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關鍵詞 機電一體化;教學方法;多媒體課件
中圖分類號:G712 文獻標識碼:B
文章編號:1671-489X(2014)14-0089-02
機電一體化,英文稱作“Mechatronics”,是由Mechanics(機械學)和Electronics(電子學)兩個單詞組成的。從其構成就可以看出這一門技術包含的主要內容。隨著科學技術的迅速發展,很多高新技術如生物技術、微電子技術、新能源技術、新材料技術、海洋開發技術、空間技術、現代醫學技術、光纖通信技術等對現代機械設備的要求越來越高,智能化、自動化、柔性化是目前高新機械設備必須具備的基本能力。而機電一體化恰恰滿足了這一需求,從而為機電一體化的發展提供了動力。通過微電子技術和微計算機技術,使機械裝置、動力設備能夠成功地與信息、智能相結合,從而使產品結構和生產系統發生了質的飛越和進步。
機電一體化這門技術是其他許多高新技術發展的基礎,而它本身的發展又依賴于其他各種相關技術的發展。因此,為了迎合市場人才的需求,不少院校都增設了機電一體化這門課程。但是由于這門課程的綜合性和實踐性都很強,涉及相當廣泛的知識,具有很大的知識容量,不但學生在學習時會遇到困難,就連教師在進行教學時也常存在不少問題。
1 機電一體化教學目前存在的問題
由于機電一體化課程中包含了不少學科的知識,而且涉及的概念和專業名詞數量也相當多,而教學內容本身又十分抽象,這就使得學生很難在短短的一個學期內就將這門技術完全掌握。
機電一體化課程每一個章節所介紹的內容都包含著不同學科的內容,如上一章介紹了機電一體化的機械設計,下一章就開始講解機電一體化的檢測系統,而再下一章卻變成了計算機控制和接口技術,等等。這就使得每一章節之間的聯系變弱,學生很難在學習過程中將不同的章節串聯起來進行鞏固復習,無法對這門課程形成一個總體概括的印象,對學習這門課程的真正目的也難以理解,很容易產生每個章節只不過在復習以前學習的知識點的感覺,從而降低學習效率。
在進行每個知識點的實踐時,學生可以很快地對每個單獨的實驗內容進行理解和掌握,如傳感器實驗、電機驅動實驗等;但是一旦將這些實驗聯系起來進行思考,學生就不容易理解每個實驗之間到底有何關系,特別是如果給學生一張機電一體化產品的原理圖時,學生無法聯系實物和圖紙,從而使實踐課程失去原來的意義。
2 多媒體的教學方法
隨著科學技術的不斷發展,教學資源也越來越豐富多彩,傳統的板書教學模式已經不能夠滿足學生的學習需求,因此,多媒體的教學方法被越來越廣泛地運用于課堂中。多媒體教學不僅能夠直觀地展現出各種圖紙和文字,將知識更加快速地傳遞給學生,而且能夠提供界面友好、形象直觀的交互式學習環境,從而使課堂教學的效果能夠大幅度得到提升,而且也大大活躍了課堂的氛圍。同時,多媒體課件的豐富多彩也使得學生學習的積極性能夠很大程度地被激發出來,讓他們主動地參與學習,發揮他們的創造力。
機電一體化的課程在整個教學過程中并不對所涉及的每門學科進行細節性的講解,而是對相關的學科進行總的概括,著重于這些不同的學科之間的相互聯系。因此,借助多媒體課件,教師可以很容易地將以往難以用語言傳達清楚的知識點和問題進行形象生動、簡單直觀的展示,讓學生更加容易理解和接受。例如,進行機械設計傳動部分的授課時,可以通過不同動畫展示來使學生對幾種不同的傳動形式進行區分和掌握,從而掌握更多的信息,對難點和重點進行更深入的理解。
3 理論和實踐相結合的教學模式
在傳統的授課中,教師一般在課堂上按照知識結構進行授課,然后在理論教學后再進入實訓的環節;而在進行實訓教學時,一般會直接使用機電一體化的產品來進行講解,讓學生按照實訓指導書進行演示性實驗。這種教學模式很難培養學生的動手能力和創新能力,而且學生在進行綜合知識的利用時也常常出現問題,很容易影響繼續學習的積極性和動力。有些學生為了省事甚至直接抄襲其他人編制的程序和實訓報告,對知識點并沒有真正掌握,這就使得學生很難符合將來社會的需求。
教師在進行實訓課的教學時,應該對學生使用的教材進行全面的梳理和整合,并且結合目前學校所能夠提供的實驗實訓條件,將一個完整的機電一體化產品分成若干個實驗,并將這實驗分布到看上去各不相干的章節中進行;在學生對書本的理論知識有了總的了解后再進入到實訓環節,再根據目前已有的實驗條件,將學生分成若干個小組進行學習,從而更好地對學生進行指導和管理。
如針對機電一體化的課程特點,在學生學習理論知識的同時加入MPS實訓。MPS就是模塊化生產系統,這個系統由六個各自獨立又相互聯系的工作站組成,分別是上料檢測站、搬運站、加工站、安裝站、安裝搬運站和分類站。這個實驗的顯著特點是具有較強柔韌性,每站都有一套獨立的控制系統。在進行完每一個單元的學習和實訓后,還能將相鄰的實驗聯系起來進行思考,從而使學生能夠學習到復雜的控制、編程、裝配和調試系統。
由于該系統包含了機電一體化課程中所涉及的許多學科的知識和技能,因此學生能夠在一個綜合科技環境中對更多的知識進行全面綜合的認識和訓練,使自己的技能能夠不斷得到提升。
在進行實訓的過程中,學生根據教師分配的任務和相關的原理圖,自主進行機械零件的裝配、連線、軟件編程和調試,并查看最后運行的結果。這樣學生可以在更加自由的環境中進行學習和創造,使學生不再在一個封閉的環境中進行學習,有更多的思考空間進行探索。教師也可以及時地對學生出現的問題進行指正,對普遍性的問題進行解答,鼓勵學生積極地去尋找解決方法,并通過一些簡單實例的講解,使學生更好地掌握知識點。
4 改革考試形式
進行一門課程考核的主要方式一般是通過考試,而學生在應付這些課程時往往采用死記硬背的方式進行,雖然最后考的分數很高,但是在具體應用方面卻出現問題。雖然課程需要記憶,但是這并不是最終考核的目的,它只能作為理解課程的基礎,在平時的階段性考查中進行即可。
該課程在進行考核時更加強調應用能力的測試,因此,教師可以通過讓學生設計一個簡單的機電一體化的產品來考查學生對課程的掌握情況;或者提供相關的零件,讓學生根據圖紙進行產品的裝配并進行某一個功能的程序調試,根據學生完成的熟練度和準確度來進行判斷。同時對學生在平時課程中所表現出來的分析能力、調試能力、綜合運用能力進行加強,促進學生全面發展。學生的成績應該按照平時綜合測試和實訓報告等按照一定的比例進行綜合的判定,對于一些表現優異、具有創新意識的學生可給予適當的加分鼓勵。
5 提高師資水平
為了使機電一體化課程的教學水平能夠更好地提高,學校應該加強對教師的管理,引進一批具有高素質、高能力的骨干教師;同時安排教師定期去企業進行學習培訓,形成一支知識結構與年齡結構合理、教學經驗豐富、教學水平高、教學能力強的教師隊伍,使教師能夠在良好的研究氛圍中不斷提升自己。
6 結束語
在進行機電一體化的教學過程中,要抓住課程的重點內容,根據機電一體化不斷進步的實際技術和學校的實驗條件進行教學方法的改進,將理論和實踐更好地結合起來,從而使教學效果不斷得到優化增強。
參考文獻
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關鍵詞: 機電一體化 專業技能 培養方法
機電一體化技術是機械工程和電子工程、機械技術和電子技術合成的產物,其產品一般是在機械產品的基礎上采用電子技術、控制技術和計算機技術等通過相互滲透和融合所產生的新一代產品和系統。目前機電一體化是集機械、電子、光學、控制、計算機、信息等多學科的交叉綜合。近年來我國高職院校得到了快速發展,機電一體化專業在高職院校教學體系中占據了非常重要的位置。機電一體化專業以培養實用型和技術型人才為目標,技能訓練教學對于機電一體化專業是非常重要的。
1.人才培養模式是專業建設的根本
面對社會對高技能人才的需求和當前具體形式,應該對人才培養模式進行改革和創新。將校企合作、工學結合作為人才培養模式中的一項重要任務,加強學生的社會實踐和生產學習,推行學、做合二為一,產學一體化的新型人才培養模式,有效拓寬“理技一體化”教學途徑。
