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关键词:虚拟技术;高职;电气自动化专业;教学;应用
电气自动化专业涉及的领域非常广泛,是一个综合类专业。电气自动化专业的学生需要有多方面的技术基础和专业知识,如计算机技术、信息控制、电工电子等,才能对电气自动化有更好的学习和运用。在电气自动化专业的实训、实验、理论的教学中,要注重将知识与技能相结合、理论与实践相结合,将虚拟技术合理的运用到教学中来,能够在很大程度上解决我国当前高职电气自动化教学中存在的一些问题。
一、提高虚拟技术的实训效率
在实训教学中,虚拟技术虽然无法代替实物教学,但考虑到计算机技术与电气自动化专业有着十分密切的关系这一特征,如果能够将虚拟技术很好地加以利用,使其发挥出最大作用,可以在一定程度上降低实物教学的成本。此外,通过对虚拟技术的应用,能够更好地对实训任务进行合理安排,最大限度的提高实训效率,进一步实现实物教学的实训作用。当前,有个别的虚拟技术可以在实训中代替实物。例如,PLC系统中工业触摸屏的应用。在运行功能和设置方面,触摸屏实物的效果与在计算机上的模拟软件的运行效果是完全相同的。所以,通过借助计算机软件,可以使触摸屏实物的数量减少,从而节省实训教学的支出。在综合实训的时候,为了缩短生产实际与教学之间的距离,教师经常会在自己承接过的项目里,选出比较典型的案例引入到教学实训中。但是实训中无法提供机械实物,为产生直观的效果,就必须借助工控软件的画面模拟功能,可以在实训室部分还原现场,观察画面的效果,能够在很大程度上调动学生学习兴趣和积极性,使学生理解系统典型的细节部分和整体的设计思路,从而使学生的职业能力得到真正地提高,使学生的就业竞争力得到增加。
二、利用虚拟技术进行实验
电气自动化专业,由于其自身特性,决定了其很少有探索性的实验,而大多都是验证型的实验。做实验的主要目的是通过直观的方式,加深学生对知识的理解和记忆,但缺点是不能让学生的动手操作能力得到提高。同时实验课的课时也在不断地被压缩,实验效果的好坏也很难得到保证。但是,在电气自动化专业中,实验是不能缺少的,因为实验能够使学生的创新意识、思维方式和专业素质得到提高。专业仿真软件方面的研究与发展,很好地解决了这个难题。有很多学科的验证型实验可以在计算机上通过使用各种虚拟软件完成,并能够实现预期的实验效果。这种方式在一定的程度上缩短了实验的时间,提高了实验的效率,在课时少的条件下完成了教学计划,同时通过有效利用计算机技术和虚拟技术,节省了实验的费用。
三、利用虚拟技术加强对理论知识的教学
一直以来,我国高职院校的理论教学都注重和强调“够用”和“适度”,但“适度”很容易就能做到,但“够用”却不能得到保证。主要体现在:由于某些原因,教学课时不断减少,使得许多基础知识不能完全得到讲解,学生对某些理论知识一头雾水,不能理解和学习。理论知识通常都是枯燥乏味的,致使许多难度较大的知识点被缩减。学生的基础知识也比较差,很容易失去学习理论知识的兴趣。所以,理论知识很难实现寓教于乐的教学目标。缺少专业的理论教学,理论知识便很容易被学生不重视甚至忽视掉,进而使学生缺乏甚至丧失运用理论知识的能力。随着科学技术的不断进步,多媒体教学已经普及到我国各大高校,在理论教学中,有效利用各种虚拟软件,能够使理论知识的客观性得到提高,在一定程度上化解理论知识的枯燥与繁杂。例如,KeilC-51软件,能够直观地显示单片机内部各条指令和各个寄存器的功能,就能在51单片机的程序设计、指令分析和内部组成教学中得到有效的运用。这种方法具有互动的效应,更容易引发学生的学习兴趣,从而使教学效率得到提高。
四、小结
综上,本文通过结合实际教学活动,讨论了怎样在实训、实验和理论教学环节中合理地应用虚拟技术,希望对高职电气自动化专业的教学工作有所帮助。
参考文献:
[1]张慧坤.高职电气自动化技术专业模块化教学研究[J].当代职业教育,2012(6).
