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1地方高校機床電氣控制課程的教學指導思想與原則
教育部將我國大學劃分為3類:分別是研究型大學、研究教學綜合型大學和一般教學型大學.其中“985工程”和“211工程”這類國家重點高校為研究型大學,其他高校或者歸為綜合型大學,或者歸為教學型大學,地方高校歸類為教學型大學.研究型或綜合型大學的生源質量無疑會優(yōu)于教學型地方高校,這2類院校學生的英語和數學基礎知識非常扎實;此外,研究型大學的學科門類齊全,科研力量強,科研水平高,對教學科研的資金投入大,而地方高校在這些方面完全無法與之相提并論.正因如此,地方院校與研究型大學在教學指導思想、教學內容和培養(yǎng)目標方面均有很大不同.地方院校如若照搬重點高校的教材,采用與重點高校類似的教學計劃,不切實際地讓學生一味加強理論知識的學習,則對于應用型人才的培養(yǎng)是極為不利的.在對地方高校的教學指導思想有了正確認識之后,對其培養(yǎng)目標也必須有準確清晰的認識.研究型和綜合型高校主要培養(yǎng)研究型人才,其中很多學生將通過考研、考博繼續(xù)深造;而地方高校以培養(yǎng)應用型人才為主,需要適應社會和地方經濟建設對人才的需求,學生要掌握一定的基礎理論知識,學生對基礎知識的掌握應以必需和夠用為度,教師授課時對理論公式不做演繹性推導,教學以培養(yǎng)學生的工程設計能力和動手能力為主.機床電氣控制課程的教學改革應以服務地方經濟和培養(yǎng)應用型高素質人才為主導思想,教師應根據目前的行業(yè)標準和實際所采用的技術組織教學,不能盲目拔高,也不能盲目照搬研究型大學的教學內容和教學方法.基于以上指導思想,機床電氣控制課程應遵循以下教學原則:
1)課程教學中不對理論知識作深入探討,堅持以培養(yǎng)實踐能力為中心、以案例為導向的原則,讓學生在案例講解中學習掌握理論知識,講授理論知識以必需和讓學生夠用為指導思想.
2)教學中應突出學生的主體地位,建立“學做合一”的教學模式,對學生采取因材施教的方法,以促進其專業(yè)技能及關鍵能力的培養(yǎng);此外,教師還可通過小課題、小設計、小制作激發(fā)學生的學習興趣,使之從被動學習轉變?yōu)橹鲃訉W習.教師要改變傳統(tǒng)的“灌輸式”教學方式,積極探索和實施“以問題為中心”的自學討論法和引導歸納法,采用多種形式相結合的教學模式,構建以教師為主導、學生為主體的教育模式,著力培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維及自主、持續(xù)學習的能力.
3)機床電氣控制課程教學難度較大,是一門實踐性很強的學科.該課程考核時應以學生的創(chuàng)新思維、設計觀念、方案可行性作為主要考核內容.理論考核所占比例為30%,實踐考核則占70%.
