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关键词:自动化生产线安装调试与检修;重点课程;岗位要求;课程结构;教学内容
中图分类号:G712 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)27-0146-02
重点课程建设是以现代教育思想为指导,建设具有一流教师队伍、一流教学内容、一流教学方法、一流实训室、一流教学管理等特点的示范性课程。本文从院级重点课程《自动化生产线安装调试与检修》建设的实践出发,主要从课程教学目标、教学内容、教学方法和教学评价等方面进行探讨。
自动生产线作为典型的机电一体化产品,融合了机械控制、PLC控制、网络通信、触摸屏、电机与变频控制、传感器、气压传动等技术。《自动化生产线安装调试与检修》课程适用于机电一体化专业群,通过该课程训练,使学生巩固机电专业基本理论知识,掌握现代生产线自动化技术领域中的前沿技术,具备较强的独立分析问题和解决问题的能力,塑造适应机电行业现状和发展的理实一体化新型人才。
一、教学目标
职业岗位的能力需求指导人才培养方案的制定,从而进一步指导课程教学目标的制定。经过课程组的调研,确定机电一体化专业面向的岗位群主要有:PLC程序员、高级电工、机电设备安装调试工、机电设备维修工和机电设备设计师。岗位需求的核心能力主要有:机电设备的安装调试能力、机电设备的检修维护能力、机电产品的加工或设计能力以及机电设备的控制与操作能力等。
《自动化生产线安装调试与检修》课程以自动生产线实训装置为载体,针对其安装、控制、调试运行以及维护等过程所应掌握的核心技术进行课程开发,旨在培养学生掌握机电一体化常用设备及器件的安装、调试、控制、保养、故障诊断与维修方面的知识,使学生具备在生产一线从事机电和自动化控制设备的操作、调试、维护、营销、车间生产组织与管理工作及技术服务等能力的综合型人才。
二、教学内容
我院自动化生产线实训室现有6套天煌教仪THJDAL-2型自动化生产线实训装置,为本门课程的校内实训提供了良好的实训条件。根据该实训设备的工作流程设计了教学模块,分别为:认识自动生产线、供料单元、加工单元、装配单元、分拣单元、输送单元、自动生产线的整机调试等7个模块。由于有些模块包含很多工序,在这七个模块中又分了21个工作任务,以实现课程教学目标。另外,在课程建设过程中,还要完成以下内容:(1)完成完整的电子教案和多媒体课件。(2)完成课程练习题库和测试题库建设。(3)完成实训项目、设计教学内容资料建设。(4)所有教学内容均实现校园网共享。(5)不断调整教学内容,不断加入先进的技术内容。
三、教学方法
教学方法是指为了达到教学目的,完成教学任务,在一定的教学理念和教学原则指导下的学习方法,是教师教学的方法,又包括了学生在教师指导下的学习方法,是教师教的方法和学生学的方法在教学活动中的高度融合和有机统一。因此,掌握好的、合理的、有效的、先进的教学方法才能更好、更快、更有效地提高教学效率。
为了体现以学生发展为本,遵循学生的认知规律,体现循序渐进与启发式的教学原则,本课程在教学过程中以任务驱动教学法为主,针对课程性质和本校学生特点,采用分组讨论、视频教学和启发等方式相结合进行教学。
1.任务驱动法。通过对教学任务、教师情况、学生情况和教学资源的综合分析,整个教学过程采用任务驱动教学法,将“学习过程工作化,工作过程学习化”,以落实“从做中教,从做中学”的职业教育理念。
2.视频教学法。考虑当今高职学生的学习特点和认知能力,单纯的理论讲解会让学生产生疲劳和乏味的感觉,注意力得不到缓解,很难达到较理想的教学效果,因此引入微视频教学,既给课堂注入了新鲜气氛,又能简明扼要地将重点内容传授给学生。事实证明,学生普遍乐意接受该教学方法,且能较快地掌握该任务的知识点和重点内容。
3.分组讨论法。首先由教师按学习任务的要求向学生提出问题,要求学生作答,在教师引导下,由小组成员围绕这一问题通过发表各自意见和看法,共同研讨,相互启发,集思广益地进行学习。
4.启发法。教师在教学过程中根据教学任务和学习的客观规律,从学生的实际出发,采用多种方式,以启发学生的思维为核心,调动学生的学习主动性和积极性,促使他们生动活泼地学习。