在這種人才培養模式中,學生在企業生產一線的實習時間很多,能夠接觸到最新的生產設備,學習到最實用的專業技能。不僅積累了工作經驗,提高了操作能力,而且提高了就業競爭力。人才培養模式是緊隨著現實需要而變化的,在實踐過程中,要根據市場變化和崗位需求對教學模式進行調整。
2.合理利用資源,加強訓練基地建設
高職教育對技術、技能訓練要求比較高,對實訓條件的要求遠比普通高等教育高。據發達國家相關統計顯示,培養普通高等教育人才的成本為應用型人才的2/5,要想搞好高職教育,在地方政府財力有限的情況下,僅依靠學生繳費是難以實現目標的。可以采取以下措施解決上述問題:(1)各高職院校對學校自身發展建設進行規劃,合理利用資源,把每一分錢都花在刀刃上;(2)創新辦學體制,拓寬辦學投資渠道,實現投資渠道多樣化。從目前湖南高職院校的發展來看,可以采取多元化合作辦學方式解決這一問題。主要思想是擺脫單一的政府辦學體制,通過銀行貸款、自籌集資、尋求企業投資、吸引外資等多種渠道籌措資金,努力改善辦學環境與技能訓練條件,使高職教育的專業技能訓練教學得到保障。
3.整合教師隊伍,實現理論教學和實踐教學一體化
對教師隊伍進行有效整合,努力培養“雙師型”專業教師,實現理論教學和實踐教學一體化。具體講就是,把機電一體化專業課程中的專業技術理論課和實習課進行有機結合,由一名專業教師擔當教學任務,采用理論和實踐相結合的教學模式。重點是做好理論和實踐的密切聯系,用實踐驗證理論,用理論指導實踐。
4.建設特色課程
在課程設置上根據對企業人才需求情況和對近幾年畢業生就業情況的調查,以工作過程為導向,以工作任務或產品為載體,根據學生就業崗位群的任職要求,參照相關職業資格標準,通過與企業有關人員共同論證,進行課程設置。課程內容的確立與工作過程各階段的任務密切相關,在與企業的深度耦合中,通過對職業崗位群從業人員和與職業崗位群有關人員及專家進行調查,通過對在職業崗位上工作的學生的描述,經過分析、歸納、整理、綜合,確立職業崗位工作過程中不同階段的工作任務,將工作任務和內容轉化為學習領域的課程內容,通過對工作過程各階段的各級工作任務的使用頻率和難易程度進行分析,確定適用于不同層次的專業核心課程內容和學時安排。
5.技能培訓為核心
技能實訓教學要突出應用能力和綜合能力培養。
5.1基本技能訓練
認真練好傳統的基本功,如鉗工鋸切割、鑿切、切割和備案、鋸位置、鑿切精度等都要精益求精,扎實到位,使學生達到能干、會干、實干、巧干、精干的目的和水平,真正實現“干啥像啥”的目標。
5.2熟練掌握設備及工量器具
學生學習各種技能首先要熟練掌握各工種工量器具的使用方法、結構構造和工作原理,能夠進行基本的維護和修理。
5.3理論后的第一次練習
第一次練習激發興趣,然后探索理論,是一種有效的方法。如鉗工的鋸削實訓,先讓學生畫線看誰的鋸縫直,然后根據訓練情況,研究和討論鋸縫歪斜、鋸條斷和鋸齒狀的裂縫。如整機組裝訓練,讓學生在同一時間基本掌握裝配過程,并要求學生在本子上寫上作品,從而更深入全面地了解課程的運作。
機電一體化高技能人才培養不僅要改革教學模式,更新教育觀念,更要培養學生生存、學習、合作的綜合能力。改變教學模式,應用理論、技能實訓、企業實踐為一體的“理技一體化”的教學模式,以便為我國機電一體化產業提供更多高技能的專業人才。
參考文獻:
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關鍵詞:高職機電;工程體驗;課程整合
作者簡介:丁度坤(1981-),男,廣東汕頭人,東莞職業技術學院教師,博士,研究方向為機器人技術、光機電一體化,高職教育。
課題項目:廣東高職研究會重點課題“增強高職院校工科類學生工程體驗方法研究”(編號:GDGZ11Z001),主持人:丁度坤;東莞職業技術學院校級課題“PCB板微鉆視覺檢測方法研究”(編號:2011c13),主持人:丁度坤。
中圖分類號:G712
文獻標識碼:A
文章編號:1001-7518(2012)18-0086-04
高職院校承擔著為國家培養高技能復合型人才的重任。高職院校的畢業生,必須在掌握相關專業技能的基礎上,具備相關的工程能力;必須培養相關的職業素養與嚴謹求實的敬業精神;必須使其在進入工作崗位之前,具備對企業工程文化的認同感。國家工程教育專業認證標準以及美國的ABET對此都有相關的文件規定[1]。
可是目前,大多數高職院校的課程設置,均是偏重于學生專業技能方面的提升,而忽略了對其工程文化、工程能力等方面的培養。學生在進入相關工作崗位之前,普遍缺乏基本的工程經驗以及對工程文化的認同和了解。從某種意義上來講,這也是造成我國企業的產品質量不穩定的根源所在。
培養工程類畢業生的工程能力,使得在進入相關設計制造崗位之前,對企業工程文化具備一定的認同感,培養其嚴謹樸實的敬業精神,有利于從源頭上保證產品的生產質量,具有極其重要的意義。本文將以培養學生的工程能力為主線,以機電類學生為研究對象,構建工程能力與工程文化一體化教學的自動線實訓課程,著力使學生獲得一種類似于實際的工程體驗。
一、體驗感在工程類人才培養中作用
體驗感的概念來源于心理學,指的是人類在與環境的交互中所獲得的個人經驗。概括地講,人的知識來源有兩大途徑:一是通過書籍、老師傳授、圖片或者文字等方式間接獲得;一種是通過實踐直接獲得。而體驗感更強調的是后者,從某種意義上來講,通過實踐直接獲取的知識要比通過間接手段獲取的知識更為重要。這是因為環境的信息可為學習者提供豐富的背景,方便學習者協調與更新自己的知識體系;另一方面,體驗過程中獲得的成功和獎勵也會使學習者建立起更為濃厚的興趣和自信,激勵其不斷獲取新的知識。
體驗感教育對工程類的人才培養尤為重要,因為工程類的課程絕大部分均是實踐性相當強的課程,工程科學本身也是在不斷地發明與創造新事物中得到發展的??梢哉f,工程知識的認知過程就是從具體到抽象,再由抽象到具體的反復過程。工程師的知識體系來源于社會生產的實際。將工程體驗感融入工程類課程的教學當中,有助于學生更好地理解各種基礎知識和專業知識;有助于培養學生嚴謹樸實的敬業精神;有助于學生正確認識理論與實際、知識與能力的關系;有助于學生發現自己的優勢和興趣,為其未來的就業奠定基礎。回憶我國第一批大學生的成長歷程,他們絕大部分都有工廠、農村的實踐經驗,所以盡管他們的理論基礎不如應屆高中畢業生,但他們的理解與接受能力卻要比應屆高中畢業生強,因此這批學生在畢業后很快就成為了各個領域的骨干,在各崗位大顯身手,為我國的改革開放做出了巨大的貢獻。而反觀目前的大學畢業生,入學后就根據學校的人才培養計劃按部就班地學習一門又一門的公共基礎課和專業基礎課。工程經歷的缺乏使得各門課程對他們而言都是獨立的,無法在相關工程背景的指導下,將各門課程有機地聯系起來,構筑自己的知識體系,也就更談不上能力的形成了。不少學生,學了一個學期的課程,都還沒弄清楚這門課程的用途,要一直到走上工作崗位,從事了相關的技術崗位,參加了一些實際的工程項目,才能理解在校期間所學課程的作用,這嚴重制約了個人未來的發展。
為培養學生的工程能力,營造一種工程體驗感,國內外許多高等院校均專門開設了相關的課程。如美國哈佛的三一學院工程系就開設了“工程設計導引—移動機器人”課程,每年選課人數約2O人。課程以滅火機器人競賽為背景,通過研制參賽的機器人,“旨在為學生提供一年的工程經驗,以培養專業技能,建立專業視角,了解工程世界的社會與人文環境”[1]。麻省理工學院的航空航天工程系開設了“航空航天與設計導引”選修課。通過課堂教學、互聯網教學和航天器設計項目為學生營造了“提供真實的工程體驗”[1]。瑞典的林克平大學開設了名為“Engineering Project Y”的工程導引課程,學生將用一學期四分之一的學時修該課程。課程包括講課、討論、項目工作和項目總結報告幾個部分。每年大約有140名學生選課,來自5個系的教師參與指導,構建10個不同的項目。每5個學生為一組開展工作,完成從構思、設計、實現到評價的全過程[2]。Joy Beatty等提出了一種游戲式的教學模式,針對計算機工程需求分析師的課程特點,設計相應的游戲項目,讓學生在游戲中得到相關知識的工程體驗[3]。René Sallier等根據測試專業學生的特點,設計了血壓測試項目,使用了NI公司的LabVIEW平臺,讓學生自主去構建相關的軟硬件,并體驗血壓測量,增強其工程體驗[4]。國內深圳大學的費躍農等以機器人教學套件為載體,為新生開設了滅火機器人的早期工程體驗課程,旨在增強學生的學習興趣[1]。
