工程實踐教學項目庫在電工電子實訓教學中的運用
——以貴州理工學院工程訓練中心為例

金 璐

(貴州理工學院工程訓練中心,貴州 貴陽 550003)

0 引言

工程訓練教學是高校開展大學生工程技術、工藝實訓與工程創(chuàng)新實踐的重要環(huán)節(jié),電工電子實訓是將理論基礎知識與實際操作有機結合的工程訓練課程。在實訓教學過程中,給學生提供一個或兩個復雜的案例,學生只是按部就班按照實驗指導書的操作步驟進行操作,缺乏對整個工藝流程的了解和每個流程之間承接關系、因果關系的探究和思考,大大削弱了學生學習的主動性和積極性、對科學知識的探索心和求知欲,導致對學生的工程思維能力、創(chuàng)新能力和基本技能的培養(yǎng)達不到預期的效果。

建設以培養(yǎng)學生工程思維能力為導向的工程實踐教學項目庫,能夠使學校不同專業(yè)學院根據專業(yè)特點,自主選擇工程訓練項目組合,能夠使學生在學校內就可將專業(yè)技術知識與工程基礎知識、方法論知識融會貫通,培養(yǎng)學生解決復雜工程問題能力,提高教學水平和人才培養(yǎng)與社會需求的契合度。

1 工程實踐教學體系

工程訓練主要是培養(yǎng)高素質的應用型工程技術人才,現(xiàn)如今全國高校人才培養(yǎng)模式不斷更新發(fā)展,工程訓練教學也隨之變化,工程訓練的教學目標是培養(yǎng)多學科交叉融合的工程知識復合型人才[1]。我校秉承著“以實踐技能訓練來拓展學生工程視野、培養(yǎng)學生工程能力及工程思維”的教學定位,通過“面向工程實際,通過實踐體驗,培養(yǎng)學生奠基性工程素質和能力”的教學理念,構建四層次教學體系,即“認知工程、體會制作、項目驅動、探究創(chuàng)新”,如圖1所示。

學生的整個大學階段,通過以上四個層次循序漸進的學習,將理論知識融會貫通在實踐操作過程中,激發(fā)了學生自主學習動力,培養(yǎng)了學生實踐動手能力、創(chuàng)新能力及工程應用能力。

2 工程訓練項目庫建設

基礎工程訓練主要是培養(yǎng)學生綜合能力的重要實踐性課程。根據各學院專業(yè)特點和培養(yǎng)方案,依據教學大綱要求,結合學生所學的理論知識,建設一批實訓內容充實、富有邏輯性,且跨學科交叉融合的工程實踐教學項目庫,主要包括安全教育、機電控制電路技能訓練、電子工藝技能訓練、家庭電路技能訓練、慧魚機器人等訓練項目,每個訓練項目又包括若干子項目,具體為以下幾個方面的內容。

(1)安全教育。介紹工程訓練的課程特點、項目輪轉方式,讓學生了解為期1周或2周的工程訓練課程包含哪些內容、需要做什么,做到心中有數(shù)。重點講解安全用電知識,提出安全操作規(guī)程等具體要求,然后進行現(xiàn)場安全測試,測試合格后方可進入正式的項目訓練。

(2)機電控制電路技能訓練。包含電動機正轉反轉控制電路、電動機星-三角減壓啟動控制電路、電氣故障排除等子項目。通過介紹安全操作規(guī)范、低壓電氣元件的工作原理、技術參數(shù)、異步電動機正反轉控制電路原理,讓學生掌握電氣工藝操作規(guī)程,并自己動手接線控制電動機的啟動停止、正轉反轉或降壓啟動、延時啟動等,并能夠正確使用儀表檢測電路,排除故障。

(3)電子工藝技能訓練。包含焊接練習、小型電子產品的制作等子項目。通過介紹安全操作規(guī)范、電子元器件的基本知識,讓學生正確識別和選用合適的電子元器件并會檢測常見的電子元器件;掌握電烙鐵的正確使用方法,并練習焊接技術,了解小型電子產品的生產制作工藝,根據原理圖和印刷電路板自己動手焊接、安裝和調試小型電子產品。

(4)家庭電路技能訓練。包含導線的連接與絕緣恢復、電源配電箱的安裝等子項目。通過介紹導線剝削、連接等基本操作技術、一般導線選型方法,讓學生掌握導線直線相連以及T形連接方法;介紹斷路器、電能表的結構原理、小型配電箱的安裝與制作,讓學生動手安裝制作小型配電箱接線。

3 項目庫在工程訓練教學中的實踐分析

以單個項目為驅動載體,系統(tǒng)地進行專業(yè)知識學習、綜合知識運用,培養(yǎng)學生工程能力素養(yǎng),以正確的思維為導向建立系統(tǒng)概念,指導實踐操作,進而樹立創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理念,培養(yǎng)學生分析和解決工程實際問題的能力,在實踐中構筑專業(yè)知識體系[2-4]。

