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Abstract: With the development of the Independent Institute, teaching reform is imperative for college students, especially professional courses. In this paper, the teaching reform of plc Control Technology course as an entry point, in order to achieve the teaching objectives of training applied talents. Teaching reform is completed from classroom teaching, experimental teaching, exam pattern, curriculum design, etc. Through the teaching practice, the students' enthusiasm and initiative was improved, and achieved a good result.
關鍵詞: 獨立學院;教學改革;PLC;實踐
Key words: Independent Institute;teaching reform;PLC;practice
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2013)06-0204-03
0 引言
近幾年,獨立學院飛速發(fā)展,這一層次的學生區(qū)別與高職院校和重點本科院校的學生,他們的基礎介于兩類院校中間,思維比較活躍,動手能力相對突出。而我國的高等教育長期以來重理論,輕實踐,現(xiàn)有的教學實踐性環(huán)節(jié)只是驗證理論知識的手段。隨著教學的深入,傳統(tǒng)的教學模式逐漸顯現(xiàn)出弊端,為培養(yǎng)應用型人才的教學目標,課程的教學改革迫在眉睫。筆者以《PLC控制技術》課程為例,進行多方面的教學改革實踐。
1 PLC控制技術教學改革的重要性
重點本科院校人才培養(yǎng)的側重點是重基礎,因而在培養(yǎng)計劃和課程內容的編排上更注重基礎課和基礎內容的安排,而獨立學院是培養(yǎng)應用型人才為目標,更加注重實踐,更加貼近實戰(zhàn),沿用傳統(tǒng)教學內容和教學方法難以保證專業(yè)培養(yǎng)目標的要求。
因此,必須更新觀念,建立一套包括更新理論知識內容,實踐教學,強化訓練和考試考核在內的全方位的課程教學新體系,充分調動學生的積極性,利用各種教學方法和手段,全面提高課程的教學質量。
作為控制應用技術中的重要課程之一《PLC控制技術》是實用性很強、最貼近實際的專業(yè)課程之一。我們應以滿足企業(yè)對生產第一線高素質技能型人才的需求為目標,更新課程教學觀念,堅持以就業(yè)為導向,以就業(yè)崗位為依據(jù),創(chuàng)新理論與實踐整合,形成具有專業(yè)特色的技術應用為核心的課程教學模式。
2 當前教學過程中的存在問題
獨立學院在當前教學過程中在課堂教學、實驗教學、課程設計和考試考核方面都存在與培養(yǎng)應用型人才為目標相悖的問題。
2.1 傳統(tǒng)課堂教學的不足 老師講學生聽的講授法是最傳統(tǒng)普遍的教學方式,傳統(tǒng)課堂在多媒體沒有普及前往往是“一支粉筆一本書”,內容的講解常常是“空”而“虛”,這種教師按事先設定的思路有條理的“填鴨式”,信息量小,學生不能真正掌握技術的核心及應用。隨著現(xiàn)代化教學手段發(fā)展,多媒體已成為目前應用廣泛的教學手段,但在多媒體普及后就出現(xiàn)“念PPT、視頻講課”,變成電腦給學生講課的現(xiàn)象。雖然多媒體能給學生帶來較強的視覺、聽覺沖擊,吸引其注意力,但過大的信息量使學生有深刻記憶的東西太少,抓不住重點。對于《PLC控制技術》這樣一門實踐性很強的課程,僅由多媒體或者板書教學并不足以產生很好的效果,根本無法達到教學目的。
2.2 傳統(tǒng)實驗教學的不足 傳統(tǒng)的實驗教學是以驗證性和體驗式的實驗為主,而這種教學方式與培養(yǎng)應用型人才的目標完全脫離?!禤LC控制技術》課程是一門和企業(yè)一線結合緊密、操作性很強的專業(yè)課程,課程的開設有四分之一到三分之一的課時是實驗課,但在實驗室完成其驗證性的實驗就顯得完全不能滿足該課程實踐教學的要求。在學?,F(xiàn)有的資源下,如何通過實踐教學讓學生掌握好PLC 的應用,是擺在我們面前的問題。
2.3 傳統(tǒng)課程設計存在不足 課程設計是對所學PLC知識的一次綜合應用旨在進行一次初步工程實踐的訓練,運用所學知識通過一個具體課題的控制系統(tǒng)設計、調試、模擬運行等過程的鍛煉,使學生親自體驗設計的整個過程,貼近實際工程的設計。但是傳統(tǒng)的課程設計重理論,完成書面報告,一名教師帶二三十名學生,甚至更多,教師沒有過多精力來檢查學生設計的合理性和準確性,從而造成課程設計走過場的形式,無法帶到原本的目的。
2.4 傳統(tǒng)考試方式存在不足 傳統(tǒng)考試方式是教師個人出題或教研室出題,學生參加考試,期末總評一般由期末卷面分80%+平時分20%的比例構成。這樣就限制了學生的主觀能動性,以教師教學的內容為復習的重點,以課本為中心,被動復習,脫離了本課程實踐性的實質,無法達到課程考核的目的。
3 以課程教學本質為目標,改革教學方式,提高學生的學習積極性
《PLC控制技術》課程傳統(tǒng)教學存在諸多弊端,為適應社會的發(fā)展和教學的需求,對本課程有針對性的提出教改方法,提高教學質量,提升學生的就業(yè)競爭力。
3.1 從傳統(tǒng)課堂教學方式調整為“小組討論+項目驅動” 傳統(tǒng)的課堂教學束縛了獨立學院學生的學習積極性,應該將學生的學習能力、綜合素質和學習效果有機結合,調動他們的求知欲和學習主動性?!胺纸M討論+項目驅動”教學方式是通過對教材內容的高度整合,使教學內容成為項目單元,將所要學習的理論知識和生產一線的控制流程融合于各個項目中去,學生自由搭檔形成多個小組各自完成項目。以學生為主,教師輔導,對每個項目進行分析、討論,提出并解決問題。這些項目可以有效驅動學生以“主動解決問題”為核心理論,結合本專業(yè)的知識,進行獨立思考和團體合作。從而傳統(tǒng)課堂教學的理論性的、單一的、封閉性講授方法向互動性、綜合性、應用性的方法體系轉變。同時,在授課過程中,根據(jù)學生完成項目的情況,及時調整講課內容和思路,這樣不僅加強師生之間的交流,又活躍了課堂氣氛,激發(fā)學習興趣,調動學生的學習積極性。
3.2 從傳統(tǒng)驗證性實驗向應用性、設計性、創(chuàng)新性實驗轉變 實驗教學應從實驗考核和激發(fā)學生主觀能動性的角度出發(fā),傳統(tǒng)的驗證性、演示性實驗已不適合獨立學院學生動手能力強,主動性差的特點,應從傳統(tǒng)的重實驗報告的撰寫向每個學生獨立完成各自的實驗,程序必須調試通過,并要求學生進行運行演示和設計思路的講解轉變。
“少量基礎實驗+重點設計性、創(chuàng)新性實驗”模式針對理工類課程邏輯性、抽象性強和過程多變的特點。根據(jù)每個學生的能力的不同,從一個基礎實驗開始,逐步深入,按照各自的能力完成一定難度的實驗。同時為學生開辟第二課堂,對學生預約開放實驗室,進行創(chuàng)新探索,充分發(fā)揮學生的自學能力,培養(yǎng)學生的工程能力。
3.3 從純理論課程設計向理論和工程結合過渡 課程設計是強化實訓環(huán)節(jié),著重訓練學生理論結合實際工程的應用能力訓練。傳統(tǒng)的純理論課程設計,以撰寫課程設計報告的形式完全不符合本課程的課程設計要求。
從傳統(tǒng)的課程設計轉變?yōu)樵谛聦W期開始就將課程設計題目和要求發(fā)給學生,題目內容豐富,形式多樣,學生可以自由選擇,自由組合,也可以自己自擬題目。以一到兩個月的時間完成課程設計,從單獨一份報告轉變?yōu)閷唧w課題的控制系統(tǒng)設計、調試、模擬運行等過程的鍛煉,使學生親自體驗設計的整個過程,讓他們在調試程序成功的喜悅中感受學習帶給他們的樂趣。有條件的話鼓勵學生選擇在校外實習過程中收集的課題,結合一線現(xiàn)場,發(fā)現(xiàn)問題,解決實際問題,經過課程設計環(huán)節(jié)的訓練可進一步提高學生的實際工作能力和創(chuàng)造能力。
3.4 從傳統(tǒng)考試方式向多種考核形式結合轉變 傳統(tǒng)的考試方式是以期末考試決定課程成績的考核方式缺乏對學生平時學習情況的檢查、監(jiān)督。學生平時不學習,考前搞突擊,課程的實質無法掌握,無法保證學習質量;同時也不夠重視學生對課程的創(chuàng)新性,抹殺了學生的創(chuàng)新能力。
加大平時成績和實驗課程的考核,提出創(chuàng)新加分原則,將這兩項成績評定融入整個課程學習的全過程。課程總成績由期末考試成績50%、平時成績+創(chuàng)新成績30%、實驗成績20%組成,所謂創(chuàng)新成績是指對課程有深入了解和獨特見解,如自學了當前本課程最前沿領域的新知識,提出對本課程的學習效果有重大改進的新方法、實驗課程中提出創(chuàng)新的想法并付出驗證等。同時,期末考試方式進行創(chuàng)新,絕大部分學生參加傳統(tǒng)的教師出卷,學生答題的期末考試的形式;也鼓勵學生單獨出卷,給出試卷答案,并通過任課教師的認可,可以不用參加期末統(tǒng)一考試,并給予優(yōu)秀或良好的期末成績。通過這些方式能很好地調動學生學習積極性,提高自主學習的能力。
3.5 鼓勵參加科技競賽、考取職業(yè)資格證書,部分學生將該課程的學習延伸至畢業(yè)設計 通過課堂上理論的學習,輔之課程實驗的訓練,再加以課程設計的鍛煉,學生已經基本掌握了課程知識的實質,理解了課程的一線應用工程實例。為了進一步提高學生的實際解決問題的能力、培養(yǎng)學生的科研創(chuàng)新能力和獨立工作的能力,積極組織學生參加各種科技競賽,鼓勵學生取得該課程的職業(yè)資格證書,將教學與科技競賽、職業(yè)資格證書制度融合,通過融合,就可以實現(xiàn)優(yōu)勢互補,才能真正實現(xiàn)在理論聯(lián)系實際的同時,培養(yǎng)學生解決實際問題的操作能力,才能真正發(fā)揮學生學習的主動性、積極性與創(chuàng)造性,真正滿足市場的需要。
畢業(yè)設計是培養(yǎng)學生綜合運用本學科的基本理論、專業(yè)知識和基本技能,提高分析與解決實際問題的能力,完成工程師的基本訓練和初步培養(yǎng)從事科學研究工作的重要環(huán)節(jié)。有興趣以《PLC控制技術》課程相關的課題為畢業(yè)的同學,盡早進行縱深培養(yǎng),在完成本課程的學習的同時,再學習如組態(tài)軟件、觸摸屏技術、電氣傳動控制等配套課程。通過畢業(yè)設計的全面考核,提升了學生專業(yè)工作能力以及學生綜合素質。
4 通過連續(xù)幾屆學生的教學改革,效果顯著
《PLC 控制技術》是一門實踐性很強的課程,通過準確定位課程教學目標,改革教學模式,采用多種靈活的教學方法,注重理論聯(lián)系實際;與此同時,更新教育觀念,強調教學效果,運用現(xiàn)代化的教學手段進一步提高教學內容的可視性、交互性和實用性,從而建立一套適應課程特點的教學體系。
在連續(xù)幾屆學生的教學中,課堂上表現(xiàn)得較活躍,精神面貌有極大改善;在沒有降低試卷難度甚至有所提高的情況下,學生期末總評由原先的普遍集中在70~80分區(qū)間上升到80~90分區(qū)間,而且95分以上的人數(shù)增加了一部分,不及格的人數(shù)急劇下降;學生考取職業(yè)資格證書的通過率和總人數(shù)都有大幅提升;學生到PLC相關企業(yè)實習,企業(yè)反饋的信息是學生的動手能力比其它院校的要強,而且很有自信,能主動發(fā)現(xiàn)問題,提出問題并嘗試解決問題。綜合各個方面,學生的主觀能動性得到了提高,效果顯著。
在今后的教學工作中還應更加深入探討以實踐為主導、理論為實踐服務的宗旨,不斷改革,不斷創(chuàng)新,用科學的教育觀和質量觀來指導課程的教學改革,使其更加完善。
5 總結
在以獨立學院培養(yǎng)“應用型”人才的教學要求下,結合《PLC控制技術》課程的特點,從課堂教學、實驗教學、課程設計、考試模式、科技競賽、畢業(yè)設計以及資格考證等多個方面提出課程教學改革的思路,探討課程教學改革的措施,通過實踐,實現(xiàn)課程教學由傳統(tǒng)性理論教學模式向“理論+實踐+技能”型教學模式的徹底轉變,真正調動了學生的主觀能動性,提升了教學質量,提高了教學效果。
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通過對“運動控制”課程設計教學的研究與實踐,提出了交流電機矢量控制調速系統(tǒng)課程設計的新方法。將矢量控制的理論模型與變頻器實際的矢量控制系統(tǒng)結構圖進行對比分析,研究變頻器的矢量控制和工藝流程PID控制器所包含模塊的參數(shù)設置,綜合運用現(xiàn)代運動控制系統(tǒng)的現(xiàn)場總線通信與PLC編程技術、人機界面與組態(tài)軟件技術,完成具有實際工程背景的課程設計。豐富了運動控制課程設計的教學內容,促進了學生的理論知識與現(xiàn)代工程技術密切結合。
關鍵詞:
課程設計;交流調速系統(tǒng);矢量控制;變頻器
