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关键词:传感器与检测技术;教学改革;教学方法
中图分类号:G71 文献标识码:A
文章编号:1009-0118(2012)05-0132-02
传感器与检测技术是自动化专业、电气工程及其自动化专业及过程装备与控制专业的技术基础课程,主要研究自动检测系统中的信息提取、信息转换及信息处理的理论与技术为主要内容的一门应用技术课程。传感技术是自动检测系统,更是控制系统的前哨,它广泛的应用于各个领域,在在促进生产发展和现代科技进步方面发挥着重要作用。学生学好这门课程不仅能为后续课程打下好的基础,也对学生综合运用所专业学知识有着关键的作用,自从2005年课程教学大纲调整以后,在教学中出现了一些新的问题,原有的传统教学模式很难获得良好的教学质量与效果。
一、课程教学现存的问题
自2005年起我校重新制定了自动化专业的教学大纲,其中将传感器与检测技术由考试课调整为考查课,并将课时由64学时更改为32课时,通过几年的教学总结出该课程在教学中存在的一些困难:
(一)教学内容多而散
课程内容多且散,涉及知识面广,有物理学,化学,电子学,力学等等,属于多学科渗透的一门课程,学生学习有难度,特别是对于一些基础不太好的同学更是有困难。
(二)典型应用性
传感器与检测技术属于典型的应用课程,要学习各种传感器的原理,并掌握它的使用,在此基础上掌握搭建检测系统的方法,单靠理论的学习必定是有差距的。而实验课时不充裕,实验条件也有限。
(三)学时越来越少
学校目前对学生的定位是“培养优秀的工程应用型人才”,为了加大实践环节的因此对课程设置与课时作了调整,本课程课时被缩减至32课时。
(四)学生的学习主动性差
由于本课程被定为考查课,所以有相当一部份同学从学习态度上不太重视,没有投入必要的精力和时间,学习主动性差,直接影响教学效果。
二、教学内容与教学方法的探索
(一)教学内容的调整
目前大部分的传感器与检测技术的教材多侧重于传感器的工作原理、测量线路及信息处理等方面,而对具体应用涉及较少,针对课程的内容多课时少的情况,教学时无法做到面面俱到,教学内容必须做适当调整。根据学校对工科本科生工程应用型人才的定位,教学内容的调整遵循以下原则:
1、避免繁琐的理论推导过程,以避繁就简的方式向学生讲解传感器的工作原理。例如:用幻灯片演示使用酒精灯分别燃烧热电偶的两端,在两端存在温差的时候两电极间即出现电势差,无温差时电势差消失,通过这个实例讲解电势差之所以存在的原因,可以配以大家能够理解的简单的公式推导,而不把重心放在构成热电偶的温差电动势和接触电动势形成的公式推导上。
2、重点讲述传感器的实物应用。增加实际案例是学生能够对传感器的应用有更感性的认识。
3、适当补充传感器与系统互联的方法。在先期几种传感器的应用中加入传感器接入控制器的方式介绍,使其思考所学课程之间的关联,对所学专业课程之间的联系能更加深入的认识,建立起系统的概念。
(二)教学方法的改革
为了克服课程教学中客观存在的困难,获得良好的教学效果,在课堂教学使用多种教学方法和手段,力求将教学内容讲解得更加生动、具体。
1、采用多媒体技术,使用现代化的教学手段来提升教学效果和教学质量
采用多媒体课件教学,一方面可以省去教师用于黑板板书的大量时间,克服课时减少的问题;另一方面,以动画的形式生动形象的演示传感器的工作原理,展示所学传感器的各种照片、复杂检测系统的原理图或线路图,使学生能够直观地认识传感器,更容易理解传感器的工作原理和应用。例如,学习光栅传感器时,使用传统的教学手段,很难使同学们理解莫尔条文的形成及其移动过程,使用对媒体课件就可以以动画的形式使同学们直观的明暗相间的莫尔条纹是什么样子,还可以以不同的速度使指示光栅在标尺光栅上进行移动,清晰的看出条纹移动的方向与光栅夹角及指示光栅移动方向的关系。学习增量式光电编码器时,很多同学很难理解编码器的辨向问题,通过使用幻灯片展示编码器的内部结构,直接了解光栏板上刻缝、码盘及光电元件的位置关系后,同学们就能更容易的理解辨向码道、增量码道与零位码道形成脉冲的相位关系,佐以简单的辨向电路就可以使同学们更高效的学习该传感器的工作原理及应用方法。