3.1 改變開課方式,滿足不同專業(yè)需求

開課方式從原來的統(tǒng)一開設一樣的課程,改變?yōu)殚_設滿足不同專業(yè)需求的訓練項目課程。根據機械類、近機械類和非機械類的專業(yè)特點,按照人才培養(yǎng)方案,將基礎工程訓練分為基礎工程訓練Ⅰ、基礎工程訓練Ⅱ、基礎工程訓練Ⅲ三個課程,每個課程又根據不同的教學目標由若干個必修訓練項目和選修訓練項目組成,且根據專業(yè)特點和人才培養(yǎng)目標,訓練時長分為1周、2周、3周。各學院通過工程訓練中心提供的項目庫清單,結合人才培養(yǎng)目標及各專業(yè)特點,選擇適合的項目組合。表1為適合電氣工程及其自動化、智能科學與技術、網絡工程等專業(yè)選擇的其中一個項目組合。

表1 基礎工程訓練Ⅱ-1工程訓練項目清單(部分)

3.2 優(yōu)化工程訓練項目,提高學生實踐能力

電工電子實訓是將電工技術和電子技術的基本理論知識應用于實際生產生活的技術性基礎課程,主要訓練學生從電路設計、制作電路板、焊接電路、安裝接線、虛擬仿真、調試、分析結果到驗收成品,這整套流水線式的流程特點,決定了實習課程內容的廣泛性和復雜性[5]。貴州理工學院工程訓練中心2017年以前開設課程為電工實習Ⅰ、電工實習Ⅱ,實訓內容為多個獨立的小項目,學生需要在實習的1周或者2周時間內完成所有項目的訓練。項目零散且沒有較強的深度,學生只能了解淺顯的基礎知識,不能充分鍛煉工程能力和創(chuàng)新實踐能力。

經過不斷的實踐探索,現(xiàn)將工程訓練項目進行整合優(yōu)化,構建了系統(tǒng)的工程訓練項目體系,如圖2所示。通過學習機電控制電路、電子技能實訓、家庭電路實訓、PLC控制、慧魚創(chuàng)意機器人等基礎知識,循序漸進地將課內實驗與實踐技能訓練有機融合,培養(yǎng)學生知識運用和實踐動手能力。

以培養(yǎng)學生工程能力為主導,突出教學功能和教學目標的整體優(yōu)化,建構了寬基礎、重實踐的知識和能力教學網狀基本框架,落實產學相結合的要求,使工程訓練與職業(yè)技能考核接軌。通過工程訓練,讓學生掌握用電的安全知識,在實際生產生活中注重安全;能對導線進行剝削、連接等基本操作;理解異步電動機正反轉控制電路的工作原理;能讀懂電路控制線路圖;能將電氣安裝工藝規(guī)程要求應用于交流電動機正反轉控制電路連接;了解電阻器、電容器、電感等電子元器件的作用、種類及使用場合,能識別、選用、檢測常見電子元器件;了解電烙鐵的使用方法,能夠利用五步焊接法焊接;了解小型電子產品的生產制作工藝、焊接,可對原理圖和印刷電路板對照讀圖,能綜合運用所學知識對小型電子產品進行正確制作、焊接、安裝和調試;能夠對實訓項目中遇到的問題進行解析,并找出解決方法,用理論知識解決實際工程問題,為今后的生產實習及畢業(yè)設計打下堅實的基礎。

圖2 工程訓練項目體系

3.3 細化工程訓練考核標準,客觀反映教學效果

工程實訓教學的一個重要組成部分是工程訓練考核,它能夠將學生的學習成效客觀真實地進行反映,同時也直觀地體現(xiàn)教師的教學技能水平和教學效果。學生的工程訓練成績總分為100分,由安全教育、實習項目、實習總結和實習報告四部分成績構成,其中:安全教育占10%、實習項目占30%、實習總結占30%、實習報告占30%。實行項目一項一評制,根據學生訓練過程中對電工電子基礎知識掌握、動手實踐能力、文明實訓和創(chuàng)新能力進行綜合評定。

每個項目成績由紀律、安全、勞動、技能四部分構成該項目的綜合得分,其中紀律占10%、安全占10%、勞動占10%、技能占70%。各部分均按照百分制進行評分,計算時按比例進行折合。

通過以上全面的綜合考核,學生能夠清楚地知道整個工程訓練學習過程的重點,也能夠將工程訓練的整個過程、每個項目細節(jié)進行量化評分,具有可操作性和公平性。

4 結語

通過模塊化的課程項目,建立系統(tǒng)的工程訓練項目庫,打破了傳統(tǒng)的課程教學體系,實現(xiàn)了理論教學與實踐教學的一體化,將“老師教”“學生學”“動手做”融為一體。學生的學習環(huán)境、學習內容、學習方式的變化,給學生帶來了全新的體驗,每個項目都有具體的學習任務、評價方法。通過電工電子實訓教學中試點和探索,不同專業(yè)類別的學生能夠根據專業(yè)特性自由選擇工程訓練項目,體現(xiàn)了學生的主體地位,激發(fā)了學生的學習興趣和激情,增強了自信心。同時也培養(yǎng)了學生工程素質,挖掘了學生的創(chuàng)造潛能,培養(yǎng)學生在自己專業(yè)領域探索性的實際操作能力、實踐創(chuàng)新能力、綜合應用多學科的基礎知識來解決實際工程問題的能力,以及在今后的工作中協(xié)作和互助的能力、交際交流能力、適應工作的能力,為以后學習和工作奠定良好的基礎。