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【中圖分類號】G633.93 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2012)07-0029-01
電工電子實訓教學是職業院校實訓教學內容的重要組成部分,近些年,職業院校電工電子實訓教學取得了不少成績,同時也出現了不少問題。本文將詳細分析目前在職業院校中電工電子實訓教學存在的一些問題,并且探討如何解決這些問題,以提高職業院校電工電子實訓教學的效率。
一、職業院校電工電子實訓教學中存在的問題
1.學生學習動力不足
許多職業院校的學生對于學習的積極性不是很高,他們一般是學習成績不大好,不喜歡上學,所以才選擇到職業院校學一門技術。在職業學校學習的過程中,他們往往沒有明確的學習目的,學習的動力不足,沒有樹立堅定的理想信念。此外,在學習能力方面,他們表現得相對較弱一些,在實訓課中,還缺乏對問題的分析能力和解決能力。
2.實訓內容比較落后
一些職業院校在電工電子實訓內容上不注重更新,一些實訓內容被沿用了很久也沒有做過修改,所以并不一定符合學生的學習實際,不能有效地提高學生的學習興趣。還有,在電工電子實訓過程中,學生需完成的工作非常地簡單,根本就不能幫助學生加深對電工電子理論知識的理解。比如,在一些小制作項目中,學院一般是購買集成電路套件,所以只需學生完成焊接的工作,而不能使學生從集成電路中學到很多的理論知識。
3.校外實訓有名無實
為了提高學生的實戰能力,職業院校往往與一些企業進行合作,在企業建立實訓基地。但是對于一部分企業來說,企業并不愿意這樣做,因為這樣不能給企業帶來很多實際的利益;還有一些企業則比較喜歡與本科大學建立實訓基地,而對職業院校的學生能力持懷疑的態度,所以也不愿意與職業院校進行合作;另外一個原因就是職業學校老師在帶領學生進企業學習的期間,只是讓學生去參觀,而沒有讓學生參與實踐,所以學生并不能從企業實訓中學到很多的知識。
4.安全防范意識不夠
電工電子實踐有一定的危險性,如果操作不當,就容易引發人身安全問題。在以往電工電子實訓中,學生和老師接觸到的電路和設備安全性能較低,所以學生和老師在操作時都會格外小心。而現在學生和老師接觸到的電路和設備安全性能有了很大的提高,所以學生和老師在具體操作的時候降低了安全防范意識,反而容易出現一些安全問題。
二、提高職業院校電工電子實訓教學效率的措施
1.提高學生學習興趣
為了提高電工電子實訓教學的效率,職業院校必須首先提高學生的學習興趣,讓學生積極、主動地去參與學習。老師可以帶領學生學習企業流程,把課堂所學理論知識與實際的操作流程結合起來,然后再給學生講解。在實訓期間,老師需要讓學生親自參與實踐,讓他們在實踐中發現問題和處理問題,提高他們解決實際問題的能力,也讓他們通過實踐進行思考,激發他們主動地去思考專業知識,將解決實際問題和學習專業理論知識進行有機的結合。只有這樣才能夠讓他們明白學習的目的,才能夠讓他們確定具體的目標,才能夠提高他們的學習興趣。
2.提高校外實訓有效性
為了給學生提供充足的實踐機會,讓學生在實踐中真正的成長,職業學校老師一定要帶領學生認真參與企業實訓,通過老師與學生的實踐表現,讓企業看到職業院校師生的實踐成果與能力,使得企業愿意與職業院校進行合作。比如,在參觀企業生產過程中,老師可以帶領學生對企業的修齒機、下齒機、超聲波融接機和穿頭機等進行設計和技術更新,改用PLC控制穿頭機,進行軟件升級。學生與老師認真參與企業實訓,不僅可以讓學生學習新知識,使他們加深對學校所學理論知識的理解,還可以給企業帶來利益,讓企業看到與職業院校進行合作的好處,從而加大與學校的合作力度,為職業院校學生提供更加廣闊的實訓基地。
3.有效利用實驗實訓室
職業院校要充分利用現有的資源,讓學生有效地利用實驗實訓室,在技術更新基礎上,對設備進行研發,看如何使設備更加有效地工作。職業院校可以和企業一起合作,將企業購置的一些還不能夠進行有效利用的設備搬到學校的實驗實訓室來,由老師和學生共同進行研發,然后再投入企業進行生產,這樣既可以讓學生提高實踐能力,又能夠使企業得利。
4.合理安排學生就業
學生在企業實訓的過程中,學校可以作為一座橋梁,讓企業通過觀察學生在企業的實訓表現,選擇一些優秀的人才到企業就業。這不僅可以解決一部分企業找優秀人才難的問題,而且還可以幫助學生解決找對口工作難的問題。一些學生在實訓過程中被企業看中,然后與企業簽訂就業協議,不僅可以為其他學生樹立榜樣,鼓勵他們好好地進行實訓,好好表現自己,而且還可以宣傳職業院校的“訂單式”教育模式。
總結:
職業院校是培養實踐型人才的搖籃,學校需要強化實訓教學,讓學生在實訓過程中真正地鍛煉自己的實踐能力,增加學生對書本理論知識的了解,提高學生對知識的運用能力。在職業院校電工電子實訓教學中,學校和老師要著重提高學生的學習興趣,有效地利用學校實驗實訓室和校外企業實訓室,讓學生有充分的實踐機會,并且讓學生在實訓過程中發揮自己的聰明才干和創新能力,以幫助電工電子專業學生實現更好的就業。
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關鍵詞:高職教育 實踐 教學經驗 創新與思考
中圖分類號:G420 文獻標識碼:A 文章編號1672-3791(2016)04(b)-0000-00
隨著近幾年我國的高等職業教育取得了較大的發展。高等職業學校必須堅持“提高學生綜合素質,促進學生實踐能力、創新能力和創新意識的人才培養模式”,而作為高等職業專業基礎課程之一的《電工與電子技術》教學更是離不開實踐。
我校為迎接教育部高職高專院校人才培養水平評估,學院加大了對實驗設備的投入,大大改善了實驗環境、提高了實驗設備的檔次, 尤其為我們汽車系新增添了電工電子實驗室,能夠使理論教學與實踐教學有機的結合,從而解決了歷年來“電工電子難”的問題。為我們在實踐教學和管理上進行的許多重大的改革提供了一定的保證。
1更新實踐教學理念,明確實踐教學與理論教學關系
要使實踐在職業教育中發揮功效,就必須改變以往教師重理論輕實驗、重傳授輕引導等與職業教育不相適應的現象。
1.2更新教師的知識結構,提升教師的實踐教學能力
重視實踐的應用,實現教與學、理論與實踐、書本知識與直接經驗的真正統一,同時更重視教師的自我教育和自身素質的提高。電工電子課程的實踐教學要強化教師兩大方面能力,一方面要認識各種電工電子器件、讀懂電路圖、熟悉各種電器設備和電子設備的基本知識為平臺的基本業務能力;另一方面要熟練使用電工電子儀器進行元件的檢測、熟練使用常用電工電子工具、具有現代電子制作工藝技術的能力等綜合實踐技能。
電工電子是高等職業院校電子類和機電類專業的重要基礎課程。能否掌握好電路和電子線路的基本知識及有效的分析方法,對于同學們學習好后續的專業課程及從事相關領域的工作將會產生直接的影響。為此,本人就目前電工電子教學實踐表達了自己弱弱的觀點。
1.2目前電工電子實踐教學存在以下問題:
1)個別院校的實驗室教學經費不足,與實際教學相適應的實驗場地、實驗設備相對匱乏,這是制約電工電子實驗教學質量面臨的最根本最嚴峻的問題。2)電工電子實踐教學的內容在實際教學安排上只是叫學生做一些驗證性的實驗,無法達到實驗教學的真正目的。3)對于個別高職院校存在“雙師型”教師隊伍建設不足的現象。4)無法實行因材施教。高職學生思維較活躍,但入學成績較低,理論知識和實操能力相對薄弱,同時認知水平有限,學習興趣也不濃厚,素質參差不齊,動手能力存在很大的差異性,如:動手能力較強的學生不能充分發揮其主動性,而能力較差的學生又會感到相當吃力,很難達到實驗教學的真正目的。
2如何改革與創新電工電子實踐教學
2.1實驗設備和實訓基地的建設應加大投入力度
高等職業教育的目的是為社會培養各類應用型技能人才,更注重的是學生的實際操作能力,電工電子課程的教學更是如此。為了能夠解決這些問題,必然要從以下幾個方面入手:
(1)各高職院校要加強實踐教學的硬件投入,為了能夠培養出企業所需的應用技能型人才,學校要根據本校的實際情況購置實訓設備。
(2)同時要加大電工電子實訓經費投入,電工電子實踐課程中所需的耗材的消耗量較大,而目前各院校在這耗材方面的投入少之又少。針對這種情況,各院校應根據實際電工電子實踐教學計劃和大綱的要求,對實踐所需的經費加大投入力度。
(3)應加強校企合作。在加強硬件投入和加大經費的基礎上,加強校企合作是提高電工電子實踐教學行之有效的途徑之一。學校可以充分利用企業的實踐資源進一步改進教學效果,做到與社會和企業的接軌。
2.2結合企業、社會所需人才的標準,不斷更新知識和實訓項目。
電工電子教學要與時俱進,跟上科技發展的步伐,所以在實踐教材的內容上應及時調整和拓展實踐教學內容。
2.3加強“雙師型”教師隊伍建設,并提高其待遇
“雙師型”教師要求具備兩方面的素質和能力:一要具有較高的文化和專業理論水平,有較強的教學、教研能力和素質;二要有廣博的專業基礎知識,熟練的專業實踐技能。
4、教師在教學中應因材施教,注重培養學生的動手操作能力,幫助他們找到科學有效的學習方法和策略,提高學習效率。
3考核方式的改革,實現實驗考核過程化
考核方式應綜合體現實踐內容的改革、實踐方法與手段的改革,注重學生小設計小制作探究過程、注重綜合實驗過程中故障的排除與電路調試技能,總之考核要以實驗專項技能的培養為目的,將考核結果細化與量化。
4電工電子實踐教學的改革方向
高職院校實驗教學目前受到重視的程度是空前的,如何有效地提高電工電子實踐教學的效果,確保課程的教學質量,我認為應從以下幾方面加強改革與建設的力度。
1)集合社會的力量,形成具有指導價值與使用價值的公共資源。2)集合院校團隊的力量,建設各院校具有特色的教學資源。3)進一步加強師資隊伍的建設,切實提高教師實驗指導能力。4)繼續革新實踐的教學方法和實驗的教學內容。
高職院校的電工電子實踐教學的改革與創新是理論課程教學改革的重中之重,各院校要從目前的實際情況出發,因地制宜,不斷的進行試驗探索,從根本上解決實踐與理論教學脫節的問題,為社會培養出高素質、高志向、高技能應用型人才,以滿足社會主義現代化建設對專業人才的需求。
參考文獻
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關鍵詞:高職院校;創新;實訓
中圖分類號:G71文獻標識碼:A文章編號:1671-1297(2008)08-032-02
一、 前言
隨著社會進步和經濟快速發展,需要大量技術應用人才,而高職教育正是培養適應生產、建設、管理、服務第一線需要的高素質技術應用型人才。因此,發展高職教育對滿足社會主義現代建設的需要、普及高等教育、提高民族素質、完善高等教育結構和教育產業經濟增長都具有非常重要作用。
實訓教學是高職教育發展關鍵,而“培養學生創新能力”又是實訓教學的重點,因為培養創新意識和提高創新能力是實訓創新教育宗旨。實訓教學創新本質是通過培養學生扎實的專業知識和職業技術、良好的基本素養和對知識綜合應用能力,使之具備自主學習、自主思考、自主實踐、自主解決問題的能力。
筆者結合我院在建設電工電子實驗室和實訓教學實踐經驗,就培養學生實訓創新能力,從學院、實訓教師和高職學生等方面進行了初步的探索,今將有關體會供參考、指正。
二、 學院在充分調研和總結的基礎上,構建科學、全面的實訓體系
(一)構建形式靈活、內容豐富的實訓課程體系
學院在多年實訓教學實踐中,發現課程體系的設置存在如下問題:1、傳統實訓課程教學基本理念存在誤區,疏忽了高職院校人才培養側重點,實訓課程大多在模仿本科類實訓課程。2、很多高職院校實訓內容比較陳舊,跟不上社會和經濟發展需要,導致學生進入生產崗位,出現需要重新學習的尷尬場面,使學生產生了學習無用的錯誤認識。如某些實訓項目已經被沿用了幾十年,但這些內容目前在實際生產活動中很少使用,缺乏時效性,很難引起學生興趣。再如,在很多實訓制作項目中,學校成套購買集成電路,而學生完成的人工部分就只剩下焊接工作,這對培養學生的創新意識和理論知識的掌握用處不大。
學院在充分總結了交通行業對電工電子技術要求的基礎上,調整現行的實訓內容,初步建立基于電子電工實訓教學的綜合課程體系,如圖1所示。
其中第一部分是基本技能訓練,這是電工電子實訓教學的基礎,主要涉及基本設備和儀器的認知、調整、使用操作和初步維修以及相關的必備電腦操作能力;第二部分是專業技能訓練,涉及電工和電子工藝實訓;第三部分是選修課程,主要是拓寬學生知識面,了解最新技術發展現狀,為以后工作和深造打下基礎。
圖1電工電子實訓課程體系
同時,在教材的選擇上,學院進行了一系列嘗試。目前高職教育中,針對交通行業的電子實訓教材較少,大部分是近電類的高職、中職教材。學院除了盡可能地收集各本科和高職院校的教材,吸取經驗之外,還組織實訓指導教師到上海、浙江等地的高校、企業、工廠去參觀學習。根據本校的實際條件和專業設置特點,組織有經驗的教師和考評員自編了一套實訓指導書,突出了基礎性和交通行業的適用性,在實際使用中取得較好效果。
(二)建設開放式實驗室和實訓基地
構建開放式實踐教學體系并不完全是簡單地將實驗室、實訓基地大門打開,而是通過學生自己根據課題和愛好,自己選擇實驗項目,或獨立擬定方案。實訓指導教師主要負責對實驗方案的可行性、安全性和效果進行審查,給予必要的啟發和引導,在實驗完成后,對實驗結果和實驗報告進行評價和總結指導。我院在開放實驗室和部分實訓基地之后,很多學生通過預約方式參加實驗,極大發揮了學生積極性,培養了學生良好的個性,激發了學生創新思維。在今后工作中,要爭取做到兩點:1、只要實驗條件允許,學生可“全天候”地到實驗室做實驗;2、實訓基地和實驗室,不僅應對本學科、專業的師生開放,而且應對跨學科、跨專業的師生開放,同時還應考慮對社會開放的問題。
(三)加大實訓基地建設
實訓基地是完成實訓教學的物質基礎,我院的電工電子實訓基地建設工作,參考了《南京市高等職業教育實訓基地驗收標準》、《教育部高職高專院校實踐教學基地評估方案》,以大力發展職業技術教育為主線,堅持以服務為宗旨、以就業為導向的辦學理念。首先,充分利用學院現有設備,初步加強對實驗室改造。其次,要加大學院實訓教學部分的資金投入,但是切忌不能盲目建設,要與培養目標和專業要求緊密結合,同時要考慮與目前現場生產實際或近期生產技術發展的裝備水平相匹配。同時,考慮優化實訓資源配置和共享以及加強校外基地建設。