二、機電類專業人才培養目標探索
近年來,隨著我國制造業的持續發展以及國家產業政策的調整,各企業普遍出現了“招工難、用工難”的困境,生產設備的自動化是解決上述問題的最佳途徑。它能有效地緩解企業“用工難”的困境,提高勞動生產率,保證產品質量的一致性,且能將人類從單調、惡劣的生產環境中解放出來,是未來制造企業的發展方向。全球知名的制造企業—富士康甚至提出了百萬“機器人大軍”計劃,計劃在未來十年內,在生產線上配置百萬臺機器人,用來代替人工進行生產、搬運。而以單片機技術、液壓氣動技術、電氣控制技術、傳感器技術、PLC技術、網絡及通訊技術等多學科交叉的機電一體化方向正好順應了這一趨勢,在近年來也得到了迅猛的發展。
現在,基本每個工科類的高職院校都開設了機電一體化專業方向,可是目前國家卻沒有關于機電一體化方向的專業標準出臺,這使得各院校在機電一體化專業的課程設置方面,各有特色,有的偏機械方向,而有的偏重于電氣方面。同時,由于缺少機電一體化的職業技能評價體系,以及機電產品本身的復雜多樣性,使得機電一體化方向在人才培養方面存在很多急待解決的問題。如何明確機電人才的培養目標、加強專業建設、并以此制定相關的人才培養方案成為了擺在各院校面前的一道研究課題[5-7]。
培養目標的確定對高職院校而言是非常重要的,它直接關系到后續專業課程的設置,直接影響到學生在校期間學到知識的多少、掌握職業技能的深淺、畢業時能從事的崗位以及是否能較好地勝任相應崗位的工作等實際問題。
我院近年來非常重視對機電方向人才培養目標的修訂,通過召開培養方案研討會、到相關企業調研、畢業生信息反饋等方式,著力于制定最合理的人才培養方案。從調研的情況來看,目前,機電一體化方向畢業生的就業崗位群主要有:(1)機電一體化設備和自動生產線的運行、安裝、調試和維護;(2)各種機械設備的自動化、數字化改造;(3)自動化生產車間的生產工藝設計、質量管理、生產管理等崗位;(4)新興的崗位如機器人的維護、維修技術員等。
據此確定了我院機電一體化方向的人才培養目標為:自動化生產設備的安裝、調試、操作、維護與管理。圍繞此培養目標,我院將機電類的課程劃分為四大模塊,分別為:職業工具課模塊、職業基礎課模塊、職業核心課程模塊以及職業選修課模塊,如圖1所示。
三、機電類工程體驗一體化實訓課教學設計
為使學生獲得一種更為真實的工程體驗,我院從多個方面進行了探索。選取了“自動線的安裝與調試”實訓課作為試點,將工程文化課也融入其中,如圖2所示。將其貫穿于整個實訓課的開始、實施以及最終的課程評價當中,極力營造一種類似于實際生產的全過程,使得學生獲得一種接近于未來實際工作崗位的工程體驗,培養其團隊協作能力、溝通能力以及嚴謹樸實的工作作風。
(一)工程文化課程的選取
工程文化是指企業在實際的生產經營活動中,逐步形成的、為全部員工所認同的、帶有特色的價值觀、生產作風、經營理念、企業精神、企業道德準則等各方面的總和[8-9]。它是企業全體成員在長期的生產與經營活動中日積月累而形成的,是企業的靈魂所在。優秀的工程文化是企業在激烈的市場競爭中出奇制勝的法寶,是企業實現可持續發展的軟實力。從目前許多院校畢業生頂崗實習與就業情況發現,大多數畢業生并不能適應企業的要求,難以真正轉變為一名合格的企業員工,適應崗位需求。而從用人單位反饋來的意見又可看出,畢業生的專業技能并不是當前用人企業看重的第一要素,企業更為重視的是員工的基本職業素質、對企業的忠誠感以及對企業工程文化的認同程度。所以,在校期間提前對學生進行企業工程文化的相關教育,培養他們對工程文化的認同感就顯得非常重要。
而一個企業的工程文化,往往是各具特色的,但也有其共性所在。因此,選取了最具代表性的工程文化四大共性部分作為我院學生的工程文化培訓課程,它們分別為:企業對員工的職業素養要求;6S理念(即整理、整頓、清掃、清潔、素養、安全);企業的品質理念;企業的生產管理理念(選取了豐田的看板管理方法)。將這些共性的企業文化貫穿于實訓課的全過程,培養學生對工程文化的認同感。
(二)工程體驗實訓課的設計
為使學生獲得一種類似于實際生產的工程體驗,選取了“自動線的安裝與調試”實訓課作為實施載體,并在其中貫穿了相關的企業文化課程。我院的“自動線安裝與調試”實訓是作為“機電一體技術”理論課的實訓課程而專門開設的,課時為84學時,共歷時3周時間。要求學生在實訓前必須具備電工電子基礎、傳感檢測基礎、PLC編程基礎、電機原理與驅動等前期知識。
實訓課選取的設備是亞龍公司的YL-335B自動化生產線實訓臺,如圖3所示。它模擬了一條自動化生產線的下料、搬運、加工、裝配、分揀的全過程。
整條生產線包括了5個工作分站(即供料站、搬運站、加工站、裝配站與分揀站),各分站使用了西門子的S7-200PLC進行控制,可對其進行單獨控制,也可將各PLC組合起來,進行聯網控制。根據實驗臺特點,將實訓課劃分為供料站、搬運站、加工站、裝配站、分揀站的拆裝與調試,以及整線的安裝與調試六大實訓模塊,每個模塊均可自成一體,對學生的機械拆裝、電氣路連接、PLC編程、觸摸屏技術等多個方面進行訓練,提高其專業技能。以其中的“供料站拆裝與調試”實訓課為例,其具體的教學過程如表1所示。
(三)課程的實施與評價
課程的具體實施過程是先由指導老師講授企業工程文化課,以及講解體現企業工程文化的實訓注意事項,總共為12學時。然后進入實訓環節,實訓環節極力模擬實際自動化生產設備的安裝調試過程,采用采用小班制,每班學生數在40~50人之間,以小組形式進行實訓,各組配備一臺實訓臺,各小組的學生數為5人左右,配備2名專業教師進行指導。
對每一模塊的實訓,其教學實施過程是先由指導教師對實訓內容做簡單講解,然后并對各組下發任務書,最后對各小組的完成情況進行評價,相關的評價標準如表2所示。
四、結束語
工程能力的匱乏是我國高職院校學生普遍存在的問題,直接影響了學生對未來的崗位適應程度,乃至企業產品的品質等方面。因此,本文以“自動線安裝與調試”實訓課為載體,融入了職業素養、企業6s理念、企業的品質理念以及豐田的看板管理模式等共性的工程文化課程,極力營造一種類似于實際的工程環境,進行工程體驗一體化實訓課教學的探索,使學生在實訓的同時獲得一種工程體驗感。
從實施的效果看,參加過工程體驗實訓的同學,其對未來工作崗位的適應能力明顯增強了許多,實訓的效果也有了顯著提高。去年我院第一次參加“自動線的安裝與調試”全國技能大賽,就取得了團體三等獎的良好成績,這也從另一側面說明工程體驗一體化教學的有效性。
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Abstract: Starting from means of modern remote education, this article discusses the function and application strategy of informationalized remote education in the teaching reform of mechanical and electrical integration. At the same time it also shows that the application of modern remote education is the effective complementation of the construction of the vocational education practical teaching system.