总而言之,利用多媒体技术使学生能够获取更多的信息,增强学习的趣味性和生动性。
2、重视绪论,提升学生的学习主动性
很多教材的绪论写的比较简略,但我个人认为这不代表它不重要,特别是面对学生主观上不重视课程的情况下,更要下大力气上好绪论这第一次课,吸引学生的注意力,激发学习兴趣,使学生认识到这门课程的实用价值。通过幻灯片演示传感器与检测技术在国民经济中的地位和作用,使同学们了解到小到日常生活,大到航空航天、海洋预测等方面都有着传感器与检测技术的应用,更根据各种行业背景中需要检测的物理量,自动控制理论在实现过程中传感器与检测技术的关键作用,使学生认识该课程的重要性。另一方面,我校长年开展本科生科研实训项目,在开设本课程时已有部分同学成功申请实训课题,一般本专业的同学还是围绕专业应用领域申请课题,其中大部分会涉及传感器与检测技术的内容,所以也就他们正在进行的课题中使用传感器解决的具体问题进行讨论,更加直接的体会到本课程的关键作用,从而提升学生学习的兴趣,增强主动性,克服考查课为本课程教学带来的部分阴影。
3、加大案例教学比重、侧重应用
根据培养工程应用型人才的目标,本课程教学的首要目的是使学生能够合理选择传感器,对传感器技术问题有一定的分析和处理能力,知晓传感器的工程设计方法和实验研究方法。所以在教学中注意分析各类传感器的区别与联系,利用大量的具体案例分析传感器的应用特点。
例如,教材中在介绍电阻应变式传感器是,主要是从传感器的结构、工作原理及测量电路几个方面进行分析介绍的,缺乏实际应用案例。在教学中用幻灯片展示不同应用的实物图,譬如轮辐式的地中衡的称重传感器,日常生活中常见的悬臂梁式的电子秤、人体称、扭力扳手等。用生动的动画显示不同应用下的传感器的反应,例如,进行常用传感器热电偶的学习时,展示各种类型热电偶的实物照片,补充热电偶安装的方式,以换热站控制系统为案例,分析热电偶在温度测量上的应用,重点讲解传感器的输出信号及与控制系统互连问题。在介绍光电池传感器时补充用于控制的干手器、用于检测的光电式数字转速表及照度表的应用案例,通过案例是同学们对传感器应用的认识更加深入。
4、利用学校的科研实训提升学生的学习兴趣、加强学生的实践能力
我校学生自二年级起可以开始申请科研实训项目,指导老师指导,学生负责,本课程在学生三年级第一学期开设,在此之前已有部分同学参加了科研实训项目,在这些项目中,譬如智能车项目、数据采集系统实现等实训项目中都包含传感器与检测技术的应用,上课前教师了解这些项目,就可以就实际问题提出问题,让学生带着问题来学习,提升学习的兴趣。另外可以在学习的同时启发同学们集思广益,与实验中心老师联系,联合二年级同学进行传感器的设计制作,或者进入专业实验室进行传感器应用方面的实训实验,鼓励同学申报的科研实训项目,提高学生的实践能力。
三、结束语
通过几年的教学与总结,对教学内容、教学方法进行了分析研究,作了适当的改革。调整的教学内容重点更突出,侧重应用,补充了丰富的案例,激发了学生的学习兴趣,多媒体的教学方法增强了教学的生动性,与科研实训的相结合,对课堂教学进行拓展,加强了学习的主动性,提升了实践能力。从近几年的网上评教结果来看,所做的教学调整与改革受学生的欢迎和好评,取得了较好的教学效果。
参考文献:
\[1\]袁向荣.“传感器与检测技术”课程教学方法探索与实践\[J\].中国电力教育,2010,(21):85-86.
\[2\]陈静.感器与检测技术教学改革探索\[J\].现代教育装备,2011,(15):94-95.