三、更新實訓老師教育觀念,改進教學模式
培養學生創新能力,對學院實訓老師的教學觀念和教學模式提出了新的要求,在實訓教學中,筆者通過以下幾個途徑進行了嘗試:
(一)更新教育觀念,增加學生創新意識
首先,傳統的實訓課程理論教學基本上是一種模式,即“教師講,學生聽”,這種“倉儲式”教學方式很難適應時代的要求。為此,課堂教學要不斷擴展自身的功能,可以從如何獲得訊息和教授及時、有效的知識方面下工夫。課件制作中可運用大量的素材向學生展示知識。如電工安全用電教學中,運用大量實例,講述用電常識以及觸電急救措施。其次,教師要善于改變角色,要從指揮者走向引導者。隨著網絡信息迅猛發展,學生有很多知識是從網絡中獲得。好的教學方式是引導學生去探求知識,引導學生走向成功的彼岸,做到“授之以漁”。
再次,要克服以我為中心的傳統中國教育心理,要最大限度地讓課堂“活”起來,讓學生“動”起來,在實訓課程中要盡可能多設計一些學生操作性的環節。
(二)多媒體教學手段在電工電子實訓教學中的應用
多媒體教學利用現代計算機技術,融圖形、圖像、文字、音效、視頻于一體,使學生同時通過視覺和聽覺的刺激接受知識,由于多媒體教學的集成性和交互性特點,既能將來自各種電子媒介的信息進行集成,又允許教師通過編程或與計算機進行對話而主動的控制計算機,完成教學任務,改善傳統教學中的說教場面,使之更加形象、友好,更加接近現代氣氛,易為學生接受。特別在電工電子實訓教學中,可以采用多媒體課件來模擬課程實驗與演示、模擬現場操作的界面,對理解理論概念、熟練操作技能、降低教學成本,起到重要作用。
(三)實訓理論教學增加互動性
實訓指導教師主講核心內容,主要包括核心概念、原理和分析方法以及動手注意事項,同時提出據此可進一步深入實訓項目分析討論的內容,特別是提供與之相關的設備、儀器和相關電路,讓學生積極參與討論,組織小組和班級形式的討論和交流,這就大大地提高了學生的主動參與性,激活了學生的創新思維活動,開拓了思路,最后再由教師進行綜合分析評論,并通過演示或仿真直觀地得到正確的結論。這種互動式教學方式在實訓中的應用效果很好,學生反映這種方式學得活、記得牢,在完成作業或實驗中也明顯農現出具有正確、清晰的思路
(四)提高教師自身素質,建設“雙師型”隊伍
高職教育需要既有理論深度又有實踐經驗的“雙師型”教師隊伍,在實踐上可以通過以下幾個途徑:1、 學校應為教師創造更多的參觀、進修、實踐等學習機會,使實訓教師取得中高級技術崗位證書,提高實訓教師綜合素質;2、鼓勵實訓教師積極參加學校科研工作,提高自身素質;3、加強新進實訓教師的崗前培訓工作,安排新教師到對口的單位或者學校實訓基地進行一段時間實習。
四、提高高職學生基本素質和專業技能
與本科院校學生相比,高職學生基本素質和學習能力等方面有別于本科院校學生,普遍存在著內在學習動力不足,學習目的性不明確,理想和信念相對不穩定等特征,特別是在實訓課程教學中以上特征表現尤為明顯,還表現出分析問題和解決問題能力不強。
筆者根據學生就業方向和相關行業特點,結合學院環境條件的實際情況,在以下幾個方面進行了嘗試:
(一)做好學生答理工作
實訓教學以學生為主體。整個實訓的設計和操作都是由學生親自完成的,與實訓理論教學相比具有更大的獨立性和自由性。因此,在每次實訓前,要求學生充分預習該次的實訓項目,明確實訓目的、儀器設備、步驟及內容,使他們在實訓中做到心中有數。在實訓過程中,老師要引導學生積極思考,認真操作,達到預期目的;加強學生動手能力的培養,發揮學生主觀能動性,指導老師要根據教學儀器設備的臺套數和學時數,合理安排學生的分組數,使每一個學生都能在實訓課內有動手操作機會;同時,指導老師要及時發現學生的不足之處加以引導,以幫助學生加深對實訓及理論的理解。
(二)堅持標準,嚴格考核
實訓技能考核,可以使學生明確實訓目的和重要性,從而激發和調動學生的學習積極性和主動性,有利于培養學生的創新精神和實踐能力。同時,實行實訓技能考核也必將會改善實訓教學效果,提高教學質量,促進教育規范。實訓技能考核包括參加實訓的態度、知識掌握的深度、操作能力、質量安全等方面的內容。焊接水平、元器件識別和檢測能力、安裝工藝質量、調試都進行考核,每一項都有評分標準。按照標準做好每個學生的考核記錄,還要根據出勤等綜合評價。
(三)增強學生的安全意識,為提高創新能力打下基礎
很多年輕高職院校教師和學生都很容易淡薄人身安全和儀器設備安全,試想,缺乏安全意識的學生創造出的產品必然會存在很多安全隱患。可通過參加社會實踐和企業調研工作等方式,以親身經歷和借鑒以往教訓,提高學生安全意識。
(四)給學生機會,解決企業部分實際生產問題
沒有實際參與實踐學生無法深刻體會到一些理念,沒有這一環節,所謂的實訓學習都不能說是成功。在和中船綠州集團合作開發項目的實訓學習過程中,師生一起對綠州集團的船舶齒輪箱機進行了技術更新和設計,比如讓原來基本電路控制原理方式轉變為PLC控制,這大大提高了設備可靠性,取得了綠州集團的好評,提高了學院知名度和美譽度,更是極大鼓舞了學生的學習和動手熱情。
(五)鼓勵學生組織相應的協會,促進發揮其積極作用
學校鼓勵對電工電子實訓感興趣的學生成立電工電子實訓技術協會,充分利用和發揮協會的積極作用,開展各種活動,如定期開設專題講座、科技月等活動,打破年級界限,讓更多的同學參與進來,增強學生的學習興趣。也可以參加全國或省里組織電工電子方面的競賽,如“全國大學生電子設計競賽”、“挑戰杯”等科技活動,通過這些形式增強學生的動手能力和創新能力。同時,可堅持在每周或節假日義務為學院職工及當地市民維修家用電器,讓學生接觸社會,在實踐中培養學生的動手能力與團隊合作精神,增強學生的學習興趣與能力。
五、 結束語
隨著世界經濟的快速發展,對電工電子實訓教學提出越來越高的要求,尤其是如何培養學生的創新意識,提高創新能力問題。筆者通過一些教學經驗和實踐探索,從構建科學實訓體系、改進教師教學理念和教學模式以及提高學生專業技能等方面進行探討,期望能給高職院校實訓教學中的學生創新培養提供有益的幫助和啟發。
參考文獻
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關鍵詞:電工電子;實訓;汽車;高職
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1671-0568(2013)32-0156-02
電子技術的迅猛發展,使得汽車由傳統的機械產品變為典型的機電一體化產品,也使得汽車技術在安全性、環保節能性及智能化等方面日益提高,可以說汽車電子技術已逐漸成為汽車高新技術的特征。目前,我國在汽車電子產品的生產及汽車檢測維修等崗位,需要大量的技術人員來從事汽車電子電氣產品的生產制造、裝配、檢驗檢測、維修保養等工作。鑒于社會對汽車專業技能型人才的需求,給高職院校汽車專業的專業基礎課程《電工與電子技術》提出了更高的要求。作為該課程的補充和深化,《電工與電子技術》實訓課程對于后續專業課的學習,以及今后從事汽車電子技術方面的工作都具有非常重要的作用。
