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關鍵詞:智能化技術;電氣工程;自動化控制
智能技術又被稱作人工智能技術,它并不是21世紀的產物,而是在20世紀50年代就已經誕生。經過了長時間的摸索和發展,人工智能技術趨向于成熟,已經被運用在世界工業生產的各個領域并取得了一定的成就,給人們的生活帶來了諸多便利。在電氣工程領域中,我們可以研究智能化技術和電氣工程自動化的結合效果,對電氣工程系統發展進行進一步完善,推動著我國電氣工程自動化工程行業朝著信息化的方向不斷邁進。智能化技術通過大數據的運用,能夠展開大規模的數據分析,在當前的電信工程發展中,智能化技術能夠很好地解決傳統的電氣工程問題,服務于電氣工程的現代化發展。
1智能化技術在電氣工程自動化控制中的作用和價值
1.1減少不可控因素
在傳統的自動化工程當中,工作人員必須要對電氣工程進行模型設計才能對整個電氣控制系統進行管控,這就會使電氣自動化工程在運行過程中出現機械化的狀況,無法動態的估算未來運行狀態,導致整個估算預測工作缺乏精準性。自動化控制的整個流程中會出現很多不可控因素,這些不可控因素會導致建模控制的效率低下,阻礙了電氣工程全面自動化的實現[1]。智能化技術的參與能夠使電氣自動化工程不需要建立模型就可以實現全過程的自動化控制,電氣智能化技術在運行過程中能夠幫助電氣自動化系統減少諸多不可控因素的產生,全面提高電氣工程自動化控制的運行效率,以及系統的安全可靠性。
1.2讓操作更加便捷
使用了智能化技術之后的電氣自動化控制系統在操作上更加簡單便捷,智能化設備只需要根據電氣工程的部分數據就能夠采取合理化的反應措施,通過數據檢測系統能夠對全部自動化控制設備進行有效的監控,準確地判斷電氣自動化系統的運行狀態。相比于傳統的自動化技術,智能化技術的參與能夠顯著提高系統操作和控制的靈敏程度,能夠適應電氣自動化復雜多變的工程環境,這也是現代智能化控制系統的相對優勢;另外一方面,智能化的自動化控制技術減輕了工作人員的工作壓力,不需要人員的操作就可以自動完成控制指令,結合數據的分析結果完成自動調節的工作[2]。此外,在運行的過程中也不需要工作人員手動操作就可以進行遠程控制,以上種種優勢使得智能化控制技術當前已經成為我國電氣工程自動化控制領域的中流砥柱。智能化技術能夠更加廣泛地運用到電氣工程自動化控制領域中,一方面可以使更多的勞動力得以解放,減少資金和成本的消耗,另外一方面也能夠顯著提高電氣自動化領域的工作管理效率,減少出現失誤的可能性。
1.3提升系統工作的一致性
在智能化技術的參與下,電氣工程自動化控制領域表現出了極高的一致性,在系統的運行過程中,如果設備能夠捕捉到數據信息的差異性,那么智能化設備就會辨別數據的真偽,特別是當系統無法按照熟悉的路徑采集數據時,智能化控制設備可以對數據分析流程進行精準的控制。在這個過程中,工作人員可以根據不同的控制對象作出有針對性的決定,大大提高控制設備的精準程度[3]。智能化技術在電氣工程自動化控制領域的應用,能夠按照操作的步驟循序漸進地檢查控制措施,加速系統數據的計算和處理,在控制過程中給設備一定的緩沖機會,解決了盲目控制所帶來的困擾,大大提高了電氣工程自動化控制設備的精準程度和工作效率。
2智能化技術在電氣工程自動化控制中的具體應用
2.1電氣自動化的智能控制應用
通過長時間的工業實踐我們可以發現,把智能化技術應用到電氣工程自動化控制領域,能夠幫助電氣工程自動化工程系統實現進一步的優化和完善。智能化技術能夠幫助工作人員及時判斷系統故障發生的區域和原因,有針對性地提出解決對策,能夠提高當下我國電氣工程行業的整體發展,提高系統運行的安全穩定性。電氣工程自動化工程領域必須要針對產品進行優化設計,工作人員要根據現代工廠自動化工程的運行需求構建完善的電子系統。在當前信息技術和高新產業的進一步發展下,各種信息化設備層出不窮,也導致信息設備在使用步驟上更加復雜,如果信息系統出現問題,將會直接影響到電氣工程自動化控制體系的整體運行[4]。因此,在電氣工程系統中一旦發現運行問題,工作人員需要及時發現并給予解決方案,不能任由問題擴大,否則將會降低電氣工程的整體運行效率,也不利于電氣企業的可持續發展。在這個過程中,我們可以運用智能化技術彌補傳統電氣工程自動化控制工作中出現的問題,保障電氣工程系統操作更加順暢,提高電氣控制的準確性,工作人員也可以在智能化技術的基礎之上建立全程監控系統,讓智能化技術更好地在電氣工程自動化控制領域發揮自身的作用,推動我國電氣工程獲得可持續發展的動力。
2.2電氣自動化優化設計的應用