在教学方法的研究过程中,还要不断地总结反思,以研究出更加适应本校学生的新的教学手段和方法,后期的工作重点主要有:(1)总结现有的教学方法,做教学经验交流。(2)研究可行的新的教学方法并运用实践。(3)研究实践性教学方法,提高学生技能能力。(4)及时调整教学过程,切实做到“因材施教”。
四、教学评价
评价对教师和学生具有监督和强化作用。通过评价反映出教师的教学效果和学生的学习成绩。本课程的教学评价包括“对教师教的评价”、“对学生学的评价”、“对教学效果的总体评价”三部分,目的是对教学质量进行监测。其中,教师对学生的学习评价,采用学生自评、组内评价和教师评价相结合。教学效果总评是指对全班学生的学习效果进行统计,通过计算达标人数比率来衡量整体教学效果。通过对教师、学生和教学效果的评价,教学效果会从不同角度得到反馈,促使教师及时改进策略,制定整改措施,完善教学设计方案,最终形成教学过程循环,进一步提高教学质量。
本重点课程的建设不仅能有效提高课程组教师的业务能力、科研能力和实践能力还能够使得课程资源更加全面,学习资料更加丰富,学生的学习目的更加明确,综合能力得到提高。并且在重点课程建设的过程中通过不断地学习和积累经验,能够为本课程申请自治区精品课打下良好的基础。为此,本课程组成员将会不遗余力的致力于重点课程建设的研究与探索。
参考文献:
[1]魏海波,张君薇,等.《自动化生产线安装与调试》课程改革的研究与实践[J].鞍山师范学院学报,2011,(2):22-25.
[2]吕景泉,等.自动化生产线安装与调试[M].北京:中国铁道出版社,2009.
现场教学方法就是要求教师在开展实训课程教学的过程中,通过真实或仿真的机械环境让学生学习专业知识和操作技巧的方法,现场教学法为学生增加实际生产经验有着最直接的意义。为此,中职院校应该为机械制造与自动化专业学生提供必需的真实或仿真的生产现场和工作现场,为本专业学生提供必不可少的设备和物料,在真实的环境下,教师立足于课本,为学生讲解知识,同时引导学生对设备进行正确操作。学生在动手操作的过程中,教师应该不断对操作注意事项进行明确,确保学生能够准确无误地掌握操作技能。另一方面,为了引导学生进入真实的生产氛围中,在现场教学中,教师应该做好实训教师车间化和实训学生工人化,在教育学生学习专业知识的同时进行职业安全教育和职业道德教育。
2示范教学的方法
示范教学法是中职机械制造与自动化专业实训课程教学中最常用的方法之一,示范教学法在引导学生正确操作机械设备,正确掌握操作要求方面有着不可替代的作用。示范教学法,顾名思义就是教师在实训教学过程中引导学生回顾理论知识并进行示范操作的方法。在实训课程示范教学的过程中,教师应该把握操作进度,尽量把速度放慢,引导学生跟进思路,同时要注意操作顺序应该遵循由易到难、由简到繁、由单一到综合的原则,实现规范操作、标准操作。另外,教师在示范教学的过程中,应该对错误操作行为进行示范,让学生明确错误操作的危害,提高警惕。另一方面,在进行示范教学过程中,教师应该因材施教,对基础差的同学进行个性化的指导,对操作难度较大的工序也要不断示范,确保每一位学生都能够掌握扎实的操作技能,不断提高动手操作能力。
3任务驱动教学的方法
教学过程中,应该将学习知识、增加技能、提高能力有机结合起来,不断适应新时代的就业需求。在专业实训课程教学过程中,可以运用任务驱动教学的方法,将实训内容进行项目化处理,为学生规定相应的工作项目和工作任务,以达到学以致用的目的,提高学生自主学习能力和动手实践能力。比如在《机械零部件设计与制造基础》课程的实训课堂上,教师可以将实训课堂进行项目化处理,形成资讯、决策、计划、实施、检查、评价的一体化工作流程,同时将学生划分不同的工作小组,完成小组工作任务。在任务驱动教学的过程中,能够有利于学生主体地位和学生个性发展的实现。在工作任务完成之后,教师和学生共同进行对工作过程、工作成果的评价,确定实训成绩。
4完善实训课程教学考核制度
在中职机械制造与自动化专业实训课程的教学过程中要注意实训质量的提高。为此,建立完善的实训课程教学考核制度是保证教学质量的重要手段。对于学生实训成绩的评估,要本着公正、公平、客观、准确的原则进行评定,使学生能够真正了解到自身的操作不足。为此,一方面,在每一次实训项目结束后就应该根据教师评价和学生自我总结为依据进行实训成绩评定。另一方面,建立完善的学生实训反馈表,对学生的出勤、生产操作、思想表现等状况进行详细记录,并作为期末实训成绩评定的一部分。此外,实训教师应该对每一位学生的实训状态进行观察,保证成绩评定的全面性和客观性。
5结语
