术(SMT),是实现电子产品微型化和集成化的关键。学院为了提高电子实习的水平,学校在考察了此技术的可行性后,从清华大学教学仪器厂购买了一套SMT表面贴装实习系统和一套印制板快速制作系统。通过SMT实习使学生了解了SMT的特点,熟悉了它的基本工艺过程,在较短的几天时间内掌握了基本的操作技能,并利用该系统亲手完成了FM收音机的制作。被同学们称赞为“复杂设备简单化,神秘工艺表面化”。通过实习使学生基本掌握了此项技术。
5 校企联合,培养应用型人才
在进行校内电子工艺实习改革的同时,我们从01级开始每年选拔一批优秀学生到清华大学电子实习基地进行三个月实习,许多同学因成绩优异被清华大学教学仪器厂录用。其他同学也被各大电子企业录用。
通过几年来以上几各方面的不断改革,使学生的专业水平有了一个质的提高,使我们的毕业学生更加贴近当前用人市场,由于这几年来电子工艺的新技术、新产品层出不穷,就要求我们教学要紧跟专业发展,实时更新知识,在教学方法和手段上也要实时更新,探索新的教学模式。我们今后仍应继续努力,为社会培养出具有更多更好高素质高技能的专业人才。
参考文献: