时间:2023-03-10 14:57:20
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体现岗位性的特征。本专业主要的培养目标是培养学生能够熟练运用机电一体化相关知识从事机电一体化的应用与运用,完成设计者设计、规划、决策并将这些转化成产品,能够胜任生产第一线上的工作;体现实践性的特征。机电一体化专业需要学生动手能力强,操作性强的特点,所以该专业的实践教学和其他专业就有不同,必须独立于理论教学体系;体现地区性特征。这是所有中专教育的共性,首先中专是为了满足适应当地的经济建设而产生的,所以它的变化和发展一定要满足和适应当地的现代化建设需求和变化。
2中专机电专业实践教学现状及形成原因
2.1教学观念
机电专业的中专学生要想战胜普通高校或者高职院校学生在社会上有立足之地,必须凭借自己的超强的动手实践能力。然而,当前的主要教育观念还是比较陈旧,理论教学仍旧占据主导地位,导致在课程设置,课时安排,教学方式这三方面还是以理论教学为主。
2.2实践教学环境
机电专业的许多课程操作性、实践性都很强,目前,大多数的中专院校都配备供学生实验、实习的一些实验室和实习场地。但是,试验和实习用的设备在配置和数量这两个方面距离实际生产的要求还很远。
2.3师资水平
当下,大多数的中专院校机电专业的教师队伍,不论是理论教师和实习教师普遍与生产实践脱离。现在的在职中专教师基本上都是从学校毕业就教学了,缺乏实际的生产生活经验,踏上中专教学岗位后,正逢中专院校扩大招生的规模,学生多了,教学任务量重,很难抽出一段时间时间参加社会实践。
2.4实践教学方式
随着科技的发展,教师的教学状态已不再是原来的黑板,粉笔盒教科书,多媒体的引入使得教学方法越来越多。但是,教学内容没有多大变化,还是来自于教材,教师缺乏实际工作经验,不能为学生提供更多的应用型课件,不能够达到培养学生解决实际问题的能力的要求。
3层进式实践教学模式
3.1第一学期,是基础
这学期安排学生在校内的实习工厂金工实习,时间安排至少三周,车工、钳工、焊工、铣工是必修的实训课程,如果有条件的还可增加加铸造和磨削等。让学生对将来的生产和生活领域有所了解。
3.2第二学期,也是基础
根据机电一体化专业的授课计划和大纲的要求,这学期增加了实验和基本实训,包括金属材料的热处理实验、AutoCAD实训、机械制图测绘等。
3.3第三学期,是培养学生能力的关键
MasterCAM/CAXA实训培养自动加工方面能力,绕制电机线圈,电机控制实训、单片机实训、可编程序控制器实训培养电学方面能力,切削机床的拆装实训;数控车加工和数控铣加工培养学生的动手能力。
3.4第四学期,是对前三学期能力培养的综合和层次结构形成顶尖的关键
这学期在前三学期的基础上学生有了一定的知识基础,进而能够把握自己的兴趣爱好和能力,同时也可以根据自己的兴趣爱好和能力选择适合自己的方向深造。
3.5第三学年,是顶峰
根据学生前四个学期的学习以及每个学生技能的不同,学校有针对性的安排学生去校外实训基地实习,专业对口,让学生在企业工厂这个大熔炉里施展自己的技能并能够进行拓展和进步,为把自己打造成有用于社会的技能型人才打下坚实的基础。
4提高层进模式的管理措施
4.1完善教学计划、教学大纲,编写实习教材或实习指导书
当下,中专院校首要的任务是完善教学大纲和教学计划,依据就是学校本身的师资力量和实习实训条件,同时还要适应当地的实际情况,突出自己的特色,编写与本校实训教学相对应的教材。因此,为了加强实习教学,应该组织本校专业教师编写一套符合当地需求,体现本校教学特色的实习教材或者实习指导书。
4.2完善实验实训考核评价体系
实验实训的教学工作复杂繁琐,必须用行之有效的规章制度进行管理。这个管理制度可以在现有的理论教学规章制度的基础上建立。这样一来,对于实验实训教学就有了章程。同时考核的内容也要完善,对于学生不仅要考核他的技能,还要考核他的出勤,职业道德,同学之间的协作等,最后给学生一个综合的评定,达到实验实训的教学目标。
4.3增强专业实习实训教师队伍
1.1教学方法不能激发学生的积极性
传统的实践教学方法是在完成既定理论知识学习后,再辅以少量的验证性实验,并多以演示为主,学生直接参与的实践活动很少,这种教学方法已经不能适应现阶段高等教育的要求。有的学校围绕专业培养目标,以科技竞赛为引导构建学生科技创新活动体系,通过学生的科技创新活进一步强化课堂教学内容,将理论教学与实践教学融为一体,这种教学方法虽然为学生提供了动手操作的机会,但是仍然不能很好地激发大多数学生的学习兴趣。很多学生为了获得好成绩,通过网络购买或代工方式购入半成品,进行简单的修改和调试,而没有真正地去参与设计与制作,更无法消化吸收所学内容,创新学习能力得不到很好锻炼。