關鍵詞: 信息化遠程教育;機電一體化;實踐教學
Key words: informationalized remote education;mechanical and electrical integration;practice teaching
中圖分類號:G643.2 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2014)02-0250-02
0 引言
信息化遠程教育作為一種全新的教學模式,一直延續到到多媒體、計算機網絡、衛星通信、電視直播、電子黑板等現代教學媒體及設備,用新的教育理念將教學信息資源共享、共建、共開發。一般而言,圍繞教學活動為中心開展的信息化遠程教育平臺,學習任務可以不局限于教室內進行,隨時隨地都可以進行學習活動,對于教師而言還可以在平臺上教學課件,實時更新學習內容,補充學生的知識容量,同時還可對學生的學習進行實時跟蹤、檢查、考核評估。對于學生而言,可以不局限于示教空間的學習,還能及時與老師在平臺上溝通解惑。以下是一個遠程培訓課程的過程:
信息化教育遠程平臺是描述了一個完整的教育信息化系統。該平臺以“縱橫交錯”的邏輯關系支撐整個教育信息化系統的平穩運行。所謂“橫”指的是基礎設施系統、應用集成,信息交換平臺、教育信息化應用系統、電子校園信息門戶,模塊間相互關聯,形成平衡的整體業務能力;而“縱”則指開發工具、安全管理,運營維護,提供了系統安全,管理和開發的能力。
1 信息化遠程教育對“機電一體化技術”課程的教學構建
1.1 教學方法的改變 機電一體化技術是一門綜合理論性、實踐性很強的課程,涉及知識面廣、容量大。傳統的教學方法都是按照機電一體化系統的組成功能,將機電一體化系統分為若干個功能模塊,逐一進行講解,例如分別講解機械本體功能模塊,傳感檢測功能模塊,自動控制技術、單片機技術、電氣控制與PLC、傳感器技術、液壓與氣壓傳動技術中央控制功能模塊等等,傳統的教學方法是將這些模塊分割教學,割裂了機電一體化系統各個功能模塊之間的有機聯系,從而造成了學生學不能用,用不知所用等弊端。就教師而言,由于課程綜合性強,對教師的整體知識貫通面要求較高,而模塊分割的實踐教學模式化,不能有機地銜接與貫穿,教學內容缺乏對學生的吸引力;就學生而言,學生認為本課程的學習是對前面所學課程知識的復習,缺乏機電一體化技術綜合運用的能力。信息化遠程教育采用遠程實時多點雙向交互式多媒體仿真系統,實現跨越時間和空間的信息傳遞過程,有效地結合各種教育資源的優勢,讓平臺教學服務,更生動、更大質量的傳遞教師所要講授的內容。因此,特別適合于在機電一體化教學中的應用。例如,在進行自動化流水線的教學中,可結合信息化遠程教育中的共享課件資源展示企業自動化流水線生產的全過程,從自動上料、傳輸、加工、檢測和入庫等各環節了解機電一體化運用環境、機電一體化的分類、工作狀態和系統組成,從情景上讓學生認知機電一體化技術的學習領域,使學習過程具體化,克服傳統教學中抽象化的描述,促進學生對機電一體化專業的學習熱情。
1.2 構建新的教學模式 “機電一體化技術”知識面寬泛,在內容的選取上應緊緊圍繞工作任務完成的需要展開,以技術應用能力的培養為核心,體現“做中學,學中做”的教學理念,將所有知識貫穿于子任務中。以工作任務為中心,以網絡模擬仿真與實際操作為載體,讓理論知識穿針引線,幫助學生掌握知識、技能、方法。融“教、學、做”于一體,提高學生的實踐能力和動手能力,與社會接軌成為實用的職業技術人才。例如,在工業機器人子任務中,先從資源庫中調取工業機器人在自動化流水線上的工作過程,從不同的行業了解機器人的種類;從機械手的運動軌跡分析機械手的自由度,熟悉機械手的結構;了解機械手的機械傳動和電氣驅動;傳感器的類型及人機交互系統等,在此基礎上用三維動態圖像展示機器人的整個組裝環節,這個時候教師使用一個稱為“黑板”(Blackboard)的網絡輔助教學工具平臺提出子任務,分析說明任務中的技能要求目標,讓學生在遠程資源平臺上找資料,小組間用BBS互相討論,并且及時與教師在線交流,探討方案,做出工作計劃,教師審核通過。具體設施時學生用信息化遠程平臺上共享的仿真系統,通過仿真模擬再現完成整個任務的全過程,教師還可以通過仿真系統中的故障設置排除模塊對學生進行考核,然后提交電子檔的實驗報告,自測,評估。實踐證明這種教學模式激發了學生動手組裝機器人的欲望,提高了到手能力。
2 拓展視野體會樂趣
機電一體化技術傳統教學模式中為了加深學生對專業知識的理解,常在結束課之前布置作業,或者老師在最后做小結。而遠程教育資源可以利用“聲像并茂”的模擬仿真視頻更能使學生加深對機電一體化技術課程的理解。如在機器人課題完成之后,讓學生實時在線觀看校企合作共同構建的網絡傳輸視頻,現場再現師兄師姐們進入企業的工作情況,便于學生理解自己所完成的課題在實際運用工作中的重要性,也加深了對課題中出現問題的掌握和理解。同時,在這個網絡平臺上,開放教學大綱、教學日歷、講義教案、習題、多媒體課件和圖片視頻等課程資料,學生可以隨時上網查閱和下載。積極開展課程試題庫和項目庫建設,不斷豐富和完善課程習題、試題、項目文檔、項目圖片和最新發展動態等學習素材,通過多種模式使學生深入了解課程具體內容,并通過網絡實現師生互動,在BBS論壇上與同學老師共同探討,用模擬仿真系統軟件驗證設想,提交電子版作業,老師對學生提交的作業進行檢查和答疑,提高了效率和針對性。網絡資源的豐富資料使學生可以充分利用課余時間自主學習,提高學生的自學能力,同時使學生了解機電一體化的最新發展情況,擴大學生的知識面,使學生真正吸收課程內容,掌握機電一體化領域知識和技能。
3 結束語
建設好信息化遠程教學,且與傳統知識講授有機結合并融為一體,能有效地節約教學資源,提高教師的工作效率,充分調動學生的學習自主性和創新精神,提高學習效率和效果,實現工學一體化的培養目標。
參考文獻:
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關鍵詞:標準化中德班;專業設置;雙師型;小班制;項目教學;畢業
中圖分類號:[G40-012.9]
“中德合作職業教育教學模式(機電一體化專業)項目”即標準化中德班,是河南省實施職業教育攻堅工作的組成部分,是河南省職業教育國際交流合作三年行動計劃的重要一步,是省教育廳2012年職業教育的重點項目。標準化中德班采用德國的教學模式、工藝裝備、進行教學、實訓、畢業實習。規定學生在學校學年,然后到德國在華企業實習一年,畢業時參加德國工商大會考試委員會組織的畢業考試和頒發畢業證書,畢業后到德國在華企業簽約上崗工作。
該項目甲方北京思威普智業投資顧問有限公司,乙方河南省教育廳遴選的6所中等職業學校之一。雙方在河南省教育廳的領導下,共同推進河南省職業教育的改革,全面提高我省職業教育教學質量,提升職業教育服務中原經濟區建設的能力。項目規定企業出資參與培養企業所需的專業技能人才。甲方承諾在學生到德國在華企業簽約到崗30個工作日內,企業以每位學生人民幣5000元的培養費支付給畢業學校。河南省以此為契機,讓更多的企業出資加入到河南省職業教育的人才培養中來。
通過實施標準化中德班合作項目,率先在河南省建成一批教育理念上與國際先進理念接軌,教育、教學質量國內領先,教學模式創新,雙師型教師團隊建設,聯合企業出資參與技能型人才培養,畢業生高質量就業的“精英”型中等職業學校。
經過河南省教育廳的最終確定,漯河食品工業中等專業學校為首批開設標準化中德班(機電一體化專業)項目的學校之一?,F機電系派出的七名不同專業的教師,到鄭州和德國紐倫堡兩地的中德職業教育基地學習、實訓已歸來。我校既然承擔標準化中德班項目,就必須對標準化中德班認真的了解,對它的運行過程深入的解讀。標準化中德班是如何運行的?標準化中德班的人才培養模式、教學模式具有五個顯著特點。
第一,標準化中德班符合職業教育的專業設置與工廠企業的生產對接、教學過程與生產過程對接、課程素質的培養與企業的職業素質要求對接。真正實現校企結合、工學交替、訂單教育,保證能為企業和社會培養出應用型、技能型人才。
第二,承擔標準化中德班授課的教學團隊中的教師,都是嚴格按照“雙師型”的要求選拔、培養的。
標準化中德班的教學團隊是根據機電一體化技術的實際要求精心設計的。而教學團隊聘用的每一位授課教師,上崗前首先按專業進行挑選,然后在國內進行對口培訓,繼而到德國本土再強化培訓,最后由德國工商大會考試委員會組織執業教師資格的考核,由德國工商大會上海代表處頒發德國機電一體化專業教師執教資格證書。