关键词:机电设备;故障检测;解决方法
机电一体化,又称机械电子工程,是机械工程与自动化的一种,是将机械、电子、信息等多种技术有机结合在一起,并综合运用到现实生活中。从近年机电一体化设备组装与调试项目国赛考核走向来看,机电设备的调试所占比重越来越大,该赛项的PLC程序基本上都给定了,考核的重点是设备的装配能力及设备运行故障的排除,这也符合目前我国工业发展趋势对学生能力的要求。然而,机电一体化设备故障检测对中职学生有一定难度。机电一体化设备不同于机械设备故障那么单一,它的构成比较复杂,包含了机械故障、电路故障、气路故障、电气设置故障、编程问题等。学生对解决机电一体化设备故障常常表现的非常茫然、慌乱、无从下手,多数学生会将排点放在程序和插线上,随意进行程序更改,或者更换插线进行故障排除,造成本来运行无故障的部分也出现了问题。基于这样的现状,笔者根据近年指导国家级、省级技能大赛的经验,以亚龙YL235A光机电一体化实训设备为例,总结出机电一体化设备故障快速检测方法。以下笔者将从气路故障的检测与排除、电路故障的检测与排除和变频器故障检测与排除三方面进行阐述。
一、气路故障的检测与排除
机电一体化设备气动元件是整个实训装置的最终执行部分,包括机械手臂和传送带推料气缸,分别由气缸和气马达驱动,气动系统故障的排除也比较容易。对于气路的检测,学生首先要检查供气总阀是否打开,气压是否达到规定压力,气路中有无漏气现象。如果以上检查都没有问题,再检查各节气阀的打开程度,为了方便调试,学生可以将各个节气阀开度调到最大;其次,学生要根据各机械部件的运行速度,再逐个调节节气阀开度,以达到理想的运行速度;最后,学生要检查执行元件与电磁阀的一一对应是否混乱,具体操作可用手按动电磁换向阀顶部的手动按钮,观察各种气动元件的执行是否对应正确。[1]
二、电路故障的检测与排除
电路故障是硬件故障中较难排除的,可以分为静态故障和运行故障。
(一)静态故障的检测静态故障是指设备在上电后还未运行时表现出的故障,主要体现在各种传感器上。如果在设备上电后所有传感器电源灯未亮。这时,学生只需检测实训台24V供电电源是否有故障。如果电源保险管已经烧坏,则可以肯定线路中存在短路。对于这个故障,学生要观察实训台插线,看有无明显的插线错误,如果没有,可将万用表调到欧姆档,逐段检测短路点。如果电源和保险管都是好的,则需要检测线路中是否存在断路,学生可以将万用表调到直流50v档逐段查找故障点。如果仅仅是个别传感器电源灯不亮,可以用万用表表笔直接给传感器供电,如果电源灯可以亮,则存在线路断路问题,检测线路即可;如果依然不亮,则考虑传感器损坏,更换传感器即可。[2]
(二)运行故障的检测运行故障是指设备在运行中表现出的故障,主要表现为传感器无输出信号和执行元件无动作。如果传感器电源正常,学生只需调节传感器的灵敏度或调节传感器安装位置即可解决。如果是执行元件无动作,且PLC输出信号正常,可将万用表表笔一端插在电源模块24V+端子上,另一端直接给执行元件供电,检测执行元件是否动作,如果这时有执行动作,则证明执行元件无损坏,是线路供电问题,可依据前面介绍的方法进行解决。如果对应的PLC输出点位无输出指示,则要检查PLC程序及PLC有无损坏。[3]
三、变频器故障检测与排除
变频器故障的主要体现是变频器无输出。解决此类故障首先要关闭PLC电源,学生可以用变频器模块面板上的手拨开关进行手动给信号,并观察运行情况。如果可以正常运行,这时打开PLC,观察PLC面板上相对应的变频器控制点位有无输出,如果PLC的相应点位有输出,可以判断出故障出现在PLC与变频器之间的接线上,检查线路进行故障解决;[4]如果PLC的相应点位没有输出,则是编程问题,需要检查PLC程序。如果手动给信号变频器依然无输出,可将万用表拨到交流500V档位,依次检测变频器输入端子U、V、W各相线电压是否正常,如果正常,可判定为变频器设置问题或变频器损坏。[5]
关键词:传感器与自动检测技术;教学内容;教学模式;工程思维
“传感器与自动检测技术”是电气信息类专业重要的主干专业课,是一门必修课,也是一门涉及电工电子技术、传感器技术、光电检测技术、控制技术、计算机技术、数据处理技术、精密机械设计技术等众多基础理论和技术的综合性技术,现代检测系统通常集光、机、电于一体,软硬件相结合。
“传感器与自动检测技术”课程于20世纪80年代开始在我国普通高校的本科阶段和研究生阶段开设。本课程侧重于传感器与自动检测技术理论的传授,重知识,轻技能;教师之间也缺乏沟通,教学资源不能得到充分利用,教学效果不理想,学生学习兴趣不高。
