摘要:在一二四人才培養(yǎng)模式指導(dǎo)下,對(duì)“電機(jī)與拖動(dòng)”從教學(xué)環(huán)節(jié)、師資隊(duì)伍和教材三方面進(jìn)行了建設(shè),培養(yǎng)了學(xué)生的工程觀,使學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)得到了進(jìn)一步提高,教學(xué)水平和質(zhì)量也得到了提升。
關(guān)鍵詞:電機(jī)與拖動(dòng);教學(xué)環(huán)節(jié);師資隊(duì)伍;教材
中圖分類號(hào):G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-0079(2014)12-0063-02
在近幾年的教學(xué)改革中,煙臺(tái)南山學(xué)院省級(jí)自動(dòng)化特色專業(yè)以社會(huì)需求和就業(yè)為導(dǎo)向,結(jié)合行業(yè)特點(diǎn),構(gòu)建了“一個(gè)目標(biāo)、二類證書、四個(gè)體系”的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師人才培養(yǎng)模式。一個(gè)目標(biāo)是指培養(yǎng)學(xué)生大工程觀;二類證書是畢業(yè)證書和職業(yè)技能證書;四個(gè)體系是“理論/新技術(shù)/應(yīng)用”的課程結(jié)構(gòu)體系、“課程實(shí)驗(yàn)/綜合實(shí)踐/職業(yè)技能培訓(xùn)”的實(shí)踐教學(xué)體系、與培養(yǎng)目標(biāo)相適應(yīng)的新型的職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)體系和以學(xué)生為中心的專業(yè)指導(dǎo)教師體系。在此人才培養(yǎng)模式的指導(dǎo)下,從教學(xué)環(huán)節(jié)、師資隊(duì)伍和教材三方面對(duì)該專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課“電機(jī)與拖動(dòng)”進(jìn)行了建設(shè)與改革。
一、在一二四人才培養(yǎng)模式框架下對(duì)教學(xué)環(huán)節(jié)的改革
電機(jī)與電力拖動(dòng)學(xué)的好壞直接關(guān)系到后續(xù)專業(yè)課,如自動(dòng)控制原理、運(yùn)動(dòng)控制等課程的學(xué)習(xí),同時(shí)該課程所講內(nèi)容也是自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生走向相關(guān)工作崗位所必需具備的知識(shí)。[1]因此,這門課在自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中占有非常重要的地位,其教學(xué)環(huán)節(jié)處理得是否得當(dāng)將直接影響到教學(xué)效果和質(zhì)量。[2]
1.教學(xué)內(nèi)容的選取
自動(dòng)化專業(yè)開設(shè)這門課的主要目的是讓學(xué)生掌握如何應(yīng)用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械滿足生產(chǎn)實(shí)際的要求,因此對(duì)與電動(dòng)機(jī)和電力拖動(dòng)無關(guān)的,如直流和交流發(fā)電機(jī)等內(nèi)容進(jìn)行了刪除;直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,維修困難,在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用正在逐漸減少,因此壓縮了直流電動(dòng)機(jī)的課時(shí),舍棄了學(xué)生理解起來非常困難而實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用較少的內(nèi)容,如不再分析直流電機(jī)換向過程和電樞反應(yīng)產(chǎn)生的原因,只要求學(xué)生了解換向的危害、改善換向的方法及電樞反應(yīng)對(duì)直流電機(jī)的影響,注重課程內(nèi)容的結(jié)論性和應(yīng)用性;在二類證書的指導(dǎo)下,與電機(jī)修理高級(jí)工和高級(jí)維修電工培訓(xùn)大綱相結(jié)合,把電機(jī)繞組相關(guān)知識(shí)放到實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié),在電機(jī)實(shí)訓(xùn)室結(jié)合實(shí)際電機(jī)來講解,這樣學(xué)生學(xué)習(xí)起來直觀易懂;淡化電機(jī)內(nèi)部電磁場(chǎng)理論,刪減了與生產(chǎn)應(yīng)用聯(lián)系不多的計(jì)算推導(dǎo),如只要求掌握電力拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程,對(duì)其推導(dǎo)過程不作要求。
