時間:2022-03-14 10:47:48
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一、項目教學簡介
項目教學是通過“項目”的形式進行教學,在老師的指導下,將一個相對獨立的項目交由學生自己處理。信息的收集,方案的設計,項目實施及最終評價,都由學生自己負責。學生通過該項目的進行,了解并把握整個過程及每一個環節中的基本要求。
二、項目教學法的程序
1.確定項目任務
這是項目教學法的導向階段,即立項。通常由教師提出一個或幾個項目任務,然后同學生一起討論,最終確定項目的目標和任務。
2.制定項目計劃
一般此階段包括四步:學生分組,以小組合作的形式進行學習;學生自主學習,項目開發;學生根據分析結果制訂小組的行動計劃;學生根據項目要求完成成品制作。
3.組織項目實施
此階段中,學生明確自己在小組中的分工以及合作的形式,然后按照已確定的工作步驟和程序工作。對項目實施步驟要解釋清楚,相關資料也要及時給出。教師除了要告訴學生需要完成的項目是什么,還應該適當地提醒學生先做什么,后做什么。這樣,既可避免接受能力較差的學生面對項目時束手無策,又能避免學生走彎路。
4.檢查評估、總結
在項目完成后要及時進行總結評價,以促進學生的進一步發展。先由學生對自己的工作結果進行自我評估,然后小組內互評,再由教師進行檢查評分。師生共同討論,評判項目工作中出現的問題,學生解決問題的方法以及學生行動的特征。通過對比師生評價結果,找出造成結果差異的原因。
5.成果展示
項目實施工作結束后,對形成的優秀成果進行展示,鼓勵優勝者,同時也使資源共享。
三、實施項目教學的條件
項目教學的關鍵是教師,要求教師既能進行理論輔導,又能指導學生實際操作。教師要對實習設備熟悉且了解每個同學的情況。實訓設備的分組率要高,以便于操作。
四、在電力拖動課程中實施項目教學法
1.確定項目任務
當完成第二單元內容的學習之后,要求學生設計并完成對兩臺電動機的控制,要求對主電動機實現具有能耗制動的時間繼電器自動控制Y-降壓啟動控制線路,從電動機能夠實現點動及連續運行控制,并且只有主電動機啟動10s之后,從電動機才可以工作;停止時必須先停止從電動機后才可以停止主電動機,整個系統可以在兩地對其進行控制。
2.制定項目計劃
當項目確定后,教師組織學生先進行分組討論,分析項目需要掌握的知識點,操作技能以及項目的可行性、實用性。然后要求學生以組為單位(一般3~5個人為宜)分析討論制定計劃。這一階段教師對每組學生遇到的問題給予理論上的指導并作啟發式提示,以便學生確定出具有可行性的計劃,并以此為根據進行訓練。
3.組織項目實施
(1)根據項目內容繪制出電氣原理圖及電器布置圖,提交給指導教師,經老師審核后方可接線。
(2)小組成員按組內所繪最佳電氣原理圖接線,要求嚴格按評分標準,從元件規格、型號選擇、質量檢測、器材固定、按圖接線、通電前檢查,該項目時間為150分鐘。
4.檢查評估、總結
實訓教師根據事先分好的組,把學生個體在完成該項目的質量和時間,以及個人對知識的掌握情況作為測評依據,實訓結束,選出優秀小組。向全班進行成果展示,其考核方式實行三級考核:一是學生本人根據評分標準進行自測自評;二是根據各小組貢獻的情況進行互評,從學生角度發現問題,提出改進意見,教師要引導學生盡量客觀地從正面進行互相評價,了解自己的優勢和不足,學習別人的特長和優點;三是教師對小組完成項目情況進行評定。
5.成果展示
完成項目后,對部分學生給予表彰,同時優秀成果也被全校師生共享。
五、項目教學法實施過程中應注意的問題
1.教師角色的轉換
在項目教學法中教師應從講授灌輸知識轉變為組織引導,與學生交流討論,共同學習。
2.教師的指導要恰到好處
在學生遇到困難時要即使予以幫助,針對不同層次的學生輔導的深度不同。
3.設備需要及時維護更新
4.要使學生人人參與項目,并能全面發展
關鍵詞:中職學校;三相異步電動機;一體化教學
工農業生產中的大多設備都少不了電動機,其中用得最多的是三相交流異步電動機。為了保證三相異步電動機的安全運行,電氣維修人員必須掌握三相異步電動機的理論知識及安裝、維護、檢修技能。因此,三相異步電動機是中等職業學校電氣專業的重要課程,我們應從多方面入手,認真搞好《三相異步電動機》單元一體化教學,提高教學質量。
確定單元一體化教學目標
教學目標必須根據中等職業學校學生的特點及國家和企業對學生的要求來確定,既要符合學校實際,更要符合社會需要。教學目標分為理論知識目標、技能目標和思想目標。
理論知識目標通過本單元的學習,使學生掌握三相異步電動機的工作原理、結構和分類、定子繞組知識和定子繞組展開圖的繪制;了解三相異步電動機的機械特性;熟知三相異步電動機的起動、調速、運行和制動知識。
技能目標通過本單元的學習和訓練,使學生掌握三相異步電動機拆卸和裝配技能、三相異步電動機的安裝和運行維護技能、三相異步電動機故障檢修技能、中小型三相異步電動機定子繞組重繞技能、三相異步電動機的檢測和試驗技能。
思想目標培養學生勤動腦、勤思考的良好習慣,增強他們獨立解決問題的能力,使學生養成認真學知識、學技能,爭當一名高技能人才的思想品質。
合理設置教學課題和教學課時
搞好一體化教學,課題設置很重要。課題設置要結合國家職業技能鑒定標準和要求以及企業對維修電工技能的需求,根據單元教學目標設置教學課題。
通過總結多年來的教學經驗,我認為,《三相異步電動機》單元設置五個課題較為合適,分別為:三相異步電動機的結構及其拆裝;三相異步電動機的工作原理及其安裝;三相異步電動機定子繞組及其重繞;三相異步電動機的故障檢修及測試。
