【关键词】电动机维修课程教学企业学徒培养方式运用
【中图分类号】G【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2013)03C-0129-02
电子产品维修课程教学,学习内容不仅要注意对接企业岗位的要求,教学方法更要注意对接企业培养员工的学习方式,本文借鉴企业学徒培养方式进行技能教学,探究了提高教学质量的方法。
一、企业学徒培养方式的特点分析
企业员工是以完成一个工作项目或工作任务来进行工作的,员工最初是以学徒方式学习。这种学徒培养方式具有有以下几个特点:第一,在车间连续性学习,每天工作8小时完成一个工作要求的任务。第二,学习的场所在车间或工作地点。第三,学习指导是有经验的师傅,指导方式是一对一。第四,学习方式是做中学、学中做。第五,师傅评价徒弟标准是以完成任务的结果评价而不是分数评价。在电动机维修教学课中,借鉴企业员工学徒式的培养方式,对电动机维修课的教学方式进行改革,用企业学徒式培养方式取代传统教学方式,可以取得良好的教学效果。
二、电动机维修课程教学中企业学徒培养方式的具体运用
教学以实践活动作为教学过程的主线,具体过程是让学生在一个仿真的实训环境下或以真实的教学情境,按照电动机维修职业岗位对基本技能、技术的要求,进行的实际维修操作训练,按完成学习项目为任务的方式完成学习过程,对每一学习项目的专业理论知识,技能,职业素养的教学目标都在实训现场完成。
(一)学习内容上的运用
电动机维修课培养目标是在生产、服务第一线从事电动机检修工作,具有较强实际操作能力的技能型专门人才,其职业岗位是维修电工。根据这一培养目标定位和职业岗位的面向,我们将课程学习内容分为电动机故障维修项目训练和电动机接线和下线项目训练和电动机接线图绘制理论学习三大部分,以电动机接线和下线项目实践为主,具体实践内容如下:
1电动机故障实践内容有三相电动机常见故障的检查方法、三相电动机线圈烧坏检查和维修、三相电动机外壳漏电故障的检查和维修、三相电动机机械故障的维修、三相电动机接线的检查和线圈修复后性能测试及单相潜水泵电动机维修故障检修、单相电动工具电机检修等。
2电动机接线和下线项目实践内容有三相电机链式绕组的下线和接线、三相电机同心式绕组的下线和接线、三相电机交叉式绕组下线和接线、三相电机单、双层绕组的下线和接线、三相电机双层绕组的下线和接线、单相电机同心式绕组的下线和接线、单相电机正弦绕组的下线和接线等。
3电动机绘制接线图内容有定子铁芯展开图的画法、绕组分相展开图画法、电动机接线图画法等。
(二)学习方法上的运用
教学打破在课堂上专业课程的形式,对每一个项目学习的知识、技能、职业素养的教学目标都在实训室现场完成,整个教学过程是:
1训练时间一体化。借鉴企业学徒工连续性学习方式,将教学内容实训用连续十周时间在实训场地完成。其中电动机故障检修用两周时间,电动机下线接线用六周时间,其余两周时间到校外维修企业进行实践。教学时间由教师视学生的学习情况适当调整。
2借鉴企业场所是在车间或工作场所方式,将教学实训室建成模拟为一个企业的车间或一个单位工作岗位的场所,有工作区、教学区、工具区等,工作区有电动机故障检修、电动机下线接线、电机浸漆和烤干实训工作室。工具区购买有维修电机的设备和工具。教学区有多媒体室和教室,教师一般在教学区布置项目任务后组织学生到工作区开展维修工作,工作中出现的普遍问题,则回教学区进行讲解,为提高教学效率,还在教学区配置多媒体教学设备,这样不但满足教师学的需要,而且还允许学生通过计算机自主查询所需的学习资料,满足学生个性化学习的需求。
3企业指导徒弟的师傅是有实际工作经验的师傅,指导方式是一对一。学校因学生多原因不可能做到指导方式一对一。对此,可采取这样的做法:外聘有实践经验的维修师傅定期到学校给学生指导,每名师傅配备两个教师作为助手。在电动机各个项目的学习中,一般维度大的维修项目是通过分组方式来完成工作任务,这样在实践中,可以让学得快学得好的同学指导操作不熟练的同学,让学生和学生互动,这样解决了指导教师不足的问题,还可以提高学生的的合作精神,交流能力。
4同企业学徒工的学习方式一样,让学生做中学、学中做。为了让学生能有真实的实践机会,可派人到附近的红砖厂、机械厂、水泵厂等工矿企业收集有故障的电机,拉回学校给学生维修。在学生实践前,要求他们结合要实践的项目内容,认真分析项目实训任务,引导他们先确定方案,再组内分工,最后才动手操作。例如对于线圈严重烧坏需要重绕的电机,一般让学生进行项目分析,先通过看型号和拆端盖检查确定出电机绕组类型、极数、节距、匝数、线的直径等维修电动机时需的参数,然后引导学生画出接线图,确定方案,让学生组内分工进行拆卸绕组、绕制线圈、下线、接线、浸漆和烤干等工作,指导师傅或教师指导学生解决项目实施中的难度问题和完成项目任务过程中出现的共性问题。在实践中,应要求学生实践方式与企业员工工作相同,技术要求也与企业师傅对徒弟的要求相同。
5企业中师傅评价徒弟标准是以任务完成的过程和结果进行评价的,可以此为评价标准,让教师或师傅在实践前给出完成项目任务的标准要求学生,实践后将验收评价表发给学生,学生根据教师或师傅给出验收标准对比自评。而后教师或师傅组织学生进行小组讨论并将修理好电机试转和对比展示,师傅和指导教师对学生修理好电机及实践过程中的态度、过程等诸多方面进行评价。通过评价反馈,让学生反思整个工作过程,重新梳理本项目学习中的知识技能,当工作过程完成后,许多在完成任务过程中出现的问题,学生才会发现,并加以解决,这样通过评价,提高了学生发现问题、解决问题能力。
6电动机接线图的理论学习是学生在实践过程碰到需要时再进行的。例如,在完成电动机下线实践后,学生必须进行电动机接线实践,如果没有接线图的理论知识就不能继续。此时教师应指出项目工作和它所需要的知识、技能间的关系,并让学生清楚完成此项目应该通晓什么理论知识。组织理论学习时,教师应根据学生不同情况因材施教,对于领会知识较快的学生一般采用引导课文教学法,即借助教师发给的教学资料,以引导问题的形式,通过完成学习任务手段,引导学生独立学习。对于一般学生则先让他们观看教学录像,让他们有一个认知过程,然后教师以讲解和组织学生开展讨论,引导学生以小组合作探究的形式为主,对于领会知识稍差学生则以个别辅导方式进行。
【关键词】项目式课题;电工技能;工程;实训教学
电工技能是电气技术应用、电工电子应用、电气运行与控制以及机电技术应用等专业的基础实训项目,其教学目标是使学生具有中级水平技术人员所必需的电工工具、仪表使用,线路、照明、接地安装,熟悉安全用电和电气设备安全规程等技能。理论知识缺少和因生产和生活经验的不足,容易造成技能学不会的局面,甚至在实际生活中不会应用。采用项目式课题教学,目标明确,针对性强,注重学生的动手能力。改变教学模式和教学手段,能够有助于激发学生的学习兴趣和提高他们的动手能力。
众所周知,中等职业教育是坚持“以全面素质为基础,以就业为导向,以能力为本位,以学生为主体”的教育。电工技能项目教学,能够充分考虑学生的认识水平和已有的知识、技能、经验和兴趣,同时能够紧密结合专业新知识、新技术、新工艺以及新方法。学生在项目教学应用中,能够学有所思、学有所得以及学有所乐。笔者认为,开展实施电工技能项目教学,可以从以下几方面入手:
一、在项目课题的组织上要优先整合
1.传统电工技能训练
传统电工技能训练一般包括:学生的安全教育,电工工具仪表的使用,照明线路的安装练习,焊接的练习等训练项目。训练项目都是在学生中学物理的基础上进行的,学生也仅是在中学物理书本上了解了电路的相关知识,对家用照明电路其实并不是很清楚,进入中职来,学生在接受训练时效果也是较差的,训练仅是完成了对初中物理上部分知识的巩固,没有体现家用照明电路这部分知识的实用性。
从电工技能的几个训练内容来看,传统的训练不能达到很好的训练目的,所有的训练仅是一种模拟,一种脱离实际的训练,不能紧密结合实际情况。学生在模拟的电路板上完成各种训练项目,不论学生电路做的多好,仅代表学生明白了照明电路的原理,缺少实际场景使学生在实际中还是不能很快的上手,完成实际中的各种复杂线路项目的安装工程。没有实际场景的结合,学生对于生活中的一些简单的问题也不能处理,甚至连换一个开关也不能完成。
2.电工技能项目课题的整合
要使项目教学开展取得一定的成效,首先要确定教学内容,其次要对内容进行优化整合,结合新知识、新技术以及工程实际等对专业知识与技能再加工。以此原则确定了以下几个训练课题:
①安全用电课题。应该使学生能掌握触电救急法,熟悉安全防护技术,掌握供用电、电气设备及线路的安全技术,熟悉电气工作的安全规程和制度,掌握安全作业的要求和具体措施,树立起“安全第一,预防为主”的好思想、好作风,以便将来在工作中做到安全用电和安全生产。这个项目我抛弃了原来的纯理论教学,一张理论试卷考试结束安全用电教育的模式。采用多媒体教学,结合许多用电方面的案例来警示我们的学生重视安全用电。