傳統的電氣工程自動化工程領域中會涉及到大量的人工操作,在設計過程中也容易受到周邊環境的影響,包括天氣溫度、設備條件,這些情況會導致電氣工程控制設備在運行過程中容易產生諸多故障,如果不注重提高設備的精密程度,就會導致運行效果較差,但是高密度的儀器和設備也會帶來操作難度的提升,同樣無法收獲良好的工作效果,也會給工作人員帶來繁重的工作壓力。同時在電氣工程策劃控制工作中,需要大量的電氣設備進行輔助操作,這些電氣設備形成了邏輯嚴密的操作系統,在這個系統中如果某一個環節出現問題,那么將會導致整體性的安全事故,比如設備短路、爆炸、燃燒等,有可能會威脅到工作人員的生命財產安全,也無法促進技術的進一步發展。在這一基礎之上,智能化技術需要解決以上問題,全面提高電氣工程自動化控制的安全穩定性[5]。工作人員需要把握智能化技術的運用,讓電氣企業獲得可持續發展的能力。電氣企業需要重視系統的優化設計,保障電氣系統設備的穩定運行。除此之外,智能化技術在電氣工程自動化控制系統中的運用也必須要與時俱進,發揮出更大的價值和作用,體現出智能化技術和高新技術產業的優勢。電氣系統的工作人員要不斷的提高自身的專業能力和專業水平,采用硬件和軟件相互協作的形式,對傳統的電氣工程自動化控制工作流程進行精簡,設計科學的工作方案,減少問題出現的概率。
2.3系統故障診斷的應用
上文已經敘述,如果電氣工程自動化控制系統出現故障,將會導致電氣工程整體運行質量下降,因此故障診斷的自動化非常重要。工作人員需要通過智能化技術減少故障和問題發生的頻率,同時要對電氣系統運行過程進行全過程的監控,如果發現某一部位的系統和儀器出現故障,工作人員可以利用智能化系統進行問題的診斷,把問題出現的部位大概地確定下來,找出故障出現的原因,制作成數據化的反饋結果傳遞給工作人員,這樣的操作能夠方便工作人員及時地采取處理措施解決問題,在一定程度上提高了電氣工程自動化工程設備的系統運行效率。當前我國電氣工程在工作時會運用到很多的儀器和設備,設備的質量是否良好、運行狀況是否正常會決定著電氣工程的系統運行效率。如果設備運行不當,將會導致設備使用出現故障,擾亂電氣工程正常的系統運作[6]。傳統的故障檢測主要憑借工作人員的工作經驗,在維修過程中也存在著瞎子摸象的尷尬情況。如果工作人員工作經驗欠缺,或者粗心大意,將會導致同一個設備多次出現同樣的問題,導致負面連鎖反應,拉低了設備的整體運行效率,減短設備的使用壽命,給電機企業的發展帶來損失。智能化技術運用在電氣自動化控制的故障診斷中能夠及時地分析電氣工程系統的運行狀態,對出現異常的數據進行及時檢測,按照約定的指令向工作人員發出報警信息,把異常情況的全過程傳遞到工作人員手中,方便工作人員開展搶修工作。除此之外智能化技術也能夠對電氣工程自動化控制的設備和內部結構進行精簡,成熟地使用自動診斷功能,減少系統發生問題的可能性。
2.4CAD軟件設計應用
CAD軟件設計是一項較為復雜的工作,傳統的設計活動主要是將各種類型的模具作為設計的主要材料,不可避免的使自動化控制系統存在一些缺陷,比如無法對問題進行有效的預測,延緩的數據接收的時間,降低了自動化控制的準確程度。在智能化技術的參與下,傳統的自動化CAD軟件設計思路得到了改變,也解決了以上的困難和問題。智能化技術為自動控制領域提出了嶄新的設計概念,運用了多元化空間設計思維,采用多維度的設計模型,使控制程序和系統之間更加契合,符合當代電氣工程控制領域的使用需求。在當前階段,智能化技術在CAD軟件設計領域的運用能夠優化CAD軟件設置,提高CAD軟件的設計效率,讓設計方案更加精確。同時利用智能化技術能夠提高CAD軟件設計方案的質量,結合軟件的實際使用需求,解決CAD軟件方案中的問題。總體來說,智能化技術的參與能夠使電氣工程自動化控制設計領域的工作更加高效快捷。
關鍵詞:職業教育;職業資格;銜接;教學方法
中圖分類號:G712 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)07-0205-02
職業教育是我國人才培育體系中重要的組成部分,五年制高職教育主要是培養具有綜合職業能力和可持續發展能力的發展型、復合型和創新型技術技能人才。五年制高職《電工電子技術》課是機電專業、電氣自動化控制專業、計算機專業、電子電器專業、汽車等工科專業的基礎技術學科,具有鮮明的職業性、典型的應用性、突出的技能性、較強的實踐性,也具有一定的專業理論基礎,是一個以綜合能力培養為主體,突出技能和崗位要求的課程體系。筆者通過探究《電工電子技術》專業教學與職業資格考核相結合,可以改變目前五年制專業教學與職業資格存在的脫節現象,還能很好地提高專業教學效果,也更符合人才培養目標。所以,五年制高職教育專業課教學與職業資格考核相銜接,一定能很好地提高教學效果。
一、五年制高職專業教學要求
五年制高職專業學校目前都是按照統一的專業教學進程實施教學的。當然,由于各個學校實際情況不同,可實施計劃有所不同,但總體都是按照五年制高職專業人才培養方案實施的。現舉例說明兩個專業的教學進程安排。