課時安排要適宜,多則浪費,少則無法保證教學質量。我認為,《三相異步電動機》單元一體化教學安排90學時較合適,其中理論講授30學時,技能訓練及考核60學時。
準備好一體化教學環境條件
一體化教學要有與專業相適應的教學環境,包括教室、工位、黑板、教學器材、工具、元器件和設備等。三相異步電動機的結構及其拆裝課題,按2~3個人一個工位,每個工位需要準備10KW以下三相異步電動機一臺,拉具一套,活動扳手、呆扳手或套筒扳手若干把,ф30mm×300mm紫銅棒一根,小盒一個,鉗工錘一把,木錘一把,油盆一個,刷子一把,煤油、鈉基脂等;三相異步電動機的工作原理及其安裝課題,按2~3個人一個工位,每個工位需要準備小型三相異步電動機一臺(要與已澆灌好的座墩配套),鐵殼開關一只,BV2.5mm2塑料銅芯線若干米,ф16mm硬塑料管若干米,配電板一塊,木螺釘ф4mm×50mm若干只,每班準備兆歐表5塊,鉗形電流表5塊,萬用表5塊;三相異步電動機定子繞組及其重繞課題,按2個人一個工位,每個工位需要準備直尺一把,電工工具一套,1.5P手錘一把,剪刀一把,劃線板兩只,壓線板一把,待修電動機一臺,白紗繩一卷,以待修電動機相匹配的漆包線(訓練可用22號鉛絲)、竹楔、絕緣材料,一個班級準備兆歐表5塊,鉗形電流表5塊,萬用表5塊,繞線器10套;三相異步電動機的故障檢修及測試課題,按2~3個人一個工位,每個工位需要準備待修電動機一臺,兆歐表1塊,鉗形電流表1塊,萬用表1塊,雙臂電橋1塊,電流表3只,電壓表3只,功率表2只,調壓器一臺,配電板一塊,以及和訓練內容相適應的工具、材料。
采取靈活的教學形式和方法
一體化教學不是簡簡單單的邊講理論邊實作訓練,而是要采取靈活的教學形式和方法,把理論知識講授和技能訓練很好地結合在一起。
從實踐到理論先讓學生從視覺感官上感知要學習的東西,再去學習理論知識。如在講授三相異步電動機的旋轉磁場及其方向前,教師先讓學生看電動機正反轉的試驗,讓學生感知到三相異步電動機通入三相正弦交流電后就起動運轉,而且任意改變電動機的兩相電源相序就反轉。接著教師提出:為什么三相異步電動機通入三相正弦交流電后就起動運轉?又為什么任意改變電動機的兩相電源相序就反轉?讓學生帶著這兩個問題進入旋轉磁場及其方向的學習。這樣會大大提高學生的學習積極性,收到較好的教學效果。
從理論到實踐先讓學生學會解決問題的理論知識,再讓學生用理論知識去分析解決問題。如進行三相異步電動機故障檢修前,必須先給學生講清楚三相異步電動機常見故障的種類、故障原因及分析和檢查方法,然后再進行三相異步電動機故障檢修訓練。
從實踐到理論再到實踐如在學習三相異步電動機定子繞組及其重繞課題時,先讓學生觀察舊的定子繞組,然后動手拆除舊的定子繞組,教師再給學生講授三相異步電動機定子繞組的理論知識以及三相異步電動機定子繞組重繞的工藝,最后進行三相異步電動機定子繞組重繞訓練。
從理論到實踐再到理論對于比較抽象難懂的專業理論知識,可先大概講一講,然后讓學生動手訓練加深理解,最后再對學生全面講述。這樣,有助于學生掌握比較抽象的專業理論知識。
加強技能訓練中的巡回指導
教師要加強巡回指導,在巡回指導中解決不同學生的不同問題,這是一體化教學技能訓練過程中非常重要的教學活動。教師在訓練過程中要勤走、勤看、勤說、勤示范。勤走就是經常走到學生的每個工位去;勤看就是多看學生的操作;勤說就是發現問題即時講解和糾正;勤示范就是在訓練過程中發現學生有不當操作時即時給學生做示范。在訓練過程中,學生存在的問題有三類:第一類是共性問題,即大多數學生都出現的問題。對于共性問題,則可讓全部學生暫時停止訓練,教師向全班學生講解和示范,讓他們掌握操作要領和技巧,即時糾正錯誤和不當操作。第二類是少數問題,即少數幾個學生存在的問題。對于少數問題教師可把幾個學生集中到一個工位處進行指導示范,糾正錯誤和不當操作。第三類是個別問題,教師可當場給這個學生講解和示范,使其糾正錯誤和不當操作。
做好操作示范
示范分為訓練前示范、訓練中示范和訓練后示范三個方面。訓練前示范就是學生訓練開始前,教師給學生進行訓練過程中的幾步或全部操作進行操作示范,使學生對操作有基本的感知和了解;訓練中示范就是教師在整個訓練過程中針對學生存在的錯誤和不當操作,進行糾正性操作示范;訓練后示范就是課題訓練結束教師進行課題總結時,對難點和重點再進行操作示范,目的是加強學生的理解,進一步規范全班學生的操作。示范是很重要的教學活動,教師做示范時,要注意幾點:一是動作要慢,讓學生看清楚;二是動作要準確;三是動作要連貫;四是示范前要準備充分。通過示范使學生充分看清、看懂并領會操作要領。
認真做好課題總結,科學評定學生成績
做好課題總結課題總結是每個課題的最后一項教學活動,分兩個方面:一是理論知識總結,二是操作技能總結。理論知識總結就是把這一課題中學習的理論知識梳理一遍,對重點和難點進行簡要的講解,以加強學生對理論知識的理解和掌握。進行操作技能總結時,教師重點要對訓練過程中的錯誤和不當操作進行講解和示范,使學生進一步規范操作。
科學評定學生成績單元成績可由單元技能平時成績、單元技能考試成績、單元理論平時成績和單元理論考試成績按權重綜合評定,其權重分別為20、40、15、25。廣泛推行過程考核和項目任務綜合考核,盡可能地使用多種評定手段評定學生成績。
總之,搞好《三相異步電動機》單元一體化教學,要有良好的一體化教學的硬環境和軟環境,采取靈活的教學形式和教學方法,認真搞好操作示范,加強巡回指導,把理論知識講授和技能訓練很好地結合在一起。
教學組在進行“任務驅動與學做合一”實訓教學中,制定了實訓流程。在任務的驅動下,學生按照流程進行實訓,在分析、完成任務的過程中做到學做合一。以三相異步電動機延時正反轉的具體項目為例設計流程圖如圖1所示。
