时间:2023-10-08 10:25:43
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇电力电子技术实训,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
创新创业型人才培养模式实施,通过创新创业人才培养方案、创新创业型人才培养课程体系、教学实训环境、创新创业型师资队伍建设、“互联网+电力电子技术资源库”平台建设以及学生创新创业孵化平台建设等方面,对电力电子技术专业学生能力及素质提升起到显著效果。
关键词:
创新创业:电力电子;学生能力
近年来,为适应高等教育改革发展新形势,哈尔滨职业技术学院坚持以产学研合作教育作为高素质应用型人才培养的核心,着眼于学生成长成才,不断加大办学体制,进行创新创业型人才培养模式的改革,大力推进课程体系、教学内容和教学方法等方面的改革,大力建设教学团队及实验实训室,对电力电子技术专业学生能力及素质提升起到显著效果。
一、电力电子技术专业创新创业型人才培养模式概述
面向哈尔滨地区电力电子行业的人才需求,电力电子技术专业利用基础课程平台和专业课程平台,将专业技术、职业素养、创新精神、创业能力融为一体,构建了“两平台,四融合”的创新创业型人才培养模式,借助于“互联网+电力电子技术资源库”平台旨在对教育理念、教学内容、课程体系、实践环节、教学环节和管理机制、教学组织形式、教育评价体系等多方面进行人才培养模式的综合改革。在专业技术和职业素养的基础上,将创新精神和创业能力培养融入人才培养的全过程,构建有利于培养面向电力电子行业的高素质高技能型应用人才的教育体系。
二、电力电子技术专业创新创业型人才培养模式对学生能力提高的作用
(一)创新创业型人才培养模式实施提高学生就业率
电力电子技术专业以服务为宗旨,以就业为导向,走工学结合之路,对电力电子技术实施“两平台,四融合”的创新创业型人才培养模式,在传授电力电子技术专业知识和技能的过程中,注重培养学生职业素养。实施通识教育,培养学生创业能力,同时将创新精神和创业意识融入到整个人才培养过程当中。经调查,电力电子技术专业近三年毕业生就业率达到97.5%,25.3%学生在电力电子行业企业从事设计类岗位,学生创新能力得到企业认可。毕业生自主创业比例达到7.6%,比例明显提高。
(二)创新创业型人才培养课程体系提高学生创新能力
通过对电力电子技术专业课程体系重构,在电力电子技术专业进行课程实施,通过基础课程平台创新创业特色模块中“新企业创立”,“创业企业融资”,“创业型企业营销”,“经营和财务”传授学生自主创业基础知识,通过专业课程平台中创新创业类课程“创新制作”,“创业实战”等提高学生创新创业技能,并鼓励学生参加各类大赛。课程体系实施效果显著,培养学生获得全国大学生电子设计竞赛黑龙江赛区二等奖、全国大学生电子设计竞赛黑龙江赛区TI杯一等奖、全国大学生电子设计竞赛黑龙江赛区TI杯二等奖、黑龙江省高等教育学会第二十次优秀高等教育研究成果叁等奖等多项奖项。
(三)教学实训环境提升学生实践能力
通过三年的建设,形成“一体化实训室+车间+公司+行业协会+创新创业基地”的教学实训环境,其中包括电气工程学院34个专业实训室一体化实训室,哈尔滨九洲电气股份有限公司及均衡科技有限公司的真实生产车间,哈尔滨威瀚电气设备股份有限公司、哈尔滨博实自动化股份有限公司、黑龙江富奥电力设备开发有限公司、哈尔滨地铁集团有限公司等实际企业以及电力电子行业协会,哈尔滨职业技术学院大学生创业孵化园等。学生在这些综合实训环境中通过理论知识的学习、实践技能的培养、职业素养及职业规范的训练、创新实践及创业体验,实现零距离上岗及创业。近三年,获取双证率(职业资格证书及毕业证)达到99%,比例大幅度地提高。
(四)教学团队建设提高教师创新创业教育能力
学院建设一支由人力资源专业教师、学生工作教师、社会各界企业家、创业成功人士、专家学者等组成的专兼职教师队伍。组织教师每年到企业进行实践锻炼并参与社会行业的创新创业实践。学院与哈尔滨电机厂有限责任公司合作开发项目,与青岛金博士自动化技术有限公司合作进行风力发电实训装置的发明创造,教师创新技能得到提升。专业教师到新加坡、北京、天津、深圳等地职业院校进行交流,学习先进的CDIO项目式教育教学理念,MOOC、翻转课堂等教学模式,指导学生创新能力和创业意识的培养。
(五)“互联网+电力电子技术资源库”平台提升学生自主学习能力
电力电子技术专业教师团队结合“互联网+”,建立国家新能源教学资源库建设,开发并建设了电力电子技术课程教学资源库,激发学生学习兴趣,提高教学质量。通过“互联网+电力电子技术资源库”平台,形成了“互联网+课程”、“互联网+教学”、“互联网+学习”等模式,通过网络教学平台、网络教学系统、网络教学资源、网络教学视频等,提高学生学习的主观性能动性,经过统计,72%的学生通过网络的方式在互联网世界中寻找到学习的需求与价值,寻找到高效的学习方式,从而提高学习质量,综合能力也将达到提升。
(六)形成创业孵化平台,扶持学生创业
学校建立了“大学生创业孵化园区”,建立完善的“大学生创业孵化机制”,形成了创业孵化平台,其中电力电子创新创业基地为学生走向社会搭建了平台,提供创业孵化场所,开辟了一条学生走进市场的通道,提供了展示自己才能的机会,培养了学生的创业能力。三年期间,共有12支创业团队在创业园区进行孵化,其中“双维电气技术公司”等6个项目成功实现项目实施,创业孵化平台效果显著。
三、结束语
[关键词]高职;电力电子技术;教学改革
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2015.11.039
1 引 言
电力电子技术是太阳能光电应用技术专业的核心课,它是一门集电子技术、控制技术和电力技术于一体的综合叉学科,该课程课堂教学的最大特点就是电路图和波形图较多,实践性强<sup>[1]</sup>。近年来,随着新型电力电子元器件的发展,电力电子技术得到飞速发展,在太阳能新能源领域也有广泛的应用。因此,如何把握好课堂的教学内容,激发学生的学习兴趣,使学生既能又快又好地掌握必需的知识,又能培养学生的工程实践能力,在有限的学时内获得最好的教学效果,是一项亟须解决的问题。本文结合自己的教学经验,从教学内容、教学方法、实践环节三个方面对该课程的教学改革进行探索。
2 调整优化教学内容
现在的高职高专电力电子技术教材,大都是电气工程专业、自动化专业等相近专业通用的教材,但太阳能光电应用技术专业学生与其他专业学生在前期课程和后续课程上有所不同,因此,对本课程的学习要求就有所不同。太阳能光电应用技术专业学生电类基础较差,学习本课程时应重点强调应用,淡化理论推导。教学内容应该源于真实,教学情景能够呈现光伏系统安装的工作内容和形式,在光伏体统安装中这些任务最典型、被广泛使用到。
因此,电力电子技术的课程以电力电子开关器件为核心、四类基本变换器和两种控制方法为基础、兼顾当前技术发展,将课程内容分为六大学习情境:调光灯装置、直流调速装置、电风扇无极变速装置、开关稳压电源、不间断电源(UPS)和变频器<sup>[2]</sup>。将每个学习情景分解为若干个学习性工作任务,细化学习内容;每个学习任务又对应着相应的项目实训。学生以五人一组组成团队,配合完成各个实训项目,从而完成一个完整的学习任务。
3 改进教学方法
3.1 以工作过程为导向
整个教学围绕任务的解决展开,突出知识的应用性,引导学生自主思考。设计电力电子课程是以六大学习情景展开,针对每一个学习情景提出一个学习任务,让学生从现象找到本质。再开展学习情景相关知识和技能的学习与锻炼,从调光灯到变频器应用,有目的地开展培养方案,引导学生主动探索项目的相关知识的技能,全面锻炼学生的能力。
3.2 讲解与训练结合
以学生为主体,教师加以适当的引导,提高学生分析问题、解决问题的能力,提高学生的实践技能。如学习电力电子器件时,教师引导学生分析其特征,及时进行现场测试训练,加强学生对该部分知识和技能的理解与记忆<sup>[3]</sup>。
3.3 设计型思维教学模式的应用
教师在讲解一个电路之后,对后续相同结构的电路创设一定的问题情境,引导学生思维分析,由学生提出见解。如在讲解相控整流时,由于不同负载时的电路分析过程是基本重复的,为此在讲电路之前,先让学生熟悉电阻和电感的特点,然后分析电阻性负载下的电路,而电感负载电路的分析由于过程基本相同,则可以留给学生解决。在这个环节的教学中,安排学生进行电路分析的设计,然后讨论不同控制角下的波形,让学生提出猜想,最后利用仿真软件加以演示。
通过多种教学方法的灵活使用,将抽象的问题具体化、形象化,将理论分析与应用相结合,通过实际应用,从小的实践项目到较大一点的综合性实践项目的设计与制作,培养学生的成就感,提高学生的学习兴趣和乐趣。将学生的被动接收变为在老师的指导下的主动学习,这样所有问题都迎刃而解。
4 改革实践环节
4.1 打破原有验证性试验体系
通过学生为主体、教师为主导的教学方式,形成理论、实践教学交融渐进模式。如调光灯模块中,先引出分析案例――调光灯,由其工作特点引申到相关工作器件、工作电路和工作原理。学习器件时,让学生进行器件的测试,使其掌握该种器件特性;学习到工作电路和工作原理时,让其进行电路实训,自己连接电路,并通过波形观察掌握这种电路特点和应用,学习完这部分内容后还进行调光灯的综合实训,让学生从安装、调试到故障分析一步步掌握和整流技术相关的知识和技能。
4.2 选择具有较高实用价值的实训项目
电力电子技术课程具有很强的工程应用背景,而实训是培养学生理论联系实际、动手能力和科学研究方法的重要手段。因此,要选择基础和具有较高实用价值的实训项目,基础的实训项目例如单相、三相整流桥路性能研究、斩波电路性能研究等<sup>[4]</sup>。通过这些实训可以使学生掌握电路基本拓扑的原理和构成,对实训结果的分析使学生对电路工作原理有了更深刻的理解。具有较高实用价值的实训项目,例如开关电源的性能研究、功率因数校正技术等。这些实训项目密切联系着当今电力电子技术发展的最前沿技术,同时对本课程的应用领域、可以解决的问题有了更直观更感性的认识。通过这些实训提高学生对电力电子技术的知识储备和技术能力,让学生做到学有所用,学有所想。
5 综合性课程设计的设想
传统的课程设计只隶属于各门课程,它们之间衔接性较差,学生难以掌握完整的知识体系。为克服传统课程设计的不足,近年来,开放式的综合性课程设计备受关注,成为当前实验教学改革的重点。这种开放式综合性课程设计模式的特点是:以系统化专业知识为主线,以开放的教学实验室为基地,以实际动手为基础,以激发学生的兴趣、主动求知为动力,以培养创新能力为目的。
笔者认为,电气工程及其自动化的综合性课程设计应体现强、弱电结合的特点,因此包含电能变换电路的设计和调试是必要的,该部分可利用通电电能变换器实验平台来实现。此外,综合性课程设计还应覆盖自动控制理论、计算机控制、检测与信号处理等课程的内容,为此可增加单片机控制单元,电机速度检测单元、电流检测单元及有关机械部件,形成数字化的电气传动控制系统。以该系统作为综合性实验平台,可设立多种多样的综合设计题目,达到对学生综合技能的训练和培养的目的。
6 结 论
电力电子技术课程作为一门工科的课程,要上好这门课是不容易的。该课程的改革是一项系统工程,其学术性和技术性很强,涉及的面较广。要搞好这项改革工作,既需要学校的投入,也需要教师的艰苦努力和无私奉献。为把学生培养成为基础厚、知识博、能力强、口径宽和适应性强的高素质人才,我们要积极探索教学内容、教学方法和教学手段的改革方法,使学生能真正成为应用型技术人才<sup>[5]</sup>。
参考文献:
[1]王卓,王强,曹晶人,等.“电力电子技术”课程教学改革探讨与实践[J].中国电力教育,2013,11(3).