在刪除和壓縮一部分內(nèi)容的同時(shí)又增加了與實(shí)際應(yīng)用相關(guān)的內(nèi)容:一是增加講授電動(dòng)機(jī)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用,如洗衣機(jī)、電風(fēng)扇和電冰箱等電氣設(shè)備所用電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和典型控制方法;二是增加電動(dòng)機(jī)維護(hù)修理等現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)。
教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整結(jié)合了自動(dòng)化行業(yè)的新發(fā)展需求,突出實(shí)用性,弱化理論分析,注重學(xué)生的專業(yè)發(fā)展和就業(yè)需求。
2.教學(xué)方法的采用
“電機(jī)與拖動(dòng)”涉及到電、磁、動(dòng)和熱等很多方面的知識(shí),概念多,公式多,學(xué)生學(xué)習(xí)起來很抽象。因此在教學(xué)中針對(duì)不同的內(nèi)容采用了不同教學(xué)方法,加深學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解,逐步培養(yǎng)起學(xué)生用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。
電機(jī)中電和磁是相互聯(lián)系不可分割的兩類基本物質(zhì)。自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生對(duì)電路相關(guān)知識(shí)比較熟悉,而對(duì)磁路的內(nèi)容則很難理解,因此在講磁路時(shí)將其性質(zhì)、物理量和定律與電路進(jìn)行了對(duì)比,加深學(xué)生對(duì)磁路的理解,為后續(xù)內(nèi)容學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。根據(jù)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn),大部分學(xué)生認(rèn)為直流電動(dòng)機(jī)和變壓器好學(xué),對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)卻很難打開思路,因此在講完相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)時(shí),將直流電機(jī)和三相異步電動(dòng)機(jī)從結(jié)構(gòu)、工作原理、啟動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速方面進(jìn)行了對(duì)比。通過采用對(duì)比法教學(xué)理順了學(xué)生的思路,提高了教學(xué)質(zhì)量。
針對(duì)有的內(nèi)容還采用了實(shí)例教學(xué)方法。例如在講完異步電動(dòng)機(jī)的工作原理后,讓學(xué)生通過上網(wǎng)、觀察生活和去圖書館等方法查找資料,找出異步電動(dòng)機(jī)在生產(chǎn)和生活中應(yīng)用的實(shí)例,結(jié)合學(xué)生找出的實(shí)例,講解了異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速原理。通過這種方式,使學(xué)生“動(dòng)”起來,培養(yǎng)了學(xué)生查閱文獻(xiàn)和自主學(xué)習(xí)的能力;使教學(xué)“活”起來,學(xué)生體會(huì)到學(xué)有所用的樂趣,激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣。
此外還采取了如探究式教學(xué)、項(xiàng)目教學(xué)等多種教學(xué)方法,培養(yǎng)學(xué)生從多角度、多層次,采用多手段獲取知識(shí),引導(dǎo)學(xué)生建立起大工程觀。
3.教學(xué)手段的調(diào)整
現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展,給教學(xué)手段的多樣化提供了條件。在講不同內(nèi)容時(shí),采取了板書、多媒體和教具等多種教學(xué)手段相結(jié)合的方式。這門課的公式和相關(guān)計(jì)算比較多,如果利用課件來講,則速度相對(duì)比較快,好像是節(jié)約了時(shí)間,但學(xué)生卻喪失了思維的主動(dòng)性。對(duì)這些內(nèi)容采用板書的方式進(jìn)行講解,可有效地對(duì)學(xué)生的思維進(jìn)行引導(dǎo),教師比較容易控制住教學(xué)節(jié)奏,有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解和把握。
要講解清楚電機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理,單純靠某一種教學(xué)手段是很難達(dá)到預(yù)期學(xué)習(xí)效果的,因此在電子課件中插入動(dòng)畫演示,再結(jié)合透明教具來講解,最后觀看國(guó)家勞動(dòng)部制作的電機(jī)相關(guān)視頻,通過采用豐富的教學(xué)手段使教學(xué)內(nèi)容由抽象變直觀,大大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