2教學內容的調整
機床電氣控制課程涉及的知識面較廣,如果按照傳統(tǒng)的教學方法組織教學,學生普遍會感到較難理解并產生畏難情緒.為了使學生能較好地掌握相關理論知識和實踐操作技能,在教學改革過程中,選擇教學內容應根據各專業(yè)所對應工作領域對能力的要求進行取舍.保留與特定教學目標相關的部分,舍去無關部分,整合關系不密切的部分.機床電氣控制課程包含2個部分:第1部分是繼電接觸控制原理與應用,介紹電器元件的結構與工作原理、基本控制環(huán)節(jié)、典型機床的控制線路分析和電氣控制線路的設計;第2部分是可編程控制器的原理與應用,介紹可編程控制器的工作原理、指令系統(tǒng)、梯形圖編制、典型系統(tǒng)的控制方式和可編程控制器控制系統(tǒng)的設計步驟等.2個部分中均涉及到典型系統(tǒng)的控制方式,對控制系統(tǒng)的工作原理介紹得比較詳細,但對具體實例中機床、設備的結構和工作原理介紹得較少.在維系知識結構系統(tǒng)性和完整性的前提條件下,不同專業(yè)在選擇具體案例時應注意結合本專業(yè)的特色,在教學大綱或教材使用說明中注明專業(yè)范圍內應理解、掌握并能應用的知識點.根據機電一體化專業(yè)教學改革的需要,為了滿足我校的人才培養(yǎng)目標要求,我們對教學內容做了如下改革:
1)適當調整教材內容.教學內容要與時俱進,體現(xiàn)最新的科學知識,我們將教材中已過時的知識予以刪除,把與專業(yè)相關的新知識、新技術、新工藝、新方法及時補充進去,使教學內容能與時展同步.我們的具體做法如下:在教材的選擇上進行了調整,積極選用并自編含有最新PLC技術理論和實例的教材,采用了比較適合機械設計制造及其自動化專業(yè)學生學習的教材《工廠電氣與PLC控制技術》.在安排課程內容時,更偏重于PLC相關內容的講解,對機床電氣部分的內容予以弱化.所謂弱化是指可將一些基礎電路結合到實際機床電路分析中,這樣不僅可以節(jié)省課時,也便于學生更好地掌握機床電路的分析方法.針對工業(yè)企業(yè)生產自動化的現(xiàn)狀,我們選擇目前應用最廣泛且具有良好發(fā)展前景的三菱FX2N小型PLC、歐姆龍和西門子S7-200PLC作為教學內容.我們還在教學中刪減了部分傳統(tǒng)接觸繼電器的控制內容,如20世紀六七十年代的機床電氣控制內容,增加了電力拖動基礎知識的介紹,還增加了機床電氣的安全性、可靠性等內容.編程器的相關內容已經過時,也予以刪除;拓展增加了PLC應用技術知識、聯(lián)網通訊協(xié)議、人機界面、組態(tài)王的應用等內容.
2)適當調整教學內容中理論教學與實踐教學的比例.增加實踐教學環(huán)節(jié),突出應用性和實踐性.本校采用的是三菱公司的FX2N-64MR型PLC進行教學,它與上位計算機通過RS232C進行連接,只要在計算機上運行Fxgpwin軟件,就可編輯、修改甚至監(jiān)控程序的運行;然后再將PLC的輸入、輸出端子接到相應的電氣元件設備上(如按鈕、行程開關、電機),之后就可以進行調試了.傳統(tǒng)教學只重視理論教學,對實踐教學不夠重視,相應教學內容也偏少.例如:在繼電、接觸器控制部分教學中,教師僅講授控制電路原理分析及基本控制電路;在PLC應用部分則只講述PLC的結構和工作原理,PLC的指令系統(tǒng)、編程方法和PLC應用舉例等內容,有關位置安裝圖、電氣接線圖及其安裝、調試等工藝設計方面幾乎均未涉及.在進行課程教學改革后,我們適當增加了這些方面的內容,使理論教學與工程實際更加貼近,結合更加緊密.此外,為了使學生得到更好的工程實踐鍛煉,在完成PLC內容的教學及實訓工作,學生已基本掌握了PLC理論知識和編程技巧后,我們給學生安排約1周課時,讓其選擇容量適宜的PLC控制課題.這樣可以讓學生從PLC的使用、電氣系統(tǒng)原理設計、電氣元件選擇、安裝工藝、調試方法等各方面經歷一個完整的工程設計練習,接受成為一名工程師的基本素質訓練.采用理論與實踐相結合的教學方法,有助于畢業(yè)生走上工作崗位后能盡快適應實際工作的需要.