一、汽車專業《電工與電子技術》實訓課程的現狀
作為一門實踐性很強的專業基礎課,我院非常重視學生實際操作能力的培養,因而《電工與電子技術》理論課結束后,安排有兩個星期共52個學時的實訓課。然而,該實訓課程的實訓設備和師資一直依托于機電系,由于實訓設備并非汽車專業專用,而且實訓教師多半從事機電類專業教學并沒有汽車專業背景,這就使得實訓內容缺乏針對性,不能切實為后續專業課的學習奠定良好的基礎。考慮到上述情況,筆者認為非常有必要對汽車專業《電工與電子技術》實訓課程進行改革。
二、三項改革措施
1.建設專屬于汽車專業的實訓室
在建設汽車專業電工與電子技術實訓室時,可以依托現有的汽車電氣電控技術實訓室,將一些汽車電氣設備、零部件及傳感器等調用到電工與電子實訓室使用。添置新的實訓設備時,也可兼顧后續專業課的使用。因此,從長遠來看,實訓設備的利用率將會提高,并不會造成太多的資源浪費。
2.建設具有一定汽車專業背景知識的實訓師資隊伍
汽車專業雖然不是我院的重點建設專業,但近幾年該專業的招生和就業一直很不錯,在校學生數也可達五六百人。但是,長期擔任本實訓課程且具有一定汽車專業背景知識的教師只有兩人,只有培養一支較強的師資隊伍,才能讓本實訓課程更好地服務于后續專業課。目前的問題是有汽車專業背景知識的教師對電學不夠精通,而精通電學的教師又不具有汽車專業背景知識,無論將哪一類教師培養為本實訓課程的任課教師都不是一朝一夕能完成的。因此,師資隊伍建設是難點,也是一個長期的過程。
3.設置適合汽車專業的實訓項目
實訓內容的選擇及實訓項目的設置,是本實訓課程能否為后續專業課做好服務的關鍵。本著突出專業針對性、實用性,以及培養學生職業能力的原則,需要將電工電子技術與汽車電氣及電控技術有機結合在一起,因而可將后續專業課中涉及汽車電氣設備或電子控制模塊的內容引入本實訓課程中。這樣,一來可以使教學貼近實際應用,激發學生的學習興趣,培養專業思想和對專業的熱愛;二來可以使學生增強走向工作崗位的適應能力。此外,還可以減輕后續專業課的部分教學任務,使教師和學生把精力集中于其他的重點和難點,從而提高教學效率。
三、實訓項目初步設想
筆者基于以上分析,以及多年的教學實踐,提出以下4大類實訓項目,以期更好地為后續專業課的學習服務。本實訓課程設計為52學時,前提是學生已完成《電工與電子技術》理論課的學習,且做過一些電工電子技術方面的實驗,對數字式萬用表、示波器等常用儀器儀表有一定的了解,知道基本使用方法。
1.常用儀器儀表的使用及基本電路元器件檢測
以掌握數字式萬用表和示波器的使用為主要目標,使學生經過一定時間的練習后能熟練使用數字式萬用表進行電壓、電阻、電流等物理量的測量,并能利用萬用表對一些常用元器件(如電阻、電容、線圈或繞組、二極管、晶體管等)和電氣線路進行檢測;能熟練使用示波器對信號進行觀察和測量。計劃為5學時。
2.汽車常用電氣設備、零部件及傳感器的檢測
以掌握汽車常用電氣設備或零部件的檢測方法為主要目標,可考慮的電氣設備或零部件有點火線圈、起動繼電器(或喇叭繼電器)、閃光繼電器(或刮水繼電器)、汽車交流發電機(包括定子繞組、轉子繞組、電刷、整流器)、電子式電壓調節器、起動電動機(包括電樞繞組的、勵磁繞組、電刷、換向器等)、起動機電磁開關、電子式點火控制器等。可考慮的傳感器有線性節氣門位置傳感器、水溫傳感器(或進氣溫度傳感器)、電磁感應式轉速傳感器、霍爾效應式轉速傳感器、光電效應式轉速傳感器等。計劃為10課時。
3.部分汽車電氣線路連接與檢測
挑選幾個有代表性的汽車電氣線路讓學生進行線路連接與檢測的練習,可供選擇的有喇叭線路(帶喇叭繼電器)、汽車轉向燈線路、鼓風機線路(帶調速電阻)、刮水電動機控制線路(永磁雙速電動機,帶間歇繼電器)、電動車窗用電動機控制線路(電動機可進行正反轉)。計劃為15學時。
4.汽車應用電路實例制作
挑選幾個汽車電氣電控技術中用到的電子電路,通過讓學生自己動手制作并對電路進行性能測試,進一步加深對相關理論知識和電路工作原理的理解。可考慮的電子電路有LED檢測試燈(二極管單向導電性的理解和應用)、直流穩壓電源(整流、濾波和穩壓的基本原理)、閃光繼電器或刮水繼電器(晶體管或555時基電路構成的多諧振蕩器應用)、汽車氧傳感器濃稀指示電路(電壓比較器的應用)或充電系電壓監視器(窗口電壓比較器的應用)、汽車密碼鎖電路(邏輯門電路的應用)等。由于學生沒有制作電子電路的基礎,在本實訓項目前應安排學生進行焊接練習。設計為22學時。
汽車專業的《電工與電子技術》實訓課程,必須以汽車專業的職業需求為導向,教師的專業背景知識、實訓設備及實訓項目的設置可使該課程為后續專業課的學習奠定堅實的實踐操作基礎,這三方面的改革和進取都不是一朝一夕能實現的,需要學院的大力支持,更需要汽車專業教師的不斷思考和積極行動。
參考文獻:
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一、實踐性教學體系的構建
體系的完整性、有序性必須具備受動、驅動、保障及調控功能,這樣才能高效運行,以此實現目標。由此,可把實踐性教學分為如下六個體系:目標明確化的教學體系、課程計劃模塊化的體系、教學內容項目中心化的教學體系、實操條件現代化的體系、管理職責化的體系、教學過程化的評價體系。各個分體系間要搭配合理,全面統籌兼顧,以達到良好的整體效果,只有如此進行教學,才能確保教學體系的高效運轉,才能培養出高質的中職學生以達到中、高級技術人才的要求。以下結合實際介紹各個體系的建立。
1.課程建設要大量的投入和配合
課程的開展要以先進的實驗設備和實驗儀器為基礎,這是實踐性教學體系的關鍵因素。要全面更新所有課程教學的硬件設施,淘汰陳舊而落后的設施,大力投資建設尤其是實訓設備的投資建設。
2.加強與外界交流
實現與其他學校等實訓基地的共同建設合作,整合本校資源,最大限度地為學生的實踐教學提供服務。按照需要利用一切可利用資源,如增加與校外實訓基地簽訂合作協議,保障系統化教學模式的順利實施。學生的實踐不僅要在教學中而且要到實地實踐,因此學校應該加強與社會企業等實訓基地的合作,為學生創造更多實習機會,同樣為學生爭取實習報酬,以減輕學校的教學壓力,實現學校與企業的互利共贏。此外,可以充分利用校內的資源解決一部分學生的實際操作實習。
3.構建實踐教學體系所需要的師資條件
當前主要的教師隊伍都是高等院校的本科畢業生或研究生,聘請工作經驗豐富的技師和優秀的高級電工作為實習實操教學的指導教師。除此之外,我校還自己培養教師,然后通過國家技能考級的鑒定,使非電工電子技術專業教師也能夠達到“雙師”標準,促進基礎課程優秀考核通過的教師向專業基礎課程教師轉變;招收具有高級電工證書的優秀畢業生來我校任教實習;積極地從企業聘請高級技術顧問為我校的實訓做指導教學。
二、注重訓練實踐技能,提高動手能力
實踐教學,最重要的是學生自己動手。在實踐教學過程中,為了突出教師的主導作用,可綜合運用多種教學模式,調動學生的主觀能動性,努力達到教與學的完美融合。