“運動控制系統(tǒng)”教學容易出現(xiàn)重視理論分析和傳統(tǒng)教學實驗,輕視實際控制系統(tǒng)中先進技術應用的分析;“運動控制課程設計”又經常成為理論上的設計,或控制系統(tǒng)理論模型的仿真驗證。受實踐教學環(huán)境限制,選題一般是雙閉環(huán)模擬直流調速系統(tǒng)設計及調試,或是數(shù)字直流調速系統(tǒng)設計及仿真。交流調速課程設計一般是基于穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型的SPWM變頻技術、V/f協(xié)調控制方式、單閉環(huán)無靜差數(shù)字調速系統(tǒng)設計及仿真;變頻電源硬件電路包括三相電壓源型變頻電源主電路、保護電路、單片機的檢測、控制電路和驅動電路設計。從開關器件、控制電路的參數(shù)計算到軟件的設計編程,內容豐富、時間緊湊。雖然對系統(tǒng)的整體設計訓練有很大幫助,但與實際工程應用現(xiàn)狀差距很大。提高變頻電源的效率在硬件電路上要求盡可能提高功率器件的開關頻率、采用軟開關技術、完善的功率器件驅動電路和緩沖電路的設計;軟件上還得考慮改進正弦調制波等[1-2]。而兩周的課程設計時間要完成類似這種交流調速系統(tǒng)的軟、硬件設計,更進一步從變頻電源到采用矢量控制理論的數(shù)字調速系統(tǒng)的設計及仿真,會有很大難度??紤]到無論采用什么數(shù)學模型處理交流電動機變頻調速問題,變頻電源硬件電路基本上是一樣的或是通用的。因此可以考慮在“電力電子技術”課程中布置大作業(yè)或開設“電力電子技術課程設計”,完成數(shù)字交、直流調速系統(tǒng)硬件電路的設計?;趧討B(tài)數(shù)學模型的交流電動機矢量控制技術已經相當成熟,在中、高檔變頻器中得到廣泛應用。因此課程設計的選題應該覆蓋矢量控制技術,采取有效措施加強理論教學和實際工程先進技術應用的結合。深刻理解矢量控制理論在交流調速系統(tǒng)中的應用;如何利用變頻器構成閉環(huán)控制系統(tǒng);如何采用工業(yè)現(xiàn)場總線、PLC,將變頻器集成在大型復雜控制系統(tǒng)中。為此實驗室做了“運動控制課程設計”的教學改革研究,并設計了異步電動機協(xié)調控制的綜合實驗平臺。
1矢量控制數(shù)學模型
交流調速的教學往往是數(shù)學公式推導多、仿真也僅限于課堂教學演示。學生缺少相關的訓練,對電機數(shù)學模型及各種控制方法難以理解,更不清楚矢量控制理論在實際系統(tǒng)中如何實現(xiàn)[3-4]。所以課程設計開始要引導學生對教材中各種矢量控制系統(tǒng)模型特點進行分析總結,并對西門子MM440變頻器的各種控制結構圖[5]進行對比分析,找出理論上與實際交流調速系統(tǒng)最接近的控制模型,深刻理解矢量控制技術在實際系統(tǒng)中如何具體實現(xiàn)。相關文獻[6-8]有多種矢量控制理論的異步電動機控制模型。按照轉子磁場定向的矢量控制系統(tǒng)、根據(jù)其對磁鏈處理方法不同又分為間接矢量控制系統(tǒng)和直接矢量控制系統(tǒng),后者模型一般包括速度調節(jié)器、轉矩調節(jié)器、磁鏈調節(jié)器,甚至包括三相電流調節(jié)器。其中,逆變器采用空間矢量脈寬調制(SVPWM)的異步電動機直接矢量控制變頻調速系統(tǒng)與實際變頻器中的矢量控制模型比較接近??刂葡到y(tǒng)結構圖都設置了轉速和磁鏈兩個閉環(huán)子系統(tǒng),但實際系統(tǒng)沒有設置磁鏈調節(jié)器和轉矩調節(jié)器,而是通過勵磁電流調節(jié)器和轉矩電流調節(jié)器實現(xiàn)解耦控制。根據(jù)電機轉速獲取方法不同又分為不帶編碼器(SLVC)的和帶編碼器(VC)的矢量控制模型;兩個模型根據(jù)控制系統(tǒng)給定值不同,又都具有轉速控制及轉矩控制兩種方式。但這里的轉矩控制是指變頻器的控制方式,區(qū)別于理論上同樣基于動態(tài)數(shù)學模型的異步電動機直接轉矩控制系統(tǒng)。圖2中速度調節(jié)器、轉矩電流調節(jié)器及關于轉子磁場定向角辨識的3個模塊都含有可設定參數(shù),根據(jù)系統(tǒng)運行可以精確調試,或者采用變頻器默認參數(shù)值。磁鏈閉環(huán)子系統(tǒng)的不同是實際系統(tǒng)與理論模型的主要差別:磁鏈子系統(tǒng)中磁化曲線模塊的輸出,作為勵磁電流調節(jié)器的給定值。因此實際操作中,預先通過變頻器參數(shù)設定環(huán)節(jié)測量電動機的磁化曲線顯得非常重要。通過模型分析,學生不僅深入了解矢量控制理論在實際系統(tǒng)中的應用技術,而且容易理解變頻器有關矢量控制參數(shù)的物理意義以及設置。
2工業(yè)過程閉環(huán)控制
西門子MM440矢量變頻器的控制方式按照電動機的數(shù)學模型可以分為兩大類:基于穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型的V/f特性控制和基于動態(tài)數(shù)學模型的矢量控制[9]。前者又細分為V/f線性的、帶有電壓提升的、滑差補償?shù)膸追N方式,但都是電機轉速開環(huán)控制;而后者是轉速閉環(huán)控制。為了滿足實際控制系統(tǒng)的要求,變頻器提供了工藝流程PID控制器。以節(jié)能為主要目的的異步電動機調速系統(tǒng)一般只需要平滑調速,對動態(tài)性能要求不高,適合采用V/f特性控制方式,如變頻供水和通風系統(tǒng)。課程設計題目要求學生設計由PLC、變頻器和兩臺電機組成的“一拖多”變頻供水系統(tǒng)。完成從變頻器的控制方式、閉環(huán)控制系統(tǒng)的給定、反饋通道和反饋信號等變頻器有關參數(shù)設置,到PLC的簡單控制程序。熟悉系統(tǒng)的PID控制器默認參數(shù)及調節(jié)范圍,并在最后實驗過程中運行調試。硬件電路包括接觸器、PLC的控制電路,還有從實驗平臺數(shù)字電壓表箱取出負載發(fā)電機輸出電壓信號,模擬供水壓力反饋信號給變頻器的模擬輸入端子。
3工業(yè)現(xiàn)場總線
現(xiàn)代運動控制系統(tǒng)很少是單臺變頻器(電機)運行,往往是數(shù)臺變頻器協(xié)調控制,系統(tǒng)中還有各種數(shù)據(jù)采集及其他智能終端設備。矢量變頻器在復雜系統(tǒng)中僅僅是一個高智能的電機驅動器,依靠其擴展通訊模塊集成到工業(yè)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中。課程設計典型題目—多電機協(xié)調控制系統(tǒng),要求學生設計卷繞機械裝置驅動控制系統(tǒng)。這里不僅要控制卷材的張力還要協(xié)調兩臺電機的運行速度[10],兩臺電機分別采用轉矩控制和轉速控制。變頻器適合采用無脈沖編碼器的矢量控制(SLVC)方式。SLVC的控制性能取決于變頻器相關參數(shù)的設置以及電動機數(shù)據(jù)測量的精度,因此,系統(tǒng)調試前必須用變頻器對電動機所有參數(shù)進行自動檢測。主、從電動機協(xié)調控制實驗平臺采用低成本的集成方式。采用西門子PLC200SMART可編程控制器和兩臺MM440變頻器,通訊采用485總線、USS通訊協(xié)議,因此不需要額外的現(xiàn)場總線通訊模塊。PLC200作為主站控制變頻器,按照系統(tǒng)的設計要求設置變頻器的控制參數(shù),控制電動機的啟動、停止,控制方式的切換,運行速度的協(xié)調等;并采集每臺電動機的運行數(shù)據(jù)傳送到工作站。除了交流調速系統(tǒng)外,典型的直流電機雙閉環(huán)數(shù)字調速系統(tǒng)、機器人[11-12]及車輛控制等作為課程設計題目具有豐富的研究內容,所以要不斷地為學生創(chuàng)造相應的實踐教學環(huán)境。