一、教学过程中发现的问题及改革必要性分析
笔者在独立学院讲授“传感器与自动检测技术”课程已有四年,最开始沿用了研究型大学的教学计划和教学大纲,由于研究型大学是以培养研究型人才为主,而独立学院是以培养应用型人才为主,在人才培养目标上有较大差异,在逐渐深入的过程中发现传统方案不太符合学院培养应用型人才的定位,存在以下几方面的问题。
1.重理论,轻实践
该课程是应用型课程,其中也有大量的理论知识、数学推导,而传统的研究型教学方法普遍都以理论教学为主,在课堂上大篇幅讲解传感器的原理,进行数学公式推导,相比而言传感器的应用通常只是通过一个实例简单介绍,导致最后大多数学生只是粗略地知道该传感器的结构,而不知道如何用,在哪里用。
2.教学模式单一
该课程传统上以讲授的教学方式为主,将现成的结论、公式和定理告诉学生,学生不能主动地思考和探索,过程枯燥乏味,导致学生产生了厌学情绪。同时理论教学与实训、实践教学脱节问题也很严重。
3.教学实验安排不合理
传统的实验课程安排,验证性实验比例高达80%,综合设计性实验极少,缺少实训、实践环节。然而应用型人才的培养应该以实践教学为核心,重点培养学生的工程思维和实践能力、动手能力,以在学生毕业时达到企业对技术水平与能力的要求,使学生毕业后能尽快适应工作岗位。
二、适合独立学院培养应用型人才的教学方案改革
传统的传感器与自动检测技术课程重理论、轻实践,教学模式单一,教学实验以验证性实验为主,这种方案能够培养研究型人才,但却无法培养合格的应用型人才。在教学过程中,笔者潜心研习,并反复实践,总结出以下几个可以改革的方面。
1.优化教学内容,注重工程思维
本课程一个很重要的内容是各种类型传感器的原理,传统的教学要讲清楚其中的来龙去脉,而本人则认为针对应用型人才培养,充分讲授清楚基本概念、基本原理和基本方法即可,涉及大额数学公式可以选择重要的进行讲解,其他则可作为学生的自学内容,让学生课余自学。同时应该重点讲解该传感器的工程应用实例;另一方面要结合最新实际工程讲解。这样才能激发学生的学习兴趣,培养学生应用型工程学习思维。
2.改革教学方法,改变教学模式
传统的教学是“灌输式”的方法,无论学生是否接受,直接把要讲的内容全部讲述给学生,而这也违背了培养学生分析问题和解决问题的能力以及创新能力的出发点和归宿。笔者认为应该应用工程案例教学,实行启发式、讨论式、研究式等与实践相结合的教学方法,发挥学生在教学活动中的主体地位。
3.与工程实际相结合,与其他课程相结合
教学过程中要从不同行业提取典型的工程应用实例,精简以后作为实例进行讲解。在进行教学时,要培养学生的系统观,让学生明白这不是一门独立的课程,而是与自动控制原理、智能控制理论等课程相融合的,以达到融会贯通的学习效果。
4.实验环节改革
实验教学主要是为了提高学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力,加深学生对课堂教学中理论、概念的感性认识。以往该课程的实验内容大部分为原理性、验证性的实验,学生容易感到枯燥无味,毫无学习积极性,很少有学生进行独立思考并发现问题,实验效果极不理想。为了改变这种模式化的教育,笔者将实验内容由传统的验证性实验调整为设计开发型实验。在实验教学中根据客观条件在适当减少验证性实验的基础上,增加了开拓性实验项目以及设计综合性实验。
5.改革教学评价方法,提高课堂教学效率
高效的学习成果反馈机制是促进教学相长的必要手段,目前该课程都是通过课程作业进行学习效果反馈,可以采用每一个章节布置一道设计型题目,让学生更加广泛地查阅资料,并在一定知识广度的基础上深入分析题目中用到的内容,进而从更深的层面分析解决问题,以达到深度、广度相结合的效果。
本文针对传感器与自动检测技术传统研究型大学的方案,提出了三个方面的问题,并根据四年的教学积累,在教学内容、教学模式、实验环节、教学评价及反馈等几个方面进行了探讨分析并提出了一套改革的方法和措施。本方案以实际工程应用实例为核心,在教学内容上侧重于传感器应用方面的讲解,以提出问题、分析问题、解决问题为主线调动学生的学习积极性和主动性,培养学生的工程思维和能力,重视实验环节,以设计性、综合性实验代替验证性实验培养学生将抽象的知识具体化、培养学生的实际应用能力、动手能力和创新能力。
参考文献:
[1]吴建平,甘媛.“传感器”课程实验教学研究[J].成都理工大学学报.
[2]曹良玉,赵堂春.传感器技术及其应用.课程改革初探[J].中国现代教育装备.