另外,安全用电课题教学还要结合生产生活。在生活用电安全知识这一块,比如:电热毯引发火灾的原因,空调长期使用安全,家用电线线径太细、负荷大引发的用电事故,在插座上随意增加负荷等实际的安全知识。在生产用电安全这一块,比如:企业中电线的走线规范性,安全接地的重要性、安全标识的规范性等等。把学校的学生视线引向社会这个广阔的天地,让学生知道知识在现实中的重要性,从而激发他们学习安全用电知识的热情,也为他们将来打好基础,提高整个社会安全用电的意识。
②常用工具和电工仪表课题。以万用表和常见工具使用为训练重点。工具和仪表知识是其它电类实习的基础,学生以此为前提才能较好的完成实习工作。虽然理论中也会有一点知识讲解,但理论老师一般会把任务推给实习老师,特别是仪表使用这一块知识,所以我选用了这一个课题。仪表要会用,而且要活用。
另外,开设这个课题还有一个目的,就是从开始就培养学生使用工具和仪表的规范性。不仅要会用,而且还要能够注意规范。工具使用放置的规范,要从企业的角度来解释工具放置规范的重要性,让学生认识工具对电工的重要性就像医生的手术刀一样。仪表使用维护也是这个训练课题的目的。
③实用照明电路项目。实用照明电路项目是一个工程项目训练,在这个工程中学生能完成照明电路训练的许多环节,这些环节与生活实际是紧密结合的。实训任务与工程实际的结合是我最关注的。学生训练要在接近实际的场景中进行训练,学生之间相互协作完成整个工程项目。项目包括:灯的控制、电线的走线穿管、线径选择计算、电视电话穿线、家用线路的安全。甚至以后学生学会CAD以后还可以在软件上绘制电线走线工程样图。
虽然这个项目在传统实习时也选用,但我在具体课题时充分体现工程这个理念,学生是在完成一个工程,而不是在板子上完成一个电路。德国双元制学生在实习车间时,师父让学生以工程项目为中心让完成一个又一个课题的训练,我觉得这种方式很好。
实用照明电路项目另外要体现的是“新”,要在一个工程中完成课题项目。把学生放到一个工程中去,提高了学生技能的应用性。项目训练课题增加了电路的设计,线径计算,线管穿线,接线等新的内容。把一个板子平面上的电路推向立体空间,也增加了学生实践的实用性、趣味性。
二、项目教学法训练模式的变化
关键词:电工技术基础;项目教学;解决办法
电工技术基础课程是具有专业性、理论性、实践性的课程,是电工学习的基础内容。它包含的知识专业性很强,需要较好的理科功底,而很多高职类院校学生文化基础较差,理论学习存在较大难度,同时缺少生活经验,导致理论与实践能力都很难达到学习目标。因此,我们开始尝试有目标、有针对性的项目教学法,为提高学生学习任务做出一份努力。
一、电工技术基础课程项目教学开展的要求
1.合理组织教学内容
第一点,教学内容应该以学生为本,设计清晰精练的项目和图文内容;第二点,在实践中训练学生,突出优化重点教学项目,让学生抓住重点知识,并让学生尽量地到实践中检验理论;三是学会利用网络拓展学习空间,把最新的、最近的技术引入教学内容,促进教学内容与时代接轨。
2.整体把握教学模式
一是把教学项目当成一个重要内容,严格贯穿提高职业技能的理念,把提高学生实践能力作为重点教学目标;二是合理采用丰富多彩的教学方式,关注本专业最新发展动态,把最新的教学资源引入课堂,增加更多的实践操作课程,紧紧抓住学生的思想脉络。三是推行产学合作模式,建设学生实训基地,把实验课程全部搬到基地上开展教学。
二、电工技术项目课程的教学组织
1.教学组织模块化
我们可以将“电工技术基础”课程分为多个模块,每个模块是一个独立的部分,这样有利于教学的灵活性。同一模块既可以安排专门时间完成教学,也可以分散到每周当中进行教学。有些模块彼此并列,不限制先后开设顺序,在很多平行班级的情况下可以将这些班级分成两部分,分别开设不同的平行模块,在下一学期相互调换,从而使教学资源得到最大化利用。
2.教师队伍工程化
教育改革的核心人物是教师。项目课程的改革实施也要求教师在专业知识、实践技能等综合素质不断提高。其实很多老师已经具备了一定的课程改革理念,但他们缺少企业一线的实践经验和专业的项目教学方法的指导。所以我们需要教师队伍工程化,也就是让教师走进企业一线,增长项目实战技能,从中提炼课题,强化教学改革。为了让教师尽快进入角色,我们可以安排每位教师负责一个项目教学模块,针对某一个模块进行主攻,并结合理论完成项目编写。
三、在电机正反转控制论电路安装学习中运用项目教学法的实例分析
1.设定教学目标
通过本次教学,要求学生能够弄懂电路图,准确选择元件,并成功进行安装和试机。掌握分析电路工作原理的方法、会简单地计算。同时树立学生的团队意识,提高学生的综合素质。
2.布置项目任务
首先老师安排电机正反转控制论电路安装学习的项目内容,规定该项目所需要用的时间。教师作为课堂上的主导,有责任向学生介绍完成任务必备的知识,并引导学生了解学习内容的重点和难点。在该课程的项目教学中教师合理对学生进行教学安排和指导。把学生按3~4人一组分成小组,同时选出项目组长,领取工作任务。随后,让各小组开展项目设想,给出完整的项目计划。
3.完成项目任务
在学习过程中学习小组要对电机的构造和逻辑功能进行研究,并结合电路图正确选取元件,给出电机正反转控制论电路安装方法。为了调查学生的项目完成效率,教师可以采取提问的方式,了解学生对知识点的具体掌握情况。为了让整个教学流程顺利进行,要求学生在电机正反转控制论电路安装之前需要对元件功能进行检测并加以记录,然后选择合适的元件安装电路。整个实操过程中老师应该加以检查和指导,多对学生实践能力给出评价和鼓励。电路安装完成以后,应仔细检查有无错误之处,然后进行调试,排故过程需要发挥小组合作优势,经过故障分析和探究,运用小组智慧解决相关问题。教师在这个过程中仍旧起到提示和导引作用,主要还是要依靠学生小组的集体力量完成排故项目。最后学生还要做好项目记录、排故分析和实践总结。
4.项目验收
整个实验项目完成以后,教师要对每个小组的实验成果进行验收,验收内容可以包括很多方面,可以分为是否完成实验目的、是否掌握了电机正反转电路的元件构造和功能,以及项目实验报告的填写是否合格。老师还应该根据不同验收成果总结分析,对各小组表现进行综合审评,并记录实验成绩。
不同于传统的教育模式,项目教学法是把课程教学内容转化为“项目”的形式,以便于学生能够在教师指导下自主完成学习项目。在这样的教学过程中学生成为项目中每个环节的切身参与者。通过学习项目的不断开展,学生深入地将理论与实验相结合,最终很好地完成学习任务。
关键词:高校转型;实践教学体系;电工实习改革
中图分类号:G4文献标识码:A文章编号:16723198(2015)26019101
1引言
现代教育发展,使得一批普通本科高校向应用技术型高校转型,这是当前国家深化教育改革的一项重要工作,从学术型向应用型转型发展中,改革最难的是课程体系,而实践教学体系的改革显得犹为重要,电工实习是电气工程及自动化专业学生进入大学后接触到的第一门综合实训课,向应用技术型高校转型电工实习这门课开设的时间,内容及其作用的研究势在必行。
2电工实习在电气自动化课程体系中作用的研究
电工实习是学生从高中的应试教育转向技能应用型学习的一个纽带,在多年的教学中,我们发现大一新生在初次实验操作时的机动灵活应用能力基本没有,例如,假设实验室只提供2个200Ω电阻,而实验时需要100Ω电阻,那么学生就不会知道用并联方法得到,只会叫老师没有100Ω的元件,但是如果你在纸上出这样一个题目,学生都可以用笔做出这题的答案,因此必须有一种训练去改变学生的观点,让他们明白大学学习是为了4年后能动手解决工程实践问题,而不是为了考试。电工实习正好担任了这个角色。首先,电工实习将高中书本理论变成动手操作,使其前期所学中难于理解的知识迎刃而解。其次,提升知识层次,将高中学过的知识提升到大学层次应用,以期更接近工程应用,例如电气设备通常都是电阻、电感和电容共同构成,不是高中学习中单一的电阻,所以大学中的欧姆定律中的电阻就是电抗了,也就是全电路欧姆定律更接近我们的生活和生产。最后,电工实习让学生明白学习为了服务于生活,服务于生产,而不是为了考试。
3应用技术型高校中电工实习课程内容的研究
电工实习内容的设定要体现其作用,在大学初级阶段,在学校的现有条件下,从学生的生活所见中捕捉知识,从服务于生活提高学生的兴趣,从而为服务于生产奠定基础。通过电工实习培养学生的工程实践意识,因此在内容设定上不能只是单纯的某个定律公式的验证,而要采用项目制作训练,锻炼学生的工程应用能力。家居照明线路的设计、安装、调试和维修这个项目满足了电工实习的各项要求,给定一套三居室,学生自行设计,掌握电能分配,布局,通过完成自己设计方案的安装,调试,训练了学生对电工的基础知识的综合应用,巩固金工实习中各种工具的使用,最后进行维修考核,由实训指导老师设置3-5处故障,由学生来排除故障,检验学生的原理知识的应用,帮助学生积累维修电工的经验,为后期考证打下坚定的基础。