[2]张洪宝.光伏技术专业电力电子技术课程探究[A].2011高等职业教育电子信息类专业学术暨教学研讨会论文集[C].2011.
[3]王璐.基于项目式教学的电力电子技术课程改革探索[J].辽宁高职学报,2014(9).
本文针对应用型本科人才培养的定位特点,探讨了电力电子技术课程教学方法的改革,包括理论教学改革和实践教学改革,通过优化教学内容、创新教学方法等对电力电子教学进行改革。依托先进的实验设备、大学生电子设计赛事并结合高校教学研究项目,对电力电子技术课程教学进行改革。通过教学改革,提高学生实践能力,实现应用型本科人才培养的目标。
关键词:
电力电子技术;教学改革;应用型本科
一、序言
近年来,实现绿色用电、寻求新型清洁能源已成为各国关注焦点。电力电子技术不仅可实现提高用电效率、改善用电品质,同时也是光伏发电、风力发电等新能源利用所必须的技术基础。由于本课程横跨强、弱电与控制技术,因而是门难学的课程。与普通本科相比,在办学思路上,民办高校更加注重应用型人才的培养,因而对于应用型本科院校,电力电子技术的教学不能完全沿袭其着重理论推导和全面讲解的教学模式。如何开展电力电子技术课程教学、改革教学内容、课程体系和教学方法都是值得我们探讨的问题。
二、电力电子技术教学的现状分析
当前,应用技术型院校电力电子技术课程的教学主要面临以下几个方面的问题:
1.教学内容不新。
随着电力电子技术的快速发展,新型的电力电子器件不断出现,但是将理论知识和先进技术相融合的适合与应用技术型院校学生的电力电子技能掌握的教材很少,应用型本科院校应更加注重理论和实践的结合,更强调学以致用。因此,需要从讲授的理论内容、教学方法、教学模式、实践应用等方面进行有针对性的改革。
2.学生基础较薄弱。
应用型本科院校的学生入学时学习基础相比较之下要弱一些,自身的文化基础普遍偏低,学习主动性不高,只求领会肤浅内容。电力电子技术的前修课程为电路、模拟电子技术和数字电子技术。应用型本科院校的学生很多对于这几门课的掌握都不深入,一些分析方法都不熟练甚至无法掌握,这给电力电子技术课程的教学带来很大难度。
3.传统的教学模式过于枯燥、抽象。
电力电子技术课程的最大特点是包含了大量的电路和波形图,特别是三相整流的部分,图形更为复杂。要对各种变流电路的工作过程给予形象的表示,使学生能感性地理解课堂教学内容,这就要求我们在教学方法和手段上突破创新。教师如何在有限的学时里,确定好合适的教学内容,教学方案,采取恰当的教学方法和教学手段,提高学生学习的兴趣,获得理想的教学效果,都是一个值得不断深入探讨和实践的问题。
三、改革探索
作为一所培养应用型人才的高校,在课程改革中须明确人才培养层次,紧扣“应用”二字,才能理清改革思路,树立正确的改革目标。为在电力电子技术课程改革中突出“应用型”特点,应用了实例教学等教学手段,帮助学生打好扎实理论基础,设计贴合实际应用的实验、实训等实践教学环节,提升学生的应用能力,培养学生自主学习能力,保证学生的知识、能力和素质获得应有的提高。改革目标主要是以下几点:
1.围绕应用型人才培养目标改变教学思路。
针对学生能力和需求的差异,将教学内容分为基础知识掌握、应用能力培养两个方面,其中基础知识掌握方面的教学满足就业需要,应用能力培养方面的教学则以满足职业技能需要和培养创新能力。通过课堂教学内容的改革,体现课程综合化趋势,重新组织教学内容,突出课程实用性和趣味性,改变传统教学中对四大变流电路孤立、单一的学习模式,基础知识掌握以基本变流电路的分析为主,讲授基本的电路工作原理。应用能力培养方面,引入生活中常见电路以及电子设计实例,如调光台灯、电动自行车等实例进行教学,详细讲解实例的电路设计,并鼓励学生大胆实践,通过自己组装或设计简单的电子技术产品来提高动手实践能力;有效的推进电力电子技术教学,提高了学生的理解能力,并对电力电子技术的应用建立起直观的认识,对学生电力电子技术应用技能的培养起到了大大的推进作用。结合系统供电、控制等模块电路结构、原理的介绍,通过一系列具体电路分析,将《模拟电路》、《电机与电气》等前期专业课程的知识与《电力电子技术》所学理论知识相联系。并且,在保证理论基础扎实前提下,增加日常电路分析和设计实践环节在整个教学过程中所占比重,以实例激发学生自主学习兴趣,以兴趣带动能力培养,在这一过程中培养学生的读图、分析、画图、简单电源电路设计等能力,实现理论与应用相辅相成、有机结合,最终提升学生实际应用方面的综合素质。
2.围绕能力培养,深化教学方法改革。
根据学生毕业后从事职业所必需的能力,在教学过程中,弱化对教材中过于复杂电路的理论分析和公式推导,突出对实际电路应用和设计的分析。采用引导型教学方式,注重教学过程中的学生分析解决问题能力的培养,在教师“教”与学生“学”的过程中不断发现问题和新的突破点,将学生被动接受知识的过程转化为其不断解决问题的过程,使学生主动学习、开放思维,并在此过程中加深相关理论的理解,训练其分析和解决问题的能力,增加理论教学趣味性。加强实践性教学环节,通过实验、大学生电子设计赛事等实践性教学内容锻炼学生的实际动手和电路分析能力,发挥学生潜力。学生参加全国大学生电子设计大赛,通过电源类题目的赛事,使学生掌握电力电子技术方面的技术、技能。目前取已得奖项共28项
3.侧重发扬教学理念,发挥实践的导向作用。
应用型本科院校的教学理念是培养应用型的人才,实践变得尤为重要。加强电力电子技术实践教学对培养学生的应用技能是十分必要的,传统的以课堂讲授为主、实验为辅的教学模式对这门课不太适合,因为这门课的实践性很强,学院本着从实际出发,根据本学院开设实践培训的能力与学生电力电子专业技能培养的需求,明确了电力电子技能培养形式,即对学生开展了开关电源的设计制作培训,理论教学中所设计方案付诸于实践,在这一实践环节中学生首先要根据基本的理论知识设计不同类型、不同设计指标的开关电源,用protel软件画出电路原理图,画出PCB板图,其次所有的元器件,要学生自己跑市场按照电路图备齐。最后完成实际电路的焊接调试等工作,这个过程和实际工作中的动手过程差别不大。在实验室开放的时候,学生可以自行到实验室完成电路焊接。在这一过程中学生学到了课堂上学不到的实践知识,如基本器件部分的电力二极管、功率MOS管和IGBT等器件的使用,学生自己在网上按型号找资料,找出资料中的应用典型电路,以及器件的重要参数值,如导通电阻耐压、耐电流。学会元器件的识别与检测,掌握穿孔元件安装和焊接技能,学会万用表、电子毫伏表和示波器使用方法,并摘取说明器件典型特性的实验波形和学到的知识相对照,形成完整的测试报告。通过由元件到电路的过程,同学们不仅强化了课堂内容的理解,而且亲身实践了实际产品设计的全过程。
4.教学要注重产学研结合,加强实践能力培养。
实现应用型人才培养目标的一个重要的途径即落实产学研结合教育。学院鼓励学生关注本专业的研究课题,在学校的大力支持下,学生积极申请了相关的创新创新项目多项,并付出行动参与课题研究,能够利用寒暑假及课余时间进行实践,自觉主动提高个人实践能力。为了提高学生的实践应用技能,学校鼓励学生积极创新及参加各种技能赛事,通过学生自制实验设备、参加国际国内的各种赛事,培养学生的各种能力。教学中通过实训设计自制电路板,再对电路板进行测试,通过实际电路制作调试大大的提高了学生的理论理解与实践应用能力。
总之,从培养适应社会经济发展需要的工科应用型人才角度出发,有针对性地开展对电力电子技术这门学科的教学改革,才能使该课程做到理论实践紧密相连,保持课程的实用性、先进性,体现其既具有理论深度,又与实际操作紧密结合的综合性特点。同时,通过在校期间对学生实践技能上的提前训练,使他们具备应用型人才的特点,帮助其建立必要的专业素养,能为学生就业及今后在工程领域的发展奠定良好的基础。
作者:李喜平 丛昕 魏昭辉 苏洪雨 单位:哈尔滨剑桥学院
参考文献:
[1]施昕昕.应用型本科电力电子技术教学探讨[J].科教文汇,2014(1).
[2]田海.应用型本科院校“电力电子技术”课程教材探析[J].中国电力教育,2014(1).