论文摘要:模拟电站是我院电力系校内实训室的重要组成部分,在我系的实践教学中发挥了重要的作用,使用率极高。在推行以”教学做合一”为核心的课程改革时,要从模拟电站制度建设、教学资源建设、设施改造、管理改革等方面来进一步充分发挥其作用。
模拟电站是我院电力系校内实训室的重要组成部分,在全国水利学院同类实训室中亦属领先水平。模拟电站是以我院实训基地浏阳株树桥水电站为模型,结合我省典型小水电站的特点建立而成,全部设计工作均由我系教师自行完成。该电站除无水机部分,电气一次设备采用380V低压设备模拟外,二次部分与现场电站完全一致,并根据教学的需要,采用了两套保护一常规保护和微机保护,这两套保护可以完全独立运行。
模拟电站自建成以来,使用率极高,在我系的实践教学中发挥了重要的作用。在深化高职内涵的进程中,将全面推行以”教学做合一”为核心的课程改革,课程实施必将对模拟电站的使用提出更高的要求。为此,我系将加强模拟电站的制度建设、教学资源建设、设施改造、管理改革,以进一步发挥模拟电站在课程改革中的作用。
一、模拟电站的制度建设
进一步加强模拟电站的制度建设,将实际生产电站的相关制度引用到模拟电站,如:电站各岗位人员职责、设备巡检制度、事故处理制度、设备缺陷报告制度、工作监护制度、工作许可制度等,并将各项制度悬挂在实训室内,让学生每天耳濡目染受到潜在的熏陶,同时在课程实施中予以严格执行,既规范了模拟电站的管理,又能让学生感受到”真实的职业环境”,培养学生良好的职业素质,为今后零距离上岗创造条件。
二、模拟电站的教学资源建设
(一)电气图册。电气原理图、电气安装图是我系强电类专业教学的主线索。可以这样说,学生毕业时,如果能够将整个模拟电站的电气原理图、电气安装图读懂的话,那么他一定是一个很优秀的毕业生,一定能够胜任专业工作。因此,要将模拟电站的电气原理图、电气安装图全部整理、汇编成册,以教材的形式投入到相关课程教学实施中。学生学习起来,感觉到电站电气系统的完整性,同时,也能方便地将各门专业课程有机地联系起来,起到事半功倍的效果。
(二)教学项目。要充分发挥模拟电站的作用,还要将模拟电站的运行管理、维护和设计项目作为载休引入到各门改革的课程当中去。教师和实验员应精心、合理地设计教学项口,将课程教学内容恰当的融入相关项目中,达到做中学的日的。例如:将模拟电站的继电保护运行管理、继电保护检验、继电保护的设计项目引入到《水电站继电保护应用与设计》课程教学内容当中去,当该课程在模拟电站进行实施时,就增加了教学的针对性,能真正地实现”教学做合一”。
(三)运行维护用表。可以参照实际生产电站,设计模拟电站运行管理与维护用表,如:模拟电站运行值班记录表、模拟电站设备缺陷记录表、模拟电站继电保护检验表、模拟电站第一(或:二)种工作票、模拟电站操作票等,作为课程实施的工作单,让学生在工作中学习,既提高了学生学习的积极性,又能让学生更好的掌握相关工作流程和规范。 (四)实习实训任务书与指导书。应听从现场专家的建议和意见,组织力量编写模拟电站所有实习实训项目的任务书和指导书,任务书中所明确的任务必须与生产实际相对接,要求掌握的技能应与生产岗位技能要求对应;指导书要详细,具可操作性,要能够达到”学生凭指导书就可以独立地完成实习实训任务”的功效。
(五)录像。要逐步将模拟电站所开展的实习实训项目的主要任务进行录像,如倒闸操作、开停机操作、现场事故处理等,通过录像来明晰地展现一些主要实习实训任务实施的全过程,给学生以感性认识,加深学生的印象,也为网络教学奠定重要基础。
(六)网站建设。要在系主页上建立”模拟电站”专栏,将模拟电站相关教学资源上网,感兴趣的学生在课前或平时可通过网络这个平台熟悉模拟电站基本情况,加深对模拟电站的了解,以及对图纸的学习,了解各项规章制度、预习相关教学项目和实习实训内容,增强学生在教学中的领悟力,缩短在模拟电站现场教学时间。
三、模拟电站设施改造
要实施课程的”教学做合一”,首先要有”一体化”的实训室相配套。为此,要对模拟电站设施进行必要的改造与补充。