1.2教学内容与学生个人兴趣脱节
机械电子专业是机械与电子专业的交叉学科,需要学生在学习机械和电子课程的同时,能够将两种类型的知识融会贯通。对于机械类专业的学生,面对比较深奥的电子与电气知识,很难有自觉深入学习的兴趣和动力。在教学中,即使采用了多媒体教学、实物演示与动手操作等教学模式,大多数学生也只是被动机械地完成学习任务,仍然不能有效地提高学生的技能和创新能力。大学生思维十分活跃,只要教学内容符合他们的需求,引起他们的兴趣,就能激发他们学习的动力和创造力。但是,目前很多高等院校机电类课程的教学内容偏多偏难,从单片机的组成结构、可编程逻辑控制器再到电机传动控制,在教学过程中都想面面俱到把所有知识点教给学生,学生无法在有限的学时内主动地消化大量的知识,很容易失去学习兴趣。
2Arduino开源硬件的特点
Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台,包含硬件(各种型号的Arduino板)和软件(Arduino开发环境),适合人群非常广泛。Arduino硬件开源表现为用户可以根据需要下载电路图,自己购买所需独立部件,制作相应的电路。可以利用Arduino作为控制板,用开关、传感器或其他控制器等作为其输入,也可使用数码管、电机、液晶显示等作为其输出装置,从而形成完整的系统。以往的实践教学多以51单片机为对象,功能单一,扩展性差,开展实验有限。Arduino与传统单片机相比有如下几个方面的优势[3,4]:(1)学习Arduino单片机可以完全不需要了解其内部硬件结构和寄存器设置,仅仅知道它的端口作用即可;可以不懂硬件知识,只要会简单的C语言,就可用Arduino单片机编写程序。(2)Arduino软件语言仅仅需掌握少数几个指令,而且指令的可读性较强,稍微懂一点C语言即可,轻松上手,快速应用。(3)Arduino的理念就是开源,软硬件完全开放,技术上不做任何保留。针对周边I/O设备的Arduino编程,很多常用的I/O设备都已经带有库文件或者样例程序,在此基础上进行简单的修改,即可编写出比较复杂的程序,完成功能多样化的作品。(4)Arduino由于开源,也就意味着从Arduino相关网站、博客,论坛里得到大量的共享资源,在共享资讯的辅助下,通过资源整合,能够加快创作作品的速度及效率。(5)相对其他开发板,Arduino及周边产品相对质廉价优,学习或创作成本低,重要一点是:烧录代码不需要烧录器,直接用USB线就可以完成下载。Arduino实验开发平台易学易用,降低了微电子学习的门槛,没有程序开发和电路设计经验的学生也可以很快掌握,这非常适用于目前机械类专业学生的教学与学习。
3Arduino在机电专业实践教学改革中的应用模式
通过以上对Arduino的特色优势分析,在机电专业的实践教学中引入Arduino开源平台辅助教学具备较强的可行性,可以弥补实践教学中创新力度不够的问题。以下分别探讨教学内容制定、机电一体化实验室建立、科技创新活动体系和实践评价体系。
3.1为学生量身打造教学内容
3.1.1演示环节
在专业课程的教学中,引入Arduino使得课程更贴近实际应用。如在机电传动控制与智能机器人的课堂教学中,可设置模拟值、PWM调光、舵机、步进电机和伺服电机控制实验演示科目,在演示过程中将依次向学生讲解系统结构设计、电路实现、控制程序的编制方法,以及接口服务器的原理,增强面对面授课的生动性、趣味性。
3.1.2动手操作环节
通过教师对实践平台的讲解和实验演示,在实践环节中将自己所掌握的机械与电路知识实践化。Arduino平台安装简单可以反复使用,像积木可以随意组合任意搭配,学生可以根据自己的想法任意设置电路,编写简单的程序控制整个电路运行过程。学生通过动手操作对机械和电路方面知识得到最大限度的运用,同时动手能力和创新能力得到了提升。实践过程中,将每个班级分成若干项目小组,每组三到五人,选取一人为组长。预先设定难易程度不同的题目,供小组自由选择,充分发挥学生的创造力。如机电传动控制课程,可预先设定单轴、XY两轴、XYZ三轴工作台、3D打印机和六自由度机械臂等多个题目,各组可根据自身能力与兴趣选择,每个步骤都制定详细的教学目标、教学方法要求和能力培养要求。
3.2建立基于Arduino开发平台的机电一体化实验室
教学活动中以“技术—应用—实践”为主线,在强化课堂教学的同时,面向本科生建立由“课堂教学—学科交叉—动手实践—工程应用—创新研究”的机电一体化实验室,从组装、调试到应用整个过程全部由学生亲自完成,提升学生对于机械电子的全方位学习能力。实验室由若干实验台构成,每个实验台要配备Arduino实验开发板、面包板、面包板连接线和所需的电子元器件,并配有电源接线端子。学生可以在面包板上直接连接线路,不需要进行焊接,所以电子元器件和连接线都可以循环利用,配备常用的电子测量工具和示波器。