关键词:一体化教学 教学环境 校企合作
作为人社部首批一体化改革的试点院校,无锡技师学院结合地方经济发展的特点,根据人才市场和企业的岗位需求,通过深化校企合作,构建基于工作过程的课程体系,深入、坚定地探索并实施一体化课程教学改革。电气自动化设备安装与维修专业作为学院的特色、品牌专业,自2012年9月被确定为人社部一体化教学改革第二批试点专业以来,紧紧围绕课程体系、师资队伍、教学设备、教学环境和教材开发这五大方面,与时俱进、不断创新,积极致力于培养一流学生、创建一流专业、发挥一流效应,以期实现一体化教学改革的总体目标――教学质量明显提升,教学效率明显提高,学生综合职业能力明显增强。
2013年3月28日,国家中职示范校部分建设学校领导及专家考察团一行180余人来到无锡技师学院就示范校建设项目进行参观与交流。期间,无锡技师学院在实训基地建设、一体化课程教学改革、信息化建设、校企合作等方面的诸多实践,获得了考察团成员的肯定与赞许。其中,大家对于广东三向教学仪器制造有限公司与学校电气自动化设备安装与维修专业共建的FMS柔性制造加工实训室、机械手驱动技术实训室、工业机器人实训教室,给予了一致好评(见图1、图2)。一体化教学环境建设为一体化教学的实施提供了必要条件,那么如何更好地建设一体化教学环境,笔者有以下一些心得体会。
图1 图2
一、一体化教学环境建设的必要性与重要性
“环境改变心情,心情改变心态,心态改变行为,行为改变命运。”这句话充分体现了一体化教学环境的重要性。电气自动化设备安装与维修专业教学环境设计分情景和情境建设。情景包括定置、标识、环境,情境包括任务、角色、流程制度。所有的实训教室都务求将企业的点点滴滴融入实训场所。因为从企业角度来说,他们希望实习的学生能尽快适应工厂生产环境,并可对企业生产提出合理化建议,所以校内教学环境的建设和打造就变得格外重要。
二、电气自动化设备安装与维修专业教学环境建设经验
1.硬件及制度建设的关键点
电气自动化设备安装与维修专业一体化实训室具有教学、科研、培训、鉴定和生产等五大功能。教室被划分为示教区、资讯区、实操区、讨论区、物料区、清洁区、更衣区等七大区域,墙面和过道都按企业规范布置(见图3、图4)。同时,通过设置定置管理系统、现场标识管理设置、实习工作任务操作流程模块、物料管理流程制度、一体化教学工作室管理制度、一体化教学角色职责等一系列管理制度,无缝对接企业的生产环境、流程和管理,营造贴合企业生产实际的一体化教学工作场景,开展情景化教学,从零开始培养学生的工作习惯、工作流程及责任意识。
图3 图4
2.企业现场看板管理
为了更好地对实训场地实施规范有效管理,创设教学实习工厂场景,我们应建立与企业相似的生产环境与管理模式。电气自动化设备安装与维修专业还在校企共建的项目工作室实施企业现场看板管理。借鉴企业看板管理的模式,在实训现场设置各种指引看板,让学生明确学习进度、总体安排、人员责任,使其对学习的有序性和学习环境的要素性一目了然,进而提高学习效率(见图5)。
图5
3.建立一体化教学角色岗位职责
这是电气自动化设备安装与维修专业一体化课程教学的另一特色。设计角色分配方案,不同颜色的工作帽代表不同岗位(见图6)。如黄帽子代表组长,负责任务分析、设备管理、清单审核;红帽子代表检验员,负责任务工作质量评估、组员结果评估和小组互评;蓝帽子代表仓库管理员,负责进出库管理、“账卡物”过程登记与管理;灰帽子代表员工,负责分析任务、执行任务、自我总结等。角色可以互换,以培养学生在企业工作的沟通交流能力。
图6
4.教学设备配置
实训教室的一个重要的因素就是教学设备。在谈到教学设备时,不少教师总是认为设备越多、功能越齐全越好,没有考虑设备是否符合课程体系,往往是有了设备再决定课程体系。而电气自动化设备安装与维修专业在选择设备时,理念是课程选择设备。
首先,必须在整体课程设计框架下选择教学设备。因为设备承载任务,任务承载技术技能。如果设备不符合课程体系,必然无法承载典型工作任务,从而无法将调研得到的典型工作任务转换成学习任务。但如果设备先进、功能强大,可是没有与之相配套的课程设计,那也只是资源的浪费。因此,电气自动化设备安装与维修专业采用的与一体化课程相符合的设备主要为两类:一类为单一任务实训设备,主要为基础教学提供服务;另一类为综合任务实训设备,主要为综合任务教学和创新教学提供支持。
