“機床電氣與PLC”課程項目化教學改革的探索

陳銀燕,劉曉艷,趙冉冉,吳洪兵,高安邦

(淮安信息職業技術學院電氣工程系,江蘇淮安 223003)

0 引言

機電一體化新專業的培養目標:就是培養能適應對現代化高新機電產品的制造、安裝、調試、使用、維護、設計、開發和改造、管理、營銷,勝任大量引進先進新技術與新設備的消化吸收和國產化的高層次應用型人才。

“機床電氣與PLC”是當今世界新發展起來的最熱門最緊俏機電一體化新專業的重要核心課程,也是我院創建省示范重點項目電氣自動化專業建設中的五大核心課程之一。它經歷了多年來的發展、整合、成熟、大發展 4個階段,真正將“機床、電控、PLC(工控機)”三者融合在一起,突出了“機電”結合的時代特色和現代高科技新知識的內涵,發揮了機械、電子、測控、計算機等多學科交叉融合的優勢,體現出與時俱進、開拓創新的辦學新特點。它由我們自創的八大優勢資源(優秀教學/科研成果)作支撐,現已初步建設成為一門特色突出、亮點鮮明、資源豐富、成效顯著、成果豐碩的院級精品課程(請見http://222.184.16.189/jcplc/default.html)。2009～2010年第一學期我院有機電、機制、數控等14個班600多人開設該門課程;2009～2010年第二學期我院有機電、數控等10個班400多人開設該門課程;它已成我院目前選課人數最多,最受學生們歡迎和青睞的一門熱門支拄課程。

1 項目化教學是高職課程改革的方向

高職教育的人才培養質量與社會需求之間的矛盾已成為人們關注的重點。高職教育作為高等教育中的一個類型,其人才培養規律不同于學術人才的培養規律。當前高職教育所面臨的核心任務是課程的改革,其中,課程項目化是突出高職辦學特色、促使課程改革走向優質的一條有效途徑。

“機床電氣與PLC”課程的傳統教學采用大專業統一的教材,偏重于原理、抽象內容的講解,不易于學生理解;教學方法上過于呆板,學生處于一種被動狀態。特別是機床設備電氣與PLC控制技術嚴重脫節,學生們學完該課程后不會應用先進的PLC高新技術改造技術落后的傳統機床老設備,甚至不知道PLC技術是怎樣控制機床設備的;有些教材還在高職“理論夠用”口號的指導下將教學內內容概念化和浮淺化,學生們只能了解該課程知識的一些皮毛,沒有任何實用價值。大學生素質和技能教育的教學課程改革必須從教材改革入手,“機床電氣與PLC”課程的教學目的和宗旨就是要學生學會機床電氣控制技術和PLC應用技術,并把兩種技術能有機融合在一起,用先進的PLC技術改造傳統落后的機床及機械設備,設計出現代化的機床PLC控制系統來,達到工學結合、理論教學服務于生產實踐之目標。為此,我們首先編著出版了一部工學結合教材《新編機床電氣與PLC控制技術》,于2008年3月由國家級優秀機機械出版社出版,深受社會歡迎,一年內3次印刷(7500冊);2009年被遴選為江蘇省高校優秀評優精品教程。繼而我們又與時俱進,緊跟目前高職院新一論項目化教學改革的要求,又編著出版了一部項目化教材《機床電氣與PLC控制技術項目教程》,于2010年1月由國家級優秀機機械出版社出版,現已應用于我院的項目化教學。

課程項目化的設計正好符合了高職學生的思維和學習特點。它打破傳統模式,把學習內容和工作任務結合起來,授課內容采用能體現該崗位工作的典型工作任務,這樣學生在一個工作環境中學習,不僅提高了專業知識水平,而且還提升了職業技能和素養。