本文作者:李平 单位:安徽理工大学电气与信息工程学院
电力电子技术教学改革与实践
电力电子技术课程是电气信息类专业的核心专业课程。依据学科发展及教学需要,我们对课程的教学内容和教学方式进行了大胆的实践并将继续进行教改方面的探索,将从授课内容、授课方式和学生考核方式三个方面进行了改革和创新:
我们坚持当代教育发展新理念,具有超前意识。针对不同的授课对象和教学内容,项目组将探索同一门课程在教授时“合”与“分”的对立与统一。除了讲授传统经典的内容之外,还讲授新理论、新方法、新技术,新应用,从而使学生的学习内容和现场的技术需求紧密结合起来,全面贯彻“卓越工程师培养计划”工程教育指导理念。
引入Simulink、PSCAD/EMTDC仿真软件,对电力电子技术四大变换中的典型电力电子电路进行仿真,让学生虚拟实验及设计,进一步加深对电路原理的理解,开阔学生的视野;计算机仿真技术的引入,对传统的实验教学起到了很好的互补作用。这些举措极大地提高学生理论与实践相结合的实际操作能力,有力地调动学生学习的积极性,提高学习兴趣,同时也将提高学生独立思考和自主学习能力。
我们在教学实践中改变以往“黑板加粉笔、老师讲学生听”的灌输式授课方式,针对课程精心开发多媒体教学课件,形成面向不同层次学生的课件体系。在授课过程中贯彻“以学生为主体,以教师为主导”的“双主”理念,加强师生交流互动,探索引导学生开展自主性研究式和讨论式学习的新方法,通过网络搜索、专题讨论的方式提升和扩大课堂教学效果;摸索出进一步提高学生学习兴趣的教学方法[6]。
针对电力电子技术课程应用性强的特点,我们在考核中加大对学生平时作业、课程小设计的考查力度,期末试卷的题型结构上探索出一条尽量减少靠记忆背诵的知识要点复述传统考核手段,逐步加大设计性的小实验,经典电路应用方面的波形分析的题目比例,真正考核出学生对电力电子技术课程的理解和实际运用能力。力求做到从考核学生“学习成绩”向评价学生“学习成效”转变,引导学生从注重“考试结果”向注重“学习过程”的转变,着重提高学生的创新能力和工程实践能力。
结束语
通过我们近几年的教学实践,学生对电力电子技术的学习热情逐年提高,目前由学生为主要成员开发的电机控制实训系统基本完成;学生参与全国大赛取得了优异的成绩。在全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛,全国大学生电子设计大赛等与电力电子技术相关的学科竞赛中多次获得全国一、二等奖。
结合“卓越工程师教育培养计划”的实施,在电力电子技术叫学中注意渗透工程应用的实例,最终实现了学的生主动学习;必将提升学生的工程实践能力、创新能力,为推进我国高等工程教育的发展助力。
(1)“电力电子技术”的主体框架,基本内容、各部分内容之间的逻辑关系,以及贯穿全课程的关键线索是什么?这个问题是从整体上把握“电力电子技术”的首要问题,直接挑战教师对所授内容的理解深度和运用程度。“电力电子技术”主要由三大部分组成:[2]电力电子器件;AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/AC四大类基本变流电路以及由它们组合而成的组合变流电路;对各种变流电路都适用的PWM控制技术和软开关技术。其中,各种变流电路及其控制技术的学习和掌握是本课程的主体。变流电路种类繁多,突出带有共性的分析方法对于理解各种电路的工作原理具有十分重要的作用。例如,通断型电力电子器件的存在,使得四大类变流电路及其他们的组合变流电路呈现出非线性特性;但当电路中各通断型电力电子器件的通断状态确定后,整个变流电路又可以根据线性电路的基本理论进行分析。相位控制和脉冲宽度调制(PWM)则是分别针对半控型器件和全控型器件组成的电路拓扑的两种控制技术。而所选用的通断型电力电子器件的类型(即不可控型、半控型、全控型)则是将各种变流电路及其控制技术(对不可控型器件构成的电路不存在控制问题)构成一个有机整体的关键线索。
(2)“电力电子技术”的教学目标是什么?也就是说,学了这门课程以后,学生能够做到些什么?为了从宏观上控制大学的教学质量,教育部对主要的基础性、专业基础性课程都制定了相应的“课程教学基本要求”,一般涉及两个方面的内容:一个方面是规定了一门课程必须包含的知识点和基本技能;另一个方面是学生对这些知识和技能应该掌握的程度层次,例如,识记、了解、理解、应用(可进一步细化为简单应用、分析、综合和评价等)。通过对“电力电子技术”的学习,学生熟悉并掌握晶闸管、门极可关断晶闸管(GTO)、电力双极型晶体管(BJT)、电力场效应晶体管(PowerMOSFET)和绝缘栅极双极型晶体管(IGBT)等电力电子器件的工作原理、开关特性和电气参数;熟悉并掌握单相、三相整流电路和有源逆变电路的基本原理、波形分析,以及各种性质的负载对电路工作性能的影响;掌握直流斩波电路的工作原理、电路结构、换相方法及参数计算;掌握交流调压电路的电路结构、换相方法、波形分析和参数计算,了解交-交变频电路的基本原理;掌握逆变电路,特别是PWM型逆变电路的工作原理、控制方法、波形分析;了解软开关技术的基本概念;了解电力电子技术的发展方向。
(3)“电力电子技术”的历史、现状和发展方向是什么?了解历史,分析现状,是为了更好地预测未来。所谓“了解历史”,首先,要清楚所授课程的发展经历了几个阶段;其次,应知道每个阶段的标志性事件、代表性人物和重要结果;最后,对某些重要结果在历史上的获得过程也需有所涉猎,从而有助于利用历史所蕴含的科学精神、研究方法和思想启迪,创造性地挖掘新方法、新技术。[1]而在分析现状时,不但要聚焦本校、兄弟院校、国外高校对本课程在教学内容、教学模式、教学方法和教学手段等方面的情况,还应关注本课程所属学科的最新科研进展。由于电力电子器件的发展对电力电子技术的发展起着决定性的作用,因此,电力电子技术的发展史是以电力电子器件的发展史为纲的。使用电子管、水银整流器的时期属于电力电子技术的史前期或黎明期。在这一时期,各种整流电路、逆变电路和周波变流电路的理论已经发展成熟并广为应用。1957年美国通用电气公司研制出第一个晶闸管标志着电力电子技术的正式诞生;随着晶闸管及晶闸管变流技术的发展,电力电子技术的概念和基础得以逐渐确立。由于晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件(即半控型器件),因而所采用的控制方式主要是相位控制,其关断通常需要依靠电网电压等外部条件来实现,实际应用时受到很大的局限。20世纪70年代后期,以GTO、BJT和PowerMOSFET为代表的全控型器件迅速发展,把电力电子技术推进到一个新的发展阶段。与晶闸管电路的相位控制方式相对应,采用全控型器件电路的主要控制方式为PWM。PWM方式不仅在逆变、斩波、整流、变频及交流电力控制中均可应用,而且使得电路的控制性能大为改善,因而对电力电子技术的发展产生了极为深远的影响。在20世纪80年代后期,以IGBT为代表的复合型器件异军突起。由于综合了MOSFET驱动功率小、开关速度快和BJT通态压降小、载流能力大的优点,因此,IGBT成为了现代电力电子技术的主导器件。同IGBT相类似的,还有复合了MOSFET和GTO优良性能的MOS控制晶闸管(MCT)和集成门极换流晶闸管(IGCT)。目前,把驱动、控制、保护电路和功率器件集成在一起,构成功率集成电路(PIC)成为了电力电子技术发展的一个重要方向。
(4)“电力电子技术”在整个教学计划中的地位和作用是什么?整个大学四年的教学过程是一个系统工程,而具体到某一门课程则只属于它的一个局部,因此,各门课程的教学不能孤立地进行,而必须与其他课程相互配合,特别是要关注前修课和后续课。“电力电子技术”是一门技术基础课,在学习它之前,学生应学过“电路”和“电子技术基础”,并已能熟练使用示波器等电子仪器;而“电力拖动自动控制系统”则是该课程的后续课之一。
(5)“电力电子技术”的主要内容应通过怎样的教学步骤和教学方法传授给学生?设计一个合理的教学步骤或教学过程,并采用科学的教学方法帮助和鼓励学生达到教学目标是整体性备课的最后一个基本问题。一般来讲,教学过程可分为三步走:首先,是把“电力电子技术”的教学目标具体化、明确化,并通过教学内容这一载体反映出来。然后,采用各种行之有效的教学方法,帮助和鼓励学生通过自主学习来达到课程教学目标,所谓“授之鱼,不如授之以渔”。比如,可以帮助和鼓励学生自己运用Matlab/Simulink搭建简单的变流电路拓扑,[3]验证相位控制方式和PWM方式;帮助和鼓励学生使用Matlab/Simulink中自带的仿真模型,并善于利用Google搜索网络资源;最后,就是要合理评价学生的进步。教学方法是多种多样的,包括讲授法、谈话法、讨论法、直观教学法、准直观法、边讲边练法、单元教学法、发现教学法、程序教学法、案例教学法、暗示教学法等,[1]上述方法都有它们各自的优势和不足,适用于不同的场合,因此,不应盲目肯定或否定一种方法,而应结合教学模式、教学手段和教学设备加以综合使用。对于“电力电子技术”这门课程而言,笔者非常信赖案例教学法——通过演示Matlab/Simulink模型搭建与仿真分析来传授学生点石成金的“金手指”。2.6件准备工作有了对上述5个基本问题的认识后,接下来就应该做好以下6件准备工作了:认真研读“电力电子技术”教学基本要求和教学大纲;认真选择、研读教材及参考书;认真研读“电力电子技术”的前修课和后续课的教材;自己动手做过教材中的全部练习题及思考题;了解学生;撰写一份“电力电子技术”教学安排表,并在课前发放给每个学生。其中,最要紧的是研读教材、做好习题和了解学生。所谓“研读”,是指通过仔细的、反复的、研究式的将选定的《电力电子技术》教材读上很多遍,从而把教材中的重点和难点部分完全吃透,即要读到不会被人就教材中的内容问倒、读到可以脉络清晰、有理有据地用自己的语言来阐述教材中的重点和难点内容。
西安交通大学王兆安教授和黄俊教授主编的《电力电子技术》(第4版),[2]每章均提供有习题及思考题。这些习题及思考题都是精心安排的,与正文相互呼应、相互配合,有助于学生对教材内容的理解和能力的培养。然而学生在做题的过程中又最容易出现问题,也最需要教师的帮助和指导,因此,教师必须事先亲自动手做一遍,做到对所有习题都心中有数,这样才能使学生通过“带着问题自学”、“向教师寻求答疑释惑”的过程获得“豁然开朗”的明悟。所谓了解学生,首先,是要了解学生当前的知识基础,因为一切新的知识都是在已有知识平台的基础上增加的。其次,是要了解学生的能力状况、所学专业、就业去向等信息,以便决定“电力电子技术”对本届学生的讲法,如何运用启发式教学原则以及如何与学生的专业、就业相结合。只有在弄清楚5个基本问题并做好6件准备工作后,整体性备课才能算大致完成,所获得的一个重要结果就是写出一份“‘电力电子技术’教学安排表”;据此,实现每次课的课前备课,即写出一份针对每次课的教案,从而给学生具体上好每一次课。
做好每一次课的课前备课工作