4电工实习开设时间的研究
4.1电工实习开设的学期
电工实习是高中和大学学习转变的联系纽带,所以开设时期要在第一年。同时我走访了多所重点中学,了解到由于备战高考,基本没有做多少实验,考虑学生刚走入大学,几乎不会使用各种工具,因此必须在金工实习后,学生掌握了常用工具和仪表的使用再进行电工实习,所以电工实习的开设在第一年的第二学期。
4.2电工实习期间时间的安排
表1电工实习期间时间的安排
实习内容第一天上午下发任务,安全操作知识培训、领用工具箱下午查询资料,设计方案,画出设计电路图、第二天上午检查电路原理图、分发器件下午照明线路的设计和安装第三天上午实际动手接好电路下午检查线路通断情况及连接情况第四天上午线路安装调试考核下午线路维修故障排除第五天上午线路维修故障排除考核下午总结和书写实习报告,实习成绩评定5结语
电工实习改革是民办高校转型与校企项目结合的产物,是电气自动化实践教学体系向校企项目结合的方向发展迈出了第一步,我们将深化改革,完善电气自动化实践教学体系改革,努力实现高校应用技术型转型。
参考文献
目前电子信息专业学生生产实习面临的问题主要为实习企业难寻。
生产实习的目的就是让学生能直接参与到电子信息及其相关企业的生产环节中。但是在市场经济条件下,许多国营企业被兼并或调整,无暇接收学生的实习;而合资企业、独资企业由于害怕技术和管理方法泄漏以及实习会给企业带来不便,也不愿意接待学生实习;再者由于学生缺乏实践经验,很难给企业直接创造利润,因此,企业不愿意也没有义务接收学生实习。而电子信息企业多属于民营、外资或者合资企业,愿意接受学生实习的就更少;其次,组织学生到专业对口的大型企事业单位进行参观是一般工科专业生产实习的传统模式。但是对于电子信息专业,简单的参观模式效果并不理想。以往跟班作业或代岗劳动是生产实习的主要内容,但是对于电子信息专业,跟班作业或代岗劳动几乎不可能。一是一般电子信息企业规模不大,即使能安排跟班作业,人数也十分有限;二是电子信息企业属智力劳动密集型企业,跟班作业必须有指导教师,这些指导工作校内老师不能胜任,而企业为其自利益所虑,一般不会指派专业技术人员指导;三是软件开发是一个特殊产业,按照软件工程原理,研发小组中途增加新的成员不仅不能提高生产效率,可能还会增加软件开发的复杂性,更何况是增加没有实际工作经验的学生;随着高校扩招,高校实习学生人数急剧增长,加之目前企业不同程度地提高了实习收费标准,使得实习所需的费用上涨,而学校对实习经费的投入远远滞后于企业收费增长的速度。实习经费不足严重影响了实习单位接纳学生生产实习的积极性;另外高校连年扩招,导致学生人数不断增加,要安排如此多的学生实习,在组织上和管理上都是十分困难的。
2校企联合生产实习新模式探索
目前有些企业成立了专业化的实训基地,其按照生产实习的本质要求,严格从看、学、做三个环节组织教学,为高校解决生产实习问题提供了一条新的途径。这些实习基地依托大企业,面向高等院校,既有浓厚的现代企业氛围,又具有一定的教育培训经验,是连接企业和学校的纽带。
这类实习基地依托大企业,能很好解决学生到生产一线参观学习的问题;实习基地有专门的培训老师,他们来自企业研发和生产的第一线,有丰富的实际工作经验。他们所采用的教学方式与高等院校有很大的区别,比如有的专业化实训基地采用1:3:6的教学模式,即10%的时间针对实训中反映出来的问题,对学生进行答疑式的理论培训;30%的时间对实训基地所依托的企业曾经开发的实际项目进行案例分析,提高学生分析问题和解决问题的能力;60%的时间组织学生参观现代企业的管理模式和生产流程,并进行项目开发实践或代岗劳动;这些的实习基地通过自建研发实验室或模拟生产线对企业已完成的项目进行再现开发训练,保证学生能在较短时间内完成项目开发,体验项目开发和产品生产的全过程;到实习基地进行实习可以促进学生择业、就业观念的转变,促进学生从专业知识向专业技能的转化,从学生身份向员工身份的转化,最终实现大学生就业“零适应期”的培养目标。在实习的过程中学生将逐步树立企业意识、责任意识、团队意识、资源意识、效率和效益意识、竞争意识;同时老师会注重学生职业精神和团队精神的培养以及实际动手能力、岗位适应能力、资源运用能力、协同工作能力的培养;实习基地还会帮助学生了解两个产业背景,即:电子信息产业的背景,以及电子信息行业服务对象的行业背景。
基于这种优势和现状,我们提出了校企合作共同建设实训基地的设想,基地的硬件建设由企业投资,实训内容由学校与企业根据理论教学与企业生产实际共同制定,实训指导由学校专业教师和企业高级技术人员共同承担,保证了学校到企业、学习到工作的平滑过渡,学校的学生实习时支付一定的费用。这种校企合作的方式可以依据学校的要求,量身订做实习方案,针对性强。
3校企联合生产实习新模式实践
近五年来我们一直与成都某实训基地合作,经过多年的合作与探讨,学校与企业共同摸索出了一个适合电子信息专业学生生产实习的实习模式。通过几届实践,取得了较好的实习效果。
其实习流程如下:(1)报到;(2)统一领取工作牌、实习指南、实训资料、办公设备等;(3)参观熟悉工作环境;(4)集中实习;(5)分组实践;(6)总结。
项目开发主要流程有(根据不同项目裁减,SQA贯穿始终):(1)立项:明确项目目标、范围及内容;项目质量要求;项目备案及启动。(2)计划:划分里程碑并确定里程碑目标;明确项目跟踪与监控机制;明确项目的资源配置;确定角色、参与人员并分配职责;划分及分解工作任务;确定项目进度。(3)需求:确定项目的目标和范围;明确项目的功能性需求和非功能性需求;明确项目的其他要求。(4)分析设计:对需求进行理解、转化,并抽象出系统中各个对象的属性及行为;对抽象出的系统对象进行设计,形成设计方案。(5)实施:使用工程化的方法,采用适当的开发工具生成满足需求、符合设计方案的目标系统。(6)系统测试(验收测试):检验开发的系统是否符合需求。(7)质量保证:向实训中心提供项目验收报告;(8)结项:完善各类文档;提交结项报告。
在实训过程中,学生分成若干个小组,每个小组推荐一名项目经理,然后项目经理按照软件项目的开发流程合理地安排小组中的各成员的任务,项目成员通力合作完成整个项目的开发任务。这种小型项目的开发完全是按照软件公司的软件开发模式来进行的,并得到企业软件工程师的现场指导。
4结束语
校企结合的电子信息专业生产实习的教学改革已经进行了五年,初步解决了以往生产实习中的问题和矛盾,该模式能让学生将所学理论更好地与电子信息工程实践结合起来,开阔了学生的视野,增强了感性认识,收到了较好的效果。依托专业化实训基地的校企业联合的电子信息专业生产实习模式,能够满足本科电子信息专业生产实习教学要求,并取得了较满意的效果。
随着知识经济时代的来临,对高等教育提出了更高的要求,如何提高教学质量是教学改革的永恒主题。我们将在以后的实践中不断探索、建立和完善生产实习模式,保证生产实习教学质量。
关键词:卓越工程师;继电保护;教学改革
“卓越工程师教育培养计划”是国家教育部贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2022年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2022年)》的重要改革项目,“卓越工程师”以实际工程为背景,以工程技术为主线,将学生的工程能力和素养作为培养目标,目的在于适应社会发展的需要,培养创新能力强的高素质工程技术人才。
电力系统继电保护是电气类专业的主要课程之一。继电保护技术应用广泛,随着电力系统自动化技术的飞速发展,电力系统继电保护进入数字化、微机化和网络化阶段,其在更新自身技术的同时,与微机、通信技术相融合,电力系统技术日趋先进,同时也日趋复杂。
一、继电保护课程的教学现状
目前继电保护课程理论教学环节大多按照教材章节的顺序,将电力系统继电保护分为电网的电流保护、距离保护、纵联保护和电力主设备保护,按模块分别进行讲解,在教学过程中突出知识的系统性和理论的完整性。学生在电力系统继电保护理论知识的学习过程中感觉深奥难懂。继电保护技术的理论教学与实践教学脱节,学生在完成部分专业理论学习后,按照指导书的内容按部就班地进行实验和课程设计。学生在整个学习过程中处于被动地位,缺乏思考,缺少对理论知识应用的分析,更缺乏对理论设计计算结果的仿真验证。目前,电力系统继电保护的教学已经不能适应培养具有工程实践能力人才的教学目的,因而继电保护课程改革势在必行。