在基本的電路理論講解結束后,對一個具體的電路進行討論,再分組讓學生自己練習,讓學生對實驗臺首先有一個宏觀了解,然后從安裝最簡單的照明電路開始,到安裝通電延遲帶能耗制動的星形轉三角形的電路,由簡單到復雜,給學生一個逐漸適應的過程。學生經過電路課程理論的學習和具體電路的安裝,很自然地掌握了比較完整的電路理論知識,并且具備了一定的實際動手能力,而且鍛煉了分析問題和解決問題的能力。
在教學中,教師應不斷研討、改革實訓教學內容,隨時變換教學方法,引導學生及時發現設備上損壞的零部件并更換。設置實驗課題,使學生經過相關課題的實際動手操作之后,不僅掌握相關的實踐技能,而且對所學的理論知識形成更深刻的認識。合理安排學生組隊,讓學生兩人一組安裝線路,這樣不但培養了他們的團隊意識,提高了交際溝通、團隊協作能力,而且使其不自覺地學習和掌握了各種測試技術與實驗方法。
在電工電子實訓過程中,多數學生是初次接觸電器設備,大都存在對電的恐懼。此時,教師應加強引導,除要對學生進行必要的安全教育外,還應鼓勵學生多動手。為了消除學生對電的恐懼感,由易到難、由簡單到復雜,逐步引導學生進入角色。首先,用做好的課件對學生進行針對性的理論講解;其次,進行簡單的室內照明電路的安裝;再次,用電機的正反轉電路的安裝作為過渡;最后,用通電延遲帶能耗制動的星形轉三角形電路的安裝作為考試項目進行實際操作。經過這樣的循序漸進過程,學生從不認識電路圖到能看懂基本電路圖、了解電路圖的一般規定、正確畫出電路原理圖和接線圖,到最后能熟練連接安裝好電路,動手能力逐步提高。
三、實踐教學的方法與途徑
在教學方法上,教師的主導作用在實踐教學中非常重要,在不同教學環境中要更加靈活地運用教學方式,激發學生的學習興趣,通過討論和啟發發散學生思維,調動學生的主動性,提高獨立思考的能力,通過模塊式和現場教學方式等,培養學生的創新精神和科學精神。同時,要充分利用現代教育教學手段和技術,大量開放和應用包括課件、電子教案、投影儀及模擬軟件的演示等方式。
在培養學生的學習能力時,要時刻發揮學生的主體作用,在實踐操作之前要對各個模塊進行預先了解,明確其實踐的內容、目的及要求,自主嘗完成實踐方案。實踐進行過程中的每一步驟都要認真思考,仔細聽講做好筆記,細心觀察實踐中的現象,不懂就要問,要善于分析,加強自我訓練,爭取盡快掌握技能。要對每一次的實踐進行經驗總結,分析和歸納學到的和遇到的技術要領和操作要點,以及不足之處和需要改進的地方。
l 焊接的體會
實習剛開始的一項訓練就是焊接。焊接是金屬加工的基本方法之一。其基本操作“五步法”準備施焊,加熱焊件,熔化焊料,移開焊錫,移開烙鐵,看似容易,實則需要長時間練習才能掌握。在不斷挑戰自我的過程中,焊接技術日趨成熟。當我終于能用最短時間完成一個合格焊點時,對焊接的恐懼早已消散,取而代之的是對自己動手能力的信心。由于在大一二我學的都是一些理論知識沒能體會到親自動手焊接東西實際操作過程是怎樣的。在這一過程當中我深深的感覺到,看似簡單的,實際上可能并非如此。這一次的實習沒有多少東西要我去想,更多的是要我去做,一看電路圖都懂,但沒有親自去做它,就不會懂理論與實踐是有很大區別的,看一個東西簡單,但它在實際操作中就是有許多要注意的地方,有些東西也與你的想象不一樣,我這次的實習就是要我跨過這道實際和理論之間的鴻溝。電工電子實習,是以學生自己動手,掌握一定操作技能并制作、組裝與調試為特色的。它將基本技能訓練,基本工藝知識和創新啟蒙有機結合,培養我的實踐能力和創新精神。作為信息時代的大學生,作為國家重點培育的高技能人才,僅會操作鼠標是不夠的,基本的動手能力是一切工作和創造的基礎和必要條件。
l 表貼收音機制作過程體會
經過電工電子實習,我學會了基本的焊接技術,表貼收音機的檢測與調試,知道了電子產品的裝配過程,我還學會了電子元器件的識別及質量檢驗,
n 表貼焊接:
在電焊的表貼收音機的時候,學會表貼電焊應該是我最大的收獲,下面簡單介紹以下表貼焊接的體會,表貼焊接最需要注意的是焊接的溫度和時間,焊接時要使電烙鐵的溫度高于焊錫,但是不能太高,以烙鐵接頭的松香剛剛冒煙為好,焊接的時間不能太短,因為那樣焊點的溫度太低,焊點融化不充分,焊點粗糙容易造成虛焊,而焊接時間長,焊錫容易流淌,使元件過熱,容易損壞,或者造成焊接短路現象。
n 調試與檢測:調試是一個非常艱難而又需要耐心的任務,但是它的目的和意義是十分重大的。我要通過對表貼收音機的檢測與調試,了解一般電子產品的生產調試過程,初步學習調試電子產品的方法,培養檢測能力及一絲不茍的科學作風。首先我要檢查焊接的地方是否使電路板損壞,檢查個電路元器件是否同圖紙相同,各個二極管、三極管是否有極性焊錯、位置裝錯以及是否有電路板線條斷線或短路,焊接時有無焊接造成的短路現象,電源的引出線的正負極是否正確。這些都我的培養動手能力及嚴謹的工作作風,也為我以后的工作打下了良好的基礎。
實習過程中自己的收獲
1. 在電子電工知識方面
1.熟悉手工焊錫常用工具的使用及其維護與修理。2.基本掌握手工電烙鐵的焊接技術,能夠獨立的完成簡單電子產品的安裝與焊接。熟悉電子產品的安裝工藝的生產流程。 4.熟悉常用電子器件的類別、型號、規格、性能及其使用范圍,能查閱有關的電子器件圖書。5.能夠正確識別和選用常用的電子器件,并且能夠熟練使用普通萬用表。.了解電子產品的焊接、調試與維修方法。
在電工方面我掌握了常用的電工工具,如鋼絲鉗、尖嘴鉗、螺絲刀、萬用表、電烙鐵等使用方法及注意事項。在電子方面,熟悉了常用電子器件類別,如電容、電阻、二極管等型號、規格、性能、使用范圍及基本測試方法。在理論知識方面,系統地學習了:①元器件的焊接技術 ②元器件基本知識和測試 ③萬用表的使用。
2. 在實習過程中自己的一些思考
實習過程中我學到的不僅僅只是上述電子電工方面的知識,更重要的以下幾個方面自己的一些思考與收獲
實習對自己的動手能力是個很大的鍛煉。實踐出真知,縱觀古今,所有發明創造無一不是在實踐中得到檢驗的。沒有足夠的動手能力,就奢談在未來的科研尤其是實驗研究中有所成就。在實習中,我鍛煉了自己動手技巧,提高了自己解決問題的能力。這次的表貼電路的焊接。培養和鍛煉我的實際動手能力,使我成為理論知識與實踐充分地結合,而且還具有較強的實踐動手能力,能分析問題和解決問題的高素質人才,為以后的順利就業作好準備。 實習,使我更深刻地了解到了實踐的重要性,通過實習我更加體會到了“學以致用”這句話的道理,終于體會到“實習前的自大,實習時的迷惘,實習后的感思”這句話的含義了,有感思就有收獲,有感思就有提高。
總之,實習使我獲得了表貼收音機的實際生產知識和裝配技能,培養了我理論聯系實際的能力,提高了我分析問題和解決問題的能力,增強了獨立工作的能力其中感觸最深的便是實踐聯系理論的重要性,當遇到實際問題時,只要認真思考,用所學的知識,再一步一步探索,是完全可以解決遇到的一般問題的。在實習過成中,要時刻保持清醒的頭腦,出現錯誤,一定要認真的冷靜的去檢查分析錯誤!在最后終于聽到自己所做的表貼收音機成功播放出動人的聲音,真的很高興,總算覺得自己的努力還沒有白費!