1.《機電一體化》專業教學要求:五年制高職《機電一體化》專業教學進程安排表中“電工電子技術”模塊包含:①《電工技術基礎》包含電工儀表內容,是理論教學課程。計劃安排在第3、4學期完成,每周4節課,共112課時。②《電子技術基礎》包含電力電子內容,是理論教學課程。計劃安排在第4、5學期完成,每周4節課,共100課時。③《電工基礎技能訓練》(含電工測量)是實訓課。計劃安排在第4學期完成,計1周時間,共28課時。④《電子裝接工藝與技術訓練》(含電子測量)是實訓課。計劃安排在第5學期完成,計2周時間,共56課時。該“電工電子技術”模塊,共需286課時完成,約合10周時間。《機電一體化》專業教學進程中,在第8學期安排了4周時間進行維修電工技能訓練,在第期還安排了6周時間進行維修電工技能訓練,最終考《維修電工》高級工。實際教學安排中第8學期4周120課時的維修電工技能訓練最終是考中級電工,而第期6周180課時的維修電工技能訓練最終是考高級電工。該教學模塊《機電一體化技術》專業人才培養方案中的教學要求為:①本課程為綜合化模塊結構課程,不同模塊可由不同的教師分別任教。②實踐性較強的教學模塊,宜采用理實一體化或項目教學法。③簡化原理闡述和繁冗計算,以應用性教學為主。④課題選擇與工業應用項目相結合的為主。
2.《電氣自動化技術》專業教學要求:五年制高職《電氣自動化技術》專業教學進程安排表中“電工電子技術”模塊的安排:①《電工技術基礎》包含電工儀表內容,是理論教學課程。計劃安排在第3學期完成,每周6節課,共96課時。②《電子技術基礎》是理論教學課程。計劃安排在第4學期完成,每周6節課,共90課時。③《電工工藝與技術訓練》(含電工測量)是實訓課。計劃安排在第3學期完成,計2周時間,共56課時。④《電子裝接工藝與技術訓練》(含電子測量)是實訓課。計劃安排在第4學期完成,計3周時間,共84課時。該“電工電子技術”模塊,共需326課時完成,約合11到12周時間。《電氣自動化技術》專業教學進程中,在第5學期安排了6周時間進行維修電工綜合訓練,在第8學期又安排了8周時間進行維修電工綜合訓練,最終考《維修電工》高級工。實際教學安排中第5學期6周180課時的維修電工綜合訓練最終是考中級電工,而第8學期8周240課時的維修電工綜合訓練最終是考高級電工。該教學模塊《電氣自動化技術》專業人才培養方案中的教學要求為:①本課程系綜合化、模塊結構課程,宜采用或編寫相應教材實施教學。②要簡化原理闡述和繁冗計算,理論知識以夠用為主,注重學生技能培養。③實踐性教學環節,宜采用理實一體化或項目教學法。
二、目前教學中存在的問題
1.在五年制高職人才培養方案中要求這些技術基礎課以及專業課應采取理實結合的教學方法。以前在電工、電子教學中還做一些實驗,現在已經不做實驗了。就目前的教學實際中,許多學校未采用理實一體的教學方法,還是在理論教室上理論課,即使采取一些新的教學方法實施教學,其教學效果也顯然未能達到預期要求,加之現在學生的實際情況,可以想象結果是什么樣的。這已是不爭的事實,職教人都知道。
2.維修電工技能訓練課程在實施教學時也存在一些問題:①單獨進行技能訓練學生難以接受,所以教學效果并不好。②1周(或更多)訓練時間太短,學生還沒有掌握技能已經結束了。③教學安排并不都是理論課結束以后再上實訓課,可能是實訓場所安排不過來,但作為實訓指導老師只能按時間掐內容,這同樣沒有教學效果。④有些學校沒有按照教學大綱要求實施教學。目前的技能訓練課是達不到技能鑒定考核要求的。
3.在職業技能鑒定考核中,筆者多次參加高級工的考核,發現有時會出現比例較高的不合格,或者是理論或者是技能。究其原因是學生沒有“學過”這些內容或是這個課題(項目)沒有訓練過,所以不會,還有相當一部分學校未按照初、中、高的要求逐級加強技能訓練,這自然就導致了不合格。
三、《電工電子技術》教學與職業資格考核相銜接的探究
1.國家職業技能鑒定考核要求。前面述及兩個專業最終要進行維修電工高級工的職業資格鑒定,而國家職業標準對維修電工是有一定要求的。①鑒定要求:首先學生要通過初級工的考核,然后再進行中級工的考核,通過后最后才能進行高級工的考核。②基本要求:首先是職業道德的要求;再就是基礎知識要求,包括電工電子基礎知識、電工讀圖基本知識、電氣控制基本知識、常用電工材料電工工量具儀器儀表、供用電知識、鉗工基礎知識、安全文明生產知識、質量管理知識、法律法規知識等。③工作要求:國家職業標準是按照5、4、3、2、1級,即初級、中級、高級、技師、高級技師的技能要求依次遞進,高級別包括低級別的要求。這里簡單介紹初、中、高級的工作要求:①初級工。一是工作前的準備,要求正確準備個人勞保用品,正確采用安全措施以保證安全生產,能根據工作內容合理選用工量具,能根據工作內容正確選用電工材料,能夠讀懂并分析一般電氣控制原理圖和接線圖。二是電氣安裝調試與維修,要求掌握基本電工安裝操作技能,能夠按照要求安裝調試一般復雜程度的電氣控制電路和簡單電子電路,能夠檢查排除一般復雜程度的電氣故障,能拆裝測試一般的異步電動機和變壓器及常用電器。②中級工。一是工作前的準備,要求會常用工具量具及儀器儀表的使用,讀懂與分析較復雜的電氣控制原理圖及接線圖。二是電氣安裝調試與維修,要求能按照要求安裝調試較復雜的電氣控制電路與電子電路,能用示波器等儀器對較復雜的設備電氣控制電路進行檢修故障,能夠測繪一般復雜程度機械設備的電氣部分。③高級工。一是工作前的準備,要求讀懂與分析復雜電氣控制原理圖,如數控系統等。二是電氣控制安裝調試與維修,要求能按要求安裝調試復雜電氣控制電路如PLC控制電路,能夠檢修復雜電氣控制電路如龍門刨或數控系統的電氣故障,能測繪較復雜機械設備的電氣(電工電子)原理圖接線圖及元件明細表,能對一般機械設備的電氣修理進行工藝編制、會新技術的應用。三是能指導低級別電工進行工作,