学中存在的问题,设计、实施了“五步教学法”,即实例诱趣、课堂教学、总结、实践教学和活动,大大提高了课程的教学质量,有利于
提高学生的专业素质、创新意识和实践能力。
[关键词]自动检测技术五步教学法传感器
[作者简介]刘杰(1975-),女,河北廊坊人,廊坊职业技术学院电气工程系,讲师,硕士,研究方向为自动检测技术教学。(河北
廊坊065000)
[中图分类号]G712[文献标识码]A[文章编号]1004-3985(2012)12-0152-02
“自动检测技术”是电气自动化、机电一体化、应用电子等专
业的重要专业基础课程,在专业课程体系中起着承前启后的作
用。该课程主要介绍检测技术的基本知识和各类传感器的结
构、工作原理及应用,对高职类学生的主要教学目标是掌握各类
工业常用传感器的选用及具体应用方法。该课程涉及知识面
广,理论性较强,内容繁多且各章内容之间的联系不甚紧密,整
体连续性不强,学生学起来总是感觉抽象难懂。而高职院校学
生的普遍特点是基础知识薄弱、学习能力较差,对理论性较强的
课程缺乏兴趣,容易畏难,失去信心甚至厌学。课程特点与授课
对象特点的冲突,给“自动检测技术”课程教学增加了一定难
度。“五步教学法”能激发学生的学习兴趣,使其想学、愿学、乐
学,从而达到激活思维、生成知识、发展智慧、提升素质的目的。
现将“五步教学法”介绍如下,以期引起讨论和完善。
一、实例诱趣——明确目标
兴趣是最好的老师。学生的学习兴趣是学生能否学好理论
知识的重要因素,也是教师取得良好教学效果的重要条件,所以
培养学生的学习兴趣至关重要。
首先,上好第一堂课。第一堂课是学生第一次接触该课程,
学习目标是明白该课程要讲授的内容、用途和重要性。例如,在
介绍“检测技术的地位和作用”时,采用了结合大量生产、生活实
例的方法进行讲授。如工业生产中锅炉的生产过程、自来水的
生产过程;交通领域中的电子眼、酒精测试仪及汽车、飞机等交
通工具;军事领域中的隐形战斗机、导弹及新式武器;日常生活
中的冰箱、空调、电饭煲和全自动洗衣机等家用电器。这些实例
大大激发了学生的学习兴趣,使学生认识到该课程很贴切实际,
是有用的,为学习后续内容做好了准备。
在每讲授一种新的传感器时,先从传感器的应用展开,结合
应用实例来激发学生的学习兴趣。如学习光电传感器时,先介
绍自动门、自动干手机、超市收银扫描器、浊度计等生活中常见
的一些应用,然后通过设疑、讨论等方式,来使学生带着疑问学
习传感器的结构和原理。从一开始就吸引学生的注意力,让学
生认识到传感器在生产、生活中无处不在,需要他们认真地学习
才能更好地应用。
目前,许多自动检测技术方面的教材大都侧重理论,应用实
例较少。如果学生先前基础课程(如高等数学、物理、电工学等)
学得不扎实,那么学起自动检测技术就会一头雾水,不知所云,
久而久之,很容易产生厌学情绪。为此,我们编写了《自动检测
技术》教材。该教材立足基本理论,舍弃那些与职业能力培养关
系不紧密的理论推导、证明方面的内容,淡化理论知识体系,突
出实用性和应用性。结合大量实物照片介绍传感器的结构和原
理,并给出许多应用方面的实例与理论进行联系。由于实例贴
近生产和生活,学生学起来感兴趣,学得轻松,愿意学。
二、课堂教学——掌握重点、解决难点
课堂教学是学校教育的主阵地。传统教学方法中,学生处
于被动接受的状态,思维被限制在教师设定的框架内,扼杀了学
生的主体地位,极大地削弱了自主学习的热情。以下几种多元
化教学方法在该课堂教学中的实施,不仅取得了良好的教学效
果,而且培养了学生的创新素质。
1.网络与多媒体教学手段。制作形象生动的多媒体课件,
可化抽象为具体,把难以理解的内容或不容易观察到的事物用
媒体充分显示出来,调动学生的视觉直观功能,为突破难点创造
出良好的氛围,使学生能够在有效的时间内掌握更多的知识,授
课效率也大大提高。例如,利用动画演示可将较抽象的霍尔效
应中的现象再现,几分钟就看懂了,而且印象深刻;以往重要公
式的推导和解题步骤的展现,传统板书更具优势,有了自定义动
画,教师可以在屏幕上一步步进行推导演示,学生同样容易理
解、掌握。
2.引导发现式教学法。引导发现法改变了知识的传输方
式,以教师的“引导”为手段,以学生的“发现”为目的,充分发挥
学生在学习过程中的主体地位。教师根据教学内容设计问题,
