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電類專業(yè)課有效教學(xué)研究與實踐

電類專業(yè)課有效教學(xué)研究與實踐

 

廣西機(jī)械高級技校  楊杰忠  鄒火軍

 

【摘要】本文闡述了中等職業(yè)學(xué)校電類專業(yè)課教學(xué)的重要性和特殊性,首次提出了知識類型的分類教學(xué)法的思想,并針對不同性質(zhì)的內(nèi)容給出了相應(yīng)的教學(xué)方法,同時輔以實例做了應(yīng)用說明。

關(guān)鍵詞】中等職業(yè)學(xué)校   電類專業(yè)   專業(yè)課程   分類教學(xué)法

 

專業(yè)課教學(xué)直接體現(xiàn)中等職業(yè)學(xué)校的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo),直接反映專業(yè)教學(xué)水平和學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量,直接影響畢業(yè)生就業(yè)率的數(shù)量,以及學(xué)生的工作能力。因此,如何搞好專業(yè)課有效教學(xué)就成為從事專業(yè)課程教學(xué)的教師認(rèn)真研究的課題。

筆者通過對多年從事電類專業(yè)課教學(xué)的經(jīng)驗進(jìn)行總結(jié),提出了一種分類教學(xué)法。分類教學(xué)法要求首先對知識進(jìn)行分類,即授課前要將課程內(nèi)容進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的分類,按照基礎(chǔ)理論和基本原理部分、常規(guī)方法和成熟技術(shù)部分、新技術(shù)和新進(jìn)展部分、總結(jié)歸納部分等,區(qū)分出不同類別的教學(xué)內(nèi)容,并針對不同類別的教學(xué)內(nèi)容分別采用不同的教學(xué)方法。

一、基本理論和基本原理部分采用啟發(fā)式教學(xué)法

基本理論和基本原理部分的系統(tǒng)性和邏輯性比較強(qiáng),對此可以采用課堂講授和多媒體教學(xué)課件相結(jié)合的方式,并應(yīng)注重和強(qiáng)調(diào)將啟發(fā)式教學(xué)思想貫穿于整個教學(xué)過程中。

我們對啟發(fā)式教學(xué)法的理解和應(yīng)用情況如下:在講授過程中注意多問,一是教師自問自答;二是教師問學(xué)生,在關(guān)鍵點提出難易適中的問題讓學(xué)生回答;三是學(xué)生問老師,鼓勵學(xué)生大膽提出問題,活躍思維。

通過精心的組織和安排,通過提出和解決問題,解除學(xué)生對課程內(nèi)容理解上的疑惑,幫助學(xué)生澄清一些模糊的、甚至是錯誤的認(rèn)識,從而促進(jìn)學(xué)生對知識的理解和掌握,改進(jìn)和提高教學(xué)水平。

二、常規(guī)方法和成熟技術(shù)部分采用導(dǎo)學(xué)法

常規(guī)方法和成熟技術(shù)部分多數(shù)比較淺顯易懂,易于理解和掌握,沒有必要花費大量時間去講授,比較適合采用導(dǎo)學(xué)法。

所謂導(dǎo)學(xué)法又稱“導(dǎo)學(xué)式”教學(xué)法,它是在“啟發(fā)式”教學(xué)法的基礎(chǔ)上發(fā)展演化而來的,其包括“給出問題——自學(xué)——答疑——學(xué)生回答——教師講評”幾個教學(xué)環(huán)節(jié)。它要求以知識點為單位,課前教師要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容提出若干問題,讓學(xué)生帶著問題課下自學(xué),下次課首先讓學(xué)生口頭或書面回答問題,然后由教師根據(jù)學(xué)生通過自學(xué)對知識點的掌握情況進(jìn)行評述和總結(jié),最后再對存在的問題進(jìn)行重點的講述。