選派師資條件:1,具備與項目專業一致的教師資格,最好在企業機電技術崗位工作過。2,具有幽默感和極強的感染力;是學生喜歡的,能夠跟學生一樣對新事物保持興趣。3,選派師資必須經過標準化中德班教學模式的培訓,獲得德國機電一體化專業執教資格證書。
標準化中德班進行嚴格的教師培訓,培訓中教師所學的理論知識、實踐技能與將來任教的課程完全一致。這種全員培訓的系列措施,保障了教學團隊的“雙師型”教師符合中德機電一體化班教學的執教要求。
強調教學團隊的建設。標準化中德班重視、強調教學團隊的建設。為了形成教學團隊,根據教學的實際需求,每個機電一體化專業班配有七名專業教師和一名英語教師。通過對教學任務詳細地分解,一個蘿卜一個坑,對七名教師按專長進行細致的地分工,電工、PLC、電子、鉗工、車銑工、數控加工、液氣壓傳動等各選一名。任課教師還要分工協作,形成合力,充分發揮教學團隊的作用,在人才培養中會收到事半功倍的理想效果。
第三,采用“小班制”和實訓現場進行教學的模式,是標準化中德班的重要亮點。
標準化中德班的三年教學分兩部分:在校內進行兩年教學,在德國在華企業進行一年教學。三年教學中都采用在實訓現場師傅帶徒弟、手把手教的教學模式,符合職業教育對教學方法的根本要求。
標準化中德班在校學習期間,采用小班制教學,嚴格規定每個教學班限招20名學生。每個班配有8名專職專業課教師。法律法規、環保等素質培養的課程,另有老師兼任。強大的教師團隊成為標準化中德班質量的有力保證。而課程教學的特點是:沒有純理論課學習,全部課程采用在專門實訓車間進行。由4名學生構建一個討論小組的形式實操訓練,完成所有課程的學習任務。
中德班的學生在德國在華企業的實習課程的學習要求遵循三條原則,一是將2年在校學習轉化為在企業專業對口的崗位進行實際演練,二是學會在崗位工作中處理和解決專業技術問題的能力,三是熟悉企業的崗位工作環境、工藝流程、企業的規章制度,為畢業后簽約上崗做好充分準備。
采用小班制,沒有純理論課學習,全部采用在實訓現場進行項目技能教學,教學過程中采用師傅帶徒弟的模式,“雙師型”教師和學生在操作臺上始終面對面、手把手的教和做是標準化中德班的教學中的五個重要亮點。中德班教學中廣泛采用“四步教學法”來組織課堂教學。老師和學生圍著六角工作臺,第一步教師展示準備的材料、工具、設備;第二步老師做加工制造進行示范;第三步學生模仿操作;第四步老師檢查后作總結?!八牟浇虒W法”是適合職業教育的典型教學模式。
第四,標準化中德班所教的課程實行全程的項目技能教學。
標準化中德班的教學全程都實行項目教學法。由教師把機電一體化專業的技能要求,分解成若干個項目,學生逐個項目的集中學習。不采用一成不變的、年復一年使用的固定的教科書,而是發放一些德國企業現實生產過程中的技術資料作為參考資料。通過在技能訓練,制做某一具體產品的過程中,理解專業理論知識,學會專業技能的教學方式進行教學。項目教學法是德國職業教育的典型特征。項目教學法是以項目為主線、教師為主導、學生為主體。其重要的環節是把專業理論知識融會在一個實際產品的制造過程中,讓同學們在完成產品的制造過程中不但掌握實際技能,還學會專業理論知識。
為了保證教學全程的項目教學,開設中德班還必須保證做好16種標準化。場地標識標準化,使用標準化中德班實訓車間內外統一標識標牌(中英文)。教學設備標準化,每個教學班定制4臺德式六角形綜合實訓臺,6套機類工量具(30件/套),共計24套+電工工量具箱23個(27件/箱)。教學資料標準化,為確保教學質量,教學全過程學生使用統一的車間專業課題練習冊。中德班的學生選拔和待遇標準化,給予參加中德班學習的學生,提供同等的學習、生活、文體活動,獲得學歷證書及相關證書方面公平對待。質量保證標準化,每學年開設1-2個標準化中德班(每班16-20名學生),保證他們的教學必用的設備設施,獨立使用的車間,能夠確保水、電、工量具、耗材的全部運行費用。學生到企業生產實習標準化。教學中每節課的統計表格填報標準化,讓教學管理部門了解到真實的學習進度、學習效果。學生畢業安排標準化,通過德國工商大會機電一體化專業畢業考試的學生,保證安置到德國在華企業對口的崗位。一系列的標準化,保證了教學全程的項目技能教學要求的貫徹執行。
第五,標準化中德班學生的畢業考試和畢業證書的頒發由德國企業的主管部門考核和頒發。成績評定采取嚴格與機會并存,符合職業教育的學生實際。
標準化中德班的考試安排并不多,前兩年只進行一次考試。但更重視學生平表現的考核記錄。對每個實際項目教學過程中,都會安排理論知識考查、實踐技能考查、職業素質考查、團隊合作精神考查。全部考查都采用嚴格的標準化考查。并要求辦學單位按照德國設計的表格定期填寫和報告??荚嚥欢?,但要求學生的自我總結多,每個教學階段完成的產品多。特別是學生的畢業考試不是由辦班的學校主持,而是由德國企業的主管部門----德國工商大會(上海代表處)主持。這種由管理德國企業的領導機構用嚴格的標準化考核后,再頒發畢業文憑的做法,提高了中等職業學校畢業證書的含金量、社會的認知度。有效地避免了“王婆賣瓜”之嫌,更能為德國在華的7000多家工廠、企業承認和接受。為了激勵學生的學習,標準化中德班的畢業考試又很人性化,每位學生都有2到3次畢業考試機會的資格,保證每個努力學習的學生都可以獲得德國工商大會的畢業證書。又因為有“雙元制”的優勢,在企業的學生參加二次畢業考試也很方便。
【關鍵詞】名校建設 機電一體化 創新和實踐
【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2013)12-0225-03
一、專業建設背景和分析
1.專業建設背景
我國相繼出臺了汽車、鋼鐵、紡織、裝備制造、輕工業等10大產業調整振興規劃,規劃方案中涉及到的都是對國民經濟有重大影響的產業,其中75%以上涉及制造業。“十一五”期間,山東省新興支柱產業中技術含量相對高的電子信息業、先進裝備制造業及專用設備制造業發展迅速,投入及產出增長均處于領先地位。以上支柱產業的高速發展擴大了我省對機電一體化技術專業的人才需求,為本專業的發展提供了良好的產業背景。
山東省教育廳、財政廳聯合發出通知(魯教高字[2012]14號),公布山東省名校工程首批立項建設單位。我院榜上有名,入選山東省高校首批技能型特色名校立項建設單位。本專業入選為名校建設重點專業之一。
2.人才需求分析
通過對濟南市及周邊地區工業園區開展了機電專業人才需求調研,通過調研發現,隨著區域內經濟的發展,工業自動化程度的提高及人力資源成本的上升,機電設備的廣泛使用,企業對高素質技術技能型機電一體化技術人才的需求旺盛。調查結果顯示,機電設備安裝與維修專業從業人員中,具有大專以上學歷的占50%,而能夠對數控機床、自動化生產線等復雜機電一體化設備進行維修的僅占15%,企業急需大量面向生產第一線的機電一體化專業高素質技術技能型專門人才。
二、專業創新和實踐
1.組建理事會,完善指導委員會,形成校企合作長效機制
組建系校企合作理事會,理事會是電氣及自動化系校企合作指導機構,負責審定專業建設規劃、人才培養方案、師資隊伍建設規劃、實習實訓基地建設方案等;完善校企合作的制度建設,建立激勵機制和約束機制;每年舉辦1次校企合作聯席會議,建設校企合作長效機制。
進一步完善專業建設指導委員會結構,專業建設指導委員會由專業帶頭人、企業專家、專任教師及用人單位相關人員組成。根據社會經濟發展的需要和企業生產的情況,及時將掌握最新技術、最新技能的專家教授和企業人員吸納補充到委員會中,使企業專家、專任教師、用人單位相關人員的比例基本保持1:1:1,提高委員會工作的針對性和有效性。
制定校企合作章程和制度,構建成“多元主體、內外結合”的教學質量保障體系。
2.人才培養模式的創新和實踐
貫徹我院“高端引領,特色立校,內涵發展,多元辦學”的辦學宗旨,按照“校企合作、工學結合”的人才培養模式改革的要求,在機電一體化技術專業實行“校企互通、學做合一”的人才培養模式,推進“卓越技師”的人才培養模式。
(1)“校企互通、學做合一”培養模式
與對口企業共同實施“校企互通、學做合一”的人才培養模式,在三年建設期內,引入山東棟梁科技設備有限公司和山東安迪斯電梯工程有限公司兩家企業,繼續加大與“校中廠”濟南第六機床廠的人才培養合作規模,實現企業生產與專業教學零距離融合,學生在真實生產環境下由校企共同培養?!靶F蠡ネāW做合一”的人才培養模式如圖1所示。