二、继电保护课程教学改革的探索
1.调整教学内容
依据“卓越工程师”的培养方案,修订电力系统继电保护课程教学大纲、继电保护课程设计教学大纲、继电保护调试实习教学大纲;调整理论课程内容,将理论教学模块化、项目化。将理论教学分为几个模块,设置线路、变压器、发电机、母线等电力设备保护教学任务单元,使学生对继电保护技术形成一个整体的概念;理论知识依托于实际工程项目进行讲解分析,以项目为载体,将工程概念贯穿于教学始终,增加实际工程实验项目的教学学时,便于继电保护技术实际应用能力的培养;设置与理论教学相匹配的实验实习项目,充分发挥模拟型实验装置和微机型实验装置的优点;重点做好微机保护实验项目建设,设置电力系统各种运行状态下的参数,查看系统状态和保护动作状态。
2.优化教学方法
教师在课堂教学中要充分利用现代化教学设备,引入PPT课件教学,增加视频及动画演示内容,采用多种教学手段,将继电保护理论知识生动地展示给学生,改善课堂学习氛围,增强学生的学习兴趣;将电力系统继电保护技术发展的前沿知识引入课堂,针对应用前沿技术的工程及学生理论学习中普遍存在的题,增加课堂讨论部分;提高学生学习继电保护课程的积极性,鼓励学生多思考、多提问、多总结;将MATLAB/SIMULINK计算机仿真引入实践教学,对设计计算结果与仿真结果进行比较分析,使学生对继电保护动作前后电力系统的运行情况有直观的认识。
3.培养应用型人才的教学思路
在培养创新型高级工程人才基本目标的指导下,电力系统继电保护课程树立以理论教学为基础、以工程实例为依托、以知识应用与实践为目的的教学理念,其改变了以往实践教学环节的教学模式。教师在实验和课程设计中只给出实践目的、注意事项、设备和要求,具体的实践方法、步骤和报告由学生自行设计完成。教师将课程实习项目由部分验证性实习全部改为综合研究设计性实习项目,设置与理论教学相匹配的实验实习项目,充分发挥模拟型实验装置和微机型实验装置的优点,以模拟型保护装置为基础,灵活模拟各种接线错误,以此锻炼学生的分析能力。根据不同的课程设计题目和现有实验室的条件,要增加实验验证或仿真验证环节,通过理论教学与实践环节相结合,提高学生的实际工程素质,培养学生的创新能力和独立解决问题的能力。
三、结语
在“卓越工程师”目标下,只有适应继电保护技术的发展趋势,坚持基本理论与工程应用相结合,不断探索新的教学方法,引入新的教学理念,合理组织教学内容,才能培养出更多优秀的工程人才,提高电力系统继电保护专业人才的培养质量。
参考文献:
Abstract:Basedonelectricalandelectronicengineeringpractice,thisarticleconstructedanewinnovativeteachingmode.Thismodepaysgreatattentiontobringingupandimprovingtheengineeringstudents’abilityofinnovationandpractice.Thepracticeprovesthatthisteachingmodeisfeasibleandeffective.
关键词:教学模式;电工电子学;实习;创新教育
Keywords:teachingmode;electrotechnicsandelectronics;practice;innovativeeducation
0引言
一个创新型国家最大的创新群体是工程师队伍。这支队伍的培养显然主要依靠大学本科[1]。实验教学是创新性高等教育的重要环节,发挥着理论教学不可替代的作用[2]。目前国内工科院校以创新教学为中心,以各种学科竞赛等创新活动为主题的大学生创新能力培养模式正在逐步形成。然而各院校都把重点放在国家大学生创新性实验计划上,项目的实施范围也仅仅局限于少数尖子学生,参与的学生较少,受益面窄。如何使更多的学生尤其是低年级学生能够参与创新实践活动[3],引发学生的研究兴趣和创新意识,通过创新研究构造浓厚的创新氛围,这是一个值得关注和亟待解决的课题。本文根据2008中国石油大学教学改革重点项目《电工电子学课程创新性实验教学模式的研究与实践》的研究结果,重点探讨了在电工电子学实习中创新性实验教学模式的改革方案与实施办法。
1传统电工电子学实习教学中存在的问题
电工电子学实习是电工电子学实践类课程中最具综合性、提高性的实验教学环节,其授课对象是非电工科专业大学二年级学生,教学的质量对学生工程能力、创新素质的培养至关重要[4-7]。在多数高校,传统的电子实习项目是组装半导体收音机。采用的是在现成电路板上焊接组装成套器件的教学模式,存在以下问题:
1.1实习内容不够合理、缺少创新性收音机电路原理涉及到高频电子电路理论,对非电专业的低年级学生来讲确实难以理解,不仅不可能从中学习电路的设计方法,而且对电路的调试与故障分析学生束手无策,完全依赖教师,不利于培养学生分析问题和解决问题的能力。
1.2实习教学模式单一落后学生在集中实习的两周内主要在老师的示范与指导下识别电子元器件、学习手工焊接技能与电路装配的基本方法。这种在现成的电路板上焊接组装成套器件的“照图搭积木”式教学模式,不利于培养学生的电子系统设计能力和创新意识。
1.3对新技术的引入不够对现代电子系统研发技术如电路的计算机辅助设计、SMT表面贴装工艺技术等等引入不足。不能很好地让学生了解、掌握现代先进的电子产品设计制造技术。
2创新性实习教学模式的构建
据上所析,电工电子学实习教学模式必须以全面培养学生的实践技能、分析发现和解决问题的工程能力与创新实践能力为宗旨,注重电工电子学实习的先进性、工程性和应用性,并且要充分兼顾非电专业低年级学生理论知识与实验能力较弱的实际情况。
2.1制定科学的教学方案,优化充实教学内容根据电工电子学理论教学的范围与程度,选择一个难度适中、电路形式综合性较强的实用电路(温度控制与报警电路),以此为实习平台(详见图1)。该方案可分成为五个子项目,即电路的Multisim仿真设计、电路调试、用Protel设计PCB板、装配焊接与调测等。教学目标是让学生经历电子系统设计制作的每个流程,了解和初步掌握电子系统开发设计的相关技术,培养学生工程素质与创新能力。新的教学方案注重能力培养,具有很好的可操作性。
2.2明确各子项目的教学目标,注重在教学过程中的能力培养实习过程每个各子项目的教学质量是影响创新性实习教学模式成败的关键。我们在设计实习教学模式时,详细研究并明确了各子项目的教学目标,为新教学方案的实施打下了良好基础。各子项目的教学目标如下:
2.2.1电路的Multisim仿真设计:以温控与报警电路为例,学习用Multisim仿真设计电路的方法。
通过仿真,使学生了解温控与报警电路的工作原理;用虚拟仪表测量电路的关键参数与波形;了解元件选用原则及电路设计的基本方法;并能够利用Multisim软件完成自选电路如小功率稳压电源、电压/电流检测、阈值报警电路等的设计。
2.2.2电路(面包板)调试:温控与报警电路在面包板上进行调试。要求学生正确识别和使用元器件,了解元器件替换原则;掌握在面包板上规范连接电路的技术要求;会按功能将温控与报警电路分成单元电路进行调试;初步掌握电路故障的分析、检查与排除方法。
2.2.3用Protel设计PCB板:通过Protel软件的讲授及培训,使学生通过温控与报警电路的PCB设计,掌握Protel软件的基本使用方法,并能够完成自选电路的PCB设计。通过观看PCB板制作工艺的视频介绍,了解PCB制作的工艺流程。
2.2.4焊接知识及焊接方法:观看关于现代电子信息产品制造业的主流安装技术SMT表面贴装工艺的视频介绍,了解一般焊接工艺与要求;学习手工焊接方法。经过焊接训练后,完成一个桥式整流电容滤波稳压管稳压电路的焊接,要求元件布局合理,焊点美观无虚焊,电路功能正确。
2.2.5装配焊接、调测:考虑到学生在今后竞赛和科研中,一般不会批量制作电路,故选择在万用板上组装温控与报警电路。要求学生合理布局元件,少飞线,焊点美观无虚焊,电路功能正确。为今后进行电子产品制作,参加电子设计大赛、毕业设计等环节打好基础。
2.3编写相应的辅助讲义、制作配套的视频和PPT课件由于电工电子学实习采用与之前完全不同的教学方案,为了改革后的教学需要,我们编写了相应的辅助讲义,如实习电路之Multisim仿真初步、Protel实习指导书、电子焊接实习指导等,并引进和制作了配套视频教材如SMT表面贴装工艺、PCB板制作工艺等和相关的PPT课件。为学生实习提供了丰富的学习资料。