激发学生兴趣,学生带着解决问题的愿望,便能主动地参与到教
学中来,通过探究、讨论等形式探索其中带规律性的认识,将感
性认识升华到理论高度,并能迁移到新的领域中。引导发现法
可用于发现传感器名字中所隐含的信息,而无须死记硬背。例
如,看到热电偶传感器的名字,我们能知道什么呢?由“传感
器”,我们知道它能将被测非电量转换为电压;而“热”字,告诉我
们测量的是温度;“热电”可知该传感器的原理是热电效应,就是
热能生电;即传感器的材料为两种金属。短短的六个字就
“偶”
能帮助我们记住传感器的诸多信息。传感器应用实例的原理分
析是教学中的重点,也是难点,引导发现法的三个问题(仪表要
测什么参数?采用了什么传感器,其原理是什么?被测参数如
何与传感器可测参数联系?)可以让学生掌握分析方法。例如,
分析压电式加速度传感器的工作原理。由“加速度传感器”可
知,测量的参数是加速度
a,需将加速度
a转换为电压输出;采用
了压电传感器,就是压电效应,结构为压
“压电”即压它能生电,
电片和测量电路,可将力
F先变为电荷
Q再变为电压
U0;而加
速度与力的关系就是牛顿第二定律。由此可总结出,该仪表的
工作原理为:被测加速度
a先通过质量块转换为力
F作用在压电
片上产生电荷
Q,经测量电路变为电压
U0输出,测出
U0就可求
出加速度
a。
3.自学式教学方法。自主学习是一种教学理念,也是一种
教学方法。波利亚说:
“学习任何知识的最佳途径是自己去发
现。”这种发现,理解最深,也最容易掌握其中的规律、性质和联
系。自主学习能有效地调动和发挥学生的积极性、主动性和自
觉性,切实解决传统教学中一直存在着的学生被动学习的问
题。例如,在讲授“核辐射传感器”这一节内容前,给学生提出问
题:核辐射会造成哪些危害?什么是核辐射?核辐射传感器有
哪些用途?然后给学生指出一些与授课内容相关的书籍、资料
和学习网站,让学生带着预设的问题自主学习,小组讨论。在较
短的时间内,学生们就对核辐射的知识有了全面的了解,并熟悉
了传感器的基本原理。这样做可以培养学生的自学能力,拓宽
知识面,更重要的是,通过查阅资料和相互交流开发了创造性思
维,提高了分析、解决问题的能力。
三、总结——内化、升华
课堂上,学生的大脑处于紧张状态,对教师传输的大量信息
尚未进行梳理、加工整合,不知道哪些内容应该掌握,接着再听
另一门课,容易遗忘丢失,降低学习效率。首先,通过教师课堂
上的小结,可以帮助学生对本次课所学内容进行提炼归类,促进
学生对课堂新知的巩固内化。此外,通过指导学生撰写章节小
结,培养学生的自学能力。整理小结可以帮助学生顺畅衔接新
旧知识,使知识系统化,构建每章的知识框架,便于知识升华。
具体做法是初期由教师按照传感器的结构、原理和应用等步骤
进行示范,以后交给学生来做,在上交的小结中学生们除了有教
师要求的步骤外,有的将其他课程中学过的字表处理、流程图和
曲线描绘等技能加以综合利用,有的还使用了对比识记法、联想
记忆法。在做完几章以后学生们尝到了甜头,后面的章节不用
教师布置都能自觉去做了,而且形式多种多样,很有创意。不知
不觉中养成了总结的习惯,逐步培养了学生的自学能力。
四、实践教学——尝试应用
实践教学既是对学生理论知识掌握情况的一种检验,也是
使其将理论知识转化为能力的一种途径。为培养学生的应用能
力,应进一步突出实践教学环节,分为校内实验、实训环节和校
外实习环节。
校内实验、实训环节采取由简单到复杂,由单一到综合的方
式,逐步培养学生运用理论知识解决工程实际问题的能力。首
先,精选
3~5个验证性实验,对所学知识的科学性、实用性进行
验证,并掌握基本的实验技能和方法。其次,是设计性实验,为
学生提供成熟电路,使学生加深对电路设计方法、参数选择、传
感器运用等方面的理解,逐步积累设计经验。具体做法:一是把
传感器实验装置或模块拆开,让学生了解实验所用的传感器、测
量电路、显示电路等。二是小制作训练。购买一些传感器及电
子元器件,让学生将这些散件组装成一个完整的测量系统,可以
使学生将课堂上学到的知识运用于实际、检验于实际。最后,进
行课程设计,考查学生综合运用知识解决实际问题的能力。在
设计开始阶段,考查学生对课题的分析能力,从而判断使用哪种
传感器来达到课题的要求;在收集相关资料、调整研究方案