整体性备课是非常重要的,但课还得一次课一次课地讲。事实上,只有每一次课都讲好了,整体性的把握才能落到实处,因此,在每一次讲课之前也要备好课,具体来说:要根据“电力电子技术”教学安排表明确每次课所讲授内容的大题目,确立教学目的,选择具体内容及讲授重点;根据教学的具体内容确定教学模式,例如,课堂讲授、实验或讨论等;要把选定的教学内容组织成一次讲授式或议论式或谈话式的文稿,应服从并服务于主题,把各部分内容按起始段、中间段到结尾段的顺序安排组织好;选择合适的教学方法和教学手段;写出一份教案来,准备在课堂中使用。其中,教案是做好每次课的课前备课工作的最为核心之处。一般来说,一次“电力电子技术”课的教案由两大部分组成:概述和教学进程。概述主要用于阐释教师对本次课的基本认识和实施教学的指导思想,涉及授课对象及其特点(重点是学生的专业特色、就业去向、已有的知识基础和学习能力)、题目或主题、教学目的、重点和难点、讲授方法和教学手段等。[4]教学进程则负责具体组织教学步骤,用以落实概述中的基本分析和指导思想,通常按授课时序写明每个教学段落的教学要求、教学内容、表达方式和时间分配等细节。
重视第一堂课
俗话说,良好的开端是成功的一半!第一堂课讲得好不好对整个“电力电子技术”课程能否顺利进行是至关重要的。如果学生对第一堂课的印象好,为以后的讲课就创造了良好条件;相反,如果第一堂课准备不足,给学生的印象不好,以后就要花上好几倍的工夫才能挽回。因此,教师首先要从思想上高度重视第一堂课。那么,第一堂课怎样才算成功呢?“兴趣是最好的老师”,笔者认为,第一堂课应努力使学生产生三个兴趣:让学生对教师产生兴趣;让学生对电气工程学科产生兴趣;让学生对学习“电力电子技术”课程产生兴趣。为此,教师须明确教学目的,并完美演绎“三个介绍”。
1.明确教学目的“电力电子技术”第一堂课通常为绪论课。考虑到大学生都有一定的自学能力,即表现为对具体问题的理解以及数学演绎能力,但从课程整体内容上把握实质问题的能力还较弱,因此,第一堂课的教学目的旨在把学生的注意力抓过来,免得课程一开头就使学生在没有任何思想准备的情况下盲目陷入到具体问题的思考之中。通过对一些教学内容,如“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用是什么,什么是电力电子技术,它的发展经历了哪些阶段,目前主要应用在哪些领域等具体教学内容的初步说明,使学生对电力电子技术有一个宏观意义上的了解。在进行课堂讲授时,要重点分析“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用;阐述电力电子技术与电子学、电气工程、控制理论三者的关系;并结合授课对象所学专业的特点及需要,介绍电力电子技术目前主要应用的领域。
2.教师的自我介绍对于任何一门新开课,简短的自我介绍是师生间建立起相互了解的第一步。教师良好的精神风貌、对本学科知识孜孜以求的精神以及求学、工作、生活中面对困难、挫折的勇气都会深深地感染学生,使对未来还多少感到迷茫的他们多一份信心,少一些顾虑。因此,教师在进行自我介绍时,需注意以下几个方面:第一,内容应尽量贴近电气工程学科的发展或“电力电子技术”课程的学习。例如,笔者通过自己本科阶段学习自动化专业、硕士研究生阶段从事电机与电器专业、博士研究生阶段毕业于电力电子与电力传动专业的求学历程介绍,为后续分析“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用埋下伏笔。第二,用语准确、规范、生动,有着自己鲜明或独特的语言风格和表达特点。第三,要把自己的学科造诣、科研成就适度的介绍给学生,使学生对教师产生信任感和敬佩感。
3.电气工程学科的介绍电气工程是研究电磁现象、规律及应用的学科,下设5个二级学科,分别为电机与电器、电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电力电子与电力传动和电工理论与新技术。作为现代科技领域中的核心学科之一,以及当今高新技术领域中不可或缺的关键学科,电气工程的教育和科研不仅在我国,而且在发达国家的大学中也一直占据着十分重要的地位。通过“电路原理”、“电路实验”、“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“电子技术实验”、“自动控制原理”、“微机原理与接口技术”等基础必修课,认识实习、电子实习、金工实习等基础实践环节,“工程电磁场”、“电机学”、“电力电子技术”、“电气控制与PLC技术”、“电力系统稳态分析”、“电力系统暂态分析”、“发电厂的电气部分”、“电力系统继电保护”、“电力系统自动装置”、“高电压与绝缘技术”、“电力系统微机继电保护”等专业必修课,“单片机原理及应用”、“控制系统仿真”、“嵌入式系统及应用”、“自动化仪表与过程控制”、“虚拟仪器”、“电力工程概论”、“电能质量分析与控制”、“新能源发电技术”、“配电自动化”、“绝缘在线检测技术”、“电力系统过电压”、“电力系统调度运行与控制”、“电力系统市场营销”、“电力系统自动化”等专业选修课,“电子技术课程设计”、“高电压与绝缘技术课程设计”、“发电厂的电气部分课程设计”、“电力系统分析课程设计”、“电力系统继电保护课程设计”、“变电站微机监控实训”、“生产实习”、“毕业实习”、“毕业设计(论文)”等专业实践环节的学习和培训,培养有关电能生产、传输直至使用的全过程中,各种电气设备和系统的设计、制造、运行、测量和控制等方面的高层次科学研究、工程技术与管理专门人才和高等学校师资。由于电气工程研究范围广泛,应用前景乐观,加上在人才培养模式上突出了宽口径、复合型,因此,该专业的毕业生在就业时呈现出“点多、面宽、适应性强”等特点。一般来说,从电气工程专业顺利毕业后能够在系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验技术、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域担任重要工作,也能到各级发电厂、供电局、电网调度所、各类大中型企业从事电力设计、建设、调试、生产、运行、管理、市场运营、科技开发和技术培训等工作,或从事电气设备的维护、检修、安装和调试等方面的工作。通过对电气工程学科的介绍,一方面让学生产生能有幸从事电气工程学习的自豪感,并形成正确的学习观,明确学习目的;另一方面也有助于引出“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用的学习内容。
4“.电力电子技术”学习方法的介绍对于学生而言,他们最关心的是即将要开始学习的这门课程到底要学些什么,学完了以后有什么用,难不难学,该怎样学等,因此,教师在第一堂课上,应结合自己的学习经历和科研体会,向学生介绍“电力电子技术”的学习方法。例如,笔者通过介绍自己如何运用电力电子技术提高电能质量的科研经历,鼓励学生自己运用Matlab/Simulink搭建简单的变流电路拓扑,验证相位控制方式和PWM方式;鼓励学生使用Matlab/Simulink中自带的仿真模型;将适合学生自主学习和探究学习的网络资源介绍给他们,以期达到“授之渔”的目的。
掌握并运用好教学基本原则
首先,要建立一个指导思想,就是“教完全是为了学”,即明确教学效果和学生的收获才是“电力电子技术”教学研究的出发点和落脚点。其次,应确立启发式教学的原则。所谓启发式教学是指在教学活动中学生对于知识的获得不是被动地由教师灌入而来的,而是在教师的启发、引导下,通过自己的思考、推理或联想而来的。这种教学方式保证了学生是教学活动的主体,教师是教学活动的主导,有利于发挥二者的积极性。那么,每一堂课怎样实施启发式教学呢?是不是在讲述一个问题时,只有向学生不断提问才算是启发式教学呢?其实不然。在讲述一个问题时,只要教师抓住了问题的本质,或通过剖析提炼出某类问题的共性,并深刻地阐明了它,在解决问题的讲述中体现了解决此类问题的一般方法和特殊技巧,那么对学生就会有启发作用,因而也就属于启发式教学。[1]例如,在讲授基本斩波电路的相关内容时,笔者以Buck电路为例,对其小信号建模方法进行了介绍。由于电路拓扑简单(开关器件的通断只衍生出两个线性子电路拓扑),涵盖内容却丰富(涉及电路分析、偏微分运算、状态方程求解,传递函数与控制框图表示等),因此,一方面学生能够轻松掌握对于变流电路这类因含有开关器件而呈现出非线性的电路的建模方法,另一方面,也让学生明白了整个大学阶段所学的各门课程其实是相互关联的,共同服务于解决问题的需要。最后,需强调师生互动,发挥教师“教”与学生“学”的积极性。师生之间的互动有两种表现形式:一种是显性的,一种是隐形的。前者有明显的身体动作方面的互动;后者则体现为思维上、眼神上的互动,尤其是思维上的互动。要想在课堂上与学生有思维上的互动,教师要努力做到让学生的脑子里始终带有问题,引导学生自己去发现解决问题的方法,使之有成就感,教师再适时地给予肯定,让学生的学习积极性高涨起来。
结束语
1“.教学做一体化”的内涵
我国伟大的人民教育家陶行知先生,为我们研究教学,提供了重要思路。他在教学活动上非常重视“做”,在教学方法上,主张“教、学、做合一”。即“事情怎样做就怎样学,怎样学就怎样教”。他强调的知行统一的思想,与当前职业教育以就业为导向,人才培养为目标的办学理念是非常吻合的。“教学做一体化”,即理论实践一体化教学法,打破了理论和实践的界限,将某门课程的理论学习、实践教学、生产、技术服务融于一体,教学环节相对集中,教学场所直接安排在实训基地,来完成某个教学项目。师生双方边教,边学,边做,理论和实践交融渐进,直观和抽象交错出现,理中有实,实中有理,突出学生动手能力和职业能力的培养。也即以职业能力培养为核心,实现教学内容、教学情境与企业工作任务、工作过程相一致,“教学做”为一体。
2.实施“教学做”一体化的条件
2.“1教学做一体化”实训基地
实训基地已经不是单纯的实验室,必然是生产功能与实训基地的结合,即“实训与生产合一”的生成性实训基地。另外,学生创新设计区,黑板、多媒体设备等设置布局合理、有序。这样便于师生互动、学生互动以及学生之间团结协作精神的培养。即结合企业生产真实环境和教学实际建设一个不同于真实企业生产车间也不同于实验室的一种新型的“教学做”一体化生产性实训基地。
2.2双师型师资队伍
教学与实践由同一位教师担任,保证教学与做的一体化,学生既掌握了有关的知识,也将技术练在手上,既学会了怎样做,又懂得了为什么要这样做,知识与技能也就实现了一体化。由同一教师担任教学与实训、实践指导工作,对教师也是一个挑战和学习的过程,不仅要备好理论课还要备好实践课,更重要的是要使两方面的教学有机结合,同时由同一教师担任教学与实训、实践指导工作,便于教师掌握学生学习状况,根据实际教学情况调整理论或实践教学的进度及补充相关的教学内容。
2.3项目化的课程改革
根据专业核心能力培养的需求,完善、创新专业课程体系,在专业、课程指导委员会指导下基于工作过程的任务引领型项目开发。围绕核心能力培养组织教学内容,设计开发项目。项目要与岗位工作建立起联系,实现理论与实践的有机结合,有效实现课程目标和专业培养目标。融“教学做”为一体,实现教学做一体化。
3.电力电子“教学做一体化”的课程设计
3.1课程设计的背景