2.4制订科学全面的考核评分标准以前的考核形式主要依据组装收音机最后结果和实习报告,这种考核方式不能科学的全面的反映学生的实习效果。为使学生了解电子系统设计制作过程各个环节的技术要求,掌握电子系统设计制作的基本方法,针对各个环节制定出了相应的教学要求与评分标准,将考核融入到整个实习过程中。成绩由六部分组成:Multisim仿真设计(20%)电路(面包板)调试(20%)设计PCB板(10%)焊接练习(10%)组装联调(25%)实习报告(15%)。分项考核,逐项打分,使实习的评分不仅科学可操作,而且也促进学生重视实习的各个环节,明确各项技术要求,有利于提高实习质量。
评分标准分教师用和学生用两种。评分标准(教师):主要针对学生对各个教学环节掌握及完成的程度给出具体的评分标准,保证不同教师在相同环节上评分的一致性。评分标准(学生):主要给出学生各个子项目的具体要求以及各子项目在整个实习中所占的评分比例。
3创新性教学模式的实施与效果
在2009、2010年暑假,对我校非电工科专业23个班实施了新的实习教学方案。新方案得到学生的支持与欢迎,取得了非常好的教学效果。表现在:
3.1激发了学生的学习兴趣,主动参与的热情非常高在整个实习期间,实验室全天开放,学生不仅早到晚走,连午休和晚上也都泡在实验室。当作品通过验收后,学生纷纷摄影留念,并把照片放在校园网上,对自已的实习成果感到非常自豪。
3.2提高了学生的实践技能、分析发现和解决问题的工程能力、创新精神和与创新实践能力通过计算机辅助设计软件的使用、印刷电路板的制作、电路的安装和调试,使学生获得一次较为系统的训练。在实习过程中,电路的仿真设计、电路调试时的故障排除都是理论与实际相结合的重要体验,缩短了学生与实际工程的距离,对他们今后的发展有着不可估量的意义。
3.3增强了学生科技创新的自信心许多学生开始主动与老师联系,积极申请参加学校组织的各种比赛和项目,如大学生研究创新计划、大学生电子设计大赛、大学生课外科技作品竞赛等,大大增强了学生参与科技创新的自信心。
4结语
电工电子学实习只是电工电子学实践类课程之一,创新性实践类课程教学模式的研究是一个系统工程。应当在国家对大学生创新教育、素质培养要求的大环境下,重新审视电工电子学实践类课程的教学内容与教学方法,建立符合实践教学规律与人才培养要求的教学体系。全面推进当代大学生的素质教育,培养出适应时代需求的工程能力强和有创新意识的复合型人才。
参考文献
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关键词:卓越工程师培养计划电子实习实践创新
中图分类号:G642.0文献标识码:A文章编号:1674-098X(2014)10(c)-0101-01
“卓越工程师教育培养计划”是国家中长期教育改革的核心,也是促进我国高等教育转型的重点。实施该计划的主要目的就是转变高等教育培养目标,把培养适应经济社会发展、具有创新能力的高质量工程技术人才作为高等教育的主要任务之一,为实施人才强国战略、建设工业化国家提供人才储备。河北工业大学作为一所具有悠久历史的工科院校,长期以来坚持“工学并举”的办学宗旨,为国家培养了大批工程应用专业人才。自“卓越工程师教育培养计划”启动以来,学校积极探索,努力实践,始终把“提高学生工程实践能力、培养符合社会需求的卓越工程师”作为重大教学改革内容。电子实习作为电子类学生的一门重要实践课程,是高等工科院校培养学生工程素质的技术基础课,应该在教学模式、实习方式等方面进行探索改革,积极配合学校“卓越工程师教育培养计划”的顺利实施。
1引入CDIO教学模式,构建合理的教学体系,培养创新精神和实践能力
本校电子信息类学生开设电子实习课程已有10多年的历史,虽然取得了较好的教学效果,但也存在不少问题,如在实习过程中,教师通常是根据预先安排的电子实习教学内容,进行讲解、示范、辅导,学生基本上被动听课,然后完成规定的实习任务,在整个实习过程,学生缺乏主动性和积极性;其次,电子实习的内容主要包括电子元器件的识别、电烙铁的使用、焊接练习、万用表和示波器等测试仪器的使用以及实际应用电路的调试、焊接。对于部分水平较高的同学来说,实习内容略显简单,学习兴趣不太高,因此,引入全新的教学模式、充分调动学生的积极性是提高教学效果的当务之急。CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate)模式,即“构思―设计―实施―运作”模式,是2000年由美国麻省理工学院Ed.Crawley教授团队和瑞典皇家工学院等3所大学发起,经过4年的联合研究创立的一种新型工程教育模式,该模式不但强调学生基础知识的学习和基本技能的训练,更注重团队协作和创新精神的培养。它通过项目的构思设计和实施运作,将整个课程体系有机地结合起来,从而达到知识的系统学习技能和工程实践能力的全面提升[1-3]。采用CDIO模式可以将教学的主体从教师转变为学生,充分调动学生的主动性和积极性,具体到电子实习的教学,可以把整个实习过程划分为三个阶段:第一阶段是基础知识的获取与积累,包括基本元器件知识、基本操作技能和实习注意事项等。在这个阶段教师的作用有两个:其一在于介绍基本知识,告知实习过程中的安全问题和注意事项,其二在于引导学生高效利用网络及图书馆等资源,培养主动获取相关知识意识,在实际的教学过程中,教师可以把实习必须的知识点总结成若干个问题,要求学生自己搜集资料,解决问题。第二阶段,主要是知识的消化和吸收,要求学生掌握基本测试仪器使用方法、焊接、简单电路原理分析、调试以及故障诊断等技能,这个阶段可以让学生自由组合,2~3人组成一个实习小组,通过拆解旧电路板,逐步掌握元器件测试方法、焊接及电路调试方法。教师在这个阶段只起引导的作用,当学生遇到问题和困难,不是直接告知结论,而是启发学生如何去思考和分析。比如,很多学生在焊接好555定时器电路后,接通电源会出现LED灯不亮的现象,有些学生就会很紧张,不知所措,此时教师不能简单地告诉学生问题所在,而是要进行必要的提示和引导:电路焊接是否完整?元器件管脚插接是否正确?元器件是否已经损坏?等等。第三阶段,主要是创新能力的培养,通过项目驱动,以小组为单位,团结协作,完成具体项目的原理设计、电路焊接和性能调试,达到或超过设计要求。通常情况下,项目分为两类,一类是教师指定的,学生根据要求完成项目,另一类是学生自拟并完成,整个过程注重学生在团队中的表现,积极发挥学生的创造性,学生根据具体的任务要求,自拟方案,完成项目各阶段工作,教师只是辅助作用,提供必要支持和帮助。
2改进实习模式,加强校企合作
当前高校的电子实习,基本上都是教师指定题目,学生根据要求完成任务,与企业的实际应用联系很少,也不符合“卓越工程师教育培养计划”的要求。如果能把实习与企业联系起来,学生的题目,甚至是原材料可以由企业提供,合格品组装件由企业回收,按企业的生产标准来要求实习过程,一方面可以极大地激发学生的责任感和热情,另一方面也可以降低成本。此外,也可以减轻教师负担,在以往的电子实习中,教师要根据学生的情况,设计难度不同的实习课题,为兼顾中等生和基础相对较差的学生,实习设计在内容上、难度上,实习方式上都不能满足优等生的需要,虽然允许学生采用自拟题目,但毕竟学生的知识水平有限,不能得到充分的锻炼,与企业合作后,企业通常有大量正在进行中的项目,学生的选题范围进一步扩大,这个问题也能得到很好的解决。在校企合作的基础上,电子实习的预期目标也可以得到提升,在强调传统基本技能的基础上,可以增加“卓越工程师教育培养计划”的要求,在实习过程中,完全模拟企业操作模式:实习电路的设计、焊接、调试不再由某个学生单独完成,而是在实习小组内部进行任务交叉分配,即电路设计完成之后,不是自己焊接、调试,而是将设计图纸移交给不同的学生开展工作。这样在设计电路时,学生能高度注意设计文件的规范性和可生产性,同时调试过程也促使学生提高了研究他人电路设计思路并迅速适应的能力,可以有效地促进设计者和焊接调试者之间的技术交流与沟通,为将来从事电子技术工作打下基础,更好地符合企业要求。总之,加强校企合作,有利于学生尽早熟悉企业工作模式,提升竞争力。
“卓越工程师教育培养计划”的提出就是要求高校转变办学理念,根据我国的实际国情,培养具有创新精神、适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才,为建设新型工业化国家出力。作为国家培养高层次工程人才的摇篮,工科院校责无旁贷,在深化教育改革的过程中,逐步克服传统教育模式的弊端,针对大学生实践创新能力不足的现状,建立和完善培养工程实践创新能力的教育体系,培养出适合新时展需要的高素质工程技术人才。
参考文献
[1]CrawleyEF,MalmqvistJ,OstlundS,etc.RethinkingEngineeringEducation:TheCDIOApproach[M].Berlin:Springer,2007.