(2)創新“卓越技師”人才培養模式
按照高職院校人才培養目標定位的要求,結合技師職業素質及技能要求,本專業2011年組建了“卓越技師”班,培養“??茖W歷+預備技師”的高素質技術技能型人才,實現了高職院校在機電一體化技術專業中人才培養的創新。
1)學歷教育與技能培養并重
根據機電一體化技術專業高職學歷教育要求,按照卓越技師人才培養方案的安排,將二級國家職業資格標準與課程標準對接,借鑒人社部一體化課程教學改革的經驗,加大校企合作工作力度,開發制定一體化課程教學標準;校企共同開發課程內容、編寫一體化校本教材及培養一體化課程教師。
建成具有專業特色鮮明的技能大師工作室或教學名師工作室,通過大師或名師與學生采用“學徒制”的方式,將數控機床檢修技術、電梯維護維修技術及工業機器人調試維修技術等典型的機電設備電氣方面的維修與調試工藝引入課堂。
充分發揮“校中廠”(濟南第六機床廠等)的優勢,增強對“卓越技師”人才的實踐技能培養。本專業繼續加強與濟南第六機床廠的合作,總結指導教師帶領學生前往江蘇南通奔多電子新材料有限公司參與德國布魯克納電容膜生產線安裝項目的經驗,完善相關制度,增強學生一線實踐技能的提升。
2)素質教育與能力培養并重
堅持育人為本,突出以誠信、敬業為重點的職業道德教育和職業素質培養,堅持半軍事化管理與紀律作風建設相統一、堅持內強素質與外塑形象相統一、培養學生愛崗敬業、誠實守信、奉獻社會的精神和嚴謹求實的作風;切實抓好實踐和實訓環節教學,著力培養學生的實踐技能和創新能力。
3)推行模塊式課程一體化教學
根據針對維修電工技師的市場調研與崗位分析,結合維修電工技師職業資格標準,打破傳統教材編寫模式,把知識、技能前后關聯及內容有重疊的各教材重新組織,同時引入企業對技師要求的新知識、新技術等,形成新的模塊式課程,如電工儀表與測量模塊、電子技術模塊、電機與變壓器模塊等。模塊式課程將理論知識、技能要求及職業素質融為一體,安排具有雙師素質的教師實施一體化教學方式。
3.以能力培養為核心,強化實踐教學體系和頂崗實習
圍繞人才培養目標,參照行業技術標準和職業資格標準,構建“層次+模塊”的實踐教學體系;以能力培養為核心,強化學生頂崗實習,提高學生的實踐能力。
(1)實踐教學課程體系創新
在實踐教學課程體系中,以高素質技能型人才培養要求為主線,以典型工作崗位的工作任務與過程所需的職業技術能力為基礎,突出職業素養建設,注重核心職業技能能力培養。實踐教學課程體系的優化要根據專業調研及崗位分析結果,由專業指導委員會制定出不同的能力模塊,通過理事會審議通過后,形成對應的實踐課題,然后對所有的課題采用層次化教學過程逐步實施。
在實訓教學中實施“認知-體驗-領悟-歷練-崗位”的層次化教學過程,建立“層次+模塊”的實踐教學體系。以“認知和體驗”為目的的課前基本操作實訓安排在課程理論教學前,課程教學過程中融合以“體驗和領悟”為目的校內實訓體驗專業技能、領悟專業技術方法和要求。在此基礎上,充分利用“校中廠”讓學生投入到工程項目實踐中,把“認知-體驗-領悟-歷練-崗位”有機地結合,認知崗位環境和要求、體驗崗位任務和技能、領悟工作方法和要領、歷練職業能力和素質。在實訓項目選擇中要注重培養學生“厚技能”的發展特征,以適應學生畢業后在技能方面多方位發展的需求;層次化實訓教學過程如圖2所示。
(2)強化頂崗實習,實現工學結合
頂崗實習安排在第六學期進行,教學引入雙導師制,成立領導小組,加強學生頂崗實習管理制度建設,明確指導教師職責,制定成績評價及管理制度;本專業雙導師制頂崗實習實施過程如圖3所示。
1)頂崗實習管理。頂崗實習采用課程化管理,把頂崗實習作為一門獨立的必修課程,共450學時;由企業指導教師、校內專業指導教師組成聯合教學團隊,采用任務驅動式教學模式,對每名學生進行有針對性的指導。具體管理過程為:
①成立以系主任為組長的校外頂崗實習指導小組,組織落實學生頂崗實習單位。
②專業教研室和企業崗位技術人員共同制訂實習計劃、頂崗實習教學大綱、實習指導手冊和管理辦法。
③認真選派專職指導教師及聘請兼職教師,細化崗位職責,突出全過程管理,進行專業指導,加強日常管理(通過現場指導、電話、郵件等方式進行),及時解答專業問題、生活問題。
④頂崗實習管理小組采取座談、中期檢查等多種方式不定期深入訂單企業、合作企業走訪,為校企雙方深度合作奠定基礎。
⑤頂崗實習結束,學生必須上交帶有實習單位崗位評價并加蓋企業公章的頂崗實習報告。
⑥按照學生頂崗實習成績考核辦法,重點強化企業對學生的技術能力、崗位適應能力、職業素質和工作實績的考核等,綜合給出頂崗實習成績。
2)頂崗實習教學內容的設計及成績考評。系部與企業共同制定頂崗實習計劃及頂崗實習任務,輔導員、頂崗實習教師和企業人員共同督促學生頂崗實習;考核成績由系部和企業共同確定,重點突出企業考核成績。
3)留崗就業。通過頂崗實習加強就業指導,拓寬就業渠道,使學生正式就業率達到65%以上,總體就業率97%以上,專業對口就業率保持在70%以上,企業用人滿意度達到90%以上。
4.建立一支專兼結合的雙師素質教學團隊
建立重汽集團、機床二廠、棟梁科技3家雙師素質教師培訓基地,搭建教師企業鍛煉平臺,并對教師到企業研修鍛煉實行項目化管理。建設期內,企業半年以上實踐鍛煉的專業課教師達到50%,專業教師雙師素質達到98%,專任教師中、高職稱比例達80%,教師每年參加各種培訓和進修8人次,專任教師碩士及以上學位比例達到60%。
(1)雙師素質教師培養
按照每位教師的發展方向,定期安排教師到濟南機床二廠集團等合作企業從事生產實踐、技術革新和技術咨詢。
鼓勵教師考取二級以上職業資格證書,加強職業資格培訓與考核,提高專任教師的雙師比例;實施青年教師導師制,為新進教師制定培養計劃,選擇具有教學經驗豐富和實踐技能突出的雙師素質教師對青年教師進行“傳、幫、帶”,提高教師的職業教育素養和教學水平。
(2)教師培訓
教師每年參加職業資格培訓、進修8人次,利用假期在校內生產性實訓基地培訓,掌握實訓設備的操作技能,使教師獲得相應的高級工證書;讓教師參與專業建設與課程體系建設,提高教師的課程開發能力及教學能力。
每學年系部開展2次教案評比或說課比賽、專業教師技能比武及教學能力測試等,并推薦優秀教師參加院級評比;每年對新進教師進行技能培訓,開展崗前教師業務能力培訓、企業實踐鍛煉、新老教師結對幫帶等。
安排專業教師參加企業實踐鍛煉、開展技術服務,提高教師的實踐操作能力及技術研發能力。
5.教學模式改革
以“專科+高技”的傳統教學模式為基礎目標,探討適應“專科+預備技師”人才培養的教學模式,并逐步實現校企合作下的教學模式改革;教學模式改革措施主要包括:
(1)教師課題負責制
根據課程知識點整合成新的教學模塊,模塊可分解為一個或多個課題;根據專兼職教師的特長,每位教師主要負責自己擅長的課題,實行課題負責制;既發揮教師的特長,又保證學生得到最好的教育。
(2)任務驅動
充分利用“校企互通”模式下“校中廠”的教學資源,進行任務驅動教學,如安裝設備,調試設備,維修故障等。學生根據任務要求從理論和實習兩個方面進行學習;通過任務驅動,使學生對理論知識和實踐經驗掌握牢固,激發學習的興趣。
(3)注重課程設計,培養創新能力
根據教學模塊的知識要求,開展課程設計;由教師提出要完成的產品,從繪制原理圖到安裝調試的整個過程均由學生自主完成,促進創新能力的培養。
關鍵詞:QCS-B氣壓實驗臺;氣動基本回路;綜合型實驗
中圖分類號:G642.423 文獻標識碼:A
一、前言
《液壓與氣壓傳動》是一門實踐性很強的課程,是我校機電一體化專業主要的專業基礎課。我校機電一體化專業屬于???,主要是為生產第一線培養應用型人才,這就要求畢業生具有較強的技術應用能力。前幾年我校在該課程的教學中,沒有相應的實驗設備,學生只是在課堂上學習書本上的知識,學習起來普遍感到知識抽象、不易掌握,很難達到為生產第一線培養應用型人才的要求。為了提高我校的教學水平,適應社會對應用型人才的要求,近幾年學校對實驗和實訓環節給予了高度的重視和支持,加強了實驗設施的建設,其中包括新建的《液壓與氣壓傳動》實驗室,購進了QCS-B雙面氣壓傳動綜合實驗臺與部分液壓元件,極大地提高了實踐環節的教學條件。