3)教學內容要注重實用性,要讓學生能看懂、能學會、能用上,不要拘泥于原有的條條框框,不盲目追求知識的結構性和系統(tǒng)性,教學中教師要適當減少理論公式的推導.
3教學方法的改革和創(chuàng)新
在教學方法改革中,我們將多種教學手段綜合靈活運用,收效良好.
1)在課堂教學中,我們將實物展示、實驗與多媒體課件進行有機結合,以此幫助學生更好地理解機床電氣控制原理及機床的操作方法.
2)借助現(xiàn)代教育技術手段,幫助學生全面掌握教學內容,促使其將表面知識深化并轉化為“內存”,在潛移默化中培養(yǎng)學生分析和解決問題的能力.在教學中,教師要注意將教學內容與學習情境相配合,可以實施的具體教學手段有課程多媒體教學課件、網上互動學習平臺、項目仿真實訓等.要充分利用多媒體技術能綜合處理和控制文字、聲音、圖形、圖像、動畫的能力,以靈活而多方位、立體化的方式將信息知識形象生動地展示給學生,以此激發(fā)學生的學習興趣,提升其想象力和創(chuàng)造力,力求收到良好的教學效果.我們還充分挖掘網絡資源的優(yōu)勢,讓學生可以隨時隨地通過網絡完成課程學習和自評,這樣做突破了實訓室的局限性,擴大了教學時空;同時,我們還利用一些可模擬硬件PLC的仿真軟件,對PLC程序進行離線仿真與調試.多媒體為建立理論教學與計算機模擬仿真、驗證實驗與綜合設計相結合的多維PLC教學新體系創(chuàng)立了條件,能更好地滿足學生的求知欲望,也為學生提供了更多的實踐機會.機床電氣控制的教學不僅要有理論知識的講解,更重要的是要開啟學生的思維,使學生能有意識、有目的地進行思考和感知.
3)強化實踐教學,提高學生的實踐動手能力.我們在教學改革中明確了新的教學思路,優(yōu)化了教學實驗大綱,讓學生通過基本實驗掌握一些基本技能,獲得對知識的感性認識.安排的具體實驗見表1.
4)在教學中積極采用案例教學法組織教學.案例教學法是一種引導學生對案例進行學習、分析、討論,從而培養(yǎng)學生分析問題和解決問題能力的教學方法.在每次上課前,教師應針對不同的工業(yè)設計要求學生查閱資料,對不同學生的方案分別進行講評,點評時穿插基礎理論知識,使學生能在設計中學會知識.例如:讓學生采用可編程控制器設計電梯線路時,學生編制出多種指令程序.教師可讓學生驗證各自的程序,發(fā)現(xiàn)其程序的優(yōu)與劣.教師將學生的答案進行集中求同處理,從程序實施難易程度、運行時間、可靠性等方面,得到不同角度的最優(yōu)方案.這樣有利于提高學生的思維能力和靈活運用所學知識的能力,不斷提高教學質量和教學效果.在實際教學中,筆者將每個課程設計題目作為一個案例.每個課程設計題目占用1周時間,在綜合考慮工程實用性和難易程度的情況下,筆者精心編制了課程設計題目(見表2),悉心指導學生編程并調試程序,協(xié)助學生最終完成設計,有效提升了學生的工程設計能力.
4結語
一門課程的教學改革是一個綜合性課題,涉及師資力量的建設、教輔人員的配備、實驗儀器設備和教學環(huán)境建設等諸多因素,這些還有待在今后的教學工作中進一步研究.根據肇慶學院“機電一體化”的專業(yè)人才培養(yǎng)目標,幾年來通過對教學基本思想和原則的修正,以及對教學內容和方法的改革,教學改革已經取得了初步成效.學生的綜合應用能力、實際動手能力、工程設計能力、團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新能力均得到不同程度的提高,學生的學習興趣和教師的教學水平也得以提升.
作者:黃卉程順單位:肇慶學院電子信息與機電工程學院計算機學院,