3.3构建以科技竞赛为引导的学生科技创新活动体系
围绕专业培养目标,合理定位,以科技竞赛为引导构建学生科技创新活动体系,通过学生的科技创新活动得到进一步的强化和综合应用。围绕Arduino开发平台设置多个竞赛门类,如机械臂、3D打印机、传感器应用和智能家居等。为了处理好科技创新活动的普及与竞赛选手的选拔关系,在科技创新活动体系的建设中,首先确立了竞赛体系的层次性构建,把科技竞赛分为学院级和国家级两个层次。学院级竞赛主要是为了在学生中普及科技创新活动,使更多的学生参与其中;同时也为选拔优秀选手参加国家级竞赛提供后备人才。国家级竞赛主要是为了进一步培养优秀学生,培养创新型的拔尖人才;也是为了提高专业和学校的知名度,进一步增强学生的荣誉感和成就感。
3.4建立机电专业课程实践教学综合评价体系
目前许多高校对实践教学环节、实践教学基地建设、工程训练中心建设等已经日益重视,然而,对实践教学环节质量的考核、评价以及对实践性教学改革创新和基础建设还缺乏具有指导作用的评价体系[5]。机电专业涉及机械与电子两个门类的科目,评价实践教学效果很难采用统一的评价标准。因此,构建一套适应高等学校发展和实践性教学自身特点的实践教学质量综合评价体系,不仅有利于促进学生学习的积极性与主动性,有利于教师把握教学重点和难点,还有利于推动实践教学改革。为评价机械课程、电子课程交叉教学与竞赛实践活动相结合教学法的有效性,将实践教学质量的监控与评估重心前移,参考Arduino机电一体化实验室开设的实践题目,从实践教学培养计划制定入手,以实践教学内容确定课堂教学重点,跟踪教学过程的各个具体环节进行质量控制。课程实践教学综合评价体系以各科目实验教学和课程设计等实践教学环节为评价对象,采用学生自我评价、授课教师评价和教务科评价相结合的评价运行机制。第一步学生自我评价。从各班级中随机抽调若干名学生,对本科目实践教学情况进行在线匿名问卷测评,问卷测评结果作为授课教师评价和教务科评价的基础。第二步授课教师评价。授课教师在学期末对课堂教学效果、互动效果以及学生实践作品进行点评和总结,并将实践结果作为期末考试成绩的一部分。同时分析学生知识与技能掌握的程度,并对机电一体化实验题目内容进行调整,提交总结报告。第三步院教务科评价。院教务科每学期末组织对本院所有专业实践教学环节的教学准备情况、实施情况和教学效果等分别进行评价,找出薄弱环节,分析影响实践教学质量的问题症结,提出相应整改措施,同时形成评价总结报告和评价结果,并报学校管理部门。第四步汇总整改。院实践教学质量评价组汇总学生自我评价、授课教师评价和教务科评价结论和意见,制定整改计划,调整Arduino实验内容,完善管理制度和保证措施,逐步解决影响课程实践教学质量的关键问题。
4结束语
一、采用类比的形式创设情境,化“抽象复杂”为“形象直观”
类比的形式在电工教学中很常见,如我们常以“电流”和“水流”相类比,研究电流理论;以“人在运动场地跑一圈”来类比“电荷在任意回路绕行一周”;以“汽车的刹车过程”来类比“一阶电路的过渡过程”等。笔者仅以《数字电路》课程中采用文字游戏作类比简述其应用。如在“逻辑代数的基本运算规则”一节,涉及高中代数“集合”理论内容较多,常规教学方法是以“文氏图”的形式进行讲解。在此基础上,笔者灵活运用了文字形式,以“A”表示“文具”,以“AB”表示“铅笔”,则“A+AB”表示“文具和铅笔”,从语法结构看,二者是从属关系,不能并列,因此,“A+AB=A”。教学采用这种形式进行后,学生不但理解了该表达式的含义,而且记忆深刻,更能推广应用到“A+ABC=A”“AB+ABC=AB”,效果十分明显。
二、以角色设计的形式创设情境,生动形象,易于接受
如笔者在进行“基本RS触发器”这一内容讲授时,为使学生能够根据基本RS触发器的逻辑符号(见图1),深入理解并迅速记忆相应的逻辑功能表(见表1),采用了角色设计的形式。即把两个输入端分别设计成两个领导,其级别相同,代号分别为“RD”和“SD”。代号为“RD”的领导负责将输出端Q的状态置为0,而代号为“SD”的领导负责将输出端Q的状态置为1,当输入端状态为0时(如RD=0),表示相应的领导(如RD)下达相关置数命令(如令Q=0);输入端状态为1时,表示领导没有命令下达。这样,当“RD=1,SD=1”时,含义为“两个领导均没有命令下达,输出端状态应‘保持’不变”;而当“RD=1,SD=0”时,含义为“领导SD已下达命令,输出端Q的状态应为1”;相应的,在“RD=0,SD=1”情况下,含义为“领导RD已下令,Q的状态应为0”。对于最后一行“RD=0,SD=0”,情况比较特殊,其含义为“两个领导下达了两个相反的命令,因此,输出端不知所从,‘状态不确定’”。以这种形式进行教学生动形象,又极富趣味性,既避开了繁杂的物理过程分析,又便于学生理解和接受,效果非常好。与类比方法相类似,采用角色设计的形式也要贴近学生的生活。在某些场合下如能结合角色体验和角色表演,则更能活跃课堂气氛,达到最佳效果。