2 教學內容改革

2.1 教學內容的選取

教學內容的選取不僅有崗位針對性、行業針對性,還要有適用性。

(1)教學內容的崗位針對性

“機床電氣與PLC”課程主要針對“中級維修電工”和“可編程序控制系統設計師”技術崗位,對機床設備的電氣控制系統和PLC控制系統的設計、安裝、運行與維護等工作的要求,組織和安排教學內容。

課程組對相應崗位所要求的職業能力進行了細致的分析,以職業能力的培養為重點,教學專家與企業專家共同探討,確定了能體現該崗位工作的典型工作任務與工作過程,并對該課程教學內容進行了拆分、整合和序化,精選了一些適合教學的、典型的、有實際意義的學習型工作項目。

(2)教學內容的行業針對性

機床電氣與PLC應用技術的發展很快,針對不同行業有更好的適于該行業的機床控制設備與技術。本課程為滿足機電類專業人才培養目標要求,主要針對工業企業生產自動化選擇目前應用最為廣泛,且具有良好發展前景的三菱FX2N小型PLC和西門子S7-200PLC作為教學內容。

(3)教學內容的適用性

教學內容充分考慮到工學結合、教、學、做一體的可實現性和工作學習的融合度,特別針對高職的特點,選取了大量可操作、可規范評價、適合高職學習的工作任務,經充分提煉后形成獨立教學模塊,并且所有模塊都圍繞學生綜合素質的提高來設計和取舍教學內容。

本課程項目均以本系的實訓設備為平臺,在源于真實高于真實的學習環境中,訓練學生的基本操作技能與綜合應用能力,培養學生獨立設計、安裝、調試、診斷、報告編寫工作項目的能力,為學生的可持續發展奠定良好的基礎。

2.2 教學內容的組織與安排

(1)按項目組織教學內容

以職業能力的培養為重點,對課程教學內容進行了拆分、整合和序化,精選了一些實際工程案例,并通過教學化的處理,形成了6個適合教學的學習型工作項目:如何閱讀機床設備的電氣控制系統圖;如何閱讀機床設備的PLC控制系統圖;如何設計機床的電氣控制系統;如何設計機床的PLC控制系統;如何進行機床電氣與PLC控制系統常見故障的維修;拓展和提高:其他幾種較復雜典型機床的電氣與PLC控制設計案例。在項目的教學實施中,每個項目又分為若干個有針對性的工作任務(共分解成32個學習型工作任務)。以工作過程(項目)導向,通過任務驅動,經過教師啟發式理論教學和學生們的強化實踐訓練,理實統一、師生互動,最終完成本課程的教學目標。

(2)按理實一體化實施教學

本課程實行分段集中上課的強化訓練方式,以工作過程為導向,在實驗室內按項目組織實施教學,通過邊教邊學、邊學邊練、學做合一、“教、學、做”有機融合的一體化教學過程,由淺入深使學生快速掌握機床電氣控制系統及機床PLC控制系統的分析、設計、運行與維護的方法與技巧,實現崗位技能培養的目的,體現了高職教育教學過程的實踐性、開放性和職業性。

3 教學方法和教學手段改革

3.1 教學設計

(1)教學設計的理念

課程教學模式的設計基于機床電氣與PLC應用系統安裝與調試的工作過程,由企業技術人員和校內教師共同探討和設計,通過邊講邊做,邊學邊練,在實訓室實行“教、學、做、練”一體化的教學模式,著力培養學生的知識、技能和態度,提高學生的職業能力和創新能力。

(2)教學設計的內涵

教學內容:由簡單到復雜,多個學習型工作項目,每個項目分為多個學習型工作任務。

教學方法:多種方法靈活使用,尊重教學規律。

學生分組:單班上課,分組討論,獨立完成,充分體現學生的主體地位。

指導教師:一人主講,二人輔導,充分發揮教師的主導作用。

教學資料:教材,網絡資料。

(3)教學設計的過程

校內以學習型工作項目為重點,多種教學方法靈活應用。

將課堂設在實訓室,按任務組織實施教學,實行分段集中上課的強化訓練方式,通過邊教邊學、邊學邊做、學做合一教學。教學過程是做項目的過程,也是完成機床設備控制工程任務的過程。教學活動以學生為中心展開,通過“接受分析任務、掌握知識技能、動手完成任務、提交評價成果”等一系列活動的進行,訓練學生相關技能。