在此我很感謝王麗萍老師對我的細心指導,從她那里我學會了很多書本上學不到的東西,教我怎樣把理論與實際操作更好的聯系起來和許多做人的道理,這些東西無論是在以后的工作還是生活中都會對我起到很大的幫助,短暫的實習結束了,但卻給我以后的道路指出一條明路,那就是理論聯系實際的能力,提高自己分析問題和解決問題的能力,時刻保持清醒的頭腦,出現錯誤,一定要認真的冷靜的去檢查分析錯誤,思考著做事,態度端正,必能事半功倍。
電工電子實訓心得體會
電工電子實訓使學生了解和掌握電子產品制造、工藝設計系統集成與運行維修所具備的基本操作能力、識圖能力、簡單電路的制作及電子產品輔助開發能力。
本次實訓,我們一共做了六個項目,別是:
一、 三相異步電動機正反轉控制 通過這個實訓我們掌握了控制電路的接線及檢查的方法。學習了低電壓電器的有關知識,了解其規格,型號及使用方法。掌握了三相異步電動機的正反轉控制電路的工作原理,了解控制電路的基本環節的作用。
二、 三相異步電動機的星形-三角形減壓起動控制 通過這個實訓掌握了三相異步電動機的星形-三角形減壓起動的工作原理,加深了對控制電路的基本環節的作用的了解。也了解了繼電器的結構、使用方法、廷時時間的調整及在控制系統中的應用。
三、 白熾燈的雙開關控制及日光燈的安裝 通過這個實訓,我們學會了白熾燈的兩地控制方法。學會了日光燈的安裝。
四、 整流濾波穩壓電路 通過這個實訓,我們熟悉了線性集成穩壓電路的工作原理和特點。掌握三端固定及三端可調輸出電壓的集成穩壓器的使用。學習了測量集成穩壓電源的技術指標的方法。結合直流穩壓電源的制作、調試,練習和掌握電路板的焊接。
五、 單管放大電路 通過這個實訓,我們能夠識別相關的電子元器件。檢測其能否正常工作。能夠正確使用電烙鐵。熟練焊接電路板。能夠對電路板進行檢測,對電路板進行故障徘除。通過這個實訓,我們也了解了放大器的原理。
六、 rc正弦振蕩電路 通過這個實訓,我們能夠識別相關的電子元器件,檢測其能否正常的工作。能夠對電路板進行檢測,對電路的故障進行排除。
通過了為期兩周的電子電工實訓,我確實是學到了很多知識,拓展了自己的的視野。通過這一次的電子電工實訓,增強了我的動手打操作的能力。記得我在讀高中的時候,我幫家里安裝一個開關控制電路,由于自己的動手能力不夠強,結果把電路接成短路,還好因為電路原先裝有保險絲,才沒有造大的安全事故。而通過這一次的電子電工實訓,我就掌握了日光燈電路的安裝,學會了白熾燈的兩地的控制方法。也學習了一些低壓電器的有關知識,了解了其規格、型號及使用的方法。更主要的是,我還學會了電路的接線及檢查的方法。
在后面的幾個實訓的項目里有用到了一些常用的電子元器件,所以通過了實訓,我能夠識別相關的電子元器件,如電阻器、電位器、電容器、二極管、晶體管和三端集成穩壓器等常有的電子元器件。知道了它們的形狀、它們的分類、它們的型號規格、它們的用法以及如何檢測這些電子元器件的好壞。
在實際電工電子教學中大部分人一般認為,理實一體化就是理論與實踐相結合,通過對若干個電路的理論分析再安裝和測試這幾個電路,從而既學習了理論又掌握了實踐操作。這種做法的確很好,學生提高了學習理論的目的性的認識,同時不會覺得理論學習枯燥,提高了學習興趣,具有更高的學習積極性。但是,筆者認為理實一體化更應該在教學過程中對相關章節進行刪繁就簡、資源整合,開展模塊化教學。這樣,不僅能提高學生的興趣,還讓老師的教學有新目標,教學更貼近實際,側重于運用。
1.要修正電工電子課程的教學計劃
這是實施一體化教學的前提。根據培養目標,我們將學生所學專業的相關知識和技能分解成若干個課題,每個課題依據不同知識點又分成若干個子課題,每個課題都有具體理論和技能要求。通過實際教學的檢驗,這樣的教學過程不再是單一的學科教學,而是瞄準目標、圍繞課題的一體化教學。
2.電工電子教學場所需要一體化
這是實現理論與實踐一體化的基石。要實施一體化教學,就必須具有既能滿足理論教學又能滿足實訓教學的實訓場地,所以建好校內實訓基地是實施教學的保證。為了實現一體化教學,建議專門配備一體化教學教室,爭取做到一人或者兩人一臺實訓裝置。需要電力拖動實訓室、電工電子實訓室、PLC實訓室、常用機床故障排除實訓室、自動化控制實訓室等,理論和實訓環節都在一體化教室完成。
3.電工電子專業教師的師資要一體化
這是實施一體化教學的關鍵。可以組織理論教師節假日到工廠參觀見習、頂崗鍛煉,讓其彌補操作技能的不足;組織實訓指導教師參加各類培訓考試,以提高其理論水平;組織專業教師積極參加參加本專業各類技能競賽,促其成長,通過培養進一步提高專業教師的技能和理論水平。
4.使用的電工電子的教材要一體化
這是實施教學的理論精華。依據中等職業學校電工、電子類教學大綱及職業技能鑒定標準,按照科學性、針對性、實用性的原則,同時教材中要體現教學過程的連貫性,實訓階段目標的漸進性,各實訓階段要有明確的實訓目的、任務、內容、方法和考核等級等要求進行選編。
二、理實一體化教學應該注意的問題
理實一體化教學方式在電工電子課程教學過程中雖然提高了學生的操作能力,但是在實際理論教學中還需要注意理論和實際進一步結合,還應注意學生重視實踐不注重理論的情況,不僅沒有把基礎知識學透,還會造成所學知識遺忘。
三、采用一體化教學
[關鍵詞]實踐教學 電子實訓 仿真 教學改革
不論是從國際比較的角度看,還是從培養過程的具體分析看,在各種質量衡量指標中,我國高校畢業生實踐能力差的問題都相當突出[1]。而電子實訓,作為提高學生工程實踐能力的主要途徑[2-3],學生通過該課程以獲得電子制造工藝的基礎知識,掌握電子產品的生產過程。該課程旨在培養學生的工程實踐能力和工程素質,為大三、大四階段的專業課程的學習、課程設計、畢業設計打下基礎,更為畢業后從事實際相關工作奠定扎實的基礎。
EDA仿真技術是從事電子設計的工程師必須掌握的基本技術之一,很多課程如電路、模擬電子技術、數字電子技術和單片機技術等都通過引入或加強EDA仿真技術的應用來提高學生的創新能力和綜合能力[4-6]。但是,傳統的電子實訓教學過程卻忽視了仿真技術,學生的綜合能力不能進一步提高。在過去的一學年,中國計量學院工程訓練中心推行教學改革實踐,將EDA仿真技術引入電子實訓教學過程,大大提高了課程的教學質量。
一、課程教學改革的背景介紹
電子實訓課程采用集中教學的組織方式,教學內容安排如圖1所示,實習前期安排了基本技能實訓,包含焊接訓練、儀器儀表的使用訓練及基本電子元件的識別、檢測及使用訓練;中后期階段采用項目化實習的方式[7-9],培養學生的實踐、創新能力,提供多個實訓項目供學生選擇;對學有余力的學生,實訓中又增加了設計環節[10],鼓勵他們對現有的項目進行優化和改進,比如設計一個有源濾波器,并在電路板上實現以取代項目中的原有的無源濾波器,或者重新設計電路中的元件的參數來改變放大器的放大倍數,或者改進單片機中的已有的程序等等,以上是開展教學改革的背景和基礎;學生也可以自立課題,自行查找資料、購買元器件,裝配、焊接與調試直到完成自立項目。