1 “任務驅動與學做合一”教學總體目標設計
針對電工技術實訓這門課程的特點,對課程任務進行項目化設計,以項目為載體,以任務為導向,將理論與實踐相結合,使實訓內容貼近工作實際,突出對學生專業技能的訓練及職業素質的養成。
電工技術實訓設計的項目內容有:低壓電氣控制實驗、測量電路安裝實驗、基于S7-200PLC和觸摸屏的三相異步電動機控制實驗、變頻調速實驗等。比如在實施“基于S7-200PLC和觸摸屏的三相異步電動機控制”實驗時,該項目包含如下子任務:三相異步電動機正反轉原理分析;PLC、觸摸屏、斷路器、熔斷器、電機、熱繼電器、接觸器等硬件如何外接線;工業觸摸屏通訊設置;STEP7-MicroWIN V4.0、Wincc flexible 2008 sp4軟件學習。這四個子任務打破了原有課程體系的知識點學習和章節安排,將實踐技能融合于各工作任務中。學生通過對各任務進行分析,查閱,提出方案,解決問題,實現了“做中學,學中做”,提高了綜合應用技能。
2 “任務驅動與學做合一”教學模式實施
以“基于S7-200PLC和觸摸屏的三相異步電動機控制”為例,該實訓內容是一個比較完整的工程實踐項目,在教學過程中,采用“原理分析、元件認知、硬件設計、軟件安裝、軟件編程、實訓調試演示、實訓答辯、總結及實驗報告寫作、考核評價”的模式組織教學。
工作任務是學生實訓和教學講授的結合。學生在進入實訓室前要完成以下子任務:區分“正-停-反”和“正-反-停”電路在原理上的區別;掌握自鎖、按鈕聯鎖(機械)與接觸器聯鎖(電氣)電路等設計方法;學習PLC、觸摸屏的工作原理、用法及通訊設置;認識熔斷器、接觸器、按鈕等硬件,并掌握其端子外接線方法;學習軟件STEP 7、MicroWIN V4.0、wincc flexible 2008 sp4。學生分組在實訓室學習軟件的安裝、變量設置、通訊、編程設計等;設計PLC程序(注意自鎖、互鎖),設計觸摸屏程序(注意變量設置方法)。學生通過兩周的時間完成以上子任務之后,進入實訓室,在老師的指導下完成接線、編程、調試、演示。在答辯及總結過程中,學生通過實訓闡述、小組交流、大組交流的形式進行學習,這樣可以掌握不同的設計思路,整體拓寬知識面。
3 “任務驅動與學做合一”教學方法與手段
近年來,淮南師范學院的辦學目的是努力為基礎教育和區域經濟社會發展培養“實基礎、強技能、重應用、能創新”的高素質應用型專門人才。因此為培養學生的應用技能,電工技術實訓采取以“以工作任務為目標,以行動過程為導向”的教學手段,有效提高學生的學習的積極性,進而提高學習效率。在實訓課上用具體的工作任務引領課題,在教學過程中,根據實際情況應用項目教學、小組討論、情境教學、自主學習等方法完成教學活動。學生在這種方法的教學過程中會產生很多疑問,從而會激發進一步學習的興趣,并且可以充分培養學生的動手操作能力及獲取信息、處理信息的能力。
4 “任務驅動與學做合一”教學評價與考核
實訓課程教學評價是培養技術應用型人才的重要教學環節,對課程的實施情況起到導向引領作用。經過兩年的項目實踐,制定了合理的教學評價體系,包含電氣部分接線、梯形圖程序設計部分、觸摸屏程序設計部分、實驗報告質量、答辯環節,每部分也都包含細致的評價標準。實訓過程中,教師將大項目分成一個個子任務,在每一個子任務完成后,教師根據評價體系對學生的任務進行評定,并作出相關記錄,幫助他們解決任務中需要解決的問題。在完成子任務的過程中,教師可以引導學生對知識點進行梳理,使學生在實踐的同時加強專業理論知識的學習。通過教學評價,可以激發學生學習的積極性,也能檢驗課堂教學質量。
5 結束語
本設計是根據我院新建“電機驅動與控制實驗室”的設備,利用單片機對直流電動機和交流電動機的控制及各種特性。我重點研究的是直流電動機的閉環控制系統。通過本次設計,使同學順利完成學校制定的實踐教學任務。
單片機把通過測量元件、變送單元和A/D轉換接口送來的數字信號直接反饋到輸入端與設定值進行比較。然后,對其偏差按某種控制算法進行計算,所得數字量輸出信號經D/A轉換接口直接驅動執行裝置,對控制對象進行調節,使其保持在設定值上。
在電氣時代的今天,電動機一直在現代化生產和生活中起著十分的重要的作用。無論是在農業生產、交通運輸、國防、醫療衛生、上午與辦公設備,還是在日常的生活中的家用電器,都大量地使用著各種各樣的電動機。對電動機的控制可分為簡單控制和復雜控制兩種,簡單控制是只對電動機進行啟動、制動、正反轉控制和順序控制。這類控制可通過繼電器、可編程控制器和開關元件來實現。復雜控制是只對電動機的轉角、轉矩,電壓、電流等物理量進行控制,而且有時往往需要非常精確的控制。以前對電動機的簡單控制的應用很多,但是,隨著現代步伐的邁進,人們對自動化的要求越來越高,使電動機的復雜控制逐漸成為主流。
國內外研究現狀
PID控制器最先出現在模擬控制系統中,傳統的模擬控制器PID控制是通過硬件(電子元件和液壓元件)來實現它的功能。隨著計算機的出現,把他一直到計算機控制系統中來,將原來的硬件實現的功能用軟件來代替,因此稱為數字PID控制器,所形成的一整套算術則稱為數字PID算術。數字PID控制器與模擬PID控制器相比,具有非常強的靈活性。電動機的的控制技術的發展得力于微電子技術,電力電子技術、傳感器技術、微機應用技術、自動控制技術、微機應用技術的最新發展成就。正是這些技術的進步使電動機控制技術在近二十年內發生了翻天覆地的變化。其中電動機的控制部分已由模擬控制逐漸讓位予以單片機為主的微機處理控制,形成數字與模擬的混合控制系統和純數字控制系統的應用,并正相全數字控制方向發展。電動機的驅動部分所用的功率器件經歷了幾次更新換代,目前開關速度更快,控制更容易的全控制功率件MOSFET和IGBT成為主流。功率器件控制條件的變化和微電子技術的使用也使新型的電動機控制方法能夠得到實現,脈寬調控方法、變頻技術在直流調速