4結語
“運動控制”課程設計的教學過程具有綜合性、實踐性和創(chuàng)新性的特點,課程設計過程要啟發(fā)學生以掌握的理論知識去分析先進工程技術實際模型。這里特別要注重矢量控制結構圖中理論與實際的差距,掌握變頻器參數(shù)設置及工藝流程PID控制器的應用,以及現(xiàn)代運動控制系統(tǒng)中工業(yè)現(xiàn)場總線技術、人機界面與組態(tài)軟件技術的綜合應用。
作者:徐江寧 單位:大連理工大學電子信息與電氣工程學部
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關鍵詞:項目教學 理論實踐一體化 教學改革
中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2014)02(a)-0072-01
在傳統(tǒng)的教學方法中,教師將知識點灌輸給學生,理論課程和實踐課程脫節(jié),學生在PLC課程中處于被動學習的現(xiàn)狀。以項目為載體理論實踐一體化的教學方法可以調動學生學習主動性,提高學生的專業(yè)技能,為今后自身的發(fā)展和就業(yè)打下基礎。
1 以項目為載體理論實踐一體化教學模式的內涵
以項目為載體的教學方法是基于項目活動的研究性學習,學生學習的過程一方面是學生通過完成項目掌握所學知識;另一方面學生在完成項目的同時將所學知識展現(xiàn)出來,而學生學習的主體性是通過這兩方面無數(shù)次交替而逐步形成、發(fā)展和完善起來的。通過此法能夠激發(fā)學生主動學習的熱情,培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性和團隊協(xié)作的精神。對于以項目為載體的教學方法的實踐與研究,重視在教學過程中項目的實施,在“學教并重”的同時,重視學生自主能力的發(fā)揮。理論實踐一體化的教學方法,授課地點改為PLC一體化實訓室。該方法使學習者學、做合一,理論知識得到最大程度的鞏固。以項目為載體的任務驅動式教學使學習更加系統(tǒng),學習者的知識應用能力更強,技術服務能力,產學研能力大大提高。
2 PLC課程以項目為載體理論實踐一體化的應用過程
通過《電氣控制與PLC技術》課程的學習使學生具備一定電氣控制的基本知識、了解硬件結構組成和PLC程序控制原理、能對常見基本控制系統(tǒng)進行安裝、調試、維護,掌握系統(tǒng)開發(fā)應用的方法和技術,并能對系統(tǒng)軟、硬件故障進行分析、判斷和維修。
2.1 課程設計思路
在理論教學中,設計生產一線中典型的、常用的生產案例,剖析內部的PLC知識點,根據(jù)每個案例所用PLC知識的復雜程度,以及書本知識點安排的先后順序對案例進行篩選、排序,剖析每一項實際案例的控制要求提出如何用PLC技術實現(xiàn)這些控制要求的問題,引導學生對各個問題逐一攻破,總結PLC知識點。教師要邊講邊示范,讓學生觀察現(xiàn)象,激發(fā)學生的興趣。
在實踐中致力于改革PLC課程教學模式,重點是巧妙設立項目載體,以項目為教學主線,以任務為驅動,通過設計不同的項目將理論知識點和技能訓練融合于各個項目中去,從而培養(yǎng)學生獨立與協(xié)同工作的能力,鍛煉學生掌握工作思路與方法,訓練學生的專業(yè)和職業(yè)技能以及跨專業(yè)的各種能力,也提高學生的認知水平,充分體現(xiàn)職業(yè)教育的特色。根據(jù)每一次課的教學目的,教學進度,安排實驗內容,以生產生活中的案例為載體使學生能在“學”的同時體會到 “用”。實驗分兩種:基礎實驗的目的是使學生初步理解PLC,掌握基礎指令和語法,自己動手構建生產一線中典型的,常用的控制系統(tǒng),對其進行分析、調試。提高型實驗:完成常見生產模塊的構建,對其進行分析、調試掌握PLC程序結構的特點。實驗課在時間安排上緊跟理論課,使學生及時地將“學、看”轉變成自己“做”。
2.2 課程設計具體實施方法
將以西門子s7-200 PLC為例,引入工業(yè)現(xiàn)場實例為項目載體完成五個學習子領域、多個教學情境教學的實施。五個學習子領域完整地讓學習者掌握PLC的基本知識、編程軟件及基本指令的應用、步進程序的應用、功能指令的應用以及程序調試、系統(tǒng)的安裝、調試與故障診斷與排除。學生通過以工業(yè)現(xiàn)場實例為導向的課程項目的實施,獲得知識,形成技能,并在實施過程中提高綜合職業(yè)能力。教學情境的實施融入了技能鑒定考核標準,如在電動機典型控制的系統(tǒng)設計與安裝中,我們選取的項目為送料小車自動往返控制系統(tǒng)的PLC設計,這些都符合高級維修電工對PLC技術的考核要求。教學實施過程從封閉型開放型開放創(chuàng)新型,學生的主體作用逐步加強,老師的指導逐步減弱。最后完成學生從在老師的指導下學習變?yōu)橐龑W習到自主學習完成項目的過程。
為保證有效完成培養(yǎng)目標,課程將形成理論實踐一體化的教學模式,并結合職業(yè)技能鑒定的標準設計課程教學內容和培養(yǎng)方案,學習情境的實施項目完全采用現(xiàn)場實例,教學過程完全根據(jù)職業(yè)崗位的工作過程采取計劃-決策-實施-檢查-考核五步驟的教學模式。本課程將為培養(yǎng)自動化領域維修電工高技能性人才提供了必要的理論知識及職業(yè)技能,通過強化訓練與考核,能獲得高級維修電工證,順利通過PLC技能鑒定,獲得PLC設計師證。不同專業(yè)的學生可根據(jù)基礎或需求選擇難易程度合適的學習情境等級或項目。
3 課程考核改革
課程考核分為理論教學環(huán)節(jié)考核、實踐教學環(huán)節(jié)考核兩個方面。
理論教學環(huán)節(jié)考核:包括平時作業(yè)評分、課堂考核、平時測試、期末考試等幾大部分組成。
實踐教學考核:分為PLC項目技能考查和期末PLC項目實踐考查。平時項目技能考查:由指導老師進行實驗實訓考查,考查內容包括實驗預習、基本操作、調試結果調試、實驗報告等幾部分。期末PLC項目實踐考查:學生采取隨機抽題的考核方式,由指導老師根據(jù)設計成果和考勤等進行考查。
4 教學過程中應注意的問題
在項目教學環(huán)節(jié),教師要精心設計項目。選項目一定要符合教學目標和學生的層次水平。對于項目要精講多練,演練結合,對重點、難點內容采取精講的辦法,以幫助學生理解。在理論教學中利用仿真軟件使學生能看見知識點的應用,在實踐中學生自己動手練習,在實踐中鞏固理論知識,教師起輔導作用。整個教學過程,是教師學生共同參與的互動學習,教師提出問題由學生解決,學生提出疑問由教師輔導最終完成控制要求。
5 結語
經過探索和實踐,學生的實踐能力和創(chuàng)新思維能力得到有效的提升。學生在項目中分析問題、解決問題,體會學習的樂趣。
參考文獻
[1] 熊琦,周少華.電氣控制與PLC原理及應用[M].北京:中國電力出版社,2008.