“電機(jī)與拖動(dòng)”課程是自動(dòng)化專業(yè)中一門承上啟下的技術(shù)課程,是學(xué)生公認(rèn)的大學(xué)里最難學(xué)的一門課,很多知識(shí)點(diǎn)需要學(xué)生課后再學(xué)習(xí)。[3]為了方便學(xué)生課后學(xué)習(xí)以及和老師進(jìn)行交流,建立了基于Moodle平臺(tái)的“電機(jī)與拖動(dòng)”數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)課程。該數(shù)字化課程采用的是自主式模式,學(xué)生可以根據(jù)自己的情況,靈活選擇學(xué)習(xí)的內(nèi)容,實(shí)現(xiàn)個(gè)別化學(xué)習(xí),可在線和老師、同學(xué)就相關(guān)問題進(jìn)行討論。針對(duì)每節(jié)課內(nèi)容都有在線測(cè)試,學(xué)生可在此模塊檢測(cè)自己的學(xué)習(xí)效果,對(duì)沒掌握的內(nèi)容通過觀看跟名師學(xué)視頻或在線答疑、討論方式,最終把疑難問題都理解掌握。通過該平臺(tái)將傳統(tǒng)教室學(xué)習(xí)和網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)結(jié)合起來實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),為學(xué)生的課后學(xué)習(xí)提供了豐富的資源和活動(dòng),加強(qiáng)了師生課后的教學(xué)互動(dòng),達(dá)到了更優(yōu)的教學(xué)效果。
4.實(shí)踐教學(xué)的改革
在一二四人才培養(yǎng)模式下,除對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段進(jìn)行調(diào)整外,還對(duì)實(shí)踐教學(xué)模式進(jìn)行了改革,把實(shí)踐教學(xué)分為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、虛擬實(shí)驗(yàn)和電機(jī)維修實(shí)訓(xùn)三部分。
雖然“電機(jī)與拖動(dòng)”的課時(shí)在壓縮,但依然保留了部分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)加深學(xué)生對(duì)各類電機(jī)基本工作原理的理解;有助于掌握各類電機(jī)的機(jī)械特性;學(xué)會(huì)選擇、使用和調(diào)試各類儀器儀表及電氣設(shè)備;掌握安全用電知識(shí);通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)過程所出現(xiàn)現(xiàn)象的分析,提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力。為學(xué)生日后從事自動(dòng)化及相關(guān)崗位的設(shè)備運(yùn)行、調(diào)試和維護(hù)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
在“電機(jī)與拖動(dòng)”實(shí)驗(yàn)室里可以較好地測(cè)試與觀察電力拖動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài),但電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)過渡時(shí)間短且含有很多非線性因素,很難使用實(shí)驗(yàn)室中的儀器儀表進(jìn)行觀察和測(cè)試。因此采用了計(jì)算機(jī)可視化仿真軟件MATLAB/SIMULINK和POWER工具箱中的模塊,搭建電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,編寫程序、調(diào)試和運(yùn)行,通過SCOPE(示波器)模塊觀察電機(jī)啟動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速等過程中電機(jī)轉(zhuǎn)速、電磁轉(zhuǎn)矩和電流等參數(shù)的變化過程;同時(shí)還比較容易觀察到磁飽和引起的電流畸變等現(xiàn)象。這些虛擬實(shí)驗(yàn)突破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的時(shí)間和空間限制,不再依賴于昂貴的儀器與設(shè)備。教師可以利用多媒體在上課時(shí)演示給學(xué)生看,學(xué)生也可以在課后利用上機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過使用Matlab/Simulink仿真軟件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),有助于學(xué)生理解和掌握課程中的難點(diǎn),對(duì)教學(xué)內(nèi)容不再感到抽象,同時(shí)學(xué)生也能夠熟悉和應(yīng)用Matlab,為后面課程的應(yīng)用和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。