2.《電工電子技術》教學與職業資格考核相銜接。①教學內容的銜接。首先,我們將《電工技術基礎》、《電子技術基礎》、《電工工藝與技術訓練》、《電子裝接工藝與技術訓練》這四本教材的內容與國家職業標準《維修電工》初、中、高的考核要求進行對照,包括知識要求與技能要求。其次,我們將必要的知識內容和技能要求提煉出來。第三,我們將這些內容作了重新編排,作為我們的校本教材。這是非常難的一步,因為每一次課都必須包括知識要點和技能操作要求。②教學方法的銜接。教學時,我們根據事先編制好的校本教材,完全采用行知一體的教學方法來實施教學,也就是說每次課的內容都是將理論知識與技能實操相結合的。例如,某次課的內容是“照明電路安裝”,學生通過串、并聯電路的安裝,掌握了電工操作的基本技能、電路安裝的基本要求、電路安裝的工藝要求等;還掌握了電路的組成、電路的聯接、串并聯電路的特點等重要概念。這些安裝技能學生掌握了,這些基本概念也是學生通過通電試驗得出的,更不會忘記。這種方式顯然是大大提高了教學效果,特別是學生愿意這么上課。③教學考核的銜接。前面的校本教材每一次課都有一個課題或是一個項目,每個課題都有一定的理論知識要求和技能訓練要求。我們將這些要求,按照職業技能鑒定考核的要求列出表格,根據職業標準對每列內容給出配分,課題結束前對學生進行打分。多次之后,學生自己也會評價自己了。
通過以上銜接,學生的學習積極性提高了,學習興趣增強了,學習效果大幅度提升,職業技能鑒定的成績明顯提高。以上介紹的只是我們的初步探究。由于篇幅還有許多比如課題與課時的問題等,就不贅述了。五年制高職教育專業課教學與職業資格考核相銜接是一個系統工程,我們通過《電工電子技術》這個模塊實施銜接,已經有了一定的收獲。
參考文獻:
[1]談學梅.我國五年制高等職業教育的發展研究[D].南寧:廣西師范大學,2014.
【關鍵詞】信息技術 教學設計 加工單元 控制系統 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,改變傳統的教學模式,使學生更好地掌握課程知識,促進學生創新能力的培養。
一、教學目標設計
1.能力目標:掌握加工單元控制系統的基本安裝、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學生學習PLC綜合控制技術,發展創新精神,培養實事求是、理論與實際相結合的科學態度與科學精神,增強學生學習自主性和團隊協作精神。
4.職業素質目標: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,完成一個按鈕實現啟動/停止的功能;至少用三種方法實現。(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,培養了學生的實踐能力,增強了學生的創新意識,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。
【參考文獻】
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[5]龔志剛.中職信息化教學案例研究[J].中國教育信息化,2012(18)
[6]盛靖琪,陳永平.自動線安裝與調試[M].北京:機械工業出版社,2012
【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:數字電子技術;教學效果;措施
中圖分類號:G42 文獻標識碼:A
文章編號:1009-0118(2012)09-0141-02
數字電子技術課程作為電子、電氣自動化類專業的一門重要專業基礎課,主要使學生獲得數字電子技術方面的基本知識和實際應用技能,但由于數字電子技術課程內容涵蓋廣、知識更新快、綜合性、應用性強等特點,使得學生在學習該門課程時感覺難、記不住、抓不住要點,因此結合教學實際,從教學方法、綜合訓練、現代教育技術應用等幾方面進行改革完善,提高數字電子技術課程教學效果。
一、教學方法的優化
數字電子技術課程根據課程內容特點,在講授時靈活采用多種教學方法,如啟發式教學、任務驅動、討論法等,引導學生學習興趣,集中學生學習注意力,使學生積極思維,提高教學效果。
(一)啟發式教學
啟發式教學不是在表現在課堂教學的形式上,也不是簡單地向學生發問,而是在講授課程內容、提出的問題上具有啟發性,即課程內容的思路能深刻揭示所講課程內容的內在規律,所提出的問題能夠啟發引導學生思維;如在講授555定時器應用時,根據學生興趣、特點,先將555定時器構成的簡易電子門鈴或報警電路提出來,同時將實際產品展示給學生,以此為契機,引起學生注意力,再講授555定時器構成的多諧振蕩器、施密特觸發器、單穩態觸發器,啟發學生思維、分析,并應用所學知識,這樣可以收到較好教學效果。
(二)任務驅動教學模式