引言
可編程控制器(PLC)是綜合計算機技術、自動控制技術和通信技術的一種新型自動控制裝置,它具有功能強、可靠性高、使用靈活方便、易于編程以及適應工業(yè)環(huán)境下應用等一系列優(yōu)點,已經廣泛應用于鋼鐵、水泥、石油、電力、造紙和環(huán)保等行業(yè)。由于PLC在工業(yè)自動化中具有重要地位,因此,現(xiàn)在各大、中專院校都開設了有關可編程控制器應用方面的課程。
組態(tài)軟件具有動畫顯示、流程控制、數(shù)據(jù)采集、設備控制與輸出、工程報表、數(shù)據(jù)與曲線等強大功能,在自動控制中占據(jù)主力軍的位置,已逐漸成為工業(yè)自動化的靈魂。
PLC控制應用技術是實踐性非常強的一門課程,如何利用已有的資源,理論聯(lián)系實際,使學生能最大限度地深入學習是該門課程教學中需要解決的問題。利用組態(tài)軟件仿真模擬PLC的控制對象能解決無實際控制對象或由于經費不足購置困難的問題。利用有限的成本,多樣化的程序來豐富學生的實驗內容,能有效提高學生的學習興趣、編程技巧和動手能力,大大豐富了PLC實驗課的教學效果和學生的工程實踐經驗,達到了全方位教學的目的。
一、強化實踐性教學環(huán)節(jié)
可編程序控制器原理及其應用課程是一門實用性、工程性和綜合性很強的專業(yè)課,與工程實際聯(lián)系緊密,必須壓縮理論教學課時,增加實驗課時,強化實踐性教學環(huán)節(jié)。應當通過實驗、生產實習和課程設計等實踐性教學環(huán)節(jié),增強學生的綜合運用能力,倡導創(chuàng)造性思維。
在PLC的實習教學中,要完成很多典型的編程訓練,這些被控設備由于體積大、造價高,很難按工位給學生配置,一般采用教儀廠(或自制)的模擬裝置進行操作。這樣做的缺點是:操作復雜,學生難以理解,沖淡了教學主題。因此,在PLC教學實踐中,利用組態(tài)軟件技術設計開發(fā)PLC仿真教學,可以得到事半功倍的教學效果,同時,還極大地節(jié)約了教學經費。
課程教學小組為促進實踐性教學,更新了實驗設備,并自己設計、制造實驗操作臺及相關的實驗模塊掛件。其結果,實驗裝置功能雖多,但操作簡單,利用效率高,便于學生進行驗證性實驗和設計性、綜合性實驗。利用工控組態(tài)軟件來模擬現(xiàn)場調試、模擬諸如電鍍生產線、污水處理等控制系統(tǒng)的運行,對學生實踐技能的培養(yǎng),發(fā)揮學生的主觀能動性及創(chuàng)造力,起到了重要的作用,收到了很好的效果。
課程設計的課題來自于生產第一線。通過對一個具體的控制系統(tǒng)的設計、調試、模擬運行等過程的訓練,使學生親自體驗設計的整個過程,培養(yǎng)了學生的綜合運用知識的能力,增強了學生的工程意識。
開放實驗室,提高實驗室的利用率,學生可以靈活機動地進入實驗室,這為學生的自身發(fā)展創(chuàng)造了良好條件,增加了學生進行科學實驗的機會。
二、確立項目的目標
在講述PLC控制器編程指令時,先講幾條指令,然后引導學生用所講的指令,編幾個簡單的運行程序,即完成幾個簡單小項目并且用組態(tài)軟件來現(xiàn)場模擬。然后,教師再提出幾個簡單項目的要求,鼓勵學生自己用已學過的指令,編控制程序來實現(xiàn)這些小項目。這樣做的用意有五點:
第一,在練習中,學生自然而然地掌握了指令的應用、編程的方式、PLC與計算機之間程序的相互傳遞過程、程序的調試等,而避免了學生死記指令的枯燥學習過程。
第二,在教師引導編程、學生自己獨立編程的過程中,一次次造就學生的成就感,使其更渴望學習后面的指令,為后面課程內容的學習打下良好的基礎。
第三,不斷地學習不斷地練習,既鞏固和提高了學生的理論水平又強化了學生的現(xiàn)場操作技能,實現(xiàn)理論、操作雙提高。
第四,在練習的過程中把硬件的應用貫穿練習始終,而不用單獨地學習枯燥的硬件知識。
第五,在練習中,使學生的創(chuàng)造性、積極性得到了極大的發(fā)揮。隨著邊講邊練式教學的進行,控制指令逐漸為廣大學生所掌握。這時候就可以進入實踐的提高階段,為學生提供一些稍具規(guī)模的綜合性項目。在這些項目的練習過程中,指導學生對所學指令進行比較歸納,從而總結出解決同類問題的最佳方案,以實現(xiàn)對知識的融會貫通。在教學過程中,學生由認知到熟悉,從熟悉到熟知,從熟知到掌握,一步一步地前進。
三、建立新的評價機制
為加強素質教育,培養(yǎng)創(chuàng)新能力,我們實施了新的評價機制和方法,逐漸形成平時成績與考試成績相結合的課程考核方法。平時成績包括課內回答問題、討論問題、作業(yè)、實驗、科研論文、調研報告、課外自學等綜合評價。注重理論考試內容的應用性、靈活性和綜合性,采用閉卷、開卷、半開卷、口試等多種形式,改變死記硬背的現(xiàn)象。我們重點考核和評價學生的實際應用能力和創(chuàng)新能力,既考知識,又考能力,促進學生積極地、主動地、創(chuàng)新性地學習。
課程考核要適當增加實驗課考核的比例,并改革實驗課考核的方法,注重考核學生解決實際問題的能力。
四、產學研相結合開展科技實踐活動
1.用技術支持社會、服務社會
專業(yè)教師應有自己的科研內容或科研項目,以適應新技術新應用的發(fā)展,這樣傳授專業(yè)知識才能夠跟上時代的步伐,體現(xiàn)專業(yè)知識和專業(yè)技能的前沿性和應用性。另外,專業(yè)教師應該經常上網(wǎng),多了解一些新的知識和應用新知識,查找有關專業(yè)資料,學習先進的經驗和技術。
2.加強實踐教學環(huán)節(jié)
專業(yè)課教師應該有目的地建立課外“科技興趣小組”,經常搞一些科研活動,引導學生參加社會實踐活動,以期最大限度地提高學生的實踐動手能力,為學生將來能夠立足社會、服務社會打下良好的基礎。在實踐教學中要堅持以辦學為目的,以科技服務為導向,二者相互促進,共同發(fā)展。
五、交互式教學的現(xiàn)實意義
學生就是學校的“產品”,這個“產品”的質量好壞,是否經得住社會考驗,是否能夠立足社會,是否能夠被社會所接受和認可,這對一個學校來說非常重要。每個人都非常清楚,“產品質量是企業(yè)的生命”。而對學校而言,學生的素質就是學校的生命。對高職院校來說,學生的實踐動手能力的提高是其生存的根本。因此,對于我們專業(yè)課教師來說,積極改進教學方法,以期最大程度地提高學生的分析問題、解決問題的能力,提高動手能力,使學生在社會這個大“考場”中能夠通過考試,在社會中能夠找到屬于自己的位置,能夠適應、滿足社會發(fā)展對專業(yè)人才的要求,讓學生和家長滿意,這才是學校所期望的。
參考文獻:
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【關鍵詞】信息技術 教學設計 加工單元 控制系統(tǒng) 實訓教學
【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889(2016)11C-0152-02
近年來,全國各級各類信息化教學大賽如火如荼地開展,極大地推動了信息技術在課堂教學中的應用,使各高職院校的信息化教學改革得以不斷推進。本文以“自動線安裝與調試”課程中加工單元控制系統(tǒng)實訓單元教學設計為例,在課程教學中充分利用信息化手段進行教學設計,改變傳統(tǒng)的教學模式,使學生更好地掌握課程知識,促進學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
一、教學目標設計
1.能力目標:掌握加工單元控制系統(tǒng)的基本安裝、控制程序的編寫。
2.知識目標:加工單元部件的認識和安裝方法;采用一個按鈕控制啟動/停止的程序設計方法。