阶段,考查学生的信息收集能力;在开展课题研究阶段,考查学生
的课题探究能力;在自我评价阶段,考查学生的自我评价能力;
在总结、汇报、交流阶段,考查学生的综合表达能力等。根据课题
的特点,可以在实验室内做实验,可以到社会上做调查,也可以
上网检索资料,让学生根据自己所学的知识,充分利用各种可以
利用的资源,充分发挥学生的主动性,从而达到学以致用的目的。
为了加强社会实践,我们与京、津、冀及南方等地区多家企
业有良好的合作关系,依托社会力量办学。一方面,学生到企业
的实际工作岗位去锻炼,拓展了学校的办学能力,还能使他们发
现自己知识的不足,增加学习动力,为今后正式走上社会打下必
要的基础。另一方面,在此过程中,若发现理论教学中的不足,
可以立刻对学生进行针对性很强的短期或现场理论教学,使理
论教学与实践教学之间形成良性循环。
五、活动——提升能力
切实有效的活动可培养学生的认知能力,提高实践能力,这
是课程教学的出发点和归宿。活动内容有两方面,一是不定期
举办学术交流讲座,聘请企业、研究所工作经验丰富的工程师、
老师傅与学生交流,讲解工程实际中可能遇到的问题及处理方
法,增加对工程实际问题的感性认识,使学生毕业后能尽快适应
新的工作环境,增强其就业竞争能力;二是积极组织、参加各种
科技竞赛活动或参加相关实验室建设。通过以上活动,既锻炼
了学生动手能力,又增加了团队协作精神;既开阔视野,提高了
创新意识和创新能力,又培养了从事科研必备的独立工作能力
和严谨的工作作风,为今后走上工作岗位奠定扎实的基础。
实践证明,紧扣高职教育培养应用型人才的
“五步教学法”
要求,充分发挥学生的主体作用,激活了课堂,培养了兴趣,引领
了思维方法,凝聚了智慧和力量,较好地促进了学生知识的内
化、能力的培养和素质的提高。
[参考文献]
[1]刘杰,张华龙,杨莉荣.自动检测技术[M].北京:人民邮电出版社,2009.
[2]蒋全胜,吕家云,宁小波.面向应用型人才培养的检测技术教学模式改革
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[3]宁小波,杨汉生,《传感器与检测技术》.巢湖学
朱仁义.的教学改革探索[J]
院学报,2009(11).
[4]徐科军.课程建设探讨[J]
近年来,随着“绿色生产、绿色生活”观念的深入人心,风力发电技术得到了飞速发展,派生了很多相关岗位需求。为了满足这一新型需要,诸多高校开设了风力发电相关专业,为风力发电输送了大量专业人才。
传感器是风力发电机组信息采集与监控系统的最前端,是风力发电机安全、可靠运行的有力保障。因此,“传感器与风力发电机检测技术”是风电设备的制造与安装专业、风电系统的运行与检修专业学生必修的核心课程。
一、推进理实一体教学的必要性
高等职业技术学院“传感器与风力发电机检测技术”课程的相关教材大多采用通用传感器的本科或大专规划教材,其内容与风电机组这一工业现场相差较远,与高职教育培养风电专业学生的目标不一致,体现不了高职教学的特色。
目前《传感器与风力发电机检测技术》课程在内容上侧重于各种通用传感器的原理和测量处理电路的讲解,在专业传感器的应用方面缺失较大,不利于面向生产过程和对接产业;在教学方法上比较陈旧,主要以课堂讲授和验证性实训为主,缺乏针对性较强的开放性、综合性实训项目。
理实一体教学模式突破了传统的教学模式中理论与实践相脱节的现象,“你教我导”变“填鸭式”的被动学习为主动学习。因此,为了提高教学效果,对接生产过程,设计教学过程和内容,融合“你教我导”推进理实一体教学模式改革是有必要的。
二、理实一体课程改革的设计思路
第一,对接生产过“传感器与风电检测技术”课程的内容和实训项目来源于实际,又服务于实际,更好地面向生产过程和对接产业,联合风电行业企业的专家,通过对风电机组的安装、调试、检测、维护等主要职业岗位进行分析,归纳出包括传感器识别、安装、信号分析、维护等内涵的行动领域,并以此为依据,校企协作共同开发包括温度传感器、风速/风向传感器、转速传感器、振动传感器、压力传感器等五个学习领域的教学架构,并设计了温度检测、风向风速检测、转速检测、振动检测、压力检测等五个项目教学情景。