三、利用直观教具创设情境,激趣导学
在专业课教学中,恰当灵活地运用实物、挂图、投影、录像、多媒体等直观教具,以具体形象来创设情境。例如,在讲授“一阶电路的暂态分析”时,笔者先以汽车的刹车过程为类比引出本课,然后以图2所示“过渡过程的产生”做演示实验,使学生在基本了解了过渡过程概念的基础上,实实在在地看到了一阶电路的过渡过程现象,同时在与电阻支路进行对比的过程中,深刻感受到了“电容元件和电感元件的储能作用才是造成电路发生过渡过程的根本原因”这一既重要又抽象的结论。在机电一体化专业课教学过程中,笔者打破了常规教学“先分析研究基本理论,然后再做验证性实验”的路子,而是先做观察性实验,给学生一个感性认识,然后再从理论的角度分析、研究。这样,理论教学就有了针对性,既便于将学生的感性认识上升到理性认识,又容易激起学生的兴趣。如笔者在进行“叠加原理”和“戴维南定理”教学时,就将教学活动安排在实验室进行,先做观察性实验,然后作理论性讲解。需要说明的是,无论是做观察性实验还是演示性实验,教师一定要精心组织、设计,要使被观察的实验现象比较突出,要提醒学生注意相关现象的发生,或重点强调某些操作步骤,以达到最好的效果。
四、利用提问和讨论创设情境,发展学生的思维
职业学校机电技术应用专业应当结合社会的实际发展需求,及时更新理论教学内容,使学生学习和掌握最新的专业理论知识,提高学生专业技能。在具体实践中,职校可采取“请进来”与“走出来”的方式推动理论教学改革。对于“请进来”而言,职校可聘请一些在大型机械企业或相关专业协会的工程师、技师,到本校进行授课,向学生传授最新的理论知识,通过将专业教学内容与自身实践经验相结合,激发学生的学习兴趣。对于“走出去”而言,职校应当选派专业课教师去相关企业进行学习和实践,使专业课教师掌握先进的生产技术,及时收集机电技术应用专业的新信息,并将这些新知识和新信息传授给学生,拓展学生的知识面。
2构建理实一体化教学模式
以“机床故障检测与维修”专业课程为例,教师可采取项目教学法、现场教学法、仿真教学法、案例教学法等多种教学方法,使教、学、做融为一体,让学生在学中做、做中学,构建理实一体化教学模式,积极推动理论教学改革。教师可根据专业课程的特点,将其划分为四个项目及若干个任务,具体如下:项目一:机床的管理与维护。主要任务为车间的6S管理与机床的检查、机床精度测量与验收;项目二:机床机械部件的调整与维修。主要任务为进给部件的调整与维修、主轴部件的调整与维修、重要辅助部件的调整与维修;项目三:机床典型故障的诊断与维修。主要任务为螺纹车削误差故障维修、机床系统故障维修、轴类零件加工误差故障维修、机械手换刀故障维修、辅助装置故障维修等;项目四:数控机床故障诊断与维修。主要任务为数控机床方式选择功能的故障维修、通信功能故障维修、冷却功能故障维修、进给倍率功能故障维修等。通过进行基于工作过程的实战训练,既能够使学生在实际操作中掌握机床故障检测与维修的相关理论知识,又能够使学生具备拆装调整机床机械部件与诊断排除机床机械故障的技能,提高学生运用理论知识解决实际问题的能力。
3运用多样化的教学手段
在机电技术应用专业的理论教学中,教师必须转变传统的填鸭式教学方式,灵活运用多媒体教学手段,将专业课程中涉及到的原理图、零件图、装配图、程序图、电路图等内容制作成多媒体课件,以供课堂教学使用。通过运用多媒体教学手段,可以有效弥补传统教学手段的不足,节省课堂板书时间,使枯燥、抽象的理论知识易于理解和记忆,从而提高学生对专业课程理论知识的学习效率。同时,职校还可以利用网络信息技术,将专业课程的相关教学资料上传到校内网络平台上,使学生能够利用课下时间复习和巩固已学的理论知识,拓宽学生的学习渠道。
4结束语
1修改人才培养方案人才培养方案制定得是否合理,关系到本专业的生存和发展。随着现代科学技术的迅猛发展,电类的各专业的界线越来越模糊,各学科相互交叉、相互渗透,电气专业传统的“发电、输电、用电”知识结构已经不能满足当今人才培养要求。因此,对人才培养方案和教学计划要进行适当的修改和调整。由于电气工程及其自动化专业是一个强电和弱电相结合的宽口径专业,而电力电子技术是诸多学科相互交集的学科,是由基础课到专业课过渡的桥梁和纽带,是强电和弱电的有机结合。因此,在修改和调整人才培养方案和教学计划时,要体现出电气专业的“以强电为主、弱电为辅、强弱协调”的主导思想,加大教学力度,要意识到“电力电子技术”课程在电气工程及其自动化专业教学中重要性和必要性,以拓宽学生的知识面,提高学生的工程实践能力和创新能力以及扩大学生毕业后的就业面。