3.情感目標:通過相關程序設計引發(fā)學生學習PLC綜合控制技術,發(fā)展創(chuàng)新精神,培養(yǎng)實事求是、理論與實際相結合的科學態(tài)度與科學精神,增強學生學習自主性和團隊協(xié)作精神。
4.職業(yè)素質目標:獲取知識能力、知識應用能力、自主學習能力、語言表達能力。
二、教學重點難點分析
本課例主要講授加工單元控制系統(tǒng)的安裝與控制,重點是掌握加工單元的安裝與控制程序的編寫;難點是安裝過程中的安裝過程中的細節(jié)問題,特別是一些關鍵點,如果學生沒有掌握好,就可能存在很多隱患。通過運用多媒體課件中的視頻分解動作,反復觀看視頻安裝過程以及各部件的功能,學生可以快速地掌握安裝過程編程思想。
三、教學對象分析
電氣自動化技術、機電一體化技術專業(yè)大二的學生已經具備了電氣控制、PLC應用技術、液壓與氣動技術等相關前續(xù)課程知識,并掌握了PLC技術的基本知識和基本編程方法。但學生在學習PLC綜合應用過程中,一時難以迅速地掌握相關知識和要領,為此需要通過多媒體課件和教學示范錄像,通俗易懂地講解加工單元控制系統(tǒng)的安裝與調試、編程等學習內容。
四、教學策略與教法設計
課程教學中實施任務驅動法,便于學生更好地掌握安裝與控制系統(tǒng)編程,在實施項目操作的過程中學習,熟悉關鍵控制程序的編寫。本課例采用理論教學和實踐教學相結合的“雙教一體化”教學方式,即教師理論講授和學生實踐操作相結合。理論教學中,充分運用多媒體教學設備和多媒體網(wǎng)絡課件,生動地教授安裝方法。以小組討論的形式開展實訓,并對一個或兩個小組的程序進行展示,其他同學共同分析,以達到共同提高的目的,從而較好地達到課程設計目標。
五、課程實施的建議
2.教學設計與分析。見表2。
六、學生實訓
1.實訓方式:(1)以小組為單位進行項目實訓,完成一個按鈕實現(xiàn)啟動/停止的功能;至少用三種方法實現(xiàn)。(2)學生個體進行站點的建立和管理。
2.實訓內容:通過討論各小組分別編寫程序。
3.實訓檢查評價:選出1組同學的練習進行展示;教師再進行總結評價、講解,總結歸納在實訓過程中的收獲和存在的問題,指出需要注意的地方。
七、總結
本課例采用信息化教學設計,以任務驅動法開展教學,充分關注當前高職學生的學習特點,積極調動學生的積極性,使原有枯燥的教學過程變得生動起來,培養(yǎng)了學生的實踐能力,增強了學生的創(chuàng)新意識,在教學過程中始終將信息技術貫穿始終,突破了教學中的重點及難點問題,拓展了課程教學的空間。
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【基金項目】2014年廣西高等教育教學改革工程重點課題(2014JGZ159)
關鍵詞: 機電一體化 系統(tǒng)設計 綜合實驗 改革實踐路徑
機電一體化課程設置的基礎是讓學生掌握機械系統(tǒng)的具體設計方法和設置步驟,并在此鍛煉學生的數(shù)控編程能力,但是受到新的發(fā)展形式的影響,該課程的很多弊端逐步暴露出來。如,設備只有一臺,學生多次拆裝后,設備中的很多元器件已經被損壞,或者絲杠和導管出現(xiàn)不同程度的磨損,不能驗證編制程序,這將對培養(yǎng)學生動手能力起到阻礙作用,故此該教學環(huán)節(jié)需進行改革與優(yōu)化。
一、機電一體化綜合實踐設備改革的前提條件
(一)配備高素養(yǎng)的師資隊伍
由于機電一體化需要涉及機械、電工、電子等相關專業(yè),在專業(yè)化基礎建設的過程中,每一個部分都要設置相關的教師開展專業(yè)化的指導,這是實現(xiàn)機電一體化的前提條件。同時要求機電一體化教研時和實驗室需經多方切磋做好專業(yè)教學評定,并追蹤確立專業(yè)指導教師,這些教師中有專業(yè)任課教師、專業(yè)實驗教師,兼顧設備設計中的各個專項領域,為學生的實驗教學活動保駕護航。
(二)專業(yè)化教材編寫
機械一體化教材的編寫需要從頭開始,這是促進學生專業(yè)發(fā)展的關鍵要素。由于教材是學生獲取知識的“陣地”,好的教材能夠給學生提供更好的指導作用,學生根據(jù)教材的章節(jié)設置要求,能夠制訂教學計劃,并結合教材開展實驗教學活動,教學內容涉及基本信息評定、實驗目的、實驗任務等相關的流程。
二、綜合實驗開展的特色化表現(xiàn)
(一)機電一體化產品
MPS即模塊化生產加工系統(tǒng),是德國的FESTO公司在結合現(xiàn)代化工業(yè)特色的前提下研發(fā)出的模擬自動化生產流程,主要工作過程過程包括供料工作站、檢測工作站、加工工作站等幾部分,控制時主要通過I/O數(shù)據(jù)通訊方式控制整個工作站的具體狀況。由于該教學培訓系統(tǒng)主要蘊含的內容包括:機械設計、傳感器設計、氣動技術等。故此,該技術是在工業(yè)自動化領域內建立的完整的教學系統(tǒng)。
(二)面向實際的培訓設備
從工廠的角度出發(fā),可以獲悉面向實際的培訓是趨向于理想的培訓,工廠在進行實地的培訓會讓生產系統(tǒng)產生故障,并由此引發(fā)生產的風險,甚至在整個生產過程中出現(xiàn)破壞的狀況,這一理想通常是不可行的。但是若使用FESTO則能較好地解決這一問題,由于該系統(tǒng)能夠模擬整個實際生產的全部過程,因此在實驗室運行過程中要求技術人員對設備進行安裝、調試和編程等環(huán)境的支持,并在此期間維護和確定排除系統(tǒng)故障的工作。
三、綜合實踐成果總結
(一)獨立完成機械圖紙設計
由于該設備使用時沒有提供相關的機械圖紙,學生在實踐過程中需根據(jù)裝備初期的狀況做好裝配結構的分析與組成要素,并進行測繪,學生可以在短時間內繪制出每一站的機械系統(tǒng)CAD裝配圖紙,并將各個零部件標注清晰。
(二)獨立完成PLC程序設計
該設備最初配置的PLC是西門子公司的可編程控制器,設備供應商在設備供給時只能提供PLC的程序。但是在課程講解中需要運用歐姆龍公司生產的PLC程序設計,所以學生在使用時更偏重于歐姆龍公司生產的PLC編程模式。設備采購過程中應明確說明安裝歐姆龍公司生產的PLC,取代西門子公司的PLC程序,但是很多設備提供商還不能提供歐姆龍的PLC程序。學生在學習時就要根據(jù)光盤提供的每站動作錄像做動作分解,并畫出動作的流程圖或者梯形圖等,編制正確的PLC程序,學生在完成時需要結合以往學習過的知識做新知識的延伸,且由于每個學生對程序有不同的理解,因此學生都能獨立完成學習任務,這將大大提高學生的自主學習能力,并能在此基礎上完善學生的知識體系。
(三)獨立完成電氣原理圖和氣動回路原理圖
在拆裝電氣或者氣路部分的管線裝置,學生能夠了解I/O口線的地址,并連接所有的控制元器件,弄明白氣動電磁閥、氣缸或者電機等元器件的具體工作原理和控制要素,學生通過實際手動操作,對位置有初步了解,繪制電氣原理圖的時候對各個元器件的位置有深刻印象,也能獨立完成電氣原理圖和氣動回路圖,學生在原課本中的知識就能充分運用到實驗過程中,對知識的理解將進一步升華,并對知識的具體使用有新的認識。
(四)答辯夯實畢業(yè)設計基礎
答辯時要求小組代表先花費十分鐘的時間整合整個設計過程,并在綜合實踐組織的過程中做好任務的分配和實驗的全過程跟進,然后指導教師結合實驗情況有針對性地對小組成員提出問題,并根據(jù)情況做好記錄和評分,這樣才能客觀體現(xiàn)出學生的真實實驗成績。
機電一體化系統(tǒng)設計的綜合實驗主要是運用閉環(huán)式的教學模式,其中涉及的內容包括學生四年時間內學習到的機械制圖、機械原理、接卸設計等相關內容。學生在學習期間通過親自動手拆裝和測繪,并在編制和調試的過程中,對知識有新的認識,并且提高動手能力,用以培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力。