3.2 努力提高教師自身素質

作為高職院校的教師,不僅專業知識和水平要高,還要具備很強的實踐動手能力,即要成為“雙師型”教師。教師的言行舉止對學生起到潛移默化的作用,學生學習效果和創新能力的形成和提高,要靠教師的啟發和引導。因此,教師必須特別注意不斷拓寬和深化自身的專業基礎知識,及時調整與更新學術觀念和思維方法,注重保持不斷進行科學研究的活力,并要加強自己的實踐能力,考取相應的高級技能證書,才能推動教學工作的常教常新,并充分發揮其引導作用。機床電氣與PLC課程教學組成員結構為“老+中+青”結合,既有工作多年、有機床電氣與PLC工程實踐研究經驗的老教授,又有從事多年機電一體化研究的高級工程師,也有年輕的新教師,這樣的一支教學團隊相互學習,定期進行教學經驗的交流和探討,從而使教學水平得到不斷提高,并及時交換目前機床電氣與PLC研究最新成果,把這些成果結合到教學過程中,給學生們帶來新的學術氣息。

3.3 合理利用現場教學法

由于機電一體化專業的知識面廣,學習難度大的特點,初學者常常對機床設備的各類電器元件的內部結構和動作過程及規律的學習感到比較抽象、枯燥,學習熱情自然受到影響。為加強學生的理性認識,激發學生的學習熱情,我們在進行理論教學的同時,通過給學生觀看、分析實物圖片、影像資料等方法,讓學生首先建立感性認識,明確學習目標,變被動為主動學習,既有助于學生的學習,也有助于教師的課堂教學。

例如在講解低壓電器元件的結構和工作原理時,對銜鐵、觸點等概念,單憑課堂上講述分析,學生就會覺得抽象、單調、難以理解。而在教學中我們又不可能將每種類別和型號的接觸器和繼電器都拆開讓學生去看,于是我們就采取理論教學與現場教學有機結合的教學方法,通過在實驗室現場拆分廢舊繼電器、接觸器和轉換開關等電器元件的方法,一一對照講解,讓學生對這些生疏、抽象的電器元件的內部結構、工作原理和動作過程有了具體、生動、形象的認識,從而加深了學生對所學知識的理解。這樣既鞏固了教學效果,也提高了學生的學習興趣。

3.4 利用板書+多媒體的教學手段

傳統教學講究語言和文字交流,機床電氣與PLC課程的教師面對學生講述、書寫、再講述、再書寫,而且不可避免要畫大量控制電路圖,既費時又費力。利用多媒體教學,不僅可以大大減少教師的重復性勞動,而且因其圖文并茂、形象逼真、信息量大而可增強學生注意力,同時還可集中優秀教師的教學經驗,使學生達到最佳學習效果,因此,課程組研究開發了課程多媒體課件,并引入教學。然而,單純的多媒體教學也有不足之處。因為《機床電氣與PLC》課程的教學內容具有一定的推演和分析過程,邏輯性較強。針對這些特點,為了取得好的教學效果,我們采用了板書+多媒體的教學手段進行。在課堂教學中,板書和多媒體相互滲透,優勢互補,有機結合。如機床設備的電氣控制的工作過程,采用PPT的方式就很容易理解和掌握其控制過程。在PPT的修改過程中,特別考慮了控制電路分析方法上的推演和步驟性,采取過程顯示的方式順序給出相應的內容,而避免一次一個畫面的講解方式。對于教學過程中需自學的內容,則制作成多媒體課件,放在網絡課堂上運行。