其次,教学设备的创新也促进了教学模式的创新。目前,电气自动化设备安装与维修专业在一体化教学中,将学生分成各个学习小组,每组学生首先在自己的岗位前完成专业技能的学习,之后大家合作完成综合任务的分析和学习,从而不断增强学生合作意识。然后,学生轮换工作岗位,学习新的专业技能,最后再进行综合任务的学习。如此不断循环,学生不仅能充分理解并掌握自身岗位的任务与职责,更能培养合作和责任意识。
三、小结
通过一体化课程教学,实现了“教、学、做”合一和三个对接,即学生的综合职业能力与国家职业资格标准对接、学习内容与企业的典型工作任务对接、学习方法与企业的工作方法对接,有利于增强学生的通用能力(方法能力和社会能力),缩短学生与企业和社会之间的距离,使其能够在毕业后尽快地完成从学生到员工的转变,成为企业需要的员工。同时,一体化课程教学对教师提出了更高的要求,教师不仅要有丰富的专业知识、熟练的操作技能,还要了解本专业及相关行业的发展趋势,具有运用新知识、新技术、新工艺、新方法开展有效教学及教研的能力。
以科学严谨的态度,从实际出发,结合新建的具有完整体系的先进自动化技术示范实训中心,制定周密的建设计划与方案,通过教学改革,重点突破,分步实施,把“本专科分段培养”课程改革贯穿于课程建设的全过程[1-2]。以“突出能力,强化素质,注重实践,强调实用,形式多样,引进开放”作为课程建设的基本方针[1-2],建设特色课程、优质课程。依托苏州市职业大学先进自动化技术联合示范实训中心,开发新的实训项目,培养自动化专业“本专科分段式”学生的应用性实践能力。
2.课程体系的构建内容
在构建思路的指导下,从自动化专业入手,调研分析其对应的职业资格标准、相关企业任职核心能力,科学地分类与归纳出专业职业能力层阶递进,建立高职、应用型本科教育有效衔接的原则与方法,以此为出发点,构建自动化专业本专科分段培养的课程体系。其中电路分析与实践、模拟电子技术、数字电子技术、控制工程基础、PLC应用技术、运动控制系统和现代过程控制技术为核心课程。根据课程建设思想,我们将部分核心课程作为建设的重点,启动了包括《PLC应用技术》、《运动控制系统》、《现代过程控制技术》等课程在内的重点课程建设项目。具体做法如下:(1)根据人才培养目标要求,深入研讨教学内容的安排、教法的实施、例题及习题的选取[1],协同制定核心课程的教学标准,协同编写符合自动化专业“本专科分段式”人才培养目标体系的系列教材。(2)建立了以西门子PLC系列为主要内容的教学改革。基于S7-Smart-200学习《PLC应用技术》、以西门子总线为基础学习《工业数据通信与控制网络》、基于西门子S7-300学习《运动控制系统》、基于西门子wincc学习《工业组态监控技术》、基于西门子S7-400学习《现代过程控制技术》。(3)明确自动化专业“转段选拔”的“阶段性”评估方法及考核方式,使考核工作更科学化、规范化。(4)协同探索运用灵活多样、注重实用性、富有个性化的教学手段,以提升课堂教学效果、提高教学质量。(5)协同定期对课程体系设计进行评价验收。检查培养目标与教学目的、教学目的与教学内容方法、教学内容方法与教学效果是否统一[1-2],对此做出评价判断,从而确定课程体系设计的合理程度,以及课程衔接过程中要解决的主要问题。
3.总结
Abstract: For the requirement of ‘Competency Assessment Outline and Norms for Mariner’, in this paper, we developed a new marine auxiliary boiler which combines the functions of automation feed-water,firing control,real time monitor in centralized control room, which is greatly helpful for practical training. Deeper understanding and mastering automation control of auxiliary boiler and the adoption of ‘module’ way in practical training. Practice proves that proposed practical teaching can bring better teaching results.