改造的内容包括设立教学区、对部分设备进行适当更新。在教学区要增加部分工作台、可查阅的手册和专业书籍、可供学生上网的电脑等设施;部分设备主要包括继电保护调试加量位置、直流系统和备用电源自动投入系统等。
补充的内容主要是要建立水轮发电机组仿真系统。模拟电站只能对实际电站的电气系统进行模拟,缺失了水轮机及辅助系统的模拟。为此,急需建设水轮发电机组仿真系统实训室,与模拟电站相结合,方便所有专业课程改革的实施。
四、模拟电站管理改革
学院办学规模的扩大,课程改革的深化,模拟电站的使用率不断提高,在日前管理模式下难以满足课程教学的需要。因此,需要对模拟电站的管理进行改革。
模拟电站管理改革主要是实施开放管理。开放管理主要是指时间和内容上的开放。模拟电站不再是只在正常上课和实训时间进行开放,根据实际教学和学习需要,可以灵活安排时间开放实验室,教师和学生可以在网上预约进实验室的学习时间。同时,也可以实现内容上的开放,对于部分好学的学生,可以组建专业兴趣爱好小组,自己设计实习实训项目,在获得实验员的审批后到模拟电站进行自主学习和研究。开放管理的实施,既能提高模拟电站设备的使用效益,还能在某种程度上提升学生的专业技能。
关键词:高职院校 变频 教学案例
课 题:本文系基金项目――辽宁省现代远程教育学会科研项目(2016XH02-23)研究成果。
“变频技术及应用”是电气自动化、机电一体化等电类相关专业课程体系中的重要课程。该课程是继《电机及拖动》学习领域后,为培养学生具备变频调速系统的设计、施工、运行和维护等综合能力而设置的。目前,笔者学校以职业能力培养为重点,按照企业典型岗位职业资格证书的要求,将变频器的基本操作分解为若干任务穿插在变频器授课内容中,按照先练后讲,先学后教的方式组织开展教学。
一、变频技术及应用课程现状
课程考核实行学习过程考核和综合考核相结合的考核方案,课程总成绩由三部分构成:平时考核(30%)+理论考核(30%) +实操考核(40%)。实操考核试题以变频器的BOP面板控制、端子控制为主,由任课教师编制而成,包括MM440变频器的正反转连续控制、点动控制、多段速控制等内容。
目前该课程虽然实现了“理实一体化”教学,但受到实训室硬件设备的限制,PLC、变频器联机的操作目前仅限于理论知识的讲授,而没有真正的动手实践操作,不利于学生对于系统联机的综合操作能力的培养。因此笔者学校要设计与开发PLC、变频器、触摸屏联机及变频节能领域应用的综合实训项目,培养学生的综合技能。
二、典型教学案例的开发
按照项目教学理念,采用教学做一体化的教学模式,以相关职业标准和技术规范为指导,进行课程案例的开发,精选自动化生产线输送带的变频控制、车床主轴变频调速、变频恒压供水等典型变频调速系统控制项目。
1.自动化生产线输送带的变频控制
本项目将实训1-西门子变频器的认知与接线训练;实训2-变频器面板的认知与基本操作训练;实训3-变频器正反转参数设置与调试;实训4-S7-200PLC与变频器硬件设计接线训练等内容融入其中,使学生理解通用变频器的工作原理、交流调速的基本知识及变频器在交流调速系统中的作用,掌握变频器的参数含义及设置方法,掌握PLC和变频器正反转控制的电路设计与连接方法,能够分析变频器主电路及各部分工作电路的工作原理,能够用BOP面板设置变频器的相关参数。
2.车床主轴的变频调速
在车床主轴的变频调速项目中,完成实训1-变频器外部运行操作实现电动机转速上升、下降训练;实训2-变频器模拟量信号控制电动机运行;实训3-变频器直接选择方式实现多段速控制训练;实训4-变频器直接选择+ON方式实现多段速控制训练;实训5-变频器二进制编码+ON方式实现多段速控制训练;实训6-车床主轴的变频调速系统PLC程序调试。这些实训项目使学生了解MM440变频器的输入输出端子特点及功能,理解车床主轴的变频调速系统构成和工作过程,掌握变频器频率参数设置方法以及加、减速时间的参数设置方法,掌握变频器的模拟信号控制,多段速运行的控制操作方法及各参数的设定方法。
3.变频恒压供水