2教材内容的合理取舍任课教师要选择一本合适的电力电子技术课程教材作为主教材,再参考其他的辅助教材,取长补短,主讲教师应具有宽阔的知识面及丰富的电力电子工程实践经验,注重应用型人才培养目标。教材的内容既有丰富的理论知识,还要注重工程实际的应用,要体现电力电子技术发展的新技术,也要体现出“电力电子技术”课程是基础课到专业课平稳过渡的桥梁,使教材内容更符合二本院校电气工程及其自动化专业的人才培养的要求。主教材中除重点讲授交流变直流、直流变交流、直流变直流、交流变交流四大类基本变流电路及它们的组合之外,还要联系当今电力电子技术的发展趋势及应用情况,注重电力电子技术在电力系统及其他工程领域中的应用,注重主电路设计、驱动电路设计、保护电路设计、参数计算及元器件选择,还应该适当介绍SVC、SVG、高压直流输电、开关电源、UPS电源、感应加热电源、光伏逆变器等装置的工作原理和实际应用情况,以适应电气工程及其自动化专业宽口径就业要求。
3课堂教学方式改革教学过程中应以学生为主,教师为辅,避免一人堂和填鸭式教学方法,针对教学内容和学生的具体情况组织安排教学内容。由于“电力电子技术”课程的教学内容繁多,课堂教学中需要绘制大量的电路图和波形图,以及诸多公式推导及各种参数计算等。由于课程学时少而教学内容又多,仅仅依靠传统的黑板加粉笔的教学方式显然是达不到教学效果的,所以多媒体技术逐渐走进了“电力电子技术”的课堂教学,大大地提高了课堂教学效果。这里需要强调的是,多媒体教学的引进并非完全取消黑板加粉笔的课堂教学方式,二者应该相互协调、相辅相成,各有各的长处。对于复杂的电路及波形的绘制和分析,可以充分利用多媒体的音容并茂的特点,使学生更容易理解和掌握电路的基本原理和工作过程,如以flas的方式显示电力电子器件的开通和关断过程、过电流和过电压的产生过程、电路的输入输出电压和电流波形等,使学生感到生动而有趣,使学生的课堂学习不再枯燥无味;而对于简单电路的分析以及例题习题的讲解,还是黑板加粉笔的方式显得更简单便捷,更具亲和力,加强了教师与学生间的互动和情感交流。总之,课堂教学十分重要,教师要根据自身的特点、教学内容、学生的素质,充分利用现代化教学手段及互联网资源,在有限的课堂教学时间内,最大程度地使学生理解和吸收所学的知识。
4改革实验教学环节为了提高学生的工程实践能力,对原有的电力电子实验室设备进行了更新和改造,引进近几年内较为先进的电力电子实验设备,对原有的验内容和实验计划进行了修改和调整,尽量减少简单的验证性实验,增大设计性和综合性实验的比例,根据专业的特点和理论教学情况组织实验教学。我院现有的电力电子综合实验室可开出多种实验,囊括了AC/DC、DC/AC/、AC/AC、DC/DC四大电力变换所需的实验,如整流及有源逆变实验、交流调压及交流调功实验、直流斩波实验、无源逆变变实验等。为了培养学生的科技创新意识,还增设了开放性实验和创新性实验,加强了教师与学生间的知识交流,也使电力电子课程的实验教学延伸到课外,对教学时间的不足起了一定程度的弥补作用;同时,在我院的大学生电子挑战杯大赛中,部分学生的竞赛题目与电力电子技术有关,提高了学生的电力电子技能。另外,我院每个学期举行教师实践技能大赛,有相当一部分竞赛题目与电力电子技术有关,大大提高了教师的电力电子技术实践能力和实验教学水平。
5将Matlab仿真软件引进课堂教学和实验教学Matlab仿真软件是各院校普遍开出的课程,将Matlab仿真软件与电力电子技术课程相结合,在课堂上,利用Matlab仿真软丰富友好的图形界面,使学生更直观地掌握所学的知识,也避免了教师画电路图、波形图的繁琐及时间的浪费;将Matlab仿真软件与电力电子技术课程实验相结合,是原有的实验操作的有益补充,同时又具备原有实验装置不具备的优点,如解决设备费用高、实验所花时间长、危险性大的缺点。而利用仿真教学工具代替实际元件在计算机上进行仿真,既不担心元器件损坏,也没有任何危险,学生完全可以在无人指导的情况下,在任何地点的计算机上自行完成电力电子电路的仿真实验,在此基础上再进行适当的真实性实验,这样不仅激发了学生的学习兴趣,更重要的是提高了学生发现问题、解决问题和实际动手的能力,会收到事半功倍的实训效果。