关键词: 评估大纲;辅锅炉;自动控制;实训教学
Key words: assessment outline; auxiliary boiler; automation control; practical training
中图分类号:U664.111;G71 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)17-0167-01
0引言
船舶辅锅炉安全控制及运行操作是船员适任评估重点考核的项目之一[1]。新的评估大纲和规范对辅锅炉操作的内容更全面、要求更高。辅锅炉是一种在高温高压下工作的船用设备,操作不当容易引发事故。船员对轮机动力设备的管理必须经过培训、评估考核上岗[2]。为了提高考证船员的实训效果熟练掌握操作和管理技能,充分做好实训条件的准备和行之有效的实训教学方法是非常必要的。为此,我们研发了船舶辅锅炉控制系统,加强对船舶辅锅炉实训操作的教学。
1实训辅锅炉的研制
根据海船船员适任评估实训需要而自行研制的船舶辅锅炉装置,现装备在船舶自动化机舱综合实训室。主要功能如下:①给水自动控制。系统装备两台水泵,一台在用另一台备用。②点火燃烧自动控制。③启动运行快,克服了辅锅炉因受热膨胀从启动运行到工作压力至少需3~4小时[2]用时过长不利于教学的问题,使实训教学效率大为提高。④在自动化机舱集控室实时监控辅锅炉的运行状况,出现故障可随时控制停炉[3]。
2辅锅炉操作的考核要求及其实训教学的应对措施
海船船员适任评估大纲对辅锅炉操作的现场考核主要内容:点火前的准备工作点火升汽运行管理停炉操作。实际上已包含了辅锅炉从开始到结束操作的全过程,从要求看用于实训的辅锅炉必须具有完善的控制性能和可运行的状态。总结以往的培训,达不到考核要求主要有三方面:①辅锅炉的辅助零件装备不全难于正常运行。②用于教学的辅锅炉缺少自动控制系统,实训时启动辅锅炉运行但系统不能自动给水,当蒸汽压力升高或降低时不能自动控制燃烧的启停。③实训教学方法不当尤其是学生对控制原理不理解。针对上述问题,作如下改进措施。
2.1 加强对辅锅炉自动控制的理解和掌握是实训的重要环节
2.1.1 辅锅炉给水的自动控制辅锅炉给水的自动控制是由于辅锅炉运行时蒸汽不断地产生使炉内水存量不断减少,当减少到最低水位时自控装置启动水泵给辅锅炉上水,达到最高水位时自行停止上水,若辅锅炉严重缺水到危险水位时即报警。根据以往培训的学生,他们对辅锅炉水位控制结构及其原理都不理解。为此,我们设计了电极式和浮球式的水位控制装置并安装在炉体上,在实训教学时掌握电路接线及其控制原理并分别进行调试和操作。这样做既理解电路接线和内部结构又掌握了水位调节的实际操作。浮球式给水控制接线原理如图:
2.1.2 辅锅炉点火燃烧的自动控制辅锅炉点火燃烧升汽运行管理也是评估大纲要求的重要环节。燃烧器在燃烧室喷油点火燃烧使蒸汽压力不断上升达到工作压力状态,此时自控装置控制油泵停止供油而熄火,当蒸汽压力下降到要求的最低值时便重新点火燃烧,确保压力在正常工作范围。要求学生,一要理解燃烧控制电路接线原理;二要掌握燃烧控制程序的设定:启动预扫风副油枪点火主油枪喷油燃烧(点火成功后副油枪熄火)蒸汽升压运行管理。实训时强调掌握对辅锅炉燃烧控制线路接线和运行管理,启动辅锅炉运行进行操作训练。
2.2 实训内容分模块进行教学总结以往教学存在问题,我们设计了如下几个教学模块:辅锅炉系统结构及器件功能模块、给水自动控制原理模块、燃烧系统的组成及其自动控制原理模块、实时参数的采集及其监控系统模块、单元模块运行操作等。在实训时分步骤进行,使学生对实训内容认识清楚最终达到对整个系统操作融会贯通。
3结束语
新的《中华人民共和国海船船员适任评估大纲和规范》已于2010年1月1日实施,其评估内容涵盖了STCW国际公约和海船船员考试、评估和发证规则等内容[1]。为了提高考证学生的实训效果,我们仍需不断地摸索和不断地完善实训条件,真正做到切实可行、高效的教学方法。
参考文献:
[1]中华人民共和国海船船员适任评估大纲和规范.大连海事大学出版社,2009,12.