為了建立“課程實(shí)驗(yàn)/綜合實(shí)踐/職業(yè)技能培訓(xùn)”的實(shí)踐教學(xué)體系,學(xué)校與南山集團(tuán)企業(yè)聯(lián)合出資建立了電機(jī)修理工實(shí)訓(xùn)室,聘請(qǐng)企業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的高級(jí)工程師共同制訂了電機(jī)修理工的培訓(xùn)計(jì)劃和大綱,由現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)豐富的老師對(duì)學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)。在教學(xué)過程中密切聯(lián)系電機(jī)行業(yè)的發(fā)展,讓學(xué)生從電機(jī)的拆卸與裝配中學(xué)習(xí)其結(jié)構(gòu)、從繞線和嵌線規(guī)律中學(xué)習(xí)電機(jī)繞組的相關(guān)知識(shí)。將理論授課所減少的關(guān)于繞組等內(nèi)容在實(shí)訓(xùn)中以實(shí)際操作的方式進(jìn)行學(xué)習(xí),使學(xué)生直接面對(duì)電機(jī)維修生產(chǎn)實(shí)際,教學(xué)更加具體和生動(dòng)。現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)不只是培訓(xùn)學(xué)生的動(dòng)手能力,還要與課堂教學(xué)結(jié)合起來,形成了理論-實(shí)踐-理論的教學(xué)體系,突出講練結(jié)合,培養(yǎng)了學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力和動(dòng)手能力,達(dá)到了良好的教學(xué)效果。
二、在一二四人才培養(yǎng)模式框架下師資隊(duì)伍的建設(shè)
要實(shí)現(xiàn)一個(gè)目標(biāo)、獲得兩個(gè)證書和建成四個(gè)體系,就必須要抓好師資隊(duì)伍建設(shè);另外隨著“電機(jī)與拖動(dòng)”教學(xué)的改革,實(shí)踐教學(xué)所占比例越來越大,傳授給學(xué)生的是理論聯(lián)系實(shí)際的應(yīng)用性技能,因此對(duì)師資隊(duì)伍也提出了比較高的要求。即課程組教師應(yīng)具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ),同時(shí)還應(yīng)具有現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)的實(shí)踐能力,所以課程組采取了多種措施來進(jìn)行師資隊(duì)伍建設(shè)。
課程組現(xiàn)有教授1名,副教授1名,高級(jí)工程師2名,講師1名,實(shí)驗(yàn)師1名,助教2名。其中獲博士學(xué)位者1人,碩士學(xué)位者5人;碩士生導(dǎo)師2人。在課程組中青年教師占到了50%,都是從學(xué)校到學(xué)校,理論基礎(chǔ)沒有問題,但都缺乏在生產(chǎn)一線工作的經(jīng)歷。因此學(xué)院積極組織和協(xié)調(diào),采取了一系列措施鼓勵(lì)老師掛職下廠深入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),提升教師現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)指導(dǎo)能力,培養(yǎng)了一批雙師型教師。一是學(xué)院采用輪換制,每學(xué)期安排一名到兩名課程組老師脫產(chǎn)到南山集團(tuán)一線接受實(shí)踐鍛煉,強(qiáng)化維修電機(jī)的動(dòng)手操作能力和實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課的教學(xué)能力。二是制訂了一系列的鼓勵(lì)政策,如到企業(yè)實(shí)踐鍛煉的教師在評(píng)優(yōu)、職稱評(píng)審和崗位聘任等方面都有優(yōu)先權(quán);教師下廠實(shí)踐鍛煉每天按2.5學(xué)時(shí)計(jì)算教學(xué)工作量;安排好教師的食宿等政策激勵(lì)教師切身參與到生產(chǎn)一線。引導(dǎo)教師轉(zhuǎn)變觀念,積極主動(dòng)地要求提升自身的實(shí)踐教學(xué)能力。
課程組年資高的教師在師資隊(duì)伍建設(shè)中起到了重要的作用。每個(gè)老教師帶一名青年教師,通過授課示范、說課、指導(dǎo)備課和上課等方式幫助青年教師在教學(xué)實(shí)踐中豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。積極鼓勵(lì)青年教師參加南山杯青年教師水平大賽,以比賽促青年教師發(fā)現(xiàn)自身存在的問題與不足,提高其教學(xué)水平,促使青年教師全面成長(zhǎng)。嚴(yán)格執(zhí)行聽課制度,加強(qiáng)成員間的經(jīng)驗(yàn)交流,進(jìn)行互相評(píng)價(jià),提出中肯的建議,互相幫助提高業(yè)務(wù)素質(zhì)。