早期我院电力电子课程理论和实践是分开的,且理论课是按章节,内容缺乏实际操作性,课堂上学生感觉没有实际作用听得累,老师讲得很多,但是不能被学生所接受,实践时又反过来找理论,出现理论实践脱节的现象。为了改变这种现状,实施基于工作过程导向,以项目为载体一体化教学。实现理论实践交融渐进,提高学生的职业水平。例如:对晶闸管的认识、选择与使用任务分析时,在实训基地引导学生,认识其三个电极,搭接电路总结通断条件;认识型号、进行额定电压电流分析;使用万用表进行好坏的判别、选取。这样带着这些问题学生就会自己去学习晶闸管理论了。学生在用中学,老师在学中教,学生在应用中也掌握了需要的理论知识。
3.2课程设计的基本理念
课程依据专业培养目标,以提升学生职业能力为导向,围绕专业典型工作岗位所涉及的电力电子系统的安装、调试、维护、检修能力等工作过程。坚持由浅入深、由简单到复杂的原则,以项目为载体进行课程设计。系统地训练学生对职业工作岗位上将从事电力电子系统的安装、调试、运行与维护等工作过程的实施能力。
3.3课程设计思路
基于工作过程,重构课程体系,内容以主要工作任务为依托、以维修电工(高级)资格证书为载体按项目在电工电子实训基地完成,每个综合项目都完成一个具体工作任务,理论、实践交融渐进,通过若干个综合项目有机整合,完成课程教学。所有项目来源于生产实际,逐步引入到相关电力电子器件的功能知识和测试技能,再深入到其构成电路和对应的触发电路,注重实际操作能力和灵活的应变能力,“教学做一体化”加强学生的技能水平,在课程实施上从教师为主导转向学生为中心,从课堂情境转向工作情境,从知识储备为主转向实际应用为主,在教学实践中成功地应用和推广。实现理论与实践的交融渐进提高,使学生全面掌握某方面电力电子技术的知识和技能。逐步培养学生作为工作者的态度、职业道德、团队协作和沟通能力。
3.4课程教学情境设计
以电力电子教学项目“调光灯系统的安装与调试”为例设计“教学做”一体化教学情境。在此过程中为了突出以学生为中心的教学理念,充分发挥学生的创新能力,突出学生做的重要性。所以在教学中也以项目为载体以工作过程主线来组织教学。
关键词:高职;电力电子技术课程;形成性;考核评价体系
在高职中,《电力电子技术》是电气自动化技术专业的一门基础且重要的课程,所涉及的领域比较宽广,例如电子、电力、控制等,并且对于各种电力电子的元件及其构成的变流电路都有所涉及。随着近几年来,我国师范化建设进程的不断深入,各个高职的电力电子技术课程都已经开展了“项目引领、任务驱动”的教学模式,并一直处于研究与实践的阶段。在实际的教学活动过程中,教师将全班学生分为三人一组的小组,每个小组都有着任务,教师引导学生在完成任务的过程中获得相关的知识。因此,本文对此展开的讨论,具有十分现实而深远的意义。
1 高职电力电子技术课程的内容及其形成性考核评价
根据我国时展对信息和电气专业的职业素养和职业能力提出的培养要求,电力电子技术这门课程的内容从总体上来讲一共设置了4个教学情景,主要包括有直流电动机调速装置制作、开关电源装置制作、变频器装置制作以及调温电炉控制装置制作。这四个教学情景在电力电子技术课程中具有很大的代表性,而每个教学情景的形成性考核评价都是由教师评价、个人评价以及小组评价组成,评价结果一般以百分制计算,其中教师评价占总体的40%,而小组评价和个人评价各占30%。教师评价主要是由教师根据学生完成的任务情况并且获得的阶段性成果进行的一个合理评价;个人评价主要是指学生自身对于在项目工作任务中的表现进行客观的自我评价,这在一定程度上有利于学生个性化的培养,帮助他们获得成就感,从而提高他们对于学习的热情和积极性;而小组评价是由各个小组进行综合讨论以后,对于其他小组在日常学习中相互交流与合作、产品的工艺以及产品的功能等内容进行地评价,进行小组评价不仅可以提高学生的团队合作水平,而且还能提高学生的评价水平,帮助学生树立正确的判断意识。
2 以工作过程为基础的形成性考核评价体系
2.1教师评价
教师评价需要充分体现出学生对于器件特性的掌握、电路调试、电路连接以及综合运用能力的考核,同时还需要包括其他方面的量化考核,例如团队精神、创新能力、表达能力、组织纪律、文明习惯、报告书写等,从而对学生进行综合性的考核评价,提高学生的综合素质和职业能力。其中教师考核点一共有八点,资料收集、功能与技术指标、元器件选择、方案汇报、电路调试、数据与波形记录、文档整理、团队精神。这八点按百分制计算,其权重分别占总体的10%、10%、25%、10%、15%、10%、5%、15%。其考核标准可以分为A档、B档以及C档,其中A档是优秀、C档是合格,教师根据学生项目任务的完成情况及其获得的阶段性成果给予相应的分值。
2.2 个人评价
个人评价是学生对项目任务过程中,自身的表现情况进行的客观自我评价。个人评价的主要内容包括有团队协作精神强、能创造性的提出个人意见、能够按时完成教师交给的工作任务、积极参加有兴趣的工作项目、能够倾听别人的意见并且善于接受、能够积极地面对自身的失败、在项目工作任务过程中能够有始有终、对其他小组成员起到促进的作用、善于积极处理各种矛盾、以及规范好各种各样的操作安全行为等内容。评分标准如果是10分,便表示个人能够满足该项内容的要求;8分表示个人能够较符合该项内容的要求;6分表示个人基本符合该项内容的要求;4分表示个人稍微符合该项内容的要求;2分表示个人基本不符合该项内容的要求;而0分则表示个人完全不符合该项内容的要求。
2.3 小组评价
小组评价的标准主要是针对于学生的团队精神、表达能力、组织纪律、报告书写以及文明习惯等方面的能力进行的综合考核,同时对于完成工作项目任务的情况进行适当地评价,从而提高学生的综合组织和职业能力。小组评价的行为标准主要包括有,能够耐心地帮助其他小组成员完成教师交代的任务、能够虚心地接受他人的意见并进行改正、具有较强的团队合作精神、无论在校内还是校外的实践基地都表现良好、方案设计比较合理、数据的记录分析、实现各种功能、汇报条理性好、资料文档整理以及实际操作安全规范好。评分标准主要是按照十分制打分,其中十分表示创新性的完成任务;八分表示的是任务完成与要求相符;六分表示任务的完成情况基本与要求相符;四分表示任务完成的情况与实际要求有着一定的差距;两分表示任务完成的情况与基本要求还存在着很大的差距;零分则表示任务根本就没有完成。而具体的组数会根据每个班的教学实际情况进行适当地调整。
3 实践效果
经过大量地实践表面,以工作过程为基础的形成性考核评价体系能够在最大程度上提高学生对课程适用性的正确认识,使得学生不仅具有电力电子装置的设计和开发能力,而且还对学生的小项目开发设计能力、项目调研和开发能力、表达能力、以及撰写能力等有一定的促进作用,进而有效地提高学生的综合素质。这主要表现在以下四个方面。
3.1 有利于提高学生的学习主动性
将形成性考核评价体系建立在工作过程的基础之上,并且贯穿于整个学习过程之中,从资料的搜集、电路的设计、系统的调试、小组的汇报以及各种文档的整理,在这过程中每个阶段或者是任务地完成,学生都能够清晰的看到自己的完成情况以及学习效果,从而会让学生获得成功的喜悦感,使得学校的学习主动性和积极性较以前而言有了极大地提高。
3.2 有利于学生团队合作精神的培养
在基于工作过程的形成性考核评价体系中,教师把全班的学生分为三人一组的小组,并向每个小组安排项目或者任务。而每个项目或任务都需要小组中每个成员共同努力、齐心协力地合作才能完成,并且在考核的指标中,团队的合作精神占有一定的比例。同时在考核的方法和实际操作的过程中,都在一定程度上培养了学生的团队合作精神。
3.3 有利于学生撰写能力和表达能力的增强
在每个小组完成项目或者是任务以后,都需要利用现代多媒体技术,例如PPT等,对本组的工作完成情况在全班和教师的面前进行汇报,并整理相关的技术文档。这不仅能够增强学生的撰写能力和表达能力,而且还能在一定程度上提高学生的综合素质。
3.4 有利于学生安全意识的提高
在直流电动机调速装置制作、开关电源装置制作、变频器装置制作以及调温电炉控制装置制作这四个情境项目的实现过程之中,教师评价和小组评价的内容都包括有安全文明的工作、仪表仪器的规范操作等标准。这在一定程度上会促使安全操作、仪表仪器等的安全使用考核不再只是一句空话,而是彻底落实到了实际的教学活动之中,从而有利于培养学生良好的安全意识。
4 结语
在“项目引领、任务驱动”的新要求下,形成性考核评价体系的建立,对学生的职业岗位工作能力进行了系统地训练,有利于学生学习积极性的提高,为各个高职学校电力电子技术课程的考核评价形成指明了一个科学合理的发展方向,而且还对其他基于工作过程的项目化教学课程提供了借鉴和优秀的经验。但是在考核点的分值分配以及设置等方面,还需要进一步探索与实践。但是从目前的实践效果来看,基于工作过程的形成性考核评价体系在高职电力电力技术课程中取得了良好的效果,相信在不久的将来,随着实践经验的积累以及教师的努力探索,终将会形成一个科学、完善、合理的形成性评价考核体系,从而促进我国教育事业地发展。
参考文献:
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[2]侯黎黎,张亚坤.高职安全评价技术课程改革探索[J].黄河水利职业技术学院学报,2013,25(03):65-67.
[3]张明丽.高职植物造景技术课程项目化教学设计模式的构建[J].时代报告(学术版),2012(06):54-55.
[4]史立平.高职院校“电工技术”课程项目化考核方式的研究与实践[J].内江科技,2013,34(01):182,178.
关键词:中职院校;电子技术应用专业;技能大赛;课程建设
1中职学校电子技术应用专业开展技能大赛的作用
1.1满足电子技术应用专业高要求的目标
从当前电子技术应用专业发展规划思想中不难看出,国家对于电子技术应用专业的门槛进一步放低,而对电子产品的要求却越来越高,这对于企业设计及生产技术来说,都是一个非常大的挑战。产品质量提升首先要从技术提升方面入手,我国中职院校在长久的发展历史之中,一直秉承技术教育为先导的理念,为进一步解决当前学生就业压力,提升电子技术行业整体活力,保证电子技术的可持续发展,应根据当前国家重大战略目标思想,构建相应的学习课程体系[1]。
1.2改善电子技术应用专业综合人才匮乏的问题
我国要从电子大国走向电子强国,大国重点在于生产,而强国重点在于技术,如何掌握行业核心技术,并领导其走向国际竞争市场,并占有绝对优势,是我国电子技术应用行业未来发展的目标。中职院校作为输送技术人才的主要机构之一,应加大对技术人才的培养,通过构建电子技术应用专业技能大赛的方式,让更多学生了解此行业,忠于此行业。这样既为其未来发展道路指明了方向,又为国家输送了技术型人才,并且推动了行业技术发展,解决了当前电子技术应用行业人才紧缺的问题。
1.3促进电子技术应用专业课程体系建设
1.3.1课程体系建设要贯彻育人根本思想根据当前国家与地方发展要求,电子技术应用专业课程体系的建设,首先要明确教育指导方针。技能大赛所考察的不仅是学生的专业素质,还有临场发挥能力和人际交往能力。当前培养的学生,既要拥有核心素养,又要具备专业技术,还要具有将理论知识与实践作业相结合的能力,因此,在进行课程体系建设时建议采用“五横五纵”的职业能力递进培养课程体系,践行素质化教育和个性化教育内涵。“五横”是指五个递进的教育内容体系,分别为公共基础课程、专业基础课程、岗位拓展课程、专业自修课程、社会实践课程,贯穿于现代教育思想的全部领域。在“五纵”中要进一步对课程体系进行分化,做到在公共基础课程中实现全面育人,在专业基础课程中完成基础工作,在专业核心课程中考取资质,在岗位拓展课程中完成职业教育,在自选课程中实现个性化发展,在社会实践课程中提升个人专业综合素养[2]。1.3.2专业技术课程坚持全面素养培训一是要把公共基础课程作为基础,进一步加强学生身体素养和劳动观念以及创新意识。二是要做到思想政治教育与专业技能的统一。以汽车电子技术技能大赛为例,主要分为五个方面对学生综合能力进行考察。一是汽车机械基础(了解机械运动);二是汽车电子基础(专项技能知识);三是汽车文化内涵(加大对于新能源汽车行业的认识);四是汽车构造(为电力电子技术的应用做铺设);五是新能源汽车基础(基础内容及行业拓展知识的整合)。为保证技能大赛的完善性,还要针对这五个方面的内容建立相应的评价标准。