6课程设计环节的改革“电力电子技术”课程教学改革后,在课程教学的后期,增加了课程设计环节,由主讲教师布置该课程的设计任务,为避免雷同,每人一题,主要以电力电子技术的四大电力变换为核心,结合工程实际,根据给出的技术参数和技术指标,要求学生综合运用所学的相关知识,设计出总体方案、主电路图、驱动电路、保护电路等,并进行相关参数计算及元器件选择。较简单的题目,要求制作电路板和元器件焊接,并使用实验室的仪器和工具进行调试;较复杂的题目要求用实验室的实验设备验证或进行matlab仿真,最终以论文的形式完成课程设计,并进行课程设计答辩。课程设计环节的增加,拓宽了学生的知识面,提高了学生独立分析问题、解决问题的能力,是理论与实践相结合的有益补充,同时为后期的毕业设计、就业及将来打下基础。
7毕业设计环节的改革为了提高电气专业学生的电力电子技术理论知识和工程实践能力,近几年来,在电气工程及其自动化专业毕业实习过程中,除了到发电厂、变电所参观实习外,有相当一部分学生到电力电子装置的厂家实习;有时也请电力电子产品的专家学者做专题报告。在毕业设计选题方面,除了发电厂、变电所、继电保护、电气照明等传统设计题目外,许多教师在本科毕业设计中也增加了许多有关电力电子技术方面的设计课目,如感应加热电源、大功率开关电源、UPS电源、光伏逆变并网系统、SVC、SVG、高压直流输电等方面的题目。有些设计题目还获得了省级或校级优秀学士学位论文。
二、结束语
传统的计算机授课方式多为“板书+讲解”,而现在的计算机软件教学均以图形界面和鼠标操作为主,其界面友好,操作直观、便捷,这些软件的应用与操作在黑板上是无法向学生讲解明白的,既使老师在台上“手舞足蹈”、“绘声绘色”,台下的学生也会满脸茫然,一头雾水。俗话说“百闻不如一见”,因此,现代计算机教学必需打破传统,教师首先以贴切实际的举例和形象直观的课件进行功能说明,让学生从感观上对新内容进行认知,再使用投影、多媒体软件等演示设备向学生进行演示操作,然后让学生自己操作实习验证,初步形成技能,最后由教师进行操作订正并对其进行拓展,学生便可修正、巩固自己的操作方法,同时在知识的连续性上,学生也有了发展创新的空间。也就是说,教师的“教”应该以基本讲解启发思考示范操作辅导实习巩固讲解设计练习拓展延伸为主,即采用边讲边练,精讲多练等讲练结合的授课方式进行授课。在这种教学模式下,学生的“学”也就收到了笔记心记大胆质疑理解认知操作验证巩固提高展开讨论自主创新的效果。再加上现在的计算机教材大都简明、通俗且图文并茂,是名符其实的“零起点”书、“傻瓜”书,教师在教学过程中起的是贯通、点拨的作用,少讲精讲,多读、多做、多思,培养了学生的自学能力,锻炼了学生动手实践能力,为其今后在工作岗位上的“二次学习”打下了基础,增强了其适应社会的能力。
二、任务驱动
1计算机专业模电数电教学现状分析
计算机专业是一门技术性较强的专业,同时它又需要一定的基础学科作为基础。模电数电是计算机专业所必修的两门基础课程,它能使学生能够更好的了解电路基础知识,为其专业课程的学习奠定良好的基础。但是就当前的教学实践来看,模电数电的基础教学在教材的选择和使用上还有许多待改进的地方,当前的教学主要体现为以下几个方面:首先,教师授课的内容缺乏一定的专业性。当前计算机专业的模电数电教学中,教师授课的内容兼顾了知识全面性的要求,但是其专业性相对不足,没有将模电和数电两门课程深入的展开教学,只是停留于皮毛,使得一些学生无法更好的理解和掌握相关基础知识。但就模电和数电两门课程而言,对于计算机相关的通信、信息工程等专业都起着重要的基础作用,不同专业对其课程的要求也有一定的差异,这便要求教师在给不同专业学生上课上在内容和深度上进行有效的把握和调整。教学实践中,对于计算机专业的模电数电教学很多学校都缺乏针对性和实效性,没有做到从专业的现状出发对教学内容进行合理的设计。
其次,教师更多的注重理论教学,应用教学相对不足。模电数电教学中,教师面向计算机专业的模电数电教学联合改革的探讨周荣健南通工贸技师学院江苏南通226010在课堂授课中对理论知识的讲述占据较大的比例,对于模拟电路以及数字电路的底层结构原理的教学中很少有实际应用的知识,比如对信号的处理以及采样、量化等。这种理论教学使得学生只能从字面意思来理解理论内容,无法通过实验予以佐证,从而使得其在计算机专业中无法灵活应用。
再次,模电与数电的教学是相互独立的。在计算机专业教学中,模电与数电在教学安排上有着一定的先后顺序,通常是先有《电路与电子技术基础》然后才有《数字电路与数字逻辑》,从两者的安排顺序上我们可以看出模电技术作为数电的基础。在授课的内容上,模电与数电具有相对的独立性,模电的课程不会涉及到数电相关的概念等知识,但是作为其发展课程的数电,在教学中不可避免的会有模电的知识,而教师在教学中可能知识简单的回顾知识,没有将两者有机的联系起来。
最后,模电数电教学中实验环节的重视相对不足。在计算机专业的教学中,更多的注重计算机相关实验的开展,而对于模电数电的教学来讲,很多学校都没有完善的实验设备。而模电数电的教学内容又具有较强的实践性,其相关理论是在实验的基础上所得出的。比如,模电中的集成运算放大器的实验是以教材基本的以及标准的电路比例为对象设计的,通过这种实验,使得学生能够以简单的实验操作过程来验证相关的原理同时也锻炼学生的电路设计能力。