例如在講述《常用機(jī)床電氣檢修》課程里“CA6140普通車床電氣控制線路安裝、調(diào)試與檢修”中“認(rèn)識CA6140普通車床”這部分內(nèi)容時,雖然大多數(shù)學(xué)生對CA6140普通車床的工作過程和電氣控制原理沒有深入的了解,但學(xué)生在相關(guān)工種技能訓(xùn)練的實習(xí)時,已進(jìn)行了為期兩周的車工基本技能實訓(xùn),對其基本操作已非常熟悉。針對這種情況,在學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容之前,我們先給學(xué)生以下幾個問題:(1CA6140普通車床的主要功能有哪些?(2CA6140普通車床的主要結(jié)構(gòu)有哪些?(為了方便學(xué)生回答問題,我們特地設(shè)計如下圖1CA6140型車床外形與結(jié)構(gòu)圖的答題卡)(3CA6140普通車床主要運動形式和各運動形式的功能有哪些?(見圖2答題卡)帶著這些問題,學(xué)生邊看書和查閱資料,邊聯(lián)想兩周的車工基本操作技能實訓(xùn)時情境,甚至有些學(xué)生還到學(xué)校網(wǎng)絡(luò)中心,通過上網(wǎng)咨詢一些有關(guān)的問題。然后將得出的結(jié)論在答題卡上完成。

1  CA6140型車床外形與結(jié)構(gòu)圖的答題卡

2  CA6140型車床主要運動形式的答題卡

這種教學(xué)方式有效地克服了學(xué)生學(xué)習(xí)的盲從性,能夠使他們積極主動地參與教學(xué)的全過程,極大地激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)興趣,提高了學(xué)生自主獲取知識的能力,提高了課堂教學(xué)效率。經(jīng)比較,這部分內(nèi)容若采用傳統(tǒng)的講授法需要花費四五十分鐘,而采用導(dǎo)學(xué)法課堂上只需花費十幾分鐘,后者的教學(xué)效果也明顯好于前者。為了滿足課時壓縮和培養(yǎng)創(chuàng)新人才的要求,這種方法顯得尤為重要。

本方法在實施時要注意處理好三個問題:

1)精心設(shè)計導(dǎo)學(xué)提綱(即提出的問題),既能圍繞知識點,使他們在自學(xué)時抓住關(guān)鍵,又要能夠設(shè)法激發(fā)他們的興趣;

2)確保每個學(xué)生通過查閱資料和研究思考都能夠基本獲得正確的答案;

3)能夠及時解答學(xué)生在自學(xué)中遇到的疑難問題,確保教學(xué)效果。

三、新技術(shù)、新進(jìn)展部分采用研究法

“研究法”教學(xué)是針對某部分教學(xué)內(nèi)容中涉及到的新技術(shù)、新進(jìn)展,在課上由于時間有限只做簡單的引導(dǎo)性介紹,但可以列出專題,布置感興趣的同學(xué)(特別是“3+2”套讀大專的學(xué)生)在課后通過查閱資料,加以綜合分析和利用,并指導(dǎo)他們撰寫綜述性的小論文或?qū)n}研究報告。這對于開拓學(xué)生視野,獲取學(xué)科前沿知識,掌握學(xué)術(shù)研究動態(tài),培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的文獻(xiàn)綜合利用能力和科研創(chuàng)新興趣是非常有幫助的。