QCS-B雙面氣壓傳動綜合實驗臺是根據《液壓氣動傳動》、《氣動控制技術》等通用教材配套設計而成。集可編程控制和各種真實的氣動元件、各執行模塊為一體,除可進行常規的氣動基本控制回路實驗外,還可以進行模擬氣動控制技術應用實驗、氣動技術課程設計;采用PLC控制方式,可從學習簡單的PLC指導編程、梯形圖編程,深入到PLC控制的應用;能完美結合氣動技術和電氣PLC控制技術,特別適用機電一體化等專業實訓考核。
該實驗臺配備了多種氣動元件,靈活的快換接頭和軟管,各元件的安裝和固定都非常容易,各種元件可以根據需要任意組合,搭成所需的實驗回路。另外,實驗臺配備的氣動仿真軟件,可以方便地繪制出符合工業標準的氣動回路圖,制圖的同時,還可以檢查回路圖的正確性。由于該軟件中元件參數的調節范圍與實際設備完全一致,所以可對設計的回路進行準確的系統模擬。學生可以充分發揮自己的想象力,利用該軟件設計所需的氣動回路,然后通過實驗臺,現場安裝、調試、檢測所設計的回路,驗證回路的正確性。
二、QCS-B氣壓實驗臺應用舉例
下面通過兩個實例說明QCS-B氣壓實驗臺在氣壓傳動實驗教學中的應用。
1 速度控制回路組成
實驗內容與要求:通過選用恰當的氣動元件(氣缸、控制閥等),構成速度控制回路搭建,實現執行元件的速度控制與切換,組成驅動信號自如的換切連接。要求學生獨立完成速度控制回路的設計,正確選擇相應元件,正確構建回路聯接,正確連接驅動信號,完成調試并正確運作。本實驗為設計實驗項目,要求學生發揮主觀能動性,多思考,通過實際操作完成實驗項目。
具體實驗步驟如下:
①仔細閱讀實驗指導書,根據實驗要求,運用所學理論知識設計、繪制氣動回路圖;
②根據設計的氣動原理圖,選擇所需實驗元件,并熟悉所選元件的工作原理及使用方法。
③安裝并調試實際的實驗回路;
④分析實驗結果,完成實驗報告。
圖1為采用快速排氣閥的出口節流調速回路圖。將二位三通手動換向閥切換到通氣位置,當電磁閥左位通電時,壓縮空氣經氣動三聯件到手動換向閥、電磁換向閥,再經過快速排氣閥進入氣缸的左腔,推動活塞右行。調節出口處單向節流閥的閥口大小,就可以控制活塞運動速度。當電磁閥右位通電時,壓縮空氣進入氣缸的右腔,推動活塞左行,左腔的氣體就通過快速排氣閥排到大氣中。
該實驗所需要的元件大致有:雙作用氣缸、二位五通單電磁換向閥、手動換向閥、氣動三聯件、快速排氣閥、單向節流閥、連接軟管、接頭等。
通過本實驗,可以使學生加深理解在氣壓傳動系統中各種節流調速回路的作用與常用控制元件的性能,提高分析、設計氣壓控制系統的能力與實際動手能力。
2 順序動作程序控制回路組成
實驗內容與要求:通過選用恰當的氣動元件(氣缸、控制閥等),構成順序動作程序控制回路,實現多執行元件的單、多往復順序動作,組成控制信號自動換切。
首先要提出順序動作的框架簡圖要求,要學生在實驗報告上繪制完成順序動作程序控制回路圖;由附錄選擇恰當的氣動元件(氣缸、方向閥、氣動三聯件、行程閥、接近開關等),根據回路圖在實驗臺上構成順序動作程序控制回路搭建,連接程序控制單元等,組成能正確運轉的順序動作程序控制回路;操作并調試回路。
圖2為雙缸順序動作回路圖。當電磁閥左位通電時,壓縮空氣進入左缸的左腔推動活塞右行。此時右缸因沒有壓縮空氣進入左腔而不能動作;當左缸活塞桿靠近磁性開關時,電磁閥右位通電,左位斷電,壓縮空氣經右邊氣控換向閥左位進入右缸的左腔推動活塞右行,同時左缸回位;當右缸活塞桿靠近磁性開關時,電磁閥又回到左位,此時右缸回位,從而實現雙缸的下一個順序。
該實驗所需要的元件大致有:雙作用氣缸、二位五通雙電磁換向閥、單氣控換向閥、手動換向閥、接近開關、氣動三聯件、連接軟管、接頭等。還可用行程閥、氣控換向閥替代接近開關與電磁換向閥實現單、多往復順序動作回路。
通過本實驗,可以加深理解氣動系統中各種順序動作回路的實現方法,靈活掌握用行程閥、氣控閥、電磁閥、行程開關等組成各種順序動作回路,同時掌握如何與PLC繼電輸出單元,延時單元等配合來調整系統的方法。
三、效果與體會
在過去的實驗教學中,學生只是被動地根據實驗指導書的內容,進行常規的驗證性實驗。而現在學生利用QCS-B氣壓實驗臺,可以自主地完成從設計、繪圖、選件、組裝、調試的全部過程,大大提高了學生的主觀能動性。目前,我們根據實驗大綱的要求,設計了典型實驗和綜合型實驗,綜合實驗僅給出實驗要求,讓學生自己根據所給出的實驗要求設計一個回路,并要求這些回路可以完成給定的功能。還要求學生針對實驗過程,在實驗報告中闡述自己的設計思想、回路組成、搭建及調試步驟和過程,寫出實驗收獲、心得和體會。
通過氣動元件的選擇與復雜的連線,學生對各種元器件有了深刻的認識,提高了動手能力,培養了學生的獨立思考能力,使學生感受到原本枯燥的氣壓工作原理圖變成了生動的實物,原本復雜的零件結構圖變成簡單易懂的元件。學生對氣壓傳動有了實質的了解,對傳動元件及各個部位的運動和功能有了感性認識。
在學生獨立完成實驗的過程中,他們能夠提出自己的設計方案,并且馬上就可以利用實驗臺檢驗其設計的合理性。在安裝回路過程中,有些學生由于一時疏忽接錯了管路,在同學的幫助下,對所接回路進行仔細的檢查后發現了問題所在,讓學生感受到了集體力量的強大,為今后更好地適應工作崗位奠定了良好的基礎。另外,在幾個同學的不同設計方案中,經過研究,他們可以從中選取最優方案,從而培養了他們的創造性和互相協作的團隊精神。
關鍵詞 高職教育;教學改革;教學設計
為培養學生職業技能,真正把學生培養成為企業及社會所需要的高素質技能型人才,就必須實現學校與企業、專業設置與職業崗位、教學內容與職業標準、學生能力與行業、企業要求、教學過程與企業生產過程實現自然對接。因此,高職學院的教學改革勢在必行。
一、本課程教學目標
本著培養機電復合型人才的要求,體現了“課程綜合化”和“以能力為本位”的指導思想,學生通過本課程的學習,掌握典型機電設備的原理、應用、安裝、調試、維護常識和常見故障現象診斷與維護、維修、管理等。
二、課程教學設計理念
自課程開建以來,課程組老師深刻領會高等職業教育的規律和內涵,以高等職業教育特有的教學理念指導教學工作,按照“以服務為宗旨,以就業為導向”的職業教育目標。本課程以培養學生的職業能力為重點,進行基于工作過程的教學項目開發與設計。課程組在專業指導委員會的指導下,針對機電設備維護、安裝、操作、調試、運行等職業崗位(群)對機電一體化技術專業的技能要求,參考相關專業畢業生質量跟蹤調查問卷,與企業合作,通過深入細致的分析,將實際生產應用中典型案例作為案例項目或實驗子項目引入課程教學內容中,并結合本專業課程教學改革,以典型項目為切入點,推進“理實一體化”教學,體現講、學、做、練四位一體,提高學生實際分析問題、解決問題的能力。通過引進與生產相關項目及實例研究,工學交替。
三、課程教學設計的思路
結合我院機電一體化技術專業建設和“理實一體化”教學改革,為了更好地培養高素質的技能型人才,在本課程建設中應遵循以應用為目的,必須夠用為尺度,以掌握基本知識,強化技能培養為重點,將課程內容進行整合和序化。課程整個教學通過采用項目式一體化教學方式,重點是培養學生掌握典型機電設備的原理、應用、安裝、調試、維護常識和常見故障現象診斷與維護、維修、管理等能力。
四、項目驅動、任務為導向的教學組織形式
在組織教學內容上,按職業崗位需求進行教學內容分解,把分解后支撐崗位技能所需的知識與技能進行歸類、組織成一定數量的項目,每個項目有明確的任務,圍繞可編程控制器及應用技術在生產中的應用領域,考慮由淺入深、由簡單到復雜、由基礎到綜合的原則,精心設計了5個模塊學習領域,在教學過程中,穿插實驗和案例練習對重點知識內容加深理解和鞏固。通過在教師指導下,讓學生完成這些任務,從而獲得職業崗位所需的知識與技能
在項目教學過程中,教師是學生學習的組織者、指導者和促進者,教師要努力培養學生主動學習的態度和能力,把學生看成課堂學習的主體。學生是學習活動的主動參與者和知識意義的構建者。學生要學會認真觀察、動腦思考、動手操作、分析和合作。通過這種教學方法,有目的地培養學生的專業能力、信息處理能力、與人交流能力、解決問題能力、自我學習能力以及創新能力。增強學生的綜合素質。
五、以調動學生學習積極性,改革教學手段
在《機電設備及維護》教學過程中,將傳統的教學手段與現代化的教學手段有機結合,充分發揮傳統教學、多媒體教學和仿真教學的各自優勢,注重學生學習的實用性,調動學生學習的積極性,確保良好的教學效果。多媒體教學能將枯燥的理論知識化靜為動、寓教于樂,培養和激發學生的學習興趣,能使抽象的問題形象化,便于學生對知識點的理解和掌握。利用計算機仿真技術可模擬實驗實訓的操作步驟,體現技能訓練的操作性、過程性、情景性,可對機電設備故障進行判斷與檢測。在教學中運用仿真教學手段,營造工作任務仿真場景,貼近工作崗位,模擬實際工作過程與步驟,培養學生的實際動手能力,提高學生實踐技能培養的效率與效果。