圖1:改革之前的教學內容
雖然電子實訓課程多年來受到了學生的熱烈歡迎和廣泛好評,但目前的教學過程仍存在一些不足之處:⑴實訓過程尤其是在設計環節,存在元器件浪費嚴重的現象,學生用錯元器件的情況時有發生;⑵學生只關注了“動手”,而忽視了“動腦”,對項目的理論理解不夠深入,在電子產品調試過程中沒有很好地把理論和實踐結合起來,出現問題后,只看到表象,沒有通過現象看本質,不會從原理層面上分析和解決問題,學生的綜合素質沒有得到充分提高;⑶實訓課程對后續課程不能更好地鋪墊和支持。為解決這些問題,我們進行了教學改革,將EDA軟件仿真技術引入到電子實訓教學中。
二、教學改革的基本原則、實施和心得體會
1.教學改革的基本原則
⑴遵循“電子實訓為主,EDA仿真為輔”的原則。不能把改革理解為兩門課程的簡單合并,由于課時所限,這在教學實踐中也行不通。引入EDA仿真教學是為了更好地進行電子實訓教學,所以在教學內容、教學難度及教學質量的評價等方面,都要分清主次關系,不能喧賓奪主;⑵對EDA仿真教學內容在難度和深度上不作太高要求,要緊密結合電子實訓的教學內容,能夠滿足電子實訓的要求即可。
此外,教學過程中,結合兩門課程的特點,根據學生的實際情況,改革現有的教學模式。合理安排教學內容和實驗內容,改進教學方法,豐富教學手段,從而調動學生學習積極性,提高和增強學生學習的主動性和實踐動手能力,很好地實現教學目標,提高教學質量。
2.教學實施
(1)教學內容的安排和實施
在總課時不變,教學內容有所增加的情況下,如何才能保證電子實訓的教學順利完成,并能取得良好的教學效果,這是電子實習指導教師應該考慮的首要問題。
電子實訓的課時總量不變,引入的EDA仿真教學和實訓占用其中10個課時左右,教學內容上要“精”而非“全”。兩者在教學進度和教學內容的安排交叉進行、有機、有序地融合在一起的。
圖2:改革之后的教學內容
在項目化實習之前,教師先指導學生對所選的項目進行EDA仿真實訓,用軟件設計和仿真,待仿真結果達到預期目標后,再動手焊接、安裝與調試該電子產品。以實訓項目“紅外心率計”為例,學生先在計算機房用軟件Multisim或Proteus對該項目進行仿真成功后,再到電子實習實驗室進行該項目的實際制作,包括電子元器件的安裝、焊接,并對電路板上的各個功能模塊進行調試,最終完成實訓項目,真正做到理論與實踐結合。
此外,對于涉及項目設計環節以及自立課題的學生,也都要求他們先用EDA軟件設計并仿真成功后,再在電路板上實現。
這項教改課題開展以來,雖然增加了實訓內容,但電子實訓的課時和之前相比不但沒有感覺緊張,反而更顯寬松。學生在EDA實訓階段對項目的理解更深入了,掌握了其工作原理,熟悉了產品中所用的各元器件的型號和參數,在動手去裝配時出錯的幾率降低了,調試中出現問題之后,也會主動從原理角度去分析問題、解決問題了,節省了很多實訓時間。
(2)改革教學方法
在不同的實訓階段,指導教師采用不同的教學方法,尤其是對于EDA軟件仿真部分的教學,結合軟件教學的特點改進教學方法,比如,利用屏幕錄像軟件將軟件的使用方法、要點提前錄制好,并配以講課音頻;將教學中學生常見的問題以問答的形式集中編入電子文檔中。把這些教學資源連同教學課件都存放在教學網站上,實現資源共享,供學生隨時查閱,大大減少了學生對教師的依賴,同時也培養了學生的自學能力及解決問題的能力。
(3)改革原有的考核與成績評定方式,將EDA的考核成績納入其中
圖3:改革前后成績評定對比
在考核部分,EDA仿真考核與電子實訓的實踐動手考核不是相互獨立的,而是同一考核項目不同的考試形式,前者是在計算機上設計、繪圖、仿真后,再到實驗室把該考核項目的實際電路板焊接、調試成功,完成后者的考試內容。改革前后各部分成績在電子實訓總成績中所占比例如圖3所示,其中EDA考核成績占10%。
3.改善教學環境
(1)加強師資隊伍的建設
由于歷史原因,指導教師的隊伍存在師資力量參差不齊的現象,部分教師對EDA軟件不熟悉,整體教學水平有待進一步提高,安排教師定期外出參加相關培訓,提升教學人員的整體專業素養。
(2)大力推進實驗室硬件、軟件建設
及時更新計算機并定期維護和保養,升級EDA仿真軟件。
(3)改版已有教材,豐富并改進教學課件和學習資源
改進原版教材,增加EDA軟件仿真的內容,并編制相應的實驗報告指導書;整理EDA軟件仿真方面的學習資料,保證實習順利進行。
三、教學改革取得的成效
實施這項教學改革以來,取得了一舉多得的效果:
1.降低了實驗成本
學生在計算機上通過電路參數的調整來達到較好的仿真結果之后,再在電路板上來實現,減少了之前沒有引入EDA軟件仿真時學生經常需更換電子元器件的現象,從而大大節省了實驗成本,對于實訓中的設計性環節,效果更加顯著。
2.提高了學生的學習積極性,鞏固了理論知識
在實際動手搭建電路之前,學生還沒有見到電子產品的實物,而引入EDA軟件仿真之后,學生在電腦上通過繪制電路圖,仿真后就能看到電子產品的運行效果,對于后續的動手實驗充滿了極大興趣,加深了學生對電路原理的理解,鞏固了相關理論知識。
3.拓寬學生的思路和眼界,培植了學生的EDA的概念
按照教學計劃安排,電子實訓是在第三或第四學期,在該階段引入EDA仿真軟件的教學,可以將EDA的概念提早植入學生心中,對于大三、大四階段后續相關課程的學習打下基礎。
4.提高了電子實訓的教學質量
針對某個具體實訓項目,學生已經在電腦上設計、仿真通過了,對電路的工作原理,電路中涉及到的電子元器件的型號、類型及參數都非常了解,可以高效地完成實際電路的焊接、裝配及調試,出現問題及錯誤的幾率大大降低,即使出現問題,很多學生也能很快地獨立解決。在規定的教學課時里,雖然教學內容增加了,但教學質量卻提高了。
5.能把工程訓練中心的計算機房很好地利用起來,提高了現有資源的有效利用率
6.教學評價
通過對已參加過實訓的學生進行追蹤問卷調查,并溝通后續相關課程的任課教師,均表示學生能很快適應后續EDA課程的教學。
四、結束語
此項教學改革在中國計量學院實施已有一學年,取得了較好的教學效果,但仍存在一些不足和需要完善的地方,比如針對不同專業,在教學中沒有區別對待,應進一步深化改革,實施分類、分級教學。
項目:中國計量學院2012年校級教改課題(實驗專項)
編號:HEX2012083
項目名稱:電子實習EDA教學改革與實踐
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一、教學設計