在師資隊(duì)伍中除了專職教師,還聘請(qǐng)了有著豐富維修電機(jī)經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員參與到現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)中,對(duì)電機(jī)維修的教學(xué)內(nèi)容提出建議,指導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐。工程技術(shù)人員結(jié)合工程實(shí)際講解對(duì)學(xué)生更有吸引力,保證了電機(jī)維修的教學(xué)質(zhì)量。
經(jīng)過多年的建設(shè)與發(fā)展,“電機(jī)與拖動(dòng)”這門課已建成一支團(tuán)結(jié)向上、教師隊(duì)伍結(jié)構(gòu)合理、教學(xué)梯隊(duì)健康發(fā)展和具有高學(xué)歷特點(diǎn)的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。在學(xué)生的評(píng)教和督學(xué)的評(píng)價(jià)中優(yōu)良率達(dá)100%,從未發(fā)生教學(xué)事故。
三、在一二四人才培養(yǎng)模式框架下教材的建設(shè)
教學(xué)的主要依據(jù)是教材,在一二四人才培養(yǎng)模式下,高質(zhì)量的教材應(yīng)同時(shí)包含:理論和應(yīng)用內(nèi)容;反映電機(jī)與拖動(dòng)發(fā)展的新技術(shù)、新原理和新方法。
1.教材的選擇
結(jié)合自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)方案的特點(diǎn),現(xiàn)所選教材為唐介主編的由高等教育出版社出版,為普通高等教育“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材。該教材在降低理論深度的同時(shí)保證了基礎(chǔ)知識(shí),加強(qiáng)了工程應(yīng)用,并隨著電機(jī)與拖動(dòng)的發(fā)展更新了內(nèi)容和結(jié)構(gòu)體系,包含理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué);該教材給教師的教學(xué)和學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供了比較完整的教學(xué)資源,有配套的學(xué)習(xí)指導(dǎo)書、習(xí)題答案和多媒體光盤,形成了較完整的立體化學(xué)習(xí)體系。
2.電機(jī)維修校本教材的開發(fā)
“電機(jī)與拖動(dòng)”作為自動(dòng)化省級(jí)特色專業(yè)的一門重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課,為了實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師人才培養(yǎng)目標(biāo),課程組在分析調(diào)查相關(guān)職業(yè)崗位能力要求的基礎(chǔ)上,認(rèn)真研究了高級(jí)維修電工和電機(jī)維修工考試大綱,聯(lián)合電機(jī)維修工程技術(shù)人員開發(fā)了電機(jī)維修實(shí)訓(xùn)校本教材。在編寫時(shí)立足于實(shí)際應(yīng)用,將實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)有效地融合,實(shí)現(xiàn)在做中學(xué);打破學(xué)科框架,以電機(jī)在生產(chǎn)生活中的使用、維護(hù)和維修實(shí)際應(yīng)用案例來組織教材內(nèi)容,將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為職業(yè)能力;把發(fā)展比較成熟的新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝引入教材;編寫時(shí)注意培養(yǎng)學(xué)生的合作意識(shí)、溝通能力和決策能力,為學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
該校本教材經(jīng)過一年多的使用獲得了教師的好評(píng)和學(xué)生的喜愛,符合學(xué)校提出的一二四人才培養(yǎng)模式的發(fā)展要求。
四、結(jié)論
針對(duì)省級(jí)自動(dòng)化特色專業(yè)建設(shè),結(jié)合學(xué)校培養(yǎng)應(yīng)用型工程技術(shù)人才的目標(biāo),在一二四人才培養(yǎng)模式下對(duì)“電機(jī)與拖動(dòng)”課程從教學(xué)環(huán)節(jié)、師資隊(duì)伍和教材方面進(jìn)行了建設(shè),建成了集多媒體教學(xué)平臺(tái)、Moodle數(shù)字化平臺(tái)和多層次實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)于一體的課內(nèi)外結(jié)合的立體化教學(xué)環(huán)境,培養(yǎng)了學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用能力,提升了教學(xué)水平和質(zhì)量。
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(責(zé)任編輯:王意琴)