例如:在《PLC基礎(chǔ)與實訓(xùn)》的專業(yè)課程教學(xué)中,我們先按教學(xué)內(nèi)容將該課程分為“基礎(chǔ)項目”、“技術(shù)應(yīng)用項目”和“綜合應(yīng)用項目”三大模塊,其中,“基礎(chǔ)項目”模塊中分別設(shè)為“任務(wù)1電動機(jī)單方向運行控制(PLC控制系統(tǒng))”,該任務(wù)主要表現(xiàn)學(xué)生通過電動機(jī)單方向運行控制(PLC控制系統(tǒng))的任務(wù)控制來初識PLC的教學(xué)內(nèi)容。而在“任務(wù)2三相異步電動機(jī)控制系統(tǒng)”、“任務(wù)3自動送料小車控制”、“任務(wù)4搶答器控制系統(tǒng)”和“任務(wù)5花式噴泉控制系統(tǒng)”等四個任務(wù),讓學(xué)生通過對控制任務(wù)的學(xué)習(xí),掌握PLC的基本指令的功能及應(yīng)用和基本指令的編程設(shè)計方法。而“技術(shù)應(yīng)用項目”又由“任務(wù)6彩燈控制系統(tǒng)”、“任務(wù)7簡易汽車自動清洗裝置”、“任務(wù)8液體混合控制系統(tǒng)》”、“任務(wù)9帶式運輸機(jī)”和“任務(wù)10十字路口交通燈控制”等5個任務(wù)組成,主要表現(xiàn)PLC的功能指令的功能及應(yīng)用和步進(jìn)順控指令及單序列結(jié)構(gòu)、選擇性序列結(jié)構(gòu)和并行性序列結(jié)構(gòu)的狀態(tài)流程圖(SFC)的編程設(shè)計方法。在“綜合應(yīng)用項目”中以“任務(wù)11機(jī)械手物料傳送和分揀裝置控制系統(tǒng)”作為PLC的基本指令、功能指令和步進(jìn)順控的綜合應(yīng)用訓(xùn)練。通過對這11個項目專題的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)后,讓每個學(xué)生根據(jù)個人興趣選擇一個專題,在閱讀指定參考書和文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上,充分利用現(xiàn)代信息檢索工具獲取有關(guān)知識和信息。每人在課程學(xué)習(xí)結(jié)束前提交一篇小論文(或技術(shù)總結(jié)),最后由教師全面審改并進(jìn)行綜合評價,肯定成績,指出不足,明確努力的方向。

在實施這種教學(xué)方法時,要注意以下兩方面的問題:

1)專題要選得恰當(dāng),太難或太容易都會挫傷學(xué)生的積極性;

2)要防止個別學(xué)生偷懶、照抄照搬現(xiàn)成的文章。

四、總結(jié)部分采用案例教學(xué)法

專業(yè)課是系統(tǒng)性和實踐性很強(qiáng)的課程,為了使學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)課程各部分的知識有機(jī)的結(jié)合起來,在課程即將結(jié)束之前,可以安排剖析一個典型的、完整的系統(tǒng)。這種案例教學(xué)方式一般包括四個步驟:

1)案例準(zhǔn)備,又教師收集并篩選出具有典型意義、適合教學(xué)需要的案例;

2)案例介紹、分析,由教師給出該案例的背景和需求,并加以分析;

3)進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計;

4)效果分析和性能評價。

例如:在《PLC基礎(chǔ)與實訓(xùn)》的專業(yè)課程教學(xué)中,我們在介紹步進(jìn)邏輯公式法進(jìn)行編程設(shè)計時,就采用了步進(jìn)邏輯公式法特別適用于這種現(xiàn)實生產(chǎn)中的通過行程開關(guān)控制的小車(或工作臺)多點自動往返循環(huán)步進(jìn)順序控制設(shè)計的實例作為案例。如圖3所示就是一小車三點之間運行程序分步圖。

3  小車運行程序分步圖

首先,我們利用自動送料小車的多媒體課件,通過多媒體的教學(xué)手段,對照小車運行程序分步圖,操作演示課件,讓學(xué)生通過課件演示過程,觀察對自動送料小車的控制要求。其演示操作和觀察的過程如下:

1)按下按鈕后,小車在原料庫(A點)裝料,5S后,小車自行將原料運送到加工車間(B點),如圖4所示是小車裝料過程。

4   送料小車裝料過程畫面

2)小車在運送原料過程中經(jīng)過成品庫(C點)碰到行程開關(guān)SQ3并不停下,而是繼續(xù)前進(jìn),直到加工車間(B點)碰到行程開關(guān)SQ2后停下卸料,并裝上成品,5S后返回運送到成品庫(C點)。如圖5所示是小車在加工車間卸料和裝料過程。

5  小車在加工車間卸料和裝料

3)如圖6所示是小車將成品運往成品庫卸料的畫面。5S后再空車前往加工車間將廢品運回原料庫。

6  小車將成品運往成品庫卸料的畫面

4)如圖7所示是空車前往加工車間將廢品運回原料庫畫面。

7  空車前往加工車間將廢品運回原料庫畫面

其次,通過案例的課件演示后,引出設(shè)計該控制程序的步進(jìn)邏輯公式設(shè)計法的定義。然后,詳細(xì)介紹應(yīng)用步進(jìn)邏輯公式法對案例進(jìn)行設(shè)計的過程和設(shè)計的關(guān)鍵知識點。以下是案例設(shè)計的過程:

程序步的劃分是關(guān)鍵和首要條件。何謂程序步?全部有關(guān)輸出狀態(tài)保持不變的一段時間區(qū)域稱為一個程序步。只要有一個輸出狀態(tài)發(fā)生變化就轉(zhuǎn)入下一步。在控制小車能自動往復(fù)運行的循環(huán)控制線路中,此控制系統(tǒng)的輸出信號為KM1KM2,輸入信號由1個起動按鈕和1個停止按鈕發(fā)出,反饋信號由3個行程開關(guān)(SQ1、SQ2SQ3)發(fā)出(見圖3的小車運行程序分步圖)。

此時的輸出狀態(tài)是指控制電路的輸出觸點的狀態(tài),如圖3所示的控制電路中,如果小車向右運行,那么KM1得電KM2失電。在小車向右運行期間,輸出狀態(tài)保持KM1得電、KM2失電的狀態(tài),由定義可得這是一程序步。當(dāng)小車向左運行時又變成KM1失電、KM2得電,系統(tǒng)又轉(zhuǎn)入另一個程序步。

根據(jù)程序步的定義可知小車運行軌跡可分為M1M2、M3、M4四步,每步的轉(zhuǎn)步信號我們分別設(shè)為SQ1、SQ2、SQ3,見圖3所示。

根據(jù)步進(jìn)公式可得如下方程組:

由于行程開關(guān)SQ1SQ2、SQ3是小車的反饋輸入信號,若分別用X002、X003X004所代替,則上述方程組可轉(zhuǎn)換成下列方程組:

但是如何啟動這組循環(huán)呢?必須增加啟動按鈕SB1X001)來發(fā)起這組循環(huán),公式(75)改為

但是如何“結(jié)束”這組循環(huán)呢?必須增加停止按鈕SB2(X000)來使系統(tǒng)停止工作。邏輯代數(shù)方程組再次修改為:

因為KM1得電,小車向右運行,而KM2得電,小車向左運行,所以程序步與KM1KM2之間的函數(shù)為:

考慮編程,將分別將輸出繼電器Y000KM1)、Y001KM2)和停止按鈕SB1(X000)以及過載保護(hù)用的熱繼電器FRX005)帶入上面函數(shù),可得小車向左和向右運行的邏輯代數(shù)方程組:

綜上所述,通過對小車的運行分步,然后根據(jù)步進(jìn)邏輯公式,列出步進(jìn)邏輯代數(shù)表達(dá)式,最后根據(jù)步進(jìn)邏輯代數(shù)表達(dá)式畫出梯形圖。

在實際生產(chǎn)控制過程中,考慮到KM1KM2之間的動作轉(zhuǎn)換不能立即進(jìn)行,所以M1、M3M2、M4不能直接引發(fā)KM1KM2得電,必須經(jīng)過時間繼電器延時,故有如下改進(jìn),如圖8所示就是改進(jìn)后的小車運行程序分步圖。其邏輯代數(shù)方程組也可改為下列表達(dá)式。

然后,可根據(jù)上述邏輯代數(shù)方程組畫出相對應(yīng)的梯形圖。其梯形圖如圖9所示。

9  小車三地自動往返循環(huán)控制(帶停車延時)的梯形圖

為了更好地鞏固步進(jìn)邏輯公式設(shè)計法,讓學(xué)生可根據(jù)自己的需要對下圖10所示的小車四點自動往返控制,采用步進(jìn)邏輯公式法進(jìn)行設(shè)計,最后由教師進(jìn)行性能分析和效果評價,從而可以使學(xué)生對《PLC基礎(chǔ)與實訓(xùn)》這門課程中的步進(jìn)順序控制的知識體系有比較全面、深入和透徹的理解和有助于動手操作技能的掌握。

通過這種案例剖析和模擬案例教學(xué),使學(xué)生對《PLC基礎(chǔ)與實訓(xùn)》這門課程的知識框架更加清晰,極大地提高了他們編程設(shè)計能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作精神和組織能力。

結(jié)束語

上述教學(xué)方法已經(jīng)在我校電類專業(yè)的《PLC基礎(chǔ)與實訓(xùn)》、