3.5 將網絡教學與課堂教學相結合

隨著計算機和網絡技術的發展,網絡教學已構成了課程教學的重要部分。學時的緊張使得開展大規模的課堂討論較困難,難以滿足學生的要求。開展網絡教學,作為課堂教學的補充,可以彌補傳統課堂教學的不足。例如,教師可將一些參考資料、補充習題、或輔導材料放在網上供學生自學,這樣既可擴展學生的知識面,又可提高其學習積極性和主動性。另外,利用網絡教學,可以將優秀的教學資源和老教師多年的教學經驗與同行交流,實現資源的高效配置和優勢互補。

借助于申報江蘇省“精品課程”的契機,我們建立了機床電氣與PLC精品課程網站,主要包括“教學團隊”、“課程簡介”、“教案與課件”、“教學錄像”、“在線交流”和“實踐教學”等模塊。

“教學團隊”詳細介紹機床電氣與PLC課程組各位教師的學歷、所教授的課程、主要研究方向、教學、科研成果等,使學生對老師有一個全面的了解,以便根據自己的學習興趣和學習狀況選擇合適的導師,對其平時學習及畢業設計加以指導。

“課程簡介”包括課程設置、教學大綱、考核標準等幾個模塊,通過瀏覽這些模塊,學生對本課程的發展歷史、現狀和前景有一個整體認識,了解學習本課程的意義和教學計劃。

“教案與課件”分為機床電氣與PLC電子教案、雙語教學課件、本學期新教學課件三部分,它為廣大師生提供了豐富的教學資源,包括多媒體課件、重點難點分析、典型例題講解、參考文獻等。借助電子教案,學生可以溫習課堂上老師講解的內容,彌補一些疏漏的地方,然后慢慢消化吸收。對教師而言,相當于擁有一個大容量的資料庫,可以根據需要選取素材編寫自己的教案并組織教學。同時還將國內各兄弟院校相關的優秀精品課程網站互連,實現了優秀教學資源共享。

“教學錄像”匯集了機床電氣與PLC課程組各位老師的教學錄像資料,學生可在課后任意時間點擊瀏覽,欣賞不同老師的授課風格。

通過“在線交流”,學生可以提出問題并及時獲得解答,方便師生進行交流,真正做到“因材施教”。

“網上自測”,為學生開辟了一條自我學習、自我檢查、自我提高的途徑。學生通過自我測試和考評,消除了考試恐懼和逆反心理,同時解決了傳統考試組織困難和教師工作量大的問題。

4 考核方式改革

考核方法是否得當,對學生的培養將產生很大的影響。本課程強調對《機床電氣與PLC》課程專業技術知識和崗位技能的全面考核。一改過去以“單純理論考分”而定學生成績的狀況,徹底改變學生“應試教育”觀念下死讀書、讀死書、高分低能的現象,以問、測、考、練等多種形式進行過程教學考核,增大對實踐教學的力度,實現教學方式多樣化、教學效果最佳化,把學生真正培養成高技能、高素質、創新型應用人才。

建立過程考評(任務考評)與卷面考評相結合的方法,強調過程考評的重要性。

考核要素及比例分配:素質考評(10%)、工單考評(20%)、實操考評(30%)、卷面考評(40%)和提高(加10%)。

5 結語

發展是一個學校的生命,創新更是一個學校發展的靈魂。高校的教學改革是一項深入持久的工作,為提高本課程的教學質量,我們一直在不斷地進行著本課程的改革。高職院的學生不僅要有相對扎實的理論知識,更應具有較強的職業技術能力,才能成為面向生產、建設、服務和管理第一線特需的高級應用型人才。作為施教者,我們首先要有不斷進取的思想,要有忠實于教育的理念,才能不斷探求新的教育方法,改革教學模式,使理論教學與實踐教學相輔相成,其核心理念就是切實做到工學結合、學用一致、以教師為主導,以學生為主題,師生互動、“教-學-做”一體化,使教育適應于社會,使我們培養的人才更好地服務于社會。

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