數字電子技術實驗課是與理論教學相配合的一個不可缺少的實踐教學環節,上好實驗課不但可以加深理解課程中的基本知識、基本理論及其應用,同時對學生分析問題、解決問題、創新思維能力及實踐技能的培養也非常重要,在數字電子技術實驗課中,根據實驗內容、結合實際應用,采取任務驅動教學模式,如計數、譯碼、顯示實驗,可根據實際生活中常見的二十四進制設置任務,讓學生自己根據實驗任務選擇集成塊,設計實驗電路,搭接電路,進行測試,若在測試中出現問題,讓學生自己分析、查找、排除故障,這就要求學生熟悉每一種器件的邏輯功能、工作原理、使用條件等,通過任務驅動教學模式,學生不但鞏固了理論知識,而且促進了學生對相關知識的了解和掌握,提高了工程實踐能力,學生的實踐技能得到很大提高,這時的實驗已經成為學生獲取知識的手段,是一種既動腦又動手的學習新知識的方法。
(三)討論法
課堂討論是教師提出問題,學生圍繞問題進行分析,課堂討論可活躍學生思維、調動學生學習主動性、有利于學生提出不同見解和方法,學生通過討論互相啟發,加深對所學知識的理解,同時鍛煉了學生思考問題、分析問題、表達問題的能力,在講授集成計數器應用內容時進行了一次討論課,教學時首先講解置數法、清零法,然后提出問題,如:若想完成六十進制計數器,如何實現?學生有的采用74LS160、有的采用74LS161、還有的采用74LS290、74LS190等,有的采用置數法、有的采用清零法,還有的學生一人就提出幾個方案,學生將所學知識真正變為自己的知識,獲得了意想不到的效果。
二、綜合訓練的強化
綜合訓練可以使學生將所學的知識相互滲透、融會貫通,靈活運用,發揮創造力,同時培養學生綜合分析、應用能力,綜合訓練可以利用習題課,也可以利用課程設計進行。
(一)習題課
習題課也是收獲課,數字電子技術課程內容多、知識面廣,很多知識之間相互關聯、相互滲透,通過習題課,可以復習、鞏固,將所學的內容轉化為自己的知識、能力,達到舉一反三的效果;如組合邏輯電路講完后的習題課讓學生分別用邏輯門、74LS138和74LS153完成1位二進制全加器的電路設計,通過該題,學生將前面邏輯代數、集成邏輯門、組合邏輯電路三章知識聯系起來,并能綜合分析、考慮問題。
(二)課程設計
學生對實際應用感興趣,而課程設計的數字電子鐘、搶答器、交通信號燈等項目就是結合實際進行設計,因此在提出具體要求后學生會積極思考,充分發揮想象力和創造力,在設計時將所學知識融會貫通,綜合應用,如數字電子鐘主要由時、分、秒計數器及校時、譯碼顯示及報時電路組成,學生通過查資料、確定方案、設計、制定實施計劃、繪制圖紙、購買元器件、制作電路、調試、寫項目報告,整個項目做下來,學生不但能將數字電子技術中石英晶體振蕩器、分頻器、計數、譯碼、顯示、邏輯門等綜合應用,而且還能對常見故障進行分析、調試,學生綜合應用及實際應用能力得到鍛煉,效果十分明顯。
三、現代教育技術的應用
傳統的教學過程主要依靠語言、板書進行教學活動,然而在信息技術飛速發展的今天,學生還可以通過電子教案和多媒體課件領會教學內容、還可以通過網絡去獲取知識,因此結合實際情況,在數字電子技術教學中充分利用現代化教育手段,將網絡技術、多媒體技術融于教學中。
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(一)多媒體技術
利用多媒體課件教學,可以將抽象的問題形象化、復雜的過程簡單化、隱含的知識清晰化、枯燥的課題生動化,可以突出教學重點和難點,有助于學生對知識的理解和記憶,提高了教學效果,教學中利用計算機仿真可以使學生看到電路結果,幫助學生理解、掌握所學知識,如講授計數器應用時,讓學生設計完成六十進制計數器,有了是正計時,有的是倒計時,然后教師利用仿真軟件進行畫圖、仿真測試,結果被直觀、真實地展示在學生面前,其效果是板書達不到的,實驗中的電路可先由學生設計,再進行計算機仿真,最后搭接電路進行測試,這樣不僅激發了學生實驗的興趣,而且可以使學生學到電路設計的方法,培養其動手能力和應用能力。
(二)互聯網
數字電子技術課程是校精品課,校園網上有該課程的教學大綱、教學內容、復習指導、網上答疑等,教學大綱中有理論、實驗、課程設計的大綱,教學內容包括理論教學、實踐教學,理論教學有教學進度安排、各章電子教案和各章多媒體課件,實踐教學有教學進度安排、實踐考核方法、實驗項目、實踐條件、實驗室開放計劃等,復習指導中包括各章測試題、習題及答案、參考資料、常用集成電路引腳圖等,另外學生可以直接與各主講教師進行網上答疑,學生在課后可以根據自己的需要、學習情況登陸校園網進行學習、瀏覽,非常方便、快捷;同時利用互聯網,學生可以查閱關于數字電子技術的最新發展、最新應用、最新方法等,擴大教學信息量,拓寬學生知識面。
實踐證明,在教學方法的優化、綜合訓練的強化、現代教育技術應用幾方面進行的改革完善,使數字電子技術課程教學達到了事半功倍的效果,但教學效果的提高依賴于教學的每一個環節,教師只有在課程理念、課程體系、課程內容、課程實施等方面不斷探索、不斷創新,才能取得理想的教學效果。
參考文獻:
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關鍵詞關鍵詞:單片機;煤礦安全監控系統;課程改革