关键词:工作过程;电子工艺;学习情境
中图分类号:TN05-4文献标识码:A文章编号:1674-7712(2013)06-0189-01
随着电子信息产业的快速发展,电子工艺作为电子行业从业人员必须具备的岗位职业能力,课程教学应立足于面向生产,强化与电子产品主要生产工序相关的操作、工艺技术、质量监控和管理以及质量问题分析等基础理论知识与实践操作技能等方面的训练。但学生对电子工艺知识掌握不尽如人意。究其原因是课程设计中缺乏职业针对性,对学生应具备的实操能力、方法能力与社会能力不够重视。针对次情况,笔者探索了基于工作过程的《电子工艺》课程设计。
一、关于《电子工艺》课程概述
本门课程主要内容是:通过对本课程的学习能够熟练掌握贯穿在整个电子产品生产制造过程中最基本的要求――电子工艺。通过本课程来提高学生对产品生产工序相关的操作、工艺技术、质量监控与管理以及质量问题分析等基础理论知识和实践操作技能。
(一)电子工艺在电子专业课程体系中的地位。制作出电子产品要严格按照各项工艺标准。教学须紧密结合电子行业与产业的实际需求,而电子工艺课程教学主要培养掌握电子产品工艺分析与应用的基本理论,具有电子设备制造、调试、安装、维护维修及管理能力的技术应用性专门人才,是一门不可或缺的电子骨干课程。
(二)电子工艺的教学现状。电子产业发展迅速,岗位能力要求更新快,目前大多数学校对学生在电子工艺方面的培养普遍存在与企业生产和具体实践脱轨的现象。长期以来在《电子工艺》的教学设计课教学中存在与职业能力实际相脱节、缺乏训练载体、缺乏社会能力的培养、没有过程性评价与反馈。
二、工作过程系统化课程开发的基本理念
基于工作过程系统化的电子工艺课程体系从学科体系转向工作体系,是以一个职业的典型工作任务为基础、以工作过程为导向、以项目教学为典型表现形式的任务引领式的学习领域课程。有着其针对来源与企业实践、典型的职业工作任务,具有工作过程的整体性,学生在完整、综合行动中思考和学习,完成从明确任务、制定计划、实施检查到评价反馈整个过程,切实提高学生专业能力与关键能力。
三、基于工作过程中系统化的电子工艺课程设计
(一)课程的性质。《电子工艺》是电子专业的一门主要专业基础课程,它是以工艺练习为主的课程,属实践课范畴。实践课学习是将理论课内容实践化,从而在理论与实践上完整的掌握本课程的教学内容。
(二)课程能力目标。职业教学不仅是培养学生的上岗能力,更应是适应职业生涯发展变化的能力。课程依据在专业中的性质和定位,紧密围绕实际综合性的项目为载体,按照职业能力所包括的专业能力、方法能力和社会能力,确定课程的能力目标:(1)社会能力:具有情感态度、价值判断和交往协助;(2)专业能力:具有基本知识、技术应用能力和工具使用能力;(3)方法能力:具有学习计划能力、解决问题能力和创新能力。
(三)学习情境设计。课程以《电子产品装配与工艺分析实录》为导向,教学内容的设计突破学科系统化课程体系的束缚,设置了四大学习情境,让学生“做中学,学中做”,达到“理实一体化”的效果。具体教学内容实施如表1所示。
这四大学习情境,按照学生认知规律,从理论到实操再到企业实习地进行。每个学习情境都将行业标准融入课程教学内容,将行业规范贯穿在学习全过程。随着循序渐进,由浅入深的系统化教学过程的进行,学生越来越成为主体,逐渐形成乐学的学习氛围。
(四)教学组织及教学方法。教师是学习过程的组织者与协调人,针对学生的认知特点与接受能力不同,在教学实施的过程中与学生互动,按照接受任务(资讯)创意设计(计划和决策)设计制作(项目实施)审查定稿(检查评价)的工作过程来组织教学过程,实现课程教学与职业能力、岗位要求对接,使学生构建属于自己的经验和知识体系。
(五)课程考核方式。课程的教学进行改革,那么课程的开展必须配套,基于工作过程系统化的教学考核注重对学生学习过程的考核,进行项目实施过程考核包含:学生自评,组内互评,小组互评,教师评价。期中考核及期末综合考核为教师进行知识点考核。
四、结语
《电子工艺》课程在课程建设与教学过程中以基于工作过程的课程教学模式,将复杂、分散的知识点和技能隐含在一个具体的工作任务中,通过“任务驱动”结合一定的教学步骤提高学生的学习兴趣,积极应用学习资源以及进行自主探索和相互协助学习发现问题和解决问题,最终切实有效地提高中职学生的职业能力。
参考文献:
[1]姜大源.职业教育学研究新论[M].北京:教育科学出版社,2007.