2当前计算机专业模电数电教学中存
在的一些问题
2.1学生对于模电数电的学习兴趣相对不足
在计算机专业的模电数电教学中,由于没有专门针对计算机专业设计的模电数电教材,很多学生对于这两门课也缺乏正确的认识,教师在教学内容的安排缺乏合理性和科学性时,学生变会对这两门看似不具有实用性的课程失去兴趣。只是简单的概念和理论学习很难激发学生学习的兴趣,更多的需要将理论与实践有机结合,才能使学生更好的理解所学的知识。而这正是模电数电教学中所存在的一些问题,这种教学现状使得学生学习兴趣缺失,无法保证教学的质量。
2.2模电数电的授课内容与计算机专业没有实现有机的衔接
数电模电作为基础课程,其教学过程中,要充分的考虑计算机专对该两门课程的实际需求。针对通信、信息工程及计算机专业等的不同特点,对模电和数电教学的内容进行必要的调整,保证教学的深度能够满足计算机本专业的要求,使学生能够更好的了解电路模块的功能和实际应用,为学生专业课的学习奠定良好的基础。而当前的模电和数电理论和实验教学中所存在的主要问题便是与专业的脱节,无法保证衔接的有效性。
2.3对于模电数电的联合应用关注不足
模电与数电是两门有机联系的课程,在教学过程中,要看到两者之间的内在联系,实现两者的有效贯通。但是在当前的教学实践中,教师更多的是将两门课程分开来讲,其实验的设计上也是相互独立的。但是在实际的电路中,模电技术与数电技术常常是联合应用的。这种独立教学的情况会使得学生只会独立使用相关知识,无法有效的将模电与数电联合应用,从而使其应用能力的提升受到了一定的限制。
2.4当前的模电数电教学对于学生实用能力的培养不足
计算机专业是一门实用性较强的学科,其面向的未来就业方向是计算机相关领域,不可避免的会有计算机底层电路的设计等内容,从而使得模电数电的作用得以突出。因此,在教学中,对于学生的电路实用能力的培养成为一种必然的要求,但是只注重理论教学并且忽略模电数电关联关系的教学模式下,无法实现学生应用能力的培养,从而使得计算机专业教学的质量无法保证。
三、计算机专业模电数电教学联合改革的措施
首先,要注重教学理念的转变。在计算机专业的模电数电教学中,要有联合的思想,对模电数电的教学内容和实验等进行必要的改革和完善,使其能够更符合计算机专业的要求。从计算机专业自身的特点和需求出发,对数电和模电的教学内容进行合理的设计,注重电路功能等的教学内容,并且有效的量这两门课程予以结合,从而实现授课方式和内容的科学化和合理性,也使学生能够更好的理解电路知识,为学生的发展服务。其次,在基础教学基础上实现计算机专业教学的综合性。针对计算机专业的学生所开展的模电数电教学,要注重学生对基础知识的掌握,通过理论知识的讲授及相关实验的开展,使学生对相关原理等有更为深入的了解。从而要注重学生思维能力和动手能力等的培养,从而使得学生养成良好的思维习惯,为其构建知识体系以及实践能力的培养等奠定良好的基础。
再次,对课堂教学及实验教学进行必要的改革。从模电数电联合的角度出发,对于教学内容进行必要的优化调整,使这两门课的知识不断丰富的同时也针对不同的要求进行合理的调整,使其更好的满足专业学习的要求。以计算机专业为指导,对电路的功能和应用等内容进行重点讲授,使得学生能够通过课程及实验室的操作掌握基础知识。对模电和数电的可能分别予以优化,针对不同的知识侧重点展开,使得学生在分别掌握基础知识的基础上进行必要的联合,从而保证其能够有效的予以用用。从实验室的角度讲,要引导学生进行简单的思考,并且要引导学生对于电路的设计和应用等进行综合的思考和应用,培养学生的综合能力。通过实验室的改革,引导学生动手参与,不断培养学生的创新能力和思维能力,实现其综合能力的提升。
最后,以校园活动等形式激发学生对模电数电的兴趣。鉴于许多专业都开设模电数电课程但又有所不同,可以通过在校园中开展模电数电联合大赛的形式,使学生自己动手进行电路的设计,针对各自专业特点对电路的结构以及功能等进行区别性设计,以此来激发学生的兴趣,使其能够在竞争的过程中更好的掌握知识。
四、结语
电工学是一门技术基础课程,其特点是授课内容多,知识更新快,教学学时少,各学科教学重点不一。因此,我们不断在试点教学班中进行教学方法与教学手段的改革,取得经验后在所有教学班中推广。在教学方法上,将实践教学环节、创新思维培养引入课程,将理论讲授、实践指导、工厂参观实习等不同教学形式灵活应用。在教学手段上,充分利用现代多媒体电子教学,进行网上学习、交流、沟通,将现代科学技术充分应用于教学改革之中。采用的教学方法有:
1.精讲多练,自主学习