通过在日常项目情景教学过程中检验学习情景的设计是否符合学习领域的要求,进而检验学习领域的设计是否符合变化的行动领域的要求。如果不符合,则改进学习领域和教学情景,如此反复,动态调整该课程的内容以适应不断革新的岗位需求。
第二,构建理实一体的教学内容。一方面,学生对学习内容用处的理解,以及可以解决什么问题,决定学生的学习主动性,而学生学习主动性又决定学习的效果;另一方面,企业总是期望招到的员工毕业后可以直接投入到生产岗位,成为企业的可用人才,解决企业对人才的急需问题,节省企业对新招员工的上岗培训时间。因此,依据课程设计思路,从风电企业调研,充分挖掘和分析企业岗位特点,开发符合企业利益、学校特色的“理实一体”的教学内容,注重培养学生的应用技术能力和操作技能,使学生、企业皆受益。设计的教学内容主要包括“温度检测与机舱控制柜恒温控制”“压力检测与风机液压站压力控制”“风向检测与偏航控制”“风速检测与变桨控制”“转速检测与风机安全链路”等五个教学项目,20个教学任务。比如“温度检测与机舱控制柜恒温控制”设计了“认识温度传感器”“PT100热电阻及其应用”“PLC S-200模拟量输入编程”“控制柜恒温控制实现”等四个教学任务,并在湘电风能有限公司企业相关专家参与下,编写了校本教材。
第三,四步教学法组织“你教我导”型课堂。现在是一个知识爆炸式增长的时代,风力发电等现代新兴科学技术领域的发展更是日新月异。这就促使毕业生要不断更新知识,才能适应时代的需要,才能跟上风力发电产业、行业发展的需求。可见,注重培养学生不断学习的能力是整个行业,乃至社会的要求,更应该是现代教学重点关注的方面。
本课程的教学分“资讯”―“计划”―“实施”―“评价”四个环节组织实施,如表1所示。各个环节以“你(学生)教我(教师)导”为核心思想,充分加强学生的学习方法、思维方法和创新创意的培养,提高学生自我学习的素养,并向后续课程迁移,而且使他们终身受益。
表1 “你教我导”的教学组织过程
阶段 教学流程 教师主导活动 学生主体活动 特点描述
资讯 项目前知识准备 教师提出项目计划、任务要求;教师制定提示文;教师做必要的补充和评价 学生在提示文的指导下,通过网络分组进行资讯,进行讲解,并由学生对讲解参与评价 你教我导;学生为主,教师为导
计划 项目方案制定 教师分析项目,并评定方案,选出最优秀的方案由学生实施 学生分组讨论制定项目计划,并讲解 教师为主,学生为辅
实施 项目课堂实施 教师指导,不定时讲解项目实施共性错误 学生实践操作,分步骤实现项目功能 学生为主,教师为导
评价 项目结题与评价 教师点评项目完成情况 学生总结,撰写项目报告,并相互评价 学生为主,教师为导
第四,改革考核方式。传统的“一票否决”课程考核方式片面强调职业知识,忽略了对职业技能和职业素养的考核,不利于为企业培养全面的高级技术技能型人才,也不利于充分调动学生的学习积极性。因此,以学生完成作品作为考核的载体,以重点培养学生的学习能力为核心,强调全过程充分融入学生职业知识、职业技能与职业素养,采用过程考核和结果考核相结合的课程考核体系,并引入学生参与考核的环节,充分体现公平,如图2所示。
针对四步教学法,过程考评又采用阶段性考评,主要由准备阶段评价、项目实施评价两个过程组成:一是准备阶段评级。该阶段主要针对教学过程中的资讯和计划而制定的“第一阶段考核”,主要检验学生对项目相关理论知识、前期资料收集、课堂讲解、项目/任务理解、项目/任务实施方案等方面的准备情况。考核结论采用完成、基本完成、未完成或可执行、基本可执行、不可执行等词语,保证了课程项目的后续可执行性。二是项目实施评价。该阶段主要针对教学过程中的实施和评价而制定的“第二阶段考核”,主要检验学生对项目的操作过程、项目达成度、学习态度、6s规范、知识应用能力、综合素养、考勤等方面的执行情况。考核结论杜绝以往使用的“优良”等的等级制度,而是使用完全符合、符合、基本符合等肯定性评语,提高了学生的学习主动性, 取得较好的教学效果。
三、改革成效
为了比较“你教我导、理实一体”型课堂在“传感器与风力发电机检测技术”课程中的实际成效,选取了2011级风力发电设备制造与安装专业的成绩、人数、男女比例等相当的两个平行班级作为测试样本。2011级风电01班采用传统教学内容和模式,2011级风电04班采用新的教学内容和教学方法,由同一个教师分别进行本课程的教学,期末课程考核成绩比较图表如图3所示。
四、结束语