关键词:电子技术;CDIO;教学方法;教育理念
构思Conceive、设计Design、实现Implement和运作Operate(简称CDIO)这种工程教育模式是近年来工程教育改革的新成果。该模式让学生主动地以实践的方式学习产品的研发、产品的设计、产品的运行整个过程,以综合的培养方式使学生在多方面具有工程师的素养。对于《电子技术基础》课程,国内很多高校将CDIO理念融入到该课程教学模式中。黑龙江工程学院借鉴CDIO工程教育理念对专业教育进行一体化设计,将《数字电子技术》与《EDA技术》两门课程有机地融合为一门课程《数字电子与EDA技术》,将《电工电子工艺实习》和《PROTEL实习》有机地融合为《电工电子工艺实习》[1]。广西科技大学基于CDIO理念对课堂教学、实验教学和课程考核方面进行了有益的实践[2]。成都信息工程学院改革《电子技术综合设计》课程,培养学生综合运用专业知识的能力[3]。东北林业大学基于CDIO对数字电子技术课程进行了教学改革探索[4]。南京工程学院将CDIO融入数字电子技术教学模式改革中,使理论教学、实验课程与课程设计相辅相成进行[5]。浙江工业大学基于CDIO教育工程模式下进行了“模拟电子技术”授课体系改革,该体系分成课堂授课、课外辅导小组授课、建立课外兴趣小组授课这3个层次,具有诸多优点[6]。河北工程大学在CDIO教育理念的指引下,对电子应用系统项目实施模式进行探索和研究,对项目训练教学中的项目体系结构、项目训练方式、项目训练成绩评定、项目指导过程及项目空间环境建设等方面的实施模式进行构建和实践[7]。经过实践证明,《电子技术基础》课程引入CDIO工程教育理念的教学模式后,教学质量得到了提高,学生的工程意识、项目实践能力、团队合作能力、自学创新能力和表达能力均得到了提高[8-10]。
1《电子技术基础》课程引入CDIO工程教育理念的优点
《电子技术基础》课程实践性强,有很多通过学习、实践易于实现的电子产品,如秒表、节日彩灯、简易信号发生器、功率放大器、直流电源、智能声音放大电路等。将CDIO工程教育理念引入到《电子技术基础》的课程教学中,可以让学生自行进行电子产品的思考、设计及实现,从电子产品的研发到产品运行为主线,培养学生的工程意识,提高学生对《电子技术基础》课程基础知识的掌握。引入CDIO工程教育理念后,《电子技术基础》的课程教学具有以下优点:1)能加强学生对电子技术基础理论知识的理解和记忆,提高学生学习的主动性和兴趣,提高该课程的教学质量;2)该教学方法的实施能建立起学生在现行教育中缺失的工程意识,激发学生产生主动学习的兴趣,从而转变学习态度;3)该方法还能培养学生的团队协作意识,锻炼学生的合作交流能力;4)能锻炼学生的语言表达能力。
2引入CDIO的《电子技术基础》教学方法
把CDIO工程教育理念引入到《电子技术基础》教学中,任课教师必须具备很强的实践经验和较强的工程知识与能力,这样才能在《电子技术基础》的课堂教学中提供恰当的工程实例。另外,学生在实践过程出现这样或那样的问题时,具备工程实践经验的老师能及时给学生提供经验性的指导。一般来说,青年教师缺乏工程实践经验,河北工业大学电气工程学院电子学课程组采取了“传、帮、带”的措施,青年教师上讲台前必须跟经验丰富的教师听课并助课,课程团队同时还为年轻教师指定工程经验丰富的教师作为指导教师,进行为期一年的指导。定期召开教学研讨会,对教学方法、工程实例进行讨论和共享。另外课程团队积极鼓励工程经验少的教师到企业单位参观,并积极鼓励教师参加工程项目,提高教师的工程实践能力。2014年春季学期,课程组教师去同辉电子有限公司参观;2014年秋季学期,课程组教师去天津职业技能公共实测中心参观;2015年春季学期,两位教师去天津职业技能公共实测中心进行实际操作培训。通过参观和培训,教师的工程实践能力得到了提高。
2.1根据工程实际,确定课程教学内容
1)在教学过程中,积极进行教学内容的改革,去除《电子技术基础》课程里陈旧的教学内容,比如集成电路的内部结构,突出集成芯片的外部特性与应用。2)理论教学内容模块化。《数字电子技术基础》突出计数器模块,学生可以进行秒表设计;突出寄存器模块,学生可以进行节日彩灯设计;《模拟电子技术基础》突出直流电源模块,学生可以进行直流稳压稳流电源和充电器设计;突出波形发生和振荡电路模块,学生可以进行简易信号发生器设计;突出运算放大电路模块,学生可以进行各种运算电路和滤波电路的设计等。具体模块化内容与实践性项目如表1所示。3)理论教学与实验教学中均加入电子线路的仿真。《电子技术基础》课堂教学中加入仿真,帮助学生理解难懂的电路原理,比如正弦波振荡电路的启动振荡过程。在《电子技术基础》实验教学中也引入仿真。学生在实验室搭接硬件电路前,利用仿真帮助学生掌握实验仪器的基本使用方法及电路参数的测试方法,如放大电路的交直流参数的不同测试方法。仿真完成后,学生再进行硬件电路的实验环节。加入仿真的方法后,学生对理论知识的理解更加透彻,通过理论与实验结合的方法有效地激发了学生对《电子技术基础》课程的学习兴趣。图1和图2分别为数字时钟仿真和RC正弦波振荡电路仿真。
2.2将《电子工艺实习》贯穿到整个《电子技术基础》理论课程教学中
目前,大部分高校的电子技术教学体系中,《电子技术基础》与《电子技术基础实验》是分别开设的,《电子技术课程设计》(或者《电子工艺实习》)是一门单独的实践类课程,这种课程设置的本意是让学生重视实践课程,但是这种课程设置却达不到预期的目标。理论与实践分开,课程进度不做协调,并且一般课程结束数周后才进行为期一周的课程设计(或《电子工艺实习》),不利于学生连贯性、持续性的学习。课程组将《电子工艺实习》和《模拟电子技术基础》安排在同一学期,《电子工艺实习》安排在《模拟电子技术基础》课程后,内容为稳压稳流电源设计与制作,该内容涉及到《模拟电子技术基础》的直流电源这一章节的内容。在理论课程未讲述到时,就下达设计任务,学生可以自行预习这一章节,提高学生学习的兴趣。在理论课程讲述完负反馈放大电路后,给学生安排稳压稳流电源的仿真与印刷电路板设计任务,学生两人一组进行电源电路仿真和印刷电路板(PCB)的设计。在讲述完直流电源内容后,学生即可进入实验室进行实际的电路焊接与调试工作。焊接与调试时,每位同学做出一个电源成品。学生自行进行调试工作。最后学生进行实习报告的书写、分组讲解稳压电源的功能,提升整个实习的理论高度。经过《电子工艺实习》,学生普遍反映收获很大,极大地提高了学生的动手能力和学习电子技术基础课程的兴趣。
2.3改进实验和《电子工艺实习》的验收考核环节
CDIO其中的一个理念是团队合作能力,课程组采用口试答辩和现场调试相结合的方法进行。口试答辩和调试过程强调每个组员的作用,每位成员承担的任务不同,讲解及调试的重点也不同。调试通过后还要进行设计报告的提交工作,通过设计报告的制作提高学生的科技写作能力。
3结束语
将CDIO工程教育理念引入到《电子技术基础》的教学模式中,在课堂教学、实验教学、《电子工艺实习》中均引入与电子产品相关的各个项目,改变了原有的教学方法。从实践结果看,取得的教学效果良好。不仅激发了学生学习《电子技术基础》的兴趣,还提高了学生的工程意识、项目实践能力、团队合作能力、自学创新能力和表达能力。然而,将传统的教学方法转变到这种教学方法时,课程组也遇到了不少问题,比如:任课教师(尤其是青年教师)的工程实践经验欠缺;为了提供更多的工程实例,任课教师的工作量增加;学校与企业联系偏少;随着高校的不断扩招,学生人数在短时间内急剧增加,实践场地不易调配;等等。在后续的课程改革和实践中要积极逐步解决这些问题。
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关键词:电路;教学改革;教学理念;CDIO
电路课程是电类专业学生首先学习的一门专业基础课,该课程的学习效果影响到学生对本专业的兴趣和今后自主学习的能力。现阶段电路课程的教学是教师在课堂上讲授概念、定律、定理、例题等,使学生掌握理论知识,具备分析、计算能力,通过实验(多数为验证性实验)加强对理论知识的理解和记忆[1]。
目前,CDIO工程教育模式深刻影响了我国高校工科的教育理念[2][3]。CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate)为构思―设计―实施―运行的学习模式,它以工程项目为载体,采用任务驱动,引导学生主动学习实践,实现理论学习与工程实践的重构,适合工科应用型人才的培养。
一、传统电路课程教学存在的问题
1.教学理念滞后,主客体不分
目前电路课程教学,教学时数少,内容多,教师在教学过程中只讲授教学内容,缺乏对学生掌握知识的关注。课堂以教师讲授为主,教师成为课堂教学的主体,学生却处于从属地位,被动接受知识,学习主动性不足。
2.教师自身工程实践能力不足