由單片機作為電動機的控制器具有以下特點:
1.使電路更簡單。
模擬電路為了實現控制邏輯需要很多電子元件,使電路復雜。采用微機處理后,絕大多數控制邏輯可通過軟件來實現。
2.可以實現復雜的控制。
為基礎理由很強的邏輯功能,運算速度快、精度高,與大容量的存儲單元,因此有能力實現復雜的控制。
3.靈活性和適應性
微處理得控制方式是由軟件來完成的。如果需要修改控制規律,一般不必修改系統的硬件電路,只修改程序即可。在系統調試和升級時,可以不斷嘗試選擇最優參數,非常方便。
4.無需零點飄逸,控制精度高
數字控制不會出現模擬電路中經常出現的零點漂移問題。無論被控制量的大小,都可以保證足夠的控制精度。
5.可提供人機界面,多機聯網工作
現在普遍采用單片機作為電動機的控制器。實際上可作為電動機控制器的元件還有很多種,例如工業控制計算機、可編程控制器、數字信號處理器。
工業控制計算機科委功能強大,它有極高的速度、強大的運算能力和接口功能、方便的軟件環境;但由于成本太高、體積大,所以只用于大型控制系統。
可編程控制器則正好相反,它只能完成邏輯判斷、定時、計數和簡單的運算。由于功能太弱,所以它只能用于簡單的電動機控制。
單片機介于工業控制計算機和可編程控制器之間,它有較強的控制功能,低廉的成本。人們在選擇電動機的控制器時,常常是再先滿足功能的需要的同時,優先選擇成本低的控制器。因此,單片機往往成為優先選擇的目標。從最近的統計數字也可以看出,世界上每年要有25億片各種單片機投入使用。彈片及時目前世界上使用量最大的微機處理器。
三、主要內容與待解決的問題
主要內容:
1、學習直流電動機原理及驅動技術,掌握數字PID控制技術;
2、完成相關設備的接口硬件設計;
3、通過MCS-51單片機編寫軟件控制程序;
4、系統聯合調試,寫出相應的使用說明。
現有條件: 直流電動機、直流發電機、MCS-51單片機、微型計算機
重點解決的問題:
利用數字PID技術實現對電動機的閉環控制
四、設計方法與實施方案
畢業設計的實施主要是結合直流電動機及單片機的理論知識,利用與其配套的實驗箱,完成預期要解決的實驗項目和實訓項目,從而對其結果進行分析與總結,通過數字PID技術提高電動機的效率。通過收集各種資料,完成畢業論文的撰寫。
五.進度計劃 畢業設計課題的相關資料的收集與整理,熟悉系統的相關操作和原理,完成開題報告。
第3周至第4周
系統學習直流電動機、直流發動機原理,完成硬件安裝與線路聯接。
第5周至第12周
系統學習數字PID控制技術、數字濾波技術。通過MCS-51單片機編寫軟件控制程序;完成直流電動機閉環控制系統;
第13周至第14周
聯機調試;開始整理相關資料,撰寫使用說明書和畢業論文。
第15周至第16周
全面完成畢業設計,準備進行答辯
預期成果:通過該系統的設計開發,為實現直流電動機閉環控制系統數字化控制奠定基礎。
六、參考資料
[1] 全.直流電動機實際應用技巧 北京:科技出版社
[2] 何立民.單片機初級教程[M].北京:北京航空航天大學出版社
[3] 孫涵芳、徐愛卿. 單片機原理及應用[M].北京:北京航空航天大學出版社
[4] 郝鴻安. 常用數字集成電路應用手冊[M].北京:中國計量出版社
[5] 吳金戌、沈慶陽、郭庭吉. 8051單片機實踐與應用[M].北京:清華大學出版社
在實際的實踐教育中,時間比較短,要求學生能夠在短時間內掌握全部的實踐內容是非常空難的,比如電工實習,實習的時間是三周,在兩周沒能夠掌握并且能夠靈活應用相關的知識技能是不容易的,所以在此一定要完善實踐的教育內容,在有限的時間內合理安排實踐內容,達到實踐教學的目標。比如選用日常生活中常見并且普遍應用的基礎知識作為實踐內容。電工實習一般范圍三個階段,分別是照明、電氣控制和電動機的拆裝。
以照明和電氣控制的時間內容為例,實踐教學使學生能夠通過安裝基本的低壓電器線路了解低壓用電的基礎知識和掌握低壓電器安裝的操作技能。實習方案選用從易到難,順序是依次是導線的剝削連接、簡單的照明電路、單項電度表配合電路、三相電動機長動控制電路、三相電動機順序控制電路、三相電動機正反轉控制電路、三相電動機反接制動燈7個基本安裝項目,知識內容包含由家庭用電到工廠用電,使學生真正的感受到這些實踐教學內容的普遍性以及真實性。完成任務之后,由老師進行相關的指導建議,再要求學生自主設計一些項目,鍛煉學生的動手能力和創新能力,真正意義的做到實踐教學的目標。
2、設計統一的考核方式
考核方式是教學過程中不可缺少的一個環節,公正合理的考核方式的正確應用保證實驗教學改革順利的關鍵。以電工實習為例,在電工技能的實習中,線路板的安裝元器件比較多,工藝要求也比較高,所以在此要設立評分標準,要根據操作技能的達標與規范化來評分,根據學生的綜合分析以及獨立操作來評分,根據學生嚴謹求學的認真態度來評分等。比如我校成績的評定方法,以實習過程的完成度以及掌握程度考核為主,占70分、實習報告20分、考勤紀律10分,總體成績定為優秀、良好、中等、及格和不及格。
3、總結語
關鍵詞 PLC 項目教學法 實踐性
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A