集中精力对基础知识、基本原理和重点内容精心组织、精心讲授,引导学生建立系统的知识结构。精讲必须多练,着眼能力培养,注重讲、练结合,保证练的比重,加强综合训练,培养学生自主学习、增强分析问题和解决问题的能力。
2.理论、实践二位一体教学法
即实践-理论-再实践的教学方法。如在电机部分的教学过程中让学生观察电机模型教具、实物教具,提出本节所讲述的内容,让学生带着问题有的放矢听课,并用多媒体课件配合讲解电机拖动理论,最后再通过实验、实习进一步加深印象,以取得事半功倍的效果。
3.注重学习方法指导,培养自学能力
“授人以鱼不如授人以渔”。教师不但要教给学生知识,更要教会学生如何获取知识;不仅要重视教法,更要指导学生的学法。在教学过程中,尽量多教给学生如何理解、分析、归纳、总结问题,避免死记硬背、机械理解,引导学生学会举一反三,掌握学习方法,培养自学能力。
使传统授课方式向具有启发性、思维性、综合性的授课方式发展,给学生思考和自学的空间,使学生在获得电工电子技术知识的同时能学会像专家那样思考问题,解决问题,激发其求知欲,活跃学术氛围,培养创新能力。
在专业知识教学中,从器件、电路产生的背景和需求谈起,然后讲清其在系统中的作用、结构的构思方法,分析问题的特殊方法,再现“器件、电路的获得过程”,并为解决新问题作好铺垫。针对目前听课人数越来越多的情况,每一堂课均很好地“设计问题”“引导思考”“假设结论”“探索求证”。使不同程度的学生在听完课后都觉得值得回味,可以在不同层次上举一反三。在实验和大作业中,只设定题目或学生自己拟定题目,对没有学过的知识进行必要的提示或给出
参考文献,让学生独立思考,通过自己学习来发现知识、掌握原理。
4.采用多种教学方法,提高教学质量
为了充分发挥学生的主观能动性,克服学生过分依赖教师的现象,在教学中摒弃满堂灌的教学方法,除了上述的方法外,还采用:
(1)基于兴趣教学法,挖掘学生的学习兴趣和潜能;
(2)基于问题教学法,教师提出几个综合性的问题,然后逐个加以分析,按设定条件一层层提出解决办法,引导学生领会思路,学习解决问题的途径。
(3)讨论法,教师在课堂上提出几个讨论题,学生课后分组讨论。之后派代表发言,不同观点之间可以展开讨论,最后由教师进行归纳总结。
5.拓宽教学途径,充分利用现代化教学手段
尽量采用实物、模型、音像和CAI课件等进行形象教学。如电机部分内容比较抽象,学生又缺乏电机的直观形象及电机原理中的时空概念,因此这一部分内容难于理解。我们最早是制作实物教具及模型,后来又购进了电化教学设备,如幻灯、胶片投影仪及教学资料片,并制作了教学课件,使学生能够直观地了解电机的结构和现场使用情况。
实践证明,以上几种教学方式可充分调动学生的学习积极性,体现了以学生为主体的思想,充分体现了理论与实践的紧密结合的原则,受到了学生的普遍欢迎,收到了较好的效果。网络教学已成为电工学课程中不可缺少的部分,充分运用现代媒体,建立网络教学与学习网,提高单位学时理论教学的信息量,切实解决课程信息量大与学时少的矛盾。
随着教学班人数的增加,问答式教学难于开展,学时很少的讨论课不能满足所有学生的需求。电工学网络教学的开展,将与课堂教学互补,教师可以面对每一个学生,真正做到“因材施教”。所以在我们的电工学精品课程的网络课堂中,将设置“课程介绍”“公告栏”“电子教案”“教学资源”“师生讨论”“教师答疑”“问题集锦”“布置作业”等等多个栏目,各司其职,不但方便学习,更重要的是使师生间无障碍地交流。这样,学习课堂宽广,学习心情放松,各抒己见,互相启发,教学相长。目前,已完成电工学视频教学的制作,正在出版。
6.实验教学立体化
实验教材出版化,实验教学多媒体化,实验设备网络教学化,实验技能网上学习化,实验问题课中课后网络讨论化,实验内容开放化。构建教材、教学、资源立体化实验教学系统。
7.突破传统考试考核办法
从多方面考核:问题讨论、课外大作业、实验创新、奇思妙想、期中试卷、期末考试等,真正实现因材施教,培养不同类型的优秀人才。
三、总结
运用职业教育有关办学特色和培养目标理论,联系电工专业教学培养目标,针对职业学校学生的特点,提出了职业学校电工专业电学教学的改革问题。改革传统的以课堂为主的教学模式,致力于提高学生专业兴趣和实际操作能力;推行“双师型”或“双师化”物理师资,确保教学最终能够实现为电工专业服务的教学目标。本文旨在提出符合职业学校电工专业电学教学乃至整个物理教学的具有实践性、建设性和可行性的对策,以便更好地解决职业学校电工专业电学教学乃至整个物理教学的种种问题。
参考文献:
[1]张忠林,梁萍.谈职业技术教育师资队伍建设方向[J].哈尔滨学院学报,2002,(10).
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