1.4帮助院校电子技术应用专业选择教学内容
1.4.1知识内容的构建技能大赛能够最大限度地契合电子技术应用专业教学内容,一般包括电力电子器件、系统电路、系统控制三个板块。其中,核心是系统电路内容,在此环节的教育课程中应具备以下四项技术:整流技术、逆变技术、直流变换技术、交流变换技术。整流技术对应车载充电机以及车载发电装置的教学;逆变技术对应驱动电机控制器和空调电动压缩机控制以及电动助力转向控制教学;直流变换技术相对应DC/CD变换器教学;交流变换技术对应单相、三相交一变频电路工作原理和熟悉主电路教学。电力电子器件板块的教学重点为不可控器件、半控器件以及全控器件,在专业要求上要使学生掌握各类电力电子器件工作原理以及参数特性和使用方法。1.4.2教材内容的改革纵观电子技术应用行业市场以及科学技术发展来看,电子技术应用专业发展较为迅速,在学生选择参加技能大赛的时候,也要针对自身专业情况,除了要巩固基础知识的教学,更要注重创新性,不能光依靠教材实施“填鸭式”教学方法。教师一是要加强对于现阶段电子技术应用行业发展资料的收集,保证教材内容可以跟上当前行业发展形势。二是要注重教学案例的导入,进一步丰富课本内容知识,结合多媒体教学设备,提升学生的学习兴趣。三是要注重从实际角度出发,将知识与生活相连接,将教学内容知识点加以梳理,并能让学生在原有基础教学知识之上,还能扩展视野。
2借助技能大赛建设中职学校电子技术应用专业课程体系的途径
2.1中职院校电子技术应用专业教学方法
2.1.1采用问题导入法授课电子技术应用专业教学内容及知识较为琐碎,对于部分学生而言在课堂很难集中注意力,因此教师要从学生的角度出发,应加大对于现阶段学生思想的揣摩,将学生作为主体,实施相关教学方法。当前,问题导入式教学方法就可以很好地解决这一问题。在传统教学过程中,大多都是以教师为中心,教师在上面讲学生在下面听并做笔记,缺乏互动性,课堂整体气氛较为压抑。通过问题导入式教学,在关键节点,教师能够加大与学生之间的互动,学生也可带着问题去思考。2.1.2采用理实相结合的教学方法教师应在不同教学内容之中,设立相应的实践内容及实验课程,让学生将理论知识与实践内容达成一致。一是要加大与学校领导层的沟通,注重电力电子器件教学设备的投入;二是要与地方企业合作,为学生提供一个可以参观实践的平台;三是依照当前学生的学习成绩和实践水平进行综合分析,合理划分学习小组,以小组共同探究的模式,提高学生的动手水平和自主思考的能力。
2.2搭建网络教育平台
我国现阶段正处于教育信息化2.0时期,此时期的特征在于教育要全面推进信息化,即将专用资源转向大资源并实现共享,提升学生信息技术能力,转变教师信息素养观念,实现融合发展。因此,中职院校作为技术型人才培养机构,更应加大对网络教育平台建设的关注,并将教学任务及成果上传至平台,与学生形成良好的互动性,保证教育的实效性。一是要结合网络资源对电力电子专项技术教学内容进行丰富与扩张;二是建立评论区域,加强对学生思想动态的把控;三是设立课后辅导板块,收集评论区学习问题,并形成有针对性的辅导材料。
2.3中职院校电子技术应用专业实验课程设计
2.3.1开设半实物仿真课程根据上述教学课程体系建设标准及思想,中职院校应加大电子技术应用专业实验课程的规划,注重实训性实验过程以及验证性实验结果。随着科学技术的发展,当前利用计算机进行仿真模拟实验已成为汽车行业、建筑行业以及IT行业的主流,因此在教学过程中,教师可利用此项技术优势,带领学生在半实物仿真模拟课程中探寻电力电子技术在生产中的应用。一是教师要增加实物仿真软件的学习,保证在实际教学过程中,可以帮助学生创造良好的学习环境;二是教师在使用相关建模为学生演示基础知识时,还应教会学生使用相关软件,方便在课余时间利用计算机进行学习;三是注重课程内容的创造性和学生的主观能动性,提升学生的学习兴趣。2.3.2增加课程设计的环节为了进一步发挥出实验教学环节的实际作用,中职院校应在电子技术应用专业课程中加入实验设计环节,将电子技术应用工程实践过程进行充分的模拟。首先要按照分层式教学指导理念,为学生划分学习小组,并保证每个小组的实践及学习水平基本相同。其次,教师应设置相应的课题让学生以小组的形式开展设计实践,在设置课题时要根据当前的学习内容有针对性地设计,可采用循序渐进的方式,逐一增加难度。2.3.3加大社会实践的力度在院校高水平实践性人才指导方针的基础之上,中职院校应充分整合现有教学资源并动员社会力量,为学校电子技术应用专业课程的建设,提供更加优质的平台,引导学生在社会实践中能够真正将专业所学内容落到实处。一是要加大与地方电子技术企业的合作,开展技能大赛,定期组织学生参观企业,使企业专家与院校教师共同合作,成立优秀的教育团队,在专业技术的实践上,为学生提供优质的教学指导。二是为学生提供岗位实践平台,将社会实践内容列入毕业标准,并设立相应的考核内容,学生必须经过实践,考取相关资质证明之后,方可毕业,进一步提高毕业门槛和教育质量。三是根据地方战略发展需求,为学习成绩优异、实战经验较强的技术型人才提供就业岗位,带动地方电子技术产业发展,解决学生就业难的问题。
2.4电子技术应用专业实验课程评价体系构建
2.4.1多元评价针对当前丰富的教育课程以及教学形式,评价的形式也要随之丰富起来,要注重评价体系结构的多元性。一是要将线上评价与线下评价相结合,将网络教育平台教学内容列入评价指标中,通过学生的日常考勤、作业完成情况以及线上测试等方面,考查学生的技术素养,在线下结合案例分析、项目答辩以及考试成绩内容进行评价,将二者结合,最后得出结果,实现综合成绩评定。二是教师要将理论知识与实践内容相结合评价,注重两者的协同发展。三是进行小组考核,基于小组探究式学习和课题设计等问题进行组内评测和学生互评,考查学生的协作及动手能力。2.4.2过程评价根据当前所设置的“五横五纵”教学课程体系和新课程改革指导理念,应加大对于教学过程的评定。首先,专业技术课程作为考评的主体,而其余的拓展课程作为考评的辅助参考,最后建立综合评定体系。其次,由于所学科目不相同,因此在评价的方向上也要有差异化的体现,在建设过程中,教育团队可采用模块化的方式将课程逐一分解,并分成若干个考核分项进行评价,这样能够提高学生对于每个课程的重视程度。最后,要根据不同的项目内容把考核指标分化,像知识、技能以及态度等,并科学设置比例,让学生在社会能力和方法能力上都有所提升。2.4.3职业评价百年大计,教育为本,教育大计,教师为本。教师作为课程教学中的主体人员,为保证教学质量,应对教师的职业能力进行考核。第一,可通过评课的方式,定期组织教学团队进行课程观摩,并对教学过程中所出现的问题及优点进行记录,设立电子技术应用专业课程专项研讨教学会议,解决当前教师教学过程中所出现的问题,进一步放大当前教学优势。第二,通过巡课的方式,加大教师对于日常教学内容质量的监管,通过抽查的方式,对教学过程中所存在的问题进行整改和优化。第三,加大基础专业能力的培训,设置考核内容,对教师进行定期测试,以保证教师专业知识掌握水平。
3结束语
综上所述,基于国家教育部所颁布的“关于组织做好职业院校专业人才培养方案制订与实施工作通知”指导,我国中职院校改变以往教学思路与模式,以基础知识为抓手,以技术技能为主线,实施电力电子技术在电子技术应用专业课程中的发展目标迫在眉睫。为进一步推动我国重大战略目标的实现,相关教育人员应重视技术内容的学以致用,促进我国电子技术发展迈向新的台阶。
参考文献
[1]朱柯.技能大赛对中职学校电子技术应用专业发展的促进作用[N].山西科技报,2021-10-26(A06).
论文摘 要:以电工电子实训教学基地建设及管理为案例,从实训基地运行模式、管理体制和校企合作三个方面阐述了电工电子实训教学基地建设探究与体会。同时对实训基地的外在因素做了概要,管理规范所须力量,建设好实训基地不是一朝两夕的事。
实训基地的建设是实现中等职业教育目标的重要条件之一,是专业建设的重要保障。电工电子专业实训课是中职电类专业实践教学的重要组成部分,在培养学生的技术应用能力和职业技能中起着基础的作用。下面结合我校电工电子实训基地建设(以下简称“实训基地”)与管理的具体案例,谈谈几点体会。
我校建立了良好的教学环境是为了适应当前实训教学具有综合性、现场性、开放性和双主体性四个主要特征,最终能实现基本技能、专业技能、技术应用或综合技能三大实训教学任务。在实训教学中,为体现柔性教学的灵活性,往往在实训模块的设计上,充分考虑到中职学生的知识背景和接受能力,设计了基础实训(验证性)、提高型实训(综合性实训、应用性实训)和创新型实训等三种类型的实训项目,以全面培养学生的技术应用能力和综合职业能力。
我校实训基地承担近十门专业基础课的实训教学。从培养适应现代电子制造业高技术应用型人才的目标出发,按照基本技能、专业技能、综合技能三个层次的特点,把电工基础、电子组装工艺、电子测量实训教学目标定位为“验证性实训+电子专业基本技能培养”;把“模电、数电、PLC技术”实训目标定位在“验证性实训+技术应用能力培养”;把“电子创新实训、电力电子技术”实训功能定位为在“综合应用+创新能力培养”。
实训课程具体主要是这样安排的:电工基础、模拟电子、数字电子、电子创新都在电工电子基础实训室完成;电力拖动控制、电机与变压器在电机控制线路实训室进行;PLC技术、变频器与触摸屏技术在PLC自动化实训室完成;电力电子技术与传感器技术在现代控制系统实训室完成实训教学任务,单片机技术在单片机调试实训室配套相应的软件完成教学。由于实训课程的多变,留有机动调整的余地。
为了加强实训室建设和管理,保障学院的实训教学质量和科学研究水平,提高办学效益。提高实训基地的课程开出率及改善实训有序开展的工作条件,在“引领技术,成就未来”的办学理念中,在管理体制方面主要体现于以下几个方面:
1 实训基地及相关设备设施
以专业工种为基本单位,设立基地负责人制度,专门负责建设和场地管理。人选从具体从事专业实训工作的教师中产生,要求有较强专业技能,了解专业发展方向,有一定的组织管理经验和教科研水平。(亦可从学部理论教师中产生兼任实训基地专业管理人员)
2 耗材及易损件采购及管理
采购由专业工种负责人上报需购清单于实训开放中心,统一由专业负责人协助资产管理中心进行采购。有关材料的管理设一总的管理员,所有的账目,钥匙统一保管,出库入库完整记录。中心通过基地项目负责人完成场地调整,资产清理、登帐等工作。
3 实训教学管理
由实训中心统一管理,主要是日常场地设备安排,对与实训相关人员,由中心制定相应管理制度进行约束。教学人员理论实训交叉的,须遵守实训场地使用管理规定,全部或大部分课在实训室的,由实训中心负责管理。中心对项目发展建设把握思路,提出建设性建议。