“可編程控制器及其應用”課程教學難度比較大、實踐性強、知識覆蓋面廣,常用的課堂教學方法、教學內容缺乏具體的載體,學生學習效果不太理想,通過教學實踐和不斷探索這門課程中應用的項目教學法,把理論知識的教學與實踐實習教學有機地結合起來,充分發掘學生創造潛能,提高學生分析問題和解決實際問題的能力。
1 特點及概念
項目教學法的特點是:(1)設定項目:重組知識體系,以實訓項目為核心內容,在每個實訓項目中穿插PLC的指令學習內容,提升學生學習興趣,在動手過程中掌握相關專業知識和技能。(2)實用性:根據學以致用的原則,凡是實習過程中使用的工具、材料、原件和設備都與企業生產實際接軌,在PLC實訓室模擬實際的生產過程,從而可以直接應用到現實工作中去。(3)規范性:在實際應用過程中PLC作為一種工業用計算機還要與其他設備相配合使用。操作安全、方便、美觀、實用是許多電氣設備的操作要求。所以規范性是每個實訓項目的要求,只有讓學生在實習訓練中養成良好的職業習慣,才能為將來參加工作,安全文明生產方面打下良好基礎。
項目教學法就是讓學生自己完成一個相對獨立的項目,學生自己需要完成信息的收集、方案的設計、項目的實施及最終的評價,項目進行過程中,學生要了解并把握整個過程及每一個環節中的基本要求。項目教學法的優點是使信息由單向的傳遞,變為雙向的,使單方向的交流變為多向的交流,促使學生從單純的短時間瞬時記憶,演變為長時間的永久記憶,能夠比較有效地提高學生的學習積極性,從而在整個學習過程中使學生成了主體,老師僅僅是輔導者。
2 PLC課程采用項目教學法的意義
隨著國家越來越重視職業教育,加大對職業教育的投入力度,職業學校的實驗實習條件不斷提高,專業課教學課程改革逐步推進,各級各類的技能大賽如火如荼,賽場上學生精湛熟練的技能令在場專家贊嘆。就拿機電一體化設備組裝與調試這個技能大賽的項目來說,兩名學生為一個隊伍,隊員之間相互配合,從簡單到復雜的訓練,如從機械手抓物、傳送帶運行分揀等子課題的練習,再到綜合課題的訓練,最后參賽接受評委組的評審驗收,這一系列的流程就是項目教學法的流程。在PLC教學中采用項目教學法,將理論和實踐相結合,重新構建PLC的知識與技能,以技能的培養和職業習慣的養成為重點。另一方面,面對智力正常而學習動力不足的大部分職業學校的學生,形象、生動、富有吸引力的項目化教學是提高教學質量的有效途徑。
3 PLC在項目教學中的實施舉例
在我校2011級機電班PLC的實踐教學中,筆者嘗試了用項目教學法,起到了良好的教學效果,下面以三相異步電動機Y- 降壓啟動控制為例,說明PLC課程的項目實施過程。
3.1 項目制定
3.1.1 項目控制要求
(1)正轉開關SB1先撥上再撥下,電動機以Y- 方式啟動,Y形接法運行5秒后轉換為 運行。(2) 停止開關SB3先撥上再撥下,三相異步電動機立即停止運行。(3)反轉開關SB2先撥上再撥下,三相異步電動機以Y- 方式啟動,Y形接法運行5秒后,自動轉換為 運行。(4)停止開關SB3先撥上再撥下,三相異步電動機立即停止運行。
3.1.2 項目目標
要求學生讀懂三相異步電動機Y- 降壓啟動模塊的控制電路;能編寫電動機Y- 降壓啟動PLC控制的程序,并進行運行調試,能正確連線使電動機Y-降壓啟動模塊工作起來。
3.1.3 項目課時
6課時 。教師先在可編程控制器(PLC)實驗室演示一遍PLC控制的三相異步電動機Y-降壓啟動工作過程,然后告知同學們完成這項任務所需要的輸入輸出分配表、輸入輸出接線圖、功能流程圖、梯形圖知識還有程序設計中所需要的指令,然后讓學生在實驗臺上獨立完成編程。編程完畢后把程序寫入PLC并接線運行調試,教師負責指導學生,在學生編程調試過程中遇到困難或者錯誤時做好引導。建立學習興趣小組:3人一組,共11組。
3.2 項目的實施過程
具體實施過程如下:(1)選擇原件。根據控制任務的要求,明確項目任務,確定PLC的輸入/輸出(I/O)點數,畫出輸入/輸出(I/O)分配表。(2)順序功能流程圖的繪制。根據系統的工作過程繪制出順序功能圖,這是一種更加先進的設計方法——順序控制設計法。(3)編寫程序。這個環節是整個項目的重點難點,根據順序控制功能圖設計梯形圖。在這個過程中培養學生養成獨立思考、自主分析問題、獨立解決問題的能力,發掘學生的創造性思維。在這一環節學生之主角,教師是配角,教師起著引導作用。(4)程序寫入運行調試。學生們會在程序調試的過程中發現許多問題,例如定時器T不能正常計時,程序中出現雙線圈等問題,作為指導教師不應該直接給出答案,而是應該啟發學生思考,使學生在解決問題的過程中學會如何去分析問題、解決問題,讓學生自己去發現、去改正錯誤。
在項目的實施過程進行中教師要加強動態管理,并發揮其主導作用,及時了解各組學生的項目進展情況,有針對性、目的性地給學生以指導和幫助,培養學生養成獨立尋找妥善解決問題的方法,提高學生獨立工作的能力。
3.3 項目的評價總結體系
項目的評價總結體系是“項目教學法”的重要環節 。學生在項目評價過程中會發現自己的不足以及別人的長處,取長補短,從而有助于自己能力的提高。項目的評價總結過程就是學生學習、提高的過程,在評價過程中,評價內容分為:課前裝備占比10%、項目計劃20%、設備選擇10%、項目實施30%、功能實現占比30%;成績的評定分為學生自評、互評各占25%,教師評定占50%
關鍵詞:電工教師;實訓教學;主導地位
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1672-5727(2012)12-0120-02
技校是培養具有一定基礎理論知識和嫻熟操作技能的中高級實用型人才的中等職業學校。所以,在對學生的理論知識有較高要求的同時,操作技術也是他們學習中的重點。因此,必須從教師的教學方法和教學技能入手。下面就以《電力拖動控制線路與技能訓練》這門課程為例,提出自己的一些看法。