中圖分類號:G434 文獻標識碼:A 文章編號文章編號:16727800(2013)008016502
基金項目基金項目:湖南省教育廳科研項目(12C0986)
作者簡介作者簡介:夏旭(1980-),女,碩士,湖南安全技術職業學院講師,研究方向為無線傳感器網絡。
1 單片機應用技術課程改革思路
通過對湘煤集團各廠礦企業和周邊地區相關企業進行調研,所有的企業均已根據國家相關部門要求安裝有煤礦安全監控系統,而這些系統均利用了單片機技術。因此,可以以煤礦安全監控系統為載體,對單片機應用技術的課程教學內容、教學模式、教學方法以及考核方式進行改革,圍繞煤礦安全監控系統中的瓦斯傳感器和分站等組成要素,利用單片機對數據進行處理、轉換以及超限報警斷電應用,將傳統的單片機應用技術課程改革為8個學習任務,分別是:①煤礦安全監控系統中單片機的結構;②單片機應用系統開發過程;③煤礦安全監控系統參數輸入設置;④煤礦安全監控系統數據顯示;⑤瓦斯報警器超限斷電實現;⑥井下分站存儲器擴展;⑦煤礦安全監控系統A/D轉換電路;⑧煤礦安全監控系統故障處理及維護。
2 教學內容組織和安排
在教學內容的組織和安排上,以學生為主體,同時兼顧“教”和“學”兩個方面。在“教”的方面,以單片機在煤礦安全監控系統中的應用為載體,以培養學生的職業能力和素養為目標,模擬企業中相應崗位的工作流程,在培養學生學習興趣的同時,讓學生切身感受到所學單片機課程在實際工作中的重要性。在“學”的方面,由于目前并沒有以煤礦安全監控系統為基礎的單片機應用課程的教材,因此,我們可以設計《學習指南》,該指南根據任務的要求,對每一個任務進行了學習指導,具體包括了任務布置、知識準備以及學習測試3個部分,其中,任務布置是對各任務進行了具體介紹和要求,要求學生在課前進行自學,使學生明確學習目的和任務;知識準備是對每一個任務所需的相關知識的整理,采用問題導入的方法,由易到難、由淺到深地對知識進行梳理;學習測試則是用來評價學生的學習效果,通常在各任務學習結束之后使用,教師可以根據學習測試的結果有針對性地調整教學進度,對學生集中出現的疑難問題重點進行講解。
3 教學模式改革
根據知識轉化的客觀規律,在對學生學情進行分析的基礎上,提出采用“三段式”教學模式,有利于提高學生的學習興趣,變被動參與為主動學習。“三段式”教學模式是指將學習的過程劃分為3個階段:團隊構建階段、核心教學階段和任務考核階段,以下分別進行說明。
(1)團隊構建階段。團隊構建是指組建兩大團隊,分別是教學團隊和學生團隊。在教學團隊的組成上進行優化,引入企業的技術骨干,構成由專業教師和企業骨干組成的教學團隊,學生則可以組建學生團隊,每個團隊設隊長1名,共包括3~5名學生。
(2)核心教學階段。核心教學是指將課程的教學分為三個進階,分別是“獲取任務、知識準備”階段、“完成任務、理論轉化”階段和“任務總結、展示成果”階段,它們的含義分別是:“獲取任務、知識準備”階段是在校內的煤礦安全監控系統實訓室和單片機實訓室實施,主要就是讓學生先體驗單片機在煤礦安全監控系統中的作用,然后布置相應的任務,由學生根據《學習指南》進行知識準備;“完成任務、理論轉化”是在校外實訓基地的企業煤礦瓦斯監控中心和監控設備維修點實施,主要就是在前一階段的基礎上,完成老師布置的任務,促進理論知識的轉化;“任務總結、展示成果”階段則是回到校內的實訓室進行,根據前面兩個階段的收獲進行資料整理、總結,并對完成的作品進行展示。
(3)任務考核階段。該階段是根據學生對知識的掌握情況進行考核,考核的對象不僅僅是學生本人,還包括整個學生團隊,同時,團隊之間還可以進行互評,這樣做的好處是培養團隊協作精神,增加團隊凝聚力,有效地督促學生更好地掌握各知識點。
整個教學模式的設計過程可以用圖1表示。
圖1 教學模式設計
4 教學方法改革
為了提高教學效果,體現基于工作過程的理念,課程以“技術應用”為重點,采用“教、學、做合一”的教學方法,將教學的地點由傳統的課堂搬到校內的煤礦安全監控系統實訓室,單片機實訓室以及校外實訓基地的企業煤礦瓦斯監控中心。同時,為了培養學生的團隊協作精神,讓學生自由組合形成項目組的形式,對《學習指南》中的各任務進行討論、分析,教師則主要承擔任務演示和任務答疑工作,讓學生真正成為學習主體。以任務“瓦斯報警器的實現”為例,在實訓室讓學生認識瓦斯報警器的構成、工作原理和使用方法,在企業的煤礦瓦斯監控中心,讓學生以工作人員的角色參與實際工作,采用師傅帶徒弟的方式,通過企業員工在工作過程中對學生進行引導和啟發,培養學生的實際動手能力,同時,通過教師的講解和答疑,達到理論聯系實踐的效果。由于采用項目組的形式,學生為完成各項任務,需要分工協作,將現場整理的資料以及各成員所見所聞進行歸納和匯總,最后形成總結性的文字,并要求以幻燈片的形式進行成果展示,回答教師提問,這樣既鍛煉了學生的歸納總結能力、語言表達能力,同時也進一步培養了學生的團隊協作精神。
5 考核方式改革