六、師資建設
專業課教師在《機電設備及維護》專業課程建設中理論基礎和動手操作能力都得以充分的鍛煉。此外我們也可邀請了企業中高級技術人員、能工巧匠加入課程組,通過調整教學內容使實訓項目更貼近生產實際。并引進與生產相關項目及實例研究,工學交替,鍛煉學生操作技能。
七、以培養目標和就業需求,改革教學評價方法
本課程可采用階段評價,理論與實踐綜合評價模式。結合課堂提問、學生作業、平時測驗、實驗實訓、綜合實踐及考試情況,綜合評價學生成績。注重學生動手能力和實踐中分析問題、解決問題能力的考核,對在學習和應用上有創新的學生應予特別鼓勵,全面綜合評價學生能力。
根據教育部關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見(教高2006第16號)文件精神,要積極推行與生產勞動和社會實踐相結合的學習模式,把工學結合作為高等職業教育人才培養模式改革的重要切入點,帶動專業調整與建設,引導課程設置、教學內容和教學方法的改革。人才培養模式改革的重點是教學過程的實踐性、開放性和職業性,實驗、實訓、實習是3個關鍵環節。健雄職業技術學院根據CDIO(Conceive,Design,Implement,Operate,CDIO)的理念,對機電一體化專業實驗教學體系進行了改革研究與實踐。
CDIO代表構思(Conceive)、設計(Design)、實現(Implement)和運作(Operate),它以產品研發到產品運行的生命周期為載體,讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。CDIO培養大綱將工程畢業生的能力分為工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力4個層面,大綱要求以綜合的培養方式使學生達到這4個層面的預定目標。
1基于CDIO理念的機電一體化專業實驗
教學改革的思想建立以培養學生創新精神和實踐能力為主線,融基礎技能、綜合技能、研究創新能力“三位一體”的實驗教學體系,按照“厚基礎、寬口徑、重實踐、強能力”的改革思路,打破原有按專業、課程設置的分散、獨立、封閉的實驗教學模式,建立綜合、系統、開放的實驗教學模式。同時強調基礎教育與專業教育相結合、理論教學與實踐教學相結合、科研與教學相結合、課內教學與課外教學相結合,視實驗教學與理論教學同等重要的地位,為培養創新式人才搭建平臺。機電一體化專業人才培養以CDIO的工程教育模式為主線,形成了以“綜合、系統、開放、創新”為主的教學模式,以學生為主體、以教師為主導的教學原則,以培養基礎知識扎實、動手能力強、綜合素質高、具有創新精神的機電一體化人才為目標的實驗教學理念。
2專業實驗教學體系的建立與實施
2.1“三層次、六模塊”實驗教學體系結構
為了優化實驗教學內容,提高實驗教學水平,以加強基礎、重視應用、開拓思維、培養能力、提高素質為指導思想,加強對學生“能力和素質”的培養。按照CDIO為主線劃分實驗模塊,整合實驗教學資源,建立了三層次(基礎技能型、專業技能型、研究創新型)、六模塊(機械基礎系列實驗模塊、機電控制基礎系列實驗模塊、機電一體化系統綜合實驗模塊、機電液控制機械本體實驗模塊、機電一體化工程訓練模塊、創新創業實驗模塊)。該體系始終堅持以學生為本,把素質教育、創新意識及科學實踐能力作為教學改革的根本任務,努力培養適應科技發展需要的機電一體化專業人才?!叭龑哟巍⒘K”實驗教學體系結構如圖1所示。
2.2基于CDIO理念的實驗課程體系結構
以CDIO理念為主線,課程體系打破傳統的方式,將所有的實驗課程根據6個模塊,按照CDIO的4個環節進行重組課程。構思(Conceive)環節,主要是培養學生的基本實踐能力;設計(Design)環節,主要是培養學生設計能力;實現(Implement)環節,主要是培養學生綜合能力;運作(Operation)環節,主要是培養學生適應未來工作能力。具體的實驗課程體系結構如圖2所示。
2.3基于CDIO理念的實驗考核體系構建
按照CDIO理念,基礎技能型實驗、專業技能型實驗和研究創新型實驗應建立相應的考核體系,以體現實踐教學環節能力的培養。
2.3.1基礎技能型實驗考核方法
其中,基礎知識問答可以采用試卷的形式,也可以采用答辯的形式。
2.3.2專業技能型實驗考核方法
如果說基礎技能實驗主要是培養學生對基本技能實驗的認知水平,那么專業技能型實驗就是培養學生對專業技能的綜合能力。這類技能主要是考核學生對知識的理解與綜合的能力。考核方案可以采用多元化的考核方式,一般分成幾個項目來進行,首先,由教師給定項目;然后,由學生制訂完成項目的計劃,教師按照計劃進行檢查并提出整改意見;最后,在項目結束時進行綜合評定。評定的內容一般包括學生的表現及與團隊協作的能力、解決問題的能力、組織能力,項目完成的質量等。
2.3.3研究創新型實驗考核方法
研究創新型實驗主要是指學生利用課余時間參加的專業社團活動、科研訓練活動、競賽活動以及教師的科研活動等。例如系部的藍天繪圖社、康輝研發工作室、機器人大賽、創新大賽、創業大賽等活動都屬于研究創新型實驗。對于這類實驗的考核宜實行彈性管理,即通過指導老師的評語、課題結題報告或答辯、科研成果、競賽名次等來考核其所承擔的工作成績并給予創新學分的獎勵。這樣不僅激發了學生的實驗興趣,開發了學生潛能,而且大大提高了學生的實踐創新能力和創業能力。
3機電一體化專業實驗教學體系實施效果
3.1培養了學生各方面的能力
按照CDIO培養大綱,目標是培養學生的綜合能力。按照這個實驗教學體系,以項目為載體來發揮學生理論聯系實際的能力,培養學生綜合應用已學知識,發揮創新思維能力和與人協作的能力,最終能夠使學生動手能力、創新能力、系統學習能力、理論聯系實際能力和團結協作精神都得到很好的鍛煉。
3.2形成創新實驗教學新體系
CDIO融入創新教育,做到了遵循人才培養的客觀規律,從基本實驗技能培訓到創新實驗訓練,使學生在循序漸進的實驗學習過程中逐步提升創新能力。構建一套完整的“厚實基礎、注重綜合、強化實驗、自主學習、提高能力、不斷創新”的創新實驗教學新模式,形成“個性化、三層次、六模塊”的創新實驗教學新體系。
3.3改革教學內容和教學方法
通過CDIO三個層次,六個模塊的實施,各門課程教學內容都根據科學的最新發展及時更新,進行合理的篩選、補充、更新和重組。使教學內容既能反映該學科領域最基本、最核心的知識,又能與時俱進地反映該學科最新的進展情況和研究動態,同時又符合學生認知發展規律的邏輯結構。在教學方法上,由灌輸式轉向啟發式,側重培養學生自主思維、發散思維,教給學生學習方法,授之以漁而非授之以魚。教師遵循學生的認知規律,不只是從某種知體系出發,還從學生的認知特點出發去開展教學活動,真正做到因材施教。
3.4創新了教學方法和手段
1)樹立以學生為中心的觀念,教會學生學會學習。以學生為中心,所有學習活動均以學生為主體。課堂講授不必教師親自上臺,而是讓學生先做預習,以小組分工的方式,輪番上臺演講,學生以自己的語言展現他們對每周課程內容的理解思路。不僅可以提升學生自主學習的能力并養成終身學習的習慣,也有助于教師觀察學生理解的盲點或創新。
2)倡導“做中學”的教學方法。通過產學研結合、課內外結合、校內外結合的方式,讓學生在知識的學習和應用之間形成良性互動。
3)將科研成果引入教學,提高教學水平。一是將科研成果編寫成教材,按照CDIO理念,結合具體集成項目,從理論到實驗,編寫成科技創新實驗系列教程。二是將科研成果直接引入實驗教學,讓學生在實驗室里就能直接接觸到科學前沿知識,拓寬學生的視野。
4)采用現代化教育技術,提高教學質量。建設現代化的多媒體教室和微機室,方便教師進行實驗理論講授。建立數據庫,利用計算機管理全部工程項目,通過網絡硬件平臺,將所有計算機組成內部局域網,實現內部信息的直接交換,通過與互聯網連接,可以直接瀏覽國內外網上豐富的信息,并進行信息交換
3.5建設了一支高素質教師隊伍
通過CEIO項目的實施,教師不斷轉變教育觀念,樹立創新教育理念,具有創新意識和創新精神,身體力行地站在創新的最前沿去教導和引導學生,培養學生的創新意識和創新精神,養成自覺體驗創新的習慣,最終建設了一支理論與實踐緊密結合的高素質教師隊伍。