滨州学院航空工程学院(以下简称“我校”)教师多数为高校(研究院所)应届毕业生,缺乏工程经历,实践应用不足,在课程教学过程中,难以将理论实际应用与工程设计实践相结合,制约了学生工程能力的培养。
3.教学模式单一,教学内容取舍不尽合理
受到教学场地限制,电路课程多采取大合堂上形式课,采用PPT+黑板进行课堂教学。合堂上课学生人数多,教师组织教学难度大,对学生掌握知识情况难以准确把握。采用PPT课件授课,信息量大,授课速度快,要求学生注意力高度集中,学生独立思考时间少,学生稍有走神或对某个问题思考时间长,就跟不上授课进度,听不懂后续知识,容易失去学习兴趣。电类各专业开设电路课程学时不尽相同,但在教学内容上差别不大,各专业侧重点不突出,未能凸显该专业课程的特色。
4.实践教学落后
电路实验课程受到实验室仪器、元器件尤其是学生人身安全等条件的制约,目前主要是在实验台上采用实验单元模块进行实验,多数项目为验证性实验。单元模块上给出了实验元件的电路模型,便于理解实验原理和电路连接,但学生看到的只是书本上的电路转换到了实验板上,拔插几根导线就完成了电路连接,对于实际电路元件是什么样缺少直观认识,缺乏根据实验要求对器件进行选择和电路搭建的基本实验技能的训练,缺乏工程素养的培养。
二、电路课程教学改革的方法
1.突出学生中心地位,激发学生学习兴趣
树立以“学生为中心”的教学理念[4]。学生是学习活动的主体,学生学得怎么样是教学关注的重点,是评价教学质量好坏的依据。在教学过程中,教师不再是课堂的主人,而是告诉学生如何学习、学习哪些内容及对学生提出的问题释疑解惑。电路课程有很多定律和推导计算,学习过程枯燥乏味,学生不愿学。可以通过实例来引入教学内容,激发学生求知欲和学习兴趣。比如学习三相电路时,通过让学生观察户外配电线情况,引出三相四线制内容,说明三相四线制系统中零线的重要作用;通过查看室内插座接线,让学生掌握单相插座“左零右火中地线”的接线顺序,说明单相三线制,进而提出三相五线制,指出三相电路三种线制的联系和区别。这些例子理论与生活实际结合紧密,既可引起学生兴趣,使学生主动学习,又能培养学生初步的工程实践能力。
2.提高教师自身工程能力
采用CDIO模式开展教学活动,要求教师除了有系统的理论知识,还要有相当丰富的工程经验。为提高教师工程应用能力,我校采取派出教师到电子、机电等对口企业进行顶岗锻炼,鼓励青年教师申报服务滨州科学发展行动计划项目和滨州市科技发展计划项目,安排教师指导学生申报大学生研究训练计划项目,参加各类学科竞赛。教师通过参与企业科技研发、攻关技术难题,指导学生科技创新活动,不断积累工程实践经验,提高工程应用水平。
3.改革教学模式
转变传统的灌输式教学模式,采用翻转课堂、项目驱动等多种教学模式。随着网络技术的发展和智能终端的普及,远程网络化学习更为便捷和高效。我校电路课程为省级精品课程,网站教学资源丰富,可以实现在线自主学习、检测、仿真和答疑等多项功能。引导学生在业余时间通过教学平台学习课程基础知识,提出难以理解和不懂的知识点,教师在课堂上重点对学生提出的问题引导大家讨论和学习,这样既激发了学生的学习主动性,又提高了教学效率,理论课时可以大量减少,留给学生更多自主学习的时间。
4.精选教学内容
电路课程是电类专业专业基础课之一,不同专业的后续课程与电路不同章节知识点的关联度不同,需要根据专业需求,制定相应的大纲,确定相应教学内容重点,使学习内容与后续课程紧密结合,针对性强,学以致用。比如三相电路、含有耦合电感的电路对电气工程及其自动化专业后续课程的学习非常重要,电子信息工程和通信工程专业就要注重线性动态电路的复频域分析、二端口电路和非线性电阻电路的学习。滨州学院航空工程学院针对不同专业,制定了4种电路教学大纲。
5.转变实践教学理念,更新实践教学内容
打破实践课堂与理论课堂的界限,把一些小的验证性实验模块搬到课堂,让学生动手做实验,根据实验数据获得结论,既提高学生自主学习的能力,又能培养学生基本的实验技能和工程素养。对设计性、综合性实验项目,充分利用仿真软件,从电路构成、元器件选择到实验过程进行全面、系统的仿真,仿真没有问题后再搭建实际电路,并对实际电路相关参数进行测试,与仿真结果比较,发现、分析出现的问题是否在允许误差范围内。通过相对简单的构思―设计―实施过程,逐步培养学生的工程应用能力。
总之,针对电路课程教学中存在的问题,本文借鉴CDIO教育模式,从教学理念、师资队伍、教学模式、教学内容和实践教学五个方面举例说明如何对电路教学进行改革,通过改革,提高学生自主学习能力,初步形成工程意识,具备一定的工程素养,为后续课程学习和工程应用能力的提高奠定基础。当然,对学生工程应用能力的培养需要各个教学环节、各门课程教学的密切配合,电路课程教学改革中的一些理念和做法,对其他课程有一定的借鉴作用。
参考文献:
[1]李静雅.电路与模拟电子技术课程教学改革[J].电气电子教学学报,2015(4):62-64.
[2]郭庆斌,李秋生,郎利影.创新型工程师培养模式的探索与实践[J].河北工程大学学报(社会科学版),2010(1):52-53.
关键词:电子电工;项目教学;运用
在教育改革的大背景下,教育工作者积极地探索各种促进学生发展的教育方法,项目教学就是一种新型的教学方式。它属于行为导向教学方法的一种,在20世纪70年代开创于德国,经过多年的发展已经比较成熟,是将学生作为学习的主体,由教师进行引导,通过不定型的各种学习活动,调动学生学习的积极性,以培养学生的能力为教学目标,让学生自主学习的教学方法。项目教学法强调学生职业能力的培养,对于学生将来步入职业岗位、很好地胜任工作、适应工作环境具有重要的意义。
一、项目教学法的课堂导入
“好的开始是成功的一半。”课堂导入是实施教学活动的第一步,应该引起教师的重视。课堂导入要灵活地根据教学内容、教学对象、教学工具,采取不同的方式,可以先向学生展示台灯、电热毯、电熨斗等日常生活中经常看到的电器,介绍电器中的电路及其中的元件,这样学生接受起来比较容易,也会比较感兴趣。
二、项目任务的确定
项目任务的确定是项目教学成功的关键。项目的确定要具有实用性和针对性,紧紧围绕教学内容,将理论知识与项目相联系,考虑教材的知识点,从实际出发,设计的项目要让学生学以致用,运用掌握的课本知识解决实际问题,充分发挥想象,培养创造能力和综合能力。项目的设计难度要适中,过于简单则无法引起学生的兴趣,不利于培养学生的实际操作能力和创造性思维,降低了项目教学的质量,起不到自主学习的目的;难度较大则打击了学生学习的积极性,导致任务无法完成。因此,最好针对教学内容来设计项目,尽量使项目涵盖教材有关的知识内容,由易到难,分步骤地解决项目任务。
三、制定项目的实施计划
明确项目任务以后,要制定项目的实施计划,可以采取小组合作的形式,小组成员之间围绕项目进行讨论,教师对项目进行细化,可以向学生提供一些有关的资料,协助学生完成资料的查找,制定具体的项目实施计划,明确工作的步骤。对于学生提出的方案,教师不要急着做出评价,应该让学生自由地发挥自己的能力,阐述计划应用的原理和设计电路所用到的知识,及时给予肯定,并针对其中的错误给予纠正。这种轻松的氛围更有利于学生智慧的开发与潜能的挖掘,教师从原来的课堂中心变成了引导者。比如,如果方案中的电路出现了问题,教师可以针对问题相关的知识点进行讲解,对于比较简单的也可以直接让学生自己从课本中寻找答案,激励他们自主学习,在自学的过程中构建知识的构架,探寻自己的学习方法,完成项目任务。
四、项目任务的实施
项目教学任务的完成需要学校提供学生所需的设备,比如,“混联电路”这个项目,教师可以将电路连接所需的元件混杂在一起,然后发放给各个小组,让小组的成员分工合作,按照任务的实施计划完成电路的连接,再通过实验验证自己的电路是否正确。在项目实施的过程中,教师一定要做好指导和监督工作,做好小组的分配工作,尽量让小组内有学习水平高的,也有学习水平低的,这样小组成员之间可以相互帮助、相互学习。成员之间的任务分配要均衡,不能让学习能力强的学生包揽大部分的工作,而能力较差的则坐在一边观看,这样会拉大不同层次学生之间的距离,学习能力强的学生更强,能力差的学生得不到应有的锻炼,背离了教学目标。
五、项目任务的评价
项目完成以后要进行评价,这是教学的重要环节。教师应对项目教学过程中出现的问题进行总结和点评,对学生的努力进取给予肯定和赞扬,结合自评和互评的方式对学生做出客观的评价。
项目教学在电子电工专业中的应用能很好地挖掘学生的潜力,调动学生学习的积极性,开发学生的智力,提高学生与人合作的能力,教师应灵活应用这种教学方式,提高教学质量。
参考文献:
[1]郝昭.浅析中职电工电子专业如何应用项目教学法开展高质量教学[J].科技资讯,2011(12).
[2]郭芙琴.项目教学法在高职技能型课程中的应用[J].成人教育,2011(6).