智能車作為創意機器人設計的參考原型,是高校進行跨學科創新的典型工程案例,也是實現課賽結合的理想主題,在各類賽事和學科創新活動中獲得了較多成果。CDIO理念下的電工電子實習教學改革,將智能車成果轉化為教學內容,依據教學需要進行模塊化設計,完成教學適配,[7]以智能車主題貫通實習教學的各個環節,增加了課外自學內容,結合虛擬仿真開發技術,使學生在實踐中循序漸進,具備安全用電、電子制作、電子設計與應用創新的各項能力,實現了系統性的工程能力培養目標。教學設計方案見表1,下面從安全用電、電子制作、電子設計、進階引導四個方面進行介紹。
1.安全用電學生具備安全用電常識和解決日常用電問題的能力,是電工電子實習的最低要求。安全用電是工程實踐的基礎,須克服心理障礙,熟悉用電常識與操作規范,防患于未然,主要內容有安全用電常識、常用工具的使用、單相電路、三相電路。需要注意強弱電、交直流的結合對照,做好與后續實習內容的關聯,融會貫通,培養學生的信息獲取與利用能力。單相電路側重培養安全用電技能和看圖接線能力,主要內容是照明用電和室內配電實訓,了解交流市電的使用,在此基礎上加入智能車直流電源課外自學內容。電源作為電子產品系統的供配電部分,是系統調試和故障多發的重點區域,也是安全用電和電路檢修的關鍵環節,智能車電源模塊使用了7.2V電池,對外供電采用雙電源,7.2V直接為顯示模塊、循跡模塊和驅動模塊供電,變換為5V電壓后為MCU模塊供電,初學者容易接錯電源,造成元器件燒壞或者人體燒傷,須提示安全用電。三相電路側重培養看圖接線能力和信息獲取與利用能力,有動力用電和PLC自動化兩個實訓項目,主要內容是電機的繼電控制和PLC電氣自動化,在此基礎上通過智能車的驅動模塊了解直流繼電器及直流電機的控制,了解H橋驅動原理,智能車的驅動模塊用于運動控制,通過兩路控制信號分別對開關管和繼電器進行控制,以實現電機的速度、轉向等動作。達林頓管驅動電機進而控制速度、晶體管驅動繼電器進而控制行進方向。因為該部分屬選作內容,內容較多,比較實用,有助于培養學生的信息獲取與利用能力。
2.電子制作學生具備課外科技制作的能力,是電工電子實習的最低培養目標。電子制作包含儀器的使用、元器件的識讀檢測、焊接工藝、電路調試和整機裝配五個部分。其中儀器的使用和元器件的識讀要結合焊接具體電路來教學,尊重學生在實訓中的主體地位,邊講邊操作,考慮學生信息的獲取與利用能力和效率,有的放矢避免泛泛而談。焊接工藝是電子制作的基本功,主要內容有立方體的焊接、萬用板的焊接、印刷電路板的焊接和拆焊練習,其中立方體的焊接是焊接基礎,采用“準備-加熱-加錫-去錫-去烙鐵”五步訓練法教學,要求學生握持烙鐵要穩,養成焊前對烙鐵頭和引腳進行預處理的習慣,避免虛焊;萬用板的焊接推薦引腳直連法或者用單支線,訓練實例為智能車電源模塊,要求學生養成“先檢測,再焊接,焊前預布局”的習慣;印刷電路板的焊接訓練實例為智能車循跡模塊,學生通過印刷電路板的焊接對PCB結構和標識有一個初步的了解,為后續設計PCB奠定基礎。通電調試前,使用萬用表對照原理圖檢測電路,發現元件焊反或焊錯的,須進入拆焊環節,拆焊可用熱風機或加錫拆焊法,均勻預熱避免長時間加熱某個焊點,以免焊盤脫落;調試時沿電流方向依次檢測,查找虛焊或問題元件,掌握離線檢測電路的方法。通過智能車循跡模塊掌握運放的典型應用和運放電路在線調試的方法,初步具備依據電路原理進行調試分析與解決問題的能力。電子制作教學環節,學生多為初學者,要求指導老師“多演示、多巡視、多指導、嚴驗收”,拆焊練習屬于選作內容,方便學有余力的同學自我提升。
3.電子設計電子設計是是工程型人才培養的關鍵,是電工電子實習的重點內容,直接關系到培養學生的自主學習能力、設計開發能力和工程系統能力培養質量,主要內容包含電路仿真、原理圖繪制、電路板設計、電路板制作和整車調試。電路仿真是進行電子設計與驗證的便捷途徑,學生通過Multisim電子電路設計與仿真軟件,仿真智能車車燈模塊或顯示模塊,分析電路原理,了解集成運放電路典型應用與調試技巧,掌握電路設計的可行性仿真分析和虛擬儀器在電路驗證中的應用,為后續電路板設計奠定基礎。使用AltiumDesigner繪制電路原理圖,或進行原理圖修改,是進行電路板設計的前提,應注意易讀性和效率,學生在繪制智能車車燈模塊原理圖的過程中,要提前發放元器件,自然而然地了解軟件界面、元件與封裝。AltiumDesigner進行PCB電路板設計之前,利用前面焊接的循跡模塊PCB成品,使學生對PCB電路板有個感性認識,然后通過剛繪制的車燈模塊原理圖快速上手,初步掌握PCB設計流程和使用技巧,布置一些課外內容,例如布局原則、布線技巧、批量修改和機電匹配、幫助學生迅速掌握軟件[8],提高自主學習能力。通過熱轉印工藝,了解印刷電路板制作流程,每個環節建議設置簡短提醒,完成車燈模塊PCB的制作,在讀懂電路原理的基礎上獨立完成焊接與調試。最后是整車調試環節。利用已制作并調試成功的五個模塊,配上智能車底座和單片機最小系統板成品,要求學生分組完成整車調試,通過檢測跑道(或地圖)的黑線來自動調整小車前進的方向,使小車不脫離黑線跑完全程,從而實現小車的自動循跡,提高學生的工程系統能力和團隊合作能力,通過對電子設計因果的反思總結,提高學生的設計開發能力。
4.進階引導進階指導是實習課程的課外拓展,是課外創新的新起點。實習課程結束后,進行一次完整的梳理總結,便于知識結構的系統化,利于后續的課外創新實踐。圍繞智能車工程案例,總結單片機電路,梳理電子技術知識的典型應用;科普單片機編程和控制算法,引導學生以智能車為原型,進行創意智能車/機器人的擴展設計與創新,組織學生參加相關賽事,提升學生的應用創新能力。
二、成效
電工電子實習是校級公共實踐平臺,教研組根據現代工程教育理念,采用“分批次多層次多模塊”的方式,逐步推進教學改革,滿足了各個專業的需要。通過模塊化設計的智能車,實現了已學電子技術與后續單片機課程的對接;以單片機電路梳理電子技術典型應用,打通了實習教學各模塊和環節,從傳統的技能培養成功過渡到系統性的能力培養,提高了人才培養水平。制作的“電工電子實習課件(CDIO版)_跟我學做智能車”系列課件,在2014校多媒體教育課件大賽中獲獎,根據5個專業的教學測試,以及教學問卷反饋,完善了教學設計,取得了階段成果。在此基礎上,探索了課賽結合教學模式(圖2)。智能車項目的模塊化設計,考慮了與后續賽事的對接與關聯,預留了MCU編程、創意設計和硬件擴展等內容,把智能車成功打造為學生未來工程實踐的創新起點和參考范例,打通了實習與課外創新環節,引導學生提前進入了課外創新階段,通過組織學生參加智能車、機器人和飛行器等賽事,以競賽帶動學生參加課外創新活動,提高了學生的工程能力和就業競爭力。
三、結論