教學方法改革必然需要考核方式進行相應改革。為了體現對學生能力的考核,應該改變以往傳統的以筆試來定考核成績的方法。為此,我們采取過程化考核和期末考核相結合的方法,在過程化考核中又細分為校內考核和校
外考核,在考核的評定方法中,采用多元的方法進行綜合評定,以保證考核的公平公正,具體的考核方法說明如下:
(1)過程考核。過程考核是該課程考核的重點,為了和教學方法適應,可以包含4項評價內容,分別是學生自評、團隊互評、教師評學生、教師評團隊,而這4項內容又可以細分為校內考核占40%、校外考核占40%、成果展示占20%、過程考核共占總成績的70%,具體如表1所示。
(2)期末考核。是指期末考試的成績占總成績的30%。通過以上兩個部分可以得到學生最后的綜合成績,其計算方法可以表示為:
綜合成績=學生自評+團隊互評+教師評學生+教師評團隊[]8×70%+期末考核×30%
6 結語
根據單片機在煤礦安全監控系統中的應用進行教學改革,可以更好地依托學院的行業背景,獲得更多的實訓資源,提高教學效果,同時,也可以為相關工礦企業提供人才儲備,為服務安全生產做貢獻。通過對畢業生所在的工作單位進行回訪,可以發現以煤礦安全監控系統為基礎對單片機應用課程進行改革后,學生對單片機的應用能力更強,職業素養和能力得到了提高。
參考文獻參考文獻:
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關鍵詞:行動導向教學 教學方法 教學組織 職業教育 教學效率
課 題:河北省教育科學“十二五”規劃課題“職業教育行動導向教學效率影響因素及評價方法改進”(編號11050037)。
隨著工學結合人才培養模式改革的深入,行動導向教學成為重要研究領域。行動導向教學又稱為實踐導向教學,是通過引導學生完成某項工作任務實現教學目標的教學模式,注重培養學生分析問題和解決問題的能力,可以在教學過程中充分發揮學生的主體作用和教師的主導作用。但是,近年來高職教育研究集中解決培養目標定位和學習內容選取及組織問題,對行動導向教學方法研究較少。本文提出了高職院校行動導向教學方法選用和教學組織的一些基本原則,作為引玉之磚。
一、 行動導向教學方法的比較
行動導向教學方法主要有項目教學法、仿真教學法、案例教學法、角色扮演教學法、模擬教學法等。這些方法通常都包括布置任務、制訂計劃、完成任務和成果展評等基本環節。教師以任務書形式明確任務主題、內容、地點、時間以及工作要求等,并做好學生分組、設備儀器準備、材料支領等方面的工作。學生學習小組根據任務書和教師現場要求制訂工作計劃,并在教師指導下進行完善,最后確定工作方案。學生根據小組分工協作執行工作計劃,在任務完成過程中觀察和分析遇到的各種問題,并在教師指導下加以解決。學生反思工作過程,總結工作成果,找出工作規律,在全班進行展示,教師加以點評,學生之間進行互評。
但是,各種不同的行動導向教學方法有著不同的特點,教師需要根據課程性質和內容加以選擇。項目教學法是通過師生共同完成一個較為完整的、真實的工作項目,在教師指導下由學生小組分工協作完成信息收集、方案設計、過程實施及最終評價,并最終獲得學習成果的一種教學方法,具有工作過程系統化、學習任務綜合化、學習成果顯性化的特點,但對師生和場地設備要求較高。任務驅動教學法是在教師的指導下,學生圍繞一個共同的任務活動,以問題解決為動機,主動利用學習資源進行協作學習的教學方法,其特點是任務較小、方式靈活,對場地要求較低,但工作系統性較差;情景模擬教學法和仿真教學法是兩種較為相近的教學方法,是通過一定的手段模擬實際工作場景(如模擬法庭、模擬生產線等),實施項目化課程的教學方法,通常將利用信息技術手段對工作場景進行逼真模擬的方法稱為仿真教學,其特點是成本較低,避免了生產安全問題;“示范—模仿教學法”由傳統的“師傅帶徒弟”發展而來,包括“講解—示范—模仿—練習”四個基本教學環節,以技能的形成過程為切入點和結合點,訓練基本技能,具有簡便易行的特點,但不利于學生綜合職業能力的培養;案例教學法是通過對一個具體情境的描述,引導學生深入討論達到教學目標的一種教學方法,可利用一般教室完成,對教師的要求較高,班級規模不宜過大;角色扮演法多用于通識課程或是與模擬教學法、項目教學法等其他方法配合使用。如表1所示。
表1 行動導向教學方法比較
教學方法 工作系統性 理論系統性 學習地點 適用范圍
項目教學法 強 強 企業 數控、機電、計算機等專業
任務驅動法 較強 較強 專業教室 職教各類課程
仿真(情景模擬)教學法 較強 較弱 專業教室 護理、物流、旅游、建筑、數控、電氣自動化等專業
“示范—模仿”教學法 較強 較弱 專業教室或企業 基本操作技能訓練
案例教學法 一般 較強 專業教室或企業 物流、法律、工商管理等專業
角色扮演法 一般 較弱 專業教室 交流、創業知識、德育等課程
由上表可以看出,行動導向教學方法不是一種教學方法,而是一組既可以單獨使用又可以相互組合的教學方法,在教師的引導下實現理論學習與實踐學習的緊密結合。值得指出的是,采用行動導向教學方法目的是培養學生的職業能力,不僅不排斥傳統的講授法,而且將知識講授作為不可缺少的教學環節,特別是在一些利用高新技術的專業,知識講授必須貫穿于項目教學法、任務驅動法、案例教學法的實施過程中。