4 基地负责人职责
a.根据学校教学大纲的规定,承担实训教学任务。各项实训教学任务必须要有实训教材、实训教学大纲、实训指导书、实训项目记录,保证完成实训教学任务。b.实训室应积极承担科研任务,努力提高实训技术水平。c.负责仪器设备的管理、维护、检修等工作,并按规定进行定期校验,使仪器设备经常处于完好状态,提高仪器设备的利用率和完好率。d.组织各类与实训相关的活动5.其他:考虑到实训工作较为繁重,为明确各工种功能职责给予一定的补贴待遇。
为全方位地行使实验基地的各项职能,我们采取了几点措施:
校企共建实训基地——我校电子电工类专业的培养目标是培养适应浙江工业及周边地区先进电子制造业的高技术应用型人才。要达到培训目标就必须保证实验室设备配备先进合理,而靠学校投入是很难实现的,如我校实验基地电子组装工艺实验室是由日东电缆衢州公司共建而成。我们主要从“定向班培养”模式方面实现共建。
日常事物管理——集成化管理理念就是体现节约、高效、实用的管理。节约是实训基地建设中的一条主线,我们采用人力资源合理的日常管理模式,由实训中心主任、实训室负责人和优秀学生构成管理团队,各专业课程负责教师担任实训室负责人,要求教师具有“双师”资格,这样能做到及时维护设备和及时修改实验项目,实现高效、实用的管理。全员参与教学管理实践教学是实训基地管理工作的重中之重。具体的做法:①实训基地按学期由实训中心主任召集各专业负责人对实验教学目标体系、实验教学内容进行全面总结,并制定改进和完善计划;②各专业课程负责教师完成相应的教学任务并鼓励开展实验教学的新方法和手段的研究,并负责教学的监督和考核。
中职实训基地建设目前仍处于发展阶段,笔者认为不能将基地建设单纯看作是设备的建设,更不能单纯看作是本校学生实训基地的建设。组织专业教师针对性培训,提高技术力量,尽量争取各类基地经费的划拨,尽快适应及熟练运用所配置的培训设备,以保证基地各项任务的顺利完成及实训质量的不断提高。
综上所述,中职实训基地建设不是一朝两夕的事情,需要更多的人力、物力、财力。要管理好实训基地,必须要有一套科学的实训基地管理方案,要全体使用基地人员和谐构建。笔者也是借助学校的现状,与实训室建设与管理人员资源共享,以便交流。
参考文献:
[1]职业学校实训基地建设的探索与思考,中国期刊网
[2]何新凤、曾柳娟、韦永森、黄平、王艳玲.电工电子与自动化技术高职实训基地建设研究,《桂林师范高等专科学校学报》,2011年02期
职业教育是以就业为导向、实际动手操作能力训练为宗旨的技术培训教育。机器人是一个综合的平台,涉及
到机械、电子、计算机、材料、自动控制、传感器及测试技术、软件编程等学科。工业机器人是先进制造的核心环节的关键技术。学生掌握机器人的实际应用能力是进入先进制造领域的关键环节。以机器人为平台,学生能逐步自主建构广域的工科知识,激活和强化多方面的能力,了解自己的能力结构,能激发学习兴趣。因此,教育机器人是培养学生创造能力和实践能力的最佳平台,将有效帮助学校培养更具竞争力的人才。
目前各行各业高级技术工人的大量短缺要求高等职业教育培养出更多数量和更高质量的“蓝领”、“灰领”人才。作为培养高级技能人才的高职院校应该与时俱进,在学生科技创新活动及教学活动中加大机器人方面的投入和实际操作培训,并通过开展机器人教学活动并让优秀的学生参加机器人竞赛,发挥他们的主动性和创新能力,更能够学以致用,丰富以就业为导向的办学内涵,同时也使学生在参与学习和比赛的过程中体验竞争和集体荣誉感。教育主管部门对此有着深刻的认识,2008年全国职业院校技能大赛中设有机器人项目。江苏省每两年举办一次大学生机器人大赛,越来越多的高职院校基于充分认识也积极参与其中。
为此,本文针对高职高专院校并以扬州职业大学为例,提出了以机器人训练和竞赛为教学手段,以系统掌握控制理论、微机原理、传感器技术、电力电子技术、电机拖动等课程为目的,建设自动化专业大学生机器人创新实训室的可行方案。本文重点对机器人创新实训室的场地布置、情景规划进行了设计说明,以及在实训室可开展的各种教学训练。
二、机器人实训室环境设计方案
(一)设计原则
目前的实验环境均比较生硬。机器人创新实训室的环境设计如图1所示,并遵循以下原则:以人为本,营造一个有亲和力,有创新氛围的全新学习空间;课桌四周有充分的活动空间和比赛空间;力求体现学校特色,提升学校形象。
(二)环境设计说明
图1中:1为投影仪,用于教师讲授课程和播放相关视频;2为课桌,该课桌既可以作用电脑桌,还可以作为学生的机器人训练台。每张课桌配备一台电脑,一套机器人训练设备,桌子下方配有抽轨用于盛放学生用资料,可供1名-2名学生使用。另外,4张课桌相对而立,形成一个独立区,便于学生们构成独立的4人-8人的学习小组,尤其适合课程设计、实践性教学等环节。整个实训室共有24张桌子构成6个独立的工作区域,可一次性满足24名-48名同学同时开展机器人训练课程的要求;3为展示窗口,该窗口一方面可以摆放学校参加各种机器人比赛获得的奖项情况,用于鼓励历届学生奋发努力,并让师生们更多地了解本校机器人技术发展情况;4为机器人比赛模拟场地,可以根据实际需要摆放多个模拟场地。在学生课余时间,校方可以单独组织小规模机器人比赛,既可以提高学生学习机器人技术的热情,也可以为将来参加全国各种机器人比赛做准备;5为资料柜和工具箱,可以将所有机器人资料以及工具、配件统一摆放,有利于实训室管理。
三、结论
本文以扬州职业大学为例,提出了以机器人训练和竞赛为教学手段,以系统掌握控制理论、微机原理、传感器技术、电力电子技术、电机拖动等课程为目的,建设高职高专自动化专业大学生机器人创新实训室的可行方案。该设计非常具有亲和力,对高职高专院校实现项目教学提供了有利场所。
参考文献:
1、张宏彬.高职院校开展智能机器人教学的探索[J].职业教育研究,2009(1).
2、郭温,姜维.浅谈机器人在高职高专教学中的应用[J].科技信息,2008(35).
【中图分类号】G【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2013)01C-
0027-02
电气自动化技术专业的一个鲜明特点是实践性非常强,其人才培养目标是培养适应社会发展需要的具有创新意识和实践能力的高素质人才。实现其培养目标的关键是让学生通过大量的动手实践,参与实际的教学活动,并获得良好的效果。因此构建电气自动化技术专业新的实践教学模式是当前教学工作的重中之重。
在当前大力发展职业教育的新形势下,职业技能大赛的作用、影响力和人们的关注度逐年提高和攀升,这更加促使职业教育工作者深入思考在今后的教育教学过程中如何更好地发挥大赛的引领作用。例如教学内容的选取、实训方式的改革、课程体系的更新、实践基地的建设和育人理念的确立等。
近年来,我院非常重视学生的职业技能竞赛,自2009年以来在自治区级以上各类职业技能竞赛中取得良好成绩。与此同时,我院组织教学团队同步开展职业技能竞赛引领教学改革的相关课题研究,在技能竞赛的训练方法、课程整合优化等方面取得初步的研究成果。在此基础上,以我院电气自动化技术专业为对象,改革实践课程体系、实验教学、实践基地、毕业设计等四个重要环节,逐渐探索以技能竞赛为导向的实践教学模式的有效途径。
一、以技能竞赛为导向的实践教学理念
技能竞赛是一个完整的项目式或任务式实践活动。其核心就是将实践教学内容任务化,以竞赛项目形式完成实践任务,将竞赛项目细分为各个有机相连的子任务,以竞赛活动为载体,使学习者逐个突破子任务,达到完成整个项目的明确目标。它打破了传统实践教学中教师“单向灌输”、学生“被动接收”的教学方式,变被动实践为主动参与,教师不断地激励学生,最大限度地调动学生学习的积极性和实践兴趣。它以现代教育理念为指导,以实用为主,以学生发展为主,改变知识的单向传播,强调形成积极、主动的学习态度,强调竞争与合作。在实践教学中既有“教”的设计又有“学”的设计,既有自主学习、实践又有合作探究,充分发挥学生的主体作用和教师的主导作用。实践证明,以技能竞赛为导向的实践教学可以大大提高学生的主动实践能力。
二、实践课程体系的改革与创新
电气自动化技术专业的实践课程体系改革主要围绕自动化生产线安装与调试技能竞赛、维修电工技能竞赛和电子设计竞赛等项目来开展研究。这些竞赛项目涵盖机械、电子、电气、气动、传感器、PLC编程应用、单片机编程应用、触摸屏组态、工业网络等多学科交叉技术,基本覆盖本专业的核心技术。这些技术的掌握和应用对本专业学生的专业知识、职业素养、岗位能力、综合素质的培养具有重要作用。因此基于上述核心技术,研究开发一种全新的实践课程体系至关重要。
基于技能竞赛为导向的理念,吸收国内外著名高职院校教学改革的经验,分析我院办学特点和人才培养目标,提出了电气自动化技术专业的三级递进式实践课程体系结构。
专业基础级实践课程。主要包括电路认知、电子电路设计、电子产品组装与调试、电工考证实训、C语言程序设计等课程。
专业技能级实践课程。主要包括电力电子技术实训、传感器技术实训、电气控制与PLC应用技术实训、变频调速技术实训、单片机应用技术实训、电机与拖动技术实训等课程。
专业应用级实践课程。主要包括维修电工技能实训、自动线安装与调试实训、电子产品设计与开发实训等课程。
该课程体系具有两个特色。一是课程体系按照先学基础、再学技能、最后综合应用,充分遵循由易到难、由浅入深、由简单到复杂、由宽泛到专业的认知规律,形成三级递进式课程体系。教学计划的安排也与之相适应,大一开设专业基础课,大二开设专业技能课,大二下学期、大三上学期开设专业应用级课程。二是课程体系建立在以技能竞赛为导向的教学理念上,开设的课程不是简单的级别罗列和划分,课程内容也不是传统的教学内容的照搬,而是基于三个竞赛项目的内容和要求进行综合考虑。所有课程均采用项目式教学,任务驱动,大大提高学生的主动实践能力和综合运用能力。
三、实验教学改革与创新
以实验课程体系和教学方法的改革为切入点,构筑先进的融理论教学与实践教学于一体、知识传授与能力培养相协调的专业实验平台。整合不同课程的相同实验课和实验内容,重新修编实验大纲和实验指导书,并充实、更新相关实验内容,调整基础性实验和综合性、设计性实验的要求;对实验教学方式进行改革,既有必做实验也有选做实验,既有课内实验也有多门课程的综合实验。实行开放式实验教学,充分利用电气自动化协会,开展丰富的课外科技实验活动,拓宽学生的视野,增长他们的见识,促进实验教学质量的提高。
四、实践基地建设和改革
近年来,我院大力投入实训基地建设,大大改善了实践教学条件。学院电工电子与自动化实训基地整合了部分教学实验室资源,成立校企合作中心、信号实训中心、电工电子基础技能训练中心、自动化技术中心、电子技术中心和创新基地。
根据三级递进式实践课程体系的设计思路,构建基础技能、专业技能、应用技能三大实训基地平台。
(一)专业基础实训平台
基本技能实训平台是训练学生专业基本技能,帮助他们形成良好专业素养的基础平台。平台设置了电子基本技能、电气基本技能、检测与转换3个实训模块,包括电工、电子技术基本实验,电路认知与焊接实训,电子产品装配与调试实训,各种电子电路的安装与调试实训,电工考证实训,电气设备安装与调试实训,机床控制电路安装与故障处理实训,传感器与检测技术实训,电力电子技术实训等项目。
(二)专业技能实训平台