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1專業(yè)課課程實驗
對于專業(yè)課課程實驗著重是要減少驗證性實驗,對于能夠提高自身綜合設計實驗比例要提高;要把理論驗證和實訓操作相互結合,形成循序漸進培養(yǎng)學生綜合分析問題、解決實際問題的能力。在6學期后半學期讓學生到電力企業(yè)去實習,使他們熟悉本專業(yè)知識在企事業(yè)單位的應用,理論和實踐相結合,培養(yǎng)他們的興趣。各教學層次均有課程實驗教學,實踐教學環(huán)節(jié)從專業(yè)到綜合、自底向上可形成專業(yè)實踐教學體系,從單一專業(yè)實驗到綜合實踐環(huán)節(jié),分模塊化、分條理化、成系統(tǒng)的培養(yǎng)學生的實踐能力,使學生從進入專業(yè)開始就接受由易到難、由簡到繁、由淺入深的實踐訓練。
2課程設計、畢業(yè)設計
課程設計能夠提高學生綜合分析問題和動手能力,是本科教學中的一個重要教學環(huán)節(jié),對于課程設計在原有的基礎上,增加了4周的電氣綜合設計環(huán)節(jié)。這個環(huán)節(jié)的修訂把發(fā)電廠部分、電站部分以及配電網(wǎng)部分相結合,對潮流計算、短路電流計算、電氣設備的繼電保護以及電動機應用綜合結合在一起,并通過AutoCAD進行一次回路繪制和MATLAB等軟件進行仿真驗證,使學生加深了對電氣工程專業(yè)知識的理解,提高了AutoCAD和MATLAB等軟件使用能力,培養(yǎng)了學生設計綜合素質。
畢業(yè)設計是電氣工程專業(yè)一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。畢業(yè)設計要求:學生綜合運用已學的知識解決相關工程實踐、社會需求以及科學研究等問題,使學生獲得綜合運用電氣工程專業(yè)各部分知識并解決實際問題以及初步了解科學研究方法的能力。為了更好的完成畢業(yè)設計重點從下面兩個方面進行著手。一方面要避免單純的從書本以及網(wǎng)上查找的形式進行純理論設計,為了培養(yǎng)學生分析問題、解決問題和動手的能力,畢業(yè)設計要鼓勵學生設計的題目是企事業(yè)用人單位的實際問題;另一方面也要鼓勵帶畢業(yè)設計教師積極參與科研和經常到實習基地去實習,要在實踐中總結經驗更好的帶好畢業(yè)學生。
二、結語
關鍵詞:電氣控制 PLC 教學改革
中圖分類號:TM921.5-4 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2013)09(a)-0156-01
《電氣控制與PLC》是實現(xiàn)機械加工、工業(yè)生產及其他各個領域自動化的重要技術之一,也是電氣自動化專業(yè)的一門核心課程。然而,由于種種原因,《電氣控制與PLC》課程教學并未取得預期的效果。因此,如何改進教學手段和方法,調動學生學習主動性,從而改善《電氣控制與PLC》課程教學現(xiàn)狀,提高教學質量就顯得尤為重要了。
1 課程教學現(xiàn)狀分析
1.1 學生現(xiàn)狀
高職高專的學生普遍存在基礎相對薄弱、理解能力欠佳的問題。同學們在心理上懼怕理論學習,想學卻無從下手。對他們中的大多數(shù)而言,直觀、操作感強的知識比較容易被接受,這就導致學生不適應傳統(tǒng)講述式的課堂教學方式,跟不上老師的授課思路。
1.2 教學過程現(xiàn)狀
在以往的教學過程中,理論教學在課堂進行,當某一章節(jié)理論授課結束后,再到電機拖動實驗室和PLC實驗室進行實踐教學,采取的模式是先理論后實踐。對學生而言,要求他們一開始就去理解抽象的PLC硬件結構、掌握枯燥的指令和理論知識都是非常困難的。這樣很多學生在學習初期,就對課程產生了強烈的不適感,失去學習興趣,教學效果自然就無法保證了。
2 課程教學改革探討
《電氣控制與PLC》課程具有知識覆蓋廣、涉及內容多、理論與實踐聯(lián)系緊密、操作性強的特點。教師應在結合本課程特點和高職高專學生學習特點的基礎上,大膽探索新的教學模式,改進以主要通過講述方式授課的傳統(tǒng)教學方法,并將教學內容進行有機的整合、精練、充實,做到因材施教。
2.1 理實“一體化”教學模式探討
理實一體化教學模式的教學環(huán)節(jié)相對集中,突破了以往理論與實踐教學脫節(jié)的現(xiàn)象。強調將知識點分布在各個項目中,把教室搬到實驗室去,通過設定教學任務和教學目標,實現(xiàn)邊教、邊學、邊做。在整個教學環(huán)節(jié)中,理論和實踐交替進行,直觀和抽象交錯出現(xiàn),沒有固定的先實后理或先理后實,而是理中有實,實中有理。在教學過程中突出學生動手能力和專業(yè)技能的培養(yǎng),充分調動和激發(fā)學生學習興趣,以提高學習效果。
2.2 教學內容探討
首先,理論教學內容應向PLC技術傾斜。目前PLC技術越來越多地應用于各行各業(yè)的自動化控制領域,《電氣控制與PLC》在教學內容上應順應行業(yè)發(fā)展趨勢,在強調“繼電器―接觸器”控制與PLC控制基本理論的基礎上,著重學習PLC控制技術的應用。其次,重點學習某一型號的PLC。PLC生產廠家繁多,如,西門子、三菱、歐姆龍等,不同廠家的產品有不同的程序語言和特定的使用方法,但也具有一定的共性,深入地學習和熟練掌握一種型號的PLC,并做到舉一反三,可使對其他型號PLC的學習變得輕松。最后,教學內容應向實踐教學傾斜。通過全方位的實踐訓練,強化課堂教學內容。充分利用實驗實訓硬件條件,優(yōu)化實踐教學環(huán)節(jié),除了開設必需的實驗課程,還應安排實訓周和課程設計等。
2.3 教學方法探討
2.3.1 現(xiàn)場教學法
充分利用實驗室設備,結合實驗器材講解理論內容,能夠大大提高學生的接受能力,幫助學生更輕松地理解相關知識點,增強記憶。比如,在講解接觸器的硬件結構及工作原理時,讓學生在實驗室對接觸器進行拆裝,這樣就能真實直觀地展示出接觸器的構造,進而分析其工作原理,最后再通過將接觸器連接在實驗電路中,觀察接觸器的運行情況,從而驗證對接觸器工作原理分析的正確性。
2.3.2 多媒體教學法
對于實驗室或課堂上沒有條件做的實驗內容和現(xiàn)場演示效果不好的教學內容,可以通過制作多媒體課件以動畫的方式形象生動地將抽象的教學內容直觀的展現(xiàn)出來,加深學生對教學內容的理解。比如,在講授機床電氣控制線路的控制原理時,由于控制電路復雜,各元器件觸點繁多且動作速度很快,造成電路的動作過程在實驗室里無法直觀準確地演示,但如果采用多媒體動畫的方式就可以很清楚的看到各元器件的動作轉換及各控制電路的通斷情況,視覺上的親眼所見使學生對知識的理解變得更加容易,學習效果得到極大提高。
2.3.3 任務驅動教學法
通過在教學過程中不斷地設置“任務”引導學生,根據(jù)“任務”的需求激發(fā)學生自主學習相關知識,變被動接受知識為主動探求知識,從而改變學生傳統(tǒng)的學習觀,完成由“學會”到“會學”的轉變。因為個人的思路和想法不盡相同,學生在完成“任務”的過程中會有不同的思考,得出不同的結論,可以通過組織交流、討論,并由教師適當?shù)亟o以點評,取長補短,不僅能使學生學到專業(yè)知識,同時,也培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新精神和合作意識。
2.3.4 引入組態(tài)控制教學