二、行動導向教學方法的選用
目前職業院校的教師多數畢業于普通高等院校,缺乏職業技術教育學的專業背景和訓練過程,對行動導向教學過程設計還很陌生,選擇的教學方法有時適切性不強。筆者從教學設計的一般原理出發,結合當前職業技術院校的發展水平,介紹一下行動導向教學方法選擇的思路和依據。
1.選擇的思路
教學方法的選擇必須在系統科學的指導下,服務于教學目標的實現,適合于教師、學生和教學環境的特點,通過與其他教學要素的合理組合取得最佳效果。在教學條件不能滿足的情況下,應該優先創造條件,而不能機械地套用方法;教學方法的運用不是一成不變的,應根據實際教學效果獲得反饋信息,反思教學過程,不斷修正原有設計。
2.選擇的依據
行動導向教學方法的選用主要依據教學目標、教學內容、學生特征、教師素質和教學環境等因素。單項技能訓練可采用效率較高的“示范—模擬法”“任務驅動法”,而對于綜合性專業訓練項目,應采用功能強大、環節完整的項目教學法;對于高職院校低年級學生和中等職校學生,由于其學習能力較弱,教師應該加強示范和理論講解,而對于具有較強學習能力的學生,應該更多通過小組合作完成計劃制訂、方案實施和成果展示;實習基地條件較為完善、經費較為充足時,可采用真實的項目教學,從而讓學生盡快適應職業要求。而當實訓設備以及經費不足時,采用“示范—模擬法”可以使更多的學生受益;當教學資源較為豐富、網絡設施較為完善時,教師應該減少直接干預,更多地發揮學生的自主性。而當網絡教學資源缺乏,教學信息化程度較低時,教師應該加強指導,向學生發放引導課文、項目指導書之類的教學文件。
3.選擇的步驟
第一步,分析教學內容的性質、特點,初步確定需要用的教學方法;第二步,準備必要的教學條件,當條件無法滿足時,對所選方法做適當調整;第三步,分析學生行動導向學習能力現狀,對所選教學方法進行合理組合,并通過分組調整確保教學項目順利進行;第四步,在實施過程中觀察實際效果,必要時對教學方案進行調整;第五步,評價教學方法運用效果,為下一次選擇教學方法提供依據。
三、行動導向教學組織方式
行動導向教學具有開放性、分散性、靈活性,組織形式與傳統的課堂教學有很大不同。選用合理的教學組織方式,是行動導向教學方法發揮作用的基本條件。根據近幾年來職業院校的改革實踐,行動導向教學可以采用以下組織方式。
1.空間組織形式
(1)小組協作式。根據“項目”和“任務”的復雜程度,將學生進行合理分組,并對小組內每位學生合理分工。在分組過程中,既要考慮到學生的個性特征,提高任務完成效率,又要注意通過崗位輪換等形式促進學生的全面發展。通過這種協作學習方式,不僅學習職業活動所需要的知識和技能,同時也培養學生在工作組織中的社會能力,增強責任意識、質量意識、安全意識和環境意識。一般而言,學生協作小組以3~5人為宜。在完成任務行動迅速和存在一定困難的小組之間,也可以開展一些協作,但要防止出現相互替代和“搭便車”的現象。
(2)模擬公司式。這種組織形式用于某個專業乃至多個專業的教學活動組織,可以將項目教學法或任務驅動法與角色扮演法相結合,創造最接近實際的職業情境。這種方式的優點是可以開展綜合性的項目教學,有利于培養學生的創造能力和創業能力,不足之處是對師生素質要求較高,在一般學校效率較低。目前,一些高職院校對傳統的教學組織機構進行了改革,按照公司方式組織專業,為開展行動導向教學創造了良好條件。
(3)混合式。將專業實訓室與傳統教室組合在一起,根據課程實施的需要隨時安排教師講授和學生實訓活動。這種方式的優點是融理論教學與實踐教學于一體,可以充分發揮教師的主導作用和學生的主體作用;缺點是可能造成不同項目組之間相互干擾,知識傳授不系統。
2.時間組織形式
(1)同步式。所有學生協作小組同時按照由易到難的順序依次實施教學項目,直到完成教學計劃。這種方式的優點是學習小組之間可以實現經驗共享,便于調整教學進度;缺點是教學基礎設施和實訓設備投入較大,不利于提高設備利用率,通常適用于專業學生規模較小(如只有一個教學班)的情況。
(2)交替式。在專業培養目標相同的條件下,同一專業的兩個教學班制訂不同的教學計劃,輪流在實訓基地實施計劃,交替的周期可以為一周、數周或是一個學期,某些較小的任務也可以按照課時輪換。如我國一些技工院校曾采用“周倒”方式提高設備利用率,南洋理工學院的某些A、B班5周左右進行一次輪換。兩個教學班輪換的周期與工學交替的周期是基本一致的,因而這個周期大小應主要根據教學內容和設備條件來確定。
(3)隨機式。某些教學項目受到氣候、季節或一些偶然因素的制約,教學時間的安排靈活性較大。譬如,建筑施工在我國北方冬季一般不能進行,農作物的播種、管理和收獲都有季節性,工業企業的設備故障帶有隨機性,與之相關的項目教學就要考慮這些因素。
總之,行動導向教學是職業技術教育的一個特色,在教學原則、教學方法、教學組織以及教學評價等方面都有著自身的內在規律,需要職教工作者不斷地探索。
參考文獻:
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