在職業課程設置中,《電力拖動控制線路與技能訓練》(第四版)是電工電子專業的專業課程,它的抽象性、專業性和實用性很強,對初學者來說幾乎是一道無法逾越的障礙,因此,學生普遍缺乏學習興趣。電力拖動控制線路與技能訓練本身由實訓和理論兩部分組成。這本教材與過去的舊教材相比最大的區別是理論與技能一體化,使教材內容更加符合學生的認知規律,保證了理論與實踐的密切結合。那么,在教學中如何充分發揮實訓教師的主導地位,讓實訓課堂充滿生機和活力,就是我們需要思考的問題。
做導游,引導學生明確
實訓目的,提高學習興趣
做導游,為學生提供指導和幫助,指導學生明確實訓目的,是讓他們掌握技能的第一步,即弄清楚本節實訓要解決什么樣的問題,達到什么目的或效果。沒有明確的學習目的,必然收獲無幾,只有明確了實訓目的,才能達到我們想要的效果。企業電氣控制的對象是什么呢?顧名思義就是生產機械,要實現生產機械自動化控制,就要求學生在學習電力拖動控制線路之前對生產機械的構造、運動形式、機械與電器的配合等方面有足夠的認識,并在頭腦中形成一定的印象。為此,我們有必要作學生的導游。比如,在學習緒論時,為了提高興趣,讓學生明白所學知識的有用性,可組織學生參觀教學。在參觀教學中,教師先要充分熟悉生產機械和《電力拖動技能訓練》教材,做到心中有數,然后講清參觀目的,把本學期所要用到的元器件名稱告訴學生,對每一個元器件提出一些問題,讓他們在參觀過程中完成它,即帶著問題參觀。同時,參觀時要分組進行,切不可全班學生一齊去參觀,因為技校生自控能力差,達不到教學效果。每小組以6~8人為宜,輪流進行。在參觀過程中教師主要講解機械的構造、各部件的作用、各主要電器的作用;適當時候教師模擬操縱機器以作演示,指出各種運動形式和各部件的控制要求,讓學生觀察,然后提問檢查,看是否達到預期教學目的,是否提高了學生的學習興趣。
平時上課時將訓練內容與實際應用相聯系,以保持興趣。每次實訓都要求學生必須通電,以便于發現電路故障現象,教師及時說明故障原因和維修要點,這樣才能把訓練內容與實際應用有機地結合起來。譬如,筆者在講接觸器自鎖正轉控制線路時,先復習點動控制電路,然后問學生:“當按鈕按下去時,電機轉動,如果我有急事,需要很長時間走開,但電機又不能停時,怎么辦?如何滿足我的控制需要?”這時,可以因勢利導,列舉現實生活中刮大風,我要把門關上,怎么辦?鎖門!同樣,我可不可以把電路也“鎖”住呢?通過這些事例的分析,一步一步引入課題。等學生體會到學習樂趣,學習勁頭就更足了。
在這個教學過程中,教師作為學生的“導游”,既要告訴學生知識的要點,又要讓學生有自我發現的樂趣,讓學生自主學習與本實訓有關的知識點。
做工程師,精心設計課題和
多層次練習,進行多層次課堂學習指導
主要是對學生上課內容進行精心設計和多層次練習,進行多層次課堂學習指導,幫助他們解決實訓時遇到的問題。
要教好一門課,需要把握學科特點,結合教學內容,精心設計課程講授順序。《電力拖動控制線路與技能訓練》(第四版),在教學內容順序上都是先學第一單元《常用低壓電器》,再學習第二單元《電動機基本控制線路》,然后是第三單元和第四單元教學。其特點是先基礎、后應用,符合教學規律。根據大綱要求,學生在學完該課程后,應具備繪制、識讀電路圖,按電氣圖安裝布線的能力,以及會拆裝與維修常用電器的能力。根據這一要求及學生的實際情況,我對教材內容講授順序進行了修改。第一單元與第二單元內容的學習穿行,以第二單元內容的需求為基礎,需要哪些電器元器件,我們就講解哪些電器元器件。例如,講解手動正轉控制線路前,先講解刀開關、接觸器、按鈕和熔斷器,再接著講解如何識讀繪制手動正轉控制線路圖和布線要求,之后就是安裝與檢修技能訓練等內容。
同時,根據學生的實際情況,設計多層次練習,每次上課都準備兩個實訓課題:一個基本練習題,一個機動練習題。一般學生都要完成基本練習和機動練習題。對于有困難的學生,可免做機動題。機動題則是一些超前性的題目,供有潛力的學生完成。在實訓過程中,應注重加強對學生的分層指導。對共同性問題,教師要作集體或小組指導;對個別性問題,教師要作個別指導。通過講解、示范,使優生和差生都能按多層次的教學要求達到目標,使學習效果更加明顯。比如,我們在安裝點動正轉控制電路時,對于已經完成基本練習的學生提出問題,如何讓電動機連續工作?由學生討論,為什么會出現不連續的原因。關鍵在于沒有給接觸器線圈加以持續通電的機會。所以,解決的辦法是在按鈕常開觸頭兩端并聯接觸器輔助常開觸點克服點動控制,但是控制線路又能停車嗎?所以,必須再加入停止按鈕。控制功能是否滿足了要求,讓學生去思考并動手安裝電路,直到問題解決好了為止。
經過實踐證明,精心設計課題和多層次練習,進行多層次課堂學習指導,對優生和基礎較差的學生而言,學習效果都有明顯的提高。
做主持,啟發學生思維,激發學生的興趣
在課堂上,教師就是主持人,采用適當的語言、教態,促進師生互動,讓學生的能力得到培養,讓學生的興趣得到滿足。
學生實訓時,應創造一個開放的環境,對實訓課題統一,但具體線路安裝布局不作統一要求,讓每個學生發揮自己的思維,否則,可能會扼殺學生的創造性。此時的教師更應該像一個主持人,讓每一位學生把自己的作品展示給大家,同時,為這種思維碰撞推波助瀾。