采用虚拟对象方式进行变频恒压供水项目的开发。变频恒压供水P、I、D参数设置与调试通过模拟仿真实训法,首先分析变频恒压供水PID控制的工艺流程,然后利用西门子的输入模拟量和输出模拟量接口,设计变频器与虚拟对象的接口,最后利用PLC与触摸屏搭建“虚拟对象”,设计虚拟对象的操作方式,使学生理解变频恒压供水系统的构成和工作过程,掌握变频器与PLC联机对电动机运行的控制操作方法及PID控制的操作方法。
三、小结
以专业培养目标为中心建立理论教学体系,以专业岗位能力培养为中心,以实训基地为基础建立实践教学体系,理论教学与实践教学双线并行,既相互独立,自成体系,又通过生产实际紧密结合,理论教学为实践教学服务,实践教学以生产项目为载体,以生产实际为主线编排教学内容。
我们在近几年的教学实践中,根据不同性质的专业课通过不同的方式方法实践"专业理论与专业技能的双向同步教学法"教学模式,努力贯彻"按需施教,学用一体"的原则,积极探索教学方法与教学手段改革的新路子,不断研究和尝试行之有效的教学方法,取得了良好的教学效果,对于培养中职学生的创新能力和实践能力提供了比较好的教学方法与教学手段。
1 采用形式多样的教学方法
1.1 启发式教学
采用启发式教学可以调动学生的主动性、积极性和创造性,使课堂教学充满活力,我们把它归纳为由浅入深式启发、思考性启发、实践性启发、总结式启发的教学方法。比如:通过举出浅显的例子启发学生理解抽象的概念;采用提问的方式巧妙地引入新课;在课内实训中,由实际现象启发学生去理解课堂教学中的理论问题;而课堂小结、阶段总结总能启发学生进行温故知新的回顾,取得了良好的教学效果。
1.2 融合式教学
融合式教学是融"理论、演示、练习、反馈"于一体,提高学生学习兴趣与效果。比如《单片机技术及应用》课程就是在实验教学中,运用仿真软件,让学生编程并运行,观察内部RAM的内容变化以及内部寄存器的内容变化,将理论运用于实际中;在视频展台,展示老师在演示实验中的运行效果,以演示来直观地反映教学内容;在实训教学中,运用单片机仿真器和接口目标板,仿真运行接口程序,通过练习掌握学习的难点,加深对硬件的了解和学会简单的编程。
1.3 行为导向式教学
行为导向式教学就是通过规范的实训,培养学生的某一方面专业技能。比如《设备电气控制与维修》课程中,由专业教师自行研制的40台实训柜,为学生实践技能训练创造了规范、仿真的教学环境。教学实施过程中,既有理论教学、随堂实践教学,还有专用实践训练周。其中,随堂实践教学方法灵活、课时充足,实践技能训练按照"简单-复杂-综合"的顺序进行。实践课时与理论课时的比例达到了1:1,理论与实践得到了充分的结合,学生在该项知识技能方面基本可以实现零距离就业,用人单位对该课程的教学表示满意。
1.4 案例式教学
案例式教学就是通过举一反三的案例教学,培养学生的归纳与演绎能力。
利用教学电梯进行案例教学,为提高学生对PLC技术的应用能力,专门编制了3层3站简易教学电梯的实训课题,结合电梯生产厂家的实际生产图纸,培养学生对PLC课题的设计思路和设计方法,对照教学电梯,学生很容易了解电梯的控制原理,明白控制要求,能够按要求编制控制电路梯形图,提高了学生学习PLC的兴趣和系统调试能力。
运用机床电气排障柜进行案例式教学,为了使学生能在模拟的实践环境中练习机床电气控制线路中常见故障的排除,以实际机床控制线路为例,进行故障排除的分析和练习。例如,采用M7120平面磨床主电路和控制电路以及照明电路和信号电路、C650-2车床电气原理图等实际控制电路进行分析,并在实训柜上进行配线,实现相应控制,使学生能结合实际直观地进行演练。
在工厂供电课程中的案例教学,在介绍完基本的供配电系统设计和计算知识以后,我们以我校新实训楼供配电系统为实例,借用学校档案室的图纸,让同学了解实训楼的供配电系统组成,相关设备,如:变压器、母线等的选型办法,供电线路等。并结合对工厂配电站现场的参观增加学生的感性认识。
2 充分开发多种教学手段
(1)制作多媒体课件进行《电力电子技术》、《可编程控制器》和《单片机技术》的部分内容的教学。
(2)在《工厂供电》课程中采用投影仪进行实物教学,以直观形象地讲解提高学生的学习兴趣。
(3)在《工厂供电》课程中讲解发电内容时,放映录像片,让学生了解从发电到用电的整个过程,更好地将理论与实践相结合。