在《電氣控制與PLC》教學中引入組態(tài)軟件,并采用組態(tài)軟件與PLC控制系統(tǒng)相結合的辦法,實現(xiàn)仿真教學。利用組態(tài)軟件可以很容易地實現(xiàn)文字錄入、圖形繪制、動畫鏈接、上位機程序編寫等功能,對PLC控制系統(tǒng)進行動畫組態(tài)、硬件組態(tài)和控制組態(tài),并通過計算機組態(tài)界面模擬PLC系統(tǒng)的運行情況及輸入、輸出設備狀態(tài),建立起PLC與上位機的通信聯(lián)系,這樣就能夠滿足多樣化程序運行的需求,極大地豐富學生的實驗實訓內容,是一種新的探索和嘗試。
3 結語
在《電氣控制與PLC》課程的教學過程中,通過對以上幾個方面的探索改革,可以在一定程度上增強高職院校學生的學習興趣和實踐能力,提高學習效果。當然,要做到這些,對教師就提出了更高的要求,不僅要有必須的理論知識和實踐操作能力,還要能夠持續(xù)關注技術更新,并不斷總結積累課程教學經驗??傊?,教學改革是一項長期的工作,只有通過不斷探索新的思路,構建科學合理的課程體系,完善課程教學方法和教學手段,才能培養(yǎng)出更優(yōu)秀的人才。
參考文獻
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關鍵詞: 《彩電原理與維修》課程 精品課程建設 研究
1.引言
《彩電原理與維修》課程是瀘州職業(yè)技術學院電子專業(yè)搭建的公共平臺專業(yè)課,是一門綜合技術很強的課程。根據(jù)專業(yè)人才定位目標,本課程將向學生提供“CRT-TV系統(tǒng)”知識和“故障檢修類”知識的教學,以及CRT-TV故障檢修技能訓練的教學,以適應CRT電視機的生產、檢測、調試、修理等技術工作。它涉及的知識和技術幾乎包攬了電子專業(yè)的絕大部分專業(yè)基礎課和專業(yè)課,具有很高價值。所以將本課程作為電子類產品檢修公共平臺,既要訓練電視機檢測,修理的基本技能,又要遷移到各類電子產品檢修。只有把該課程創(chuàng)建為精品課程,才能形成較好的課程設計,培養(yǎng)學生的綜合能力。
2.課程設計的理念與思路
2.1課程設計的理念
課程設計應服務于高職電子類的人才培養(yǎng)目標,以工作崗位需求為原則,培養(yǎng)滿足社會需求的人才。該課程定位于搭建電子類專業(yè)的公共平臺,為電子類專業(yè)學生提供基本電子設備維修能力、故障分析能力,同時提供電視機維修的系統(tǒng)結構知識和維修技能,使學生就業(yè)時能夠從事電視機及視頻相關行業(yè)的工作。通過本課程主要培養(yǎng)學生三大能力:一是整機電路的讀圖能力;二是整機電路的分析能力;三是整機故障的分析能力。
2.2課程設計思路
2.2.1改變傳統(tǒng)教學方法,真正讓每位學生實際維修。在教學過程中,先不過多講解枯燥的理論,而是在實踐中引入。在實踐過程中,讓學生一人一機,教師設置故障,學生維修,真正動手操作。修好后,教師總結故障現(xiàn)象,故障特點,數(shù)據(jù)特點,故障原因,故障維修思路,故障維修流程。這樣學生以后就能夠真正理解消化此類故障。
2.2.2提高學生自學能力。在實踐教學的后期,要求學生自己獨立分析研究主板某些部分電路的數(shù)據(jù)特點,故障現(xiàn)象,故障原因,自己總結維修此類故障的方法和流程。
2.2.3校企合作共建課程。與康佳和上海達豐、富士康等相關企業(yè)公司一起合作,參考他們的員工工作技術要求,制定合理的實用的教學計劃和安排,使學生畢業(yè)經過很短期的培訓既能勝任公司的工作。
2.2.4考核系統(tǒng)。改變以往的只是筆試的考核方式,加入實踐操作考試成分,真正實現(xiàn)以能力考核為主,而不是培養(yǎng)書呆子。
3.教學內容
本課程是針對所有電子專業(yè)搭建的一個電子類產品檢修公共平臺,為學生提供基本維修能力。為了達到課程目標目標,對傳統(tǒng)的電視技術重新篩選、編排組合,精心選擇和安排教學內容。
3.1教學內容的組織與安排
本課程遵循一邊講理論,一邊實訓的原則安排組織課程教學。課時安排如下:
3.2教學內容的具體表現(xiàn)形式
3.2.1詳盡的實訓指導書。學生每次動手實訓需要知道自己應該做什么,怎么做。在實訓指導書中,就詳細地寫出了每次實訓所作的項目,應該記錄的詳細數(shù)據(jù),電路的正常工作條件,維修過程中的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)與正常值的差異,故障現(xiàn)象、故障特點,故障維修流程和整個故障維修好后的總結。
3.2.2突出實用性,教學過程中選取合適的機型,讓實訓有可操作性。
4.教學方法與手段
4.1教學方法
4.1.1情景教學法。由于電視技術的系統(tǒng)性和復雜性,一開始就講述理論知識會過于抽象,所以在開課初期就利用彩電示教版進行講述。講解電視機的整機構成,每部分的作用,每部分引起的簡單故障,讓大家對彩電結構、組成和故障現(xiàn)象有初步認識。
4.1.2現(xiàn)場教學法。一人一機,學生自己動手組裝并測試數(shù)據(jù)。上課時,由教師親自為每位同學設置相應電路的故障,讓同學自己處理。這樣每個同學都能體會到真實的電視機維修,提前進入工作環(huán)境。
4.1.3案例教學法。每個同學都可能遇到不同的電視機故障,在講課時,把其他同學遇到的故障作為案例講解,讓所有同學都參與分析討論,共同解決故障。
4.1.3“黑盒式”教學法。對于高頻道、集成芯片,把它看作一個盒子,只需要關注它的相關引腳和特性即可,擯棄復雜的內部結構和原理,讓學生更容易理解。
4.2現(xiàn)代教學技術手段的應用
4.2.1利用多媒體課件,讓學生更形象地感受到實物,教學效果好。
4.2.2利用彩色電視機示教版進行演示,更生動形象。
4.2.3利用Internet資源。在網(wǎng)上查找更多的電路圖和故障現(xiàn)象。
4.2.4學校建立精品課程網(wǎng)站,利用校內網(wǎng)絡資源,把所有資源傳輸?shù)叫@網(wǎng),實現(xiàn)資源共享。并開設在線答疑、QQ答疑等,和學生近距離交流。
5.實踐條件
5.1校內實訓設備與實訓環(huán)境
校內現(xiàn)有中央財政支持的電子實訓中心。加上學校迎接教育部評估時創(chuàng)建的試驗實訓基地。實訓場地充足,足以完成教學和實訓需要。
5.1.1專用的CRT實訓場地4間,CRT彩電200多臺。大屏幕實訓場地2間,大屏幕彩電50多臺。
5.1.2配套的液晶實訓室3間,配有全新32寸液晶10臺和26寸液晶40臺。
5.1.3配套的其他輔助實訓室和輔助設備。包括全新電子裝配工作室、電子電工實訓室、制冷制熱實訓室、PLC/單片機/EPROM綜合實驗室和示波器、信號發(fā)生器等。
5.2校外實習基地的建設與利用
系領導多次組織相關人員到上海、蘇州、深圳、成都等地考察。了解Intel、必勝半導體、臺積電、英飛凌、中芯國際等IC企業(yè)的情況。與凌陽科技有限責任公司簽訂了“凌陽科技大學計劃”合作協(xié)議,建立了人工智能實驗室,專門從事061板的綜合開發(fā)、教學、科研。與世界500強之一的廣達電子集團公司達成合作協(xié)議,培養(yǎng)筆記本電腦維修、服務及其他相關產品的研發(fā)、生產、技術保障等人才。中芯國際、Intel等知名半導體企業(yè)也多次到我??疾?、招聘員工。與成都西部維修服務培訓中心保持緊密聯(lián)系,為改進教學提供技術支持。
6.結語
通過精品課程建設,教學團隊對《彩電原理與維修》課程進行了深入的研究,認真總結了行業(yè)的先進理念和對實踐的要求。如今,本課程已經被批準為學院精品課程,教學團隊在此基礎上還在積極探索更適合新形式下行業(yè)對本課程的新要求,并為創(chuàng)建省級甚至國家級的精品課程而努力。
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