以筆者上的一節課《定子繞組串電阻降壓啟動控制電路》為例。我給學生提出課題要求:三相異步電動機直接啟動時,啟動電流為額定電流的4~7倍,電流很大,特別是大容量的電動機,啟動電流大的問題更突出。容易使電機繞組發熱,損壞繞組。在傳輸電路上產生較大的壓降,嚴重時會影響同電網其他用戶的正常工作,甚至造成其他接觸器控制電路的欠壓保護,所以,很多情況下不允許電動機直接啟動。這時我們要考慮降壓啟動,今天我們采用定子繞組串電阻降壓啟動控制電路,我給出主電路,由學生自己設計控制電路,結合自習,自主探究規律,學習效果比平時要好得多。
設計安裝好以后,筆者告訴學生如果自己設計的電路能夠通電,再獎勵5分(學生有平時分數),學生進行通電試車時,要求每個人記下自己設計的電路優缺點。然后,進行實訓討論。筆者作為“主持人”,讓學生廣開言路,每個人都發表觀點。最后,叫幾位學生上臺展示結果。經統計,學生探究后,本節課共給出了很多定子繞組串電阻降壓啟動控制電路方案。在這種環境中,學生情不自禁地探究課題,整個實訓氣氛非常活躍。
做導師,總結延伸,
提升操練,升華實訓效果
實訓后要及時進行總結,這一點至關重要。此時,也是導師發揮作用的時候。教師不失時機地點評實訓的得與失,可加深學生對實訓結果的理解和掌握。必要時,導師還應親自操作模擬。
比如,學生上第一節實訓課時,教師就應該親自操作模擬。在給他們講接線方法和工藝時,任憑你講到嗓子冒煙,學生就是不理會。然后,等我把電路接好,通電時也不仔細觀察,最終導致實訓失敗。學生的想法是只要把電路接出來就好了,管它工藝怎樣。電路很快接好了。但故障也跟著來了。有時,檢查學生接的電路,線都是隨意拉的,等你總結時,學生還說:“老師,我是失誤……”。有時,在實訓過程中,發現問題時,就會說:“老師,我知道的,等下次就改……”。當然,如果哪個學生做得好,就要給他以鼓勵,表揚。記得有一次,有個學生接錯一根線,等我把故障分析給學生聽時,學生大呼錯得冤枉,卻也承認沒有理清電器元件的進線端和出線端。在實訓過程中,多與學生溝通,及時點評他們的得與失,不僅可以加深他們對知識的理解和掌握,同時,也能開闊創新意識,培養創造能力,使實訓操作的效果得到升華。
在整個實訓過程中,教師一直在促進、組織、指導著學生,和學生一起探索新知識,建立良好的師生關系。不僅學生的技能得到提升,也能為社會培養出實用型的專業技能人才。
參考文獻:
[1]李敬梅.電力拖動控制線路與技能訓練(第4版)[M].北京:中國勞動社會保障出版社,2007.
[2]尚艷華.電力拖動(第4版)[M].北京:電子工業出版社,2007.
[3]李道澄.教師的主導作用和教學方法改革[J].江西教育科研,1987(2).
一、理實一體化教學概念分析
理實一體化教學就是在教學過程中,將理論知識與專業技能相結合,此種教學方式能夠激發學生的學習熱情,學生熟悉理論知識的同時,還能提高實踐能力。此種教學形式與其他教學形式相比有較為明顯的差異,在理實一體化教學模式下,學生學習知識不會再依賴教師,而是通過實踐重組知識結構,教學目標也能順利實現。此外,在理實一體化教學模式下,學生學習知識不是被動接受,而是主動探尋,更容易理解理論知識,并將理論與實踐相結合。理實一體化教學模式并不是簡單地將理論與實踐相結合,而是從學生技能學習的客觀規律出發,將理論教學與學生的實踐需求相結合,使學生在學習過程中同時掌握理論知識與實踐技能。
二、理實一體化教學在中職PLC中的應用
1.結合實踐改革教材
目前,多數中職院校使用的《可編程序控制器(PLC)》教材中,基本操作、原理以及電路的應用等是分開的,是按照傳統教學模式編寫,而理實一體化教學模式中,PLC教學應當將專業知識與基本操作相結合,學校應當摒棄不符合教學實際的教材,按照學生的特點與不同階段的教學目標與生產實踐等,將知識點進行總結,有計劃地展開技能訓練。為了適應當代社會對于專業人才的需求,可選擇學校的專業教師開發一些校內教材,教師尋找一些行業的典型案例,按照教學目標將案例分解為實訓項目。例如在講解機床電路控制的過程中,機床電路有主軸電動機與進給電動機,進給電動機通常是在主軸電動機起動后才能正常運行,這個大課題包含的知識點較多,較為瑣碎,教師在教學過程中,可以以一種控制路線為主題,內容主要包括電路的結構或者控制功能進行授課,如此就能使學生理清思路,還能突出課程的重點,提高學生的學習興趣。
2.開展小組實踐
在教學過程中,教師可按照場地以及教學條件,將學生分為幾個小組。在組建小組的過程中,教師應當在考慮學習能力、學習態度以及學習基礎等要素的基礎上,按照學生日常表現將學生分組,并選出組里管理能力與組織能力較強的學生作為組長,以此培養學生的集體榮譽感。為了保證理實一體化教學順利實施,教師應當在課堂上開展一些實踐活動,選擇的實踐項目應當是學生能看到的,且能夠操作的項目,保證學生能夠在實踐過程中獲得經驗。例如教師以某小區晚上有小偷為背景,當小偷準備進入大門時,大門事先安裝的報警器發出了聲音,保護了住戶的生命財產安全。隨后教師要求學生用PLC基本指令設計報警燈,并提出以下要求:第一,當報警燈的開關連接完畢時,報警燈應當即刻投入使用;第二,報警燈亮2秒鐘,滅3秒鐘。教師分配任務后,每個小組的組長就召集成員,按照教師提供的題目設計報警燈,并分配各自的任務,設計完成后,組長應當向教師匯報設計結果,最終由教師評價設計結果,對設計結果最好的進行獎勵。
3.開展校企合作
為了提高效率,使學生都成為社會需求的人才,中職院校應與企業合作,組建校內實訓基地,提高學校的硬件與軟件設施水平,引進企業的生產模式,加強合作,就能為理實一體化教學提供良好的環境。在培養學生實踐能力的過程中,學校應當讓學生邊學習、邊實踐,還可利用每年的寒暑假安排學生到企業頂崗實訓,將企業作為提高師生實踐能力的課堂,幫助師生共同進步。企業可將學校作為培養優秀員工的基地,制定“訂單式”人才培養計劃,如此便可緩解企業用人緊張的問題,還能節省培訓經費,一舉多得。學生通過實踐,就能了解到所學專業的用途,在今后的學習中充分地運用PLC知識,提高綜合素質,成為企業需求的人才,在今后的工作中能夠為企業貢獻自己的力量。