(4)对于专业课程的教学内容,采用课堂教学、课内实验、课外实训、毕业设计、毕业实习相结合的方式,使学生能够融会贯通地掌握专业知识,提高综合运用专业知识的能力。
3 结束语
一、理论课教学中要注重学生职业素质渗透
维修电工是从事机械设备和电气系统线路及器件的安装、调试与维护、修理的人员。作为维修电工应在理论教学中掌握维修电工常识、基本技能,包括室内线路的安装,接地装置的安装与维修,常见变压器的检修与维护,常用电机的拆装与维修,常用低压电器及配电装置的安装与维修,电子线路的安装与调试,电气控制线路设计,可编程控制器及其应用等等,涉及的方面很多。因此,教师在要在维修电工理论教学中加强学生职业素质的培养,在各个环节中讲解注意事项和相关要求,打好知识基础,以提高实际工作中的技能水平和服务本领。教师在教学中首先要强调的是工作安全。维修电工常常和电器设备接触,提高用电安全意识显得极为重要。安全是设备正常运转的保障,没有了安全,工作无法正常开展。
教师在讲解过程中要对安全进行重点讲解,除了设备安全要讲解,自身的安全、他人的安全都要进行讲解。让学生深刻领悟安全的重要性,失去安全将带来什么后果。教师可以结合安全事故的有关视频对学生进行安全教育,要将安全这条工作准绳牢牢记在心上。教师在教学中还要根据电气设备和线路等教学内容讲解在维修过程中的操作规程和安装规范,如何操作才是最准确和符合规范的。每一步操作、每一个元件的不规范、不正确,都可能导致相关设备的损坏,甚至有可能造成不可挽回的巨大经济损失,导致严重安全事故的发生。所以,老师要在教学中渗透给学生在在工作中要认真履行工作职责,严格规范操作,自觉遵守安全规章制度,绝不能有一丝一毫的马虎和携带。
二、实践教学中要促进学生职业素养的提升
维修电工专业的涉及的内容知识很多,教师在实践教学中要根据实训内容注重学生职业素养的灌输。要求学生在实训过程将每一个环节、每一个步骤,包括每条接线、每个元件正确的故障检修操作方法都要认真记号。教师要进行示范,在示范之后把需要注意的事项进行讲解,然后让学生进行操作,教师进行观看并对学生的操作给予评价,提出注意事项。所以,实训教师认真、严谨的工作作风和注意安全的责任意识都会直接影响学生,一定要让学生掌握要领。如果实训的操作不规范,不严谨,会给学生造成不良的印象,在以后的实践操作过程中会因为不遵守规范和要求造成问题发生。
例如,实训教师在接地保护实训教学中,有的设备详细标注有接地标志,但在实际工作中缺因为不认真、不严格要求而忽略接地标志,认为没有什么大不了的,而这恰恰是造成事故的重大隐患,一旦电气设备应没有接地保护而漏电,后果将不堪设想,严重者会危机生命和财产安全。再比如,实际工作出现需要更换保险丝时,有时不用指定标识或安全标识的其它替用品,而给安全生产工作带来隐患。在用电量小的时候或许可以,一旦用电量大同时出现短路极容易发生安全问题,造成重大损失。所以,实训教师要在各个流程、各个环节上加强职业素养的养成,不断提升职业素养,只有充分认识到问题的重要性,才能不断提高责任意识,提高技能和服务的本领。
三、顶岗实习过程中要于细微处体现职业素质
维修电工职业素质的提升不是一朝一夕完成的,不仅要在学校学习期间加强学习来掌握,通过实训练习强化应用,还要在顶岗实习过程中把理论和实践学习的知识和本领应用到具体的工作岗位上,将电工专业理论知识与实际工作紧密结合起来,不断提升应用本领。要通过实践的深入不断上升为理论,用更科学的理论指导实践,达到理论和实践有机融合。教师在学生实训期间要加强沟通和指导,把在校期间和顶岗实习期间的学习内容进行比较,提高教师理论和实践水平,更好的指导学生。顶岗实习学生不仅要学会适应新的环境和工作岗位,同时要将所学知识融入岗位中,在顶岗实习过程中积累实践经验,学习学校期间无法学到的知识和技能,提升自己的综合素质和水平,为今后更好地工作打下良好的基础。同时还要树立“活到老,学到老”的终生学习理念,不断涉猎其它相关领域的和学科的知识,拓展思维视野,提高创新意识,促进水平提升和专业潜力发挥。
四、小结