专业技能实训平台包括单片机控制、PLC控制、变频调速等实训模块,共7个实训项目。该实训平台对于学生提高专业能力和职业能力具有非常重要的作用。它力求体现真实的职业环境,强调实训项目的应用性和操作的规范性,鼓励大胆创新实践,使学生保持与行业实际水平基本同步。
(三)专业应用实训平台
专业应用实训平台偏向于工程实践,由电子产品开发、电气工程项目设计、自动化生产线安装与调试3个实训项目组成。它们都是以项目的形式开展实践教学活动,完全按照技能竞赛项目的要求,将专业基础、专业技能和专业综合应用紧密结合的项目式教学。
电子产品开发项目:按照电子设计竞赛的要求,将电子技术、C语言程序设计、单片机应用技术等专业课程知识转化为实际应用――设计并制作出一款实用的电子产品。
电气工程项目设计:按照维修电工技能竞赛要求,将电工原理、电气控制技术、电机实训、电气设备故障处理实训、PLC实训等课程知识转化为实际的电气产品设计。
自动化生产线安装与调试项目:按照自动化生产线安装与调试技能竞赛要求,开设自动线安装与调试综合实训课程,该课程将气动技术、传感技术、PLC技术、变频和伺服驱动技术、触摸屏组态技术、工业网络技术等融为一体,采用理实一体化教学方法,基于YL-335B综合实训平台,通过系统设计、安装、编程、调试,达到使学生掌握电气自动化专业核心技术的目的。
五、毕业设计的改革与创新
毕业设计是实践教学的一个综合性应用环节,是学生灵活运用所学专业知识能力的重要体现,对提高他们的专业综合素质和就业竞争力有积极推动作用。因此,实践教学模式的改革离不开毕业设计环节,其改革主要从选题和成果形式两方面考虑。教师要根据学生的特点、兴趣、就业方向,以技能竞赛为导向,有针对性地布置选题,并充分利用自动化实训基地的各种设备作为毕业设计载体或控制对象。论文成果以设计作品、设计装置等物化产品为主,可以是电子产品设计类、电气工程设计或自动化生产线设计等课题,从而打破以往重理论轻实践的毕业设计要求,对进一步提高学生的动手实践能力、专业综合能力起促进作用。
关键词 变频器技术及应用;课程改革;项目化教学方法
中图分类号:G712 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2015)12-0134-03
1 前言
变频器技术是一门实用性很强的综合技术,无论是工业设备还是家用电器,都会使用到变频器,可以说,只要有三相异步电动机的地方,就有变频器的存在。变频器的使用使科学技术水平得到不断提高,对能源的节约力度进一步增强。交流电机的变频器调速技术是当今节能、改善工艺流程以及提高产品质量和改善环境、推动技术进步的主要手段。
针对湖南电气职业技术学院开设的电类专业如电机与电器、电气自动化等专业进行深入广泛调研,变频器技术已成为电类专业领域中的核心技术。深入了解、操作、应用变频器是高职电类专业毕业生从事相关职业岗位、获取维修电工职业资格证的必备技能之一。学习变频器技术是提升学生能力、促进专业发展的重要课程之一。笔者结合近年来项目化课程改革经验和实际工作经验,对电机与电器专业变频器技术及应用课程建设中存在的问题做进一步探讨。
2 变频器课程教学中存在的问题
课程定位不明确 变频器技术是一门综合性和实践性强的技术,学习变频技术需要有前期的专业知识,如电机拖动、继电器控制、PLC控制、电力电子技术作为基础。在过去的教学过程中,受师资水平和实训条件的限制,变频器技术通常是和其他课程组合,如可编程控制技术与变频技术、电机拖动与变频技术、电力电子技术与变频技术等。变频器的学习仅仅成为某一门课程中的一个章节,作为一个知识点进行学习。变频技术综合性强,牵涉的知识面广,单纯的某两门课程的组合未能将知识和技能进行合理整合,课程的教学内容侧重于变频器原理和内部电路与器件的分析为主的知识讲授,缺乏针对性强的实训项目,变频器技术的应用和操作缺失较大,不利于面向生产实际企业和对接岗位。
教学模式陈旧 教学中采用先理论再加验证性实验的模式,理论和实践的分离导致学生对知识和技能的掌握无系统性。集中理论知识讲授需要大量的理论铺垫和公式推导,使学生对课程容易失去信心和兴趣。在学习过程中理论知识太深,而操作过程又过于简单,学生的自主学习和知识迁移能力未能得到提高,与工程实际应用脱节。在应用时只会简单地操作和参数设置,并不知参数的真正作用和参数对变频器调速系统的影响,一旦变频器型号发生变换,便不知所措。
针对这种情况,需重新界定变频技术及应用课程性质,将其作为电类专业重要的专业技术课程来建设。应用项目化课程的建设理念,以学生能力培养为主线,进行课程整体设计和教学单元的优化设计。
3 变频器技术及应用课程建设的主要内容
众所周知,课程是教学的最基本单元,课程建设是教学质量的中心环节,是实现专业人才培养目标的基本保证。好的课程应从单元联系的角度对课程教学的设计进行总体优化。职业教育课程的内容必须以职业活动为导向,应符合以学生为主体,以项目为载体,任务驱动教学,突出能力目标、理论实践一体化的基本原则[1]。
明确课程教学目标 课程建设应以职业岗位需求为依据,首先应明确课程定位,确定课程的能力目标。变频器是利用电力半导体器件的通、断作用将固定频率、电压的交流电变换为频率、电压都连续可调的交流电的装置,主要用于对异步电动机的调速控制[2]。在学生学习了电机拖动、继电控制系统的分析与装调、PLC控制技术、电力电子技术等专业课程的基础上进行,同时为后续课程如电机试验技术及学生维修电工考证奠定基础。在课程内容设计上应打破以知识传授为主要特征的传统模式,围绕职业能力培养,结合变频器行业的最新发展情况,使学生掌握变频调速技术相关的知识与基本技能,使学生具备变频调速系统的设计、安装、调试、运行维护及设备改造的综合应用能力。培养学生自主学习、资料查询、应用变频器使用手册等技术资料解决现场问题的方法能力;以项目任务驱动教学,加强理实一体的教学过程管理,培养学生具备良好的团队精神和职业素养。
通过资源整合,以项目为载体,对教学内容进行整体优化设计 变频器技术是一门实用性很强的综合技术,要熟练掌握变频器还涉及电机机械特性分析、电气控制线路设计、电力半导体器件等诸多知识。为了改变传统的知识传授型教学模式,在教学内容设计上需对知识点进行重新划分和整合,采用以项目为载体、以任务驱动教学、以学生为主体的探究式学习模式,将知识点融入每一个项目中,精选教学项目对课程教学内容进行整体优化。
项目训练对接工程实际,在现有的实验实训条件或仿真实训条件下完成。项目的设置应根据学生的认知能力,按照易、中、难的顺序逐级提升。每一个项目应有明确的知识目标和能力目标,应充分考虑到技能考证和专业技能鉴定的考核需求。目前市场上变频器种类很多,在学习的过程中只可能选择一种变频器进行训练,同一种变频器的参数涉及好几百个。因此,在项目设计中以变频器的基本操作和应用训练为主,适当安排一些拓展学习项目,特别是在后续综合技能实训环节以及毕业设计环节中要有相关的变频器综合训练项目,以培养学生的自主学习能力和知识迁移能力。
表1为湖南电气职业技术学院电机与电器专业在实施变频器技术及应用教学中所设置的项目列表。教学内容的设计思路是按项目、按典型工作任务由简到难、由单一到综合排序,采取教学做一体化的教学模式,将变频器的知识点融入各项目中。
表1中,项目一和项目二是对变频器的基本操作进行训练,在实施安装接线和变频器的运行操作过程中使学生理解变频器的原理和变频后异步电动机的工作特性;项目三至项目六主要是以典型工作任务驱动教学,对变频器的常用功能和相关参数设置进行训练,同时也包括维修电工考证和技能鉴定的强化训练项目;项目七是能力提升的综合项目,针对变频器技术的学习难点PID控制进行训练[3],主要培养学生的自主学习能力和知识的综合应用能力,本项目将作为课程加分项目进行考评。
重视教学方法和教学手段,实现课堂教学的多样性,构建高效课堂 高职课程教学既要传授学生知识和培养技能,更要注重开发学生潜能和培养学生自主学习的能力。实践证明,采用项目化教学方法,在教学过程中贯彻“学生主体,教师主导”的原则,以任务驱动教学,是基于工作过程的一种实践性较强的教学方法,教学效果很好。变频器技术与应用课程教学应遵循能力本位的职教理念,在每一个项目的实施过程中,采用项目小组工作法,学生担任相当于实际工作岗位上的某一具体工作任务实施的各个角色。项目的实施基于工作过程的六步法原则:资讯、决策、计划、实施、检查、评价。实现三种能力的融合:专业能力、方法能力、社会能力。在项目教学过程中辅之以问题引导、分析讨论、汇报分享、反思评价等灵活多样的教学方法。
课程单元教学模式改革 良好的创意需要通过一定的方法和手段来实现,教师所要做的是将教学任务分细,引导学生一个个子任务去解决、反思和评估。如在进行变频器的正反转控制项目的教学中,可以按以下步骤来实施。
1)由教师下达一个具体的任务。选用FR-D720-1.5K-CHT变频器控制电动机的正反转(给出电机型号),要求在按下正转按钮时电动机以30 Hz正转运行,按下反转按钮电动机以30 Hz反转运行,按下停止按钮,电动机停止。加减速时间为1 s。发生报警时,报警灯亮。要求完成电路设计、变频器参数设置,若外连设备需编程时还需编写程序,接线调试。
2)分组进行咨询、计划和决策。通过资料查询、独立思考、讨论分析,每个小组都给出一个方案。通过汇报分享,得出四种方法:
①在外部运行模式下用普通开关实现正反转控制和速度设定;
②在外部运行模式下用普通开关实现正反转控制,用电位器调速;
③用继电器控制变频器正反转,主要做法是将开关改为中间继电器的触点来代替;
④直接用PLC的输出信号来驱动变频器。
3)任务实施阶段。通过讨论得出的四种方法中,前两种方法相对简单,主要是加强学生对变频器的操作训练,牵涉到新参数的含义,如电子过电流保护参数PR9、适用负荷选择参数PR14、适用电机参数PR71在相对简单的子任务中得以认识和掌握。继电器、PLC与变频器的组合控制成为项目三的重点任务。任务方案(包括电路设计、程序编写、安装调试)的制订和实施仍然采取分组思考、讨论、分享三个环节,教师适时引导和点评。在项目的实施过程中以学生为主体发现问题、分析问题并解决问题。
4)检查评价和总结。系统综合调试后,由学生自评、小组互评或教师对各组项目完成情况进行检查和评价,学生对结果和反馈意见及时记录和整理,最后按项目要求完成实训报告,评价和总结环节在项目化课程教学中是必不可少的。
以上对单个项目的教学设计,将变频器参数的认识、小系统的电路设计、PLC编程训练融入各子任务中。在基于工作过程的项目实施中,学生能力得到提升。能力的训练过程需要教师精心设计,需要课前精心的准备。为实现更好的教学效果,在教学手段上还应合理使用多媒体、Flash、仿真软件等增强学生感性认识。在现有的实训室条件的基础上,进一步开发实训项目。利用网络平台,更好地实现课外师生互动和空间资源共享。
4 结语
变频器技术在不断发展,变频器技术及应用课程教学是一个需要不断探索和实践的工程教学领域。现代职业教育理念对教师的教学设计能力,对教师的责任心、专业素养、职业素养等方面提出了更高的要求,在教学设计、教学方法和手段上需不断创新来调动高职学生的主观能动性,切实强化并创新实践教学环节,最终使培养的人才符合企业需求。
参考文献
[1]周惠芳,等.《PLC控制技术及应用》项目化课程改革与实践[J].中国电力教育,2014(35):133-135