關鍵詞:能力培養;項目式教學法;維修電工;引導
《維修電工》是一門側重實訓的課程。在教學過程中,我們可以采用項目式教學法,把理論教學與實踐教學有機地結合起來,注重理論知識的深化,讓學生在項目的實踐過程中,理解和掌握基本的知識和技能,體驗學習的樂趣,培養學生分析問題和解決問題的能力。
一、項目式教學現狀分析
項目式教學是當前各類學校(尤其是中職學校)都在重點開展的一項教學工作,也是目前課程改革的重大課題之一。所謂項目式教學法,就是教師將需要教授的知識提煉成項目,學生以個人或小組的方式,按照實際的工作程序,制訂計劃、分工合作完成整個項目;該教學法強調學生在教學中的主體性,提倡讓學生在項目的實踐過程中,理解和掌握基本的知識和技能,體驗學習的樂趣,培養分析問題和解決問題的能力等。
“項目課程強調以典型產品為載體設計教學活動,讓學生在整個教學過程中完成一個具有實際價值的產品,教師要善于以此產品為引導,激發學生的學習動機,讓學生更加深刻地體驗工作體系,從而培養學生的知識、技能、態度和能力。”這就是項目課程的結果論。
項目式教學與傳統教學的最大區別是,項目式教學的實施過程是以學生為中心的教學過程,教師要由過去的講授者轉變為指導者、引導者,讓學生在自主探究、操作和討論等活動中獲得知識和技能。而教師的職責更多的是為學生創設豐富的教學情境,為學生的活動提供幫助,激發學生的學習興趣,指導學生養成良好的學習習慣。教師允許學生犯錯,因為失敗的經驗對于學生來說是一種更加寶貴的知識財富。這是項目式教學法與傳統教學法的最大區別。
隨著電工技術的不斷發展,相應行業對中等職業學校電類專業學生的基礎技能提出了更高的要求。《維修電工》正是這樣的一門實訓課程,主要致力于培養學生識別電工電氣圖、原理圖,并按一定規范進行安裝、連接和電氣排故的綜合能力。它是一門實訓課。有的學生對理論知識不重視,可“理論是實踐的基礎和前提”,沒有好的理論指導就沒有好的實操。因此,如何在教學過程中處理好理論教學與實操教學的關系,讓學生既能學到理論知識,又能培養他們的動手能力,促進他們成才,是一個值得我們好好反思的課題。
二、項目式教學法在《維修電工》課程中的實施
在開展項目式教學之前,首先要了解學生的整體水平(包括知識水平、認知水平),即備好學情。教師只有充分了解學生才能在教學中揚長避短。其次要掌握教材內容。只有理解了教學內容才能把它用活,以便制定出恰當的項目。這兩個環節是教師的準備工作,但也是相當重要的。古人有云“凡事預則立,不預則廢”。在項目式教學中,把學生按2~3人分為一小組,10余人為一大組,小組內合作、大組間競賽,布置項目任務;根據項目任務討論、交流,教師加以指導,找到解決問題的方法,然后實施項目;最后在項目完成后,寫出總結,分析存在的問題與體會,最后由教師進行評估總結。下面,以我在實際教學中所制定的幾個項目為例進行分析。
項目一:電動機順序啟動、逆序停車控制電路的設計與安裝
(1)生產實例:工廠中的一條生產線由兩條皮帶運輸機組成,如圖(篇幅所限,圖略)。其工作流程為:在A點向皮帶運輸機裝貨,貨物分別經2號、1號傳送帶運輸到達B點,在B點將貨物卸下。
(2)項目任務。兩條傳送帶因同時停止工作,造成貨物堆積在傳送帶上,嚴重時貨物會因慣性過大而沖出傳送帶,造成意外。我們應該如何設計電動機的停車順序,才能使傳送帶上不殘存貨物,避免不必要的意外?
(3)項目分析。啟動順序:1號啟動后再讓2號啟動,即順序啟動。停車順序:只有當2號停車時,1號才能停車,即逆序停車。
(4)項目實施。任務一:根據主電路原理圖完成主電路線路的連接。任務二:根據項目功能設計控制電路,完成控制電路的連接。活動一:設計出符合功能要求的控制電路。活動二:完成控制電路的連接。
(5)項目評估。本部分內容采用目標評價、過程評價相結合的方法。具體內容如下:評估項目:包括低壓電器的檢測(占10%)、控制線路的設計(占20%)、線路的安裝與調試(占50%)、小組評價(包括小組活動協調和諧、積極參與小組活動、學習等,占10%)、教師評價(包括安裝工藝、課堂表現態度等,占10%)
項目二:CA6140普通車床的電氣控制排故
(1)項目分析:電氣故障分析。現象1:按啟動按鈕SB2后,接觸器KM1沒吸合,主軸電動機M1不能啟動。分析:確定故障范圍,思考如何操作。現象2:按啟動按鈕SB2后,接觸器KM1吸合,但主軸電動機M1不能啟動。分析:確定故障范圍,思考如何操作。
(2)項目實施。任務:用電阻法排除CA6140普通車床電氣故障。根據理論分析進行實際操作,驗證理論的正確與否。
(3)項目評估。本部分內容采用目標評價、過程評價相結合的方法。具體內容如下:評估項目:包括CA6140普通車床原理分析(占10%)、故障現象與分析(占20%)、排故方法與故障排除(占50%)、小組評價(包括小組活動協調和諧、積極參與小組活動、學習態度等,占10%)、教師評價(包括課堂表現等,占10%)
結束語:總而言之,《維修電工》是一門側重實訓的課程,在開展項目式教學時,教師要始終以學生為中心,讓學生運用已有技能和知識主動學習,探索新的知識,這樣學生內在的學習積極性才會得以調動,而教師只是一個引導者,引導學生揚長避短,以便更好地開展教與學。這也正是實用主義教學法的代表人物杜威一直倡導的。
參考文獻:
[1]徐國慶.職業教育項目課程的幾個關鍵問題[J].中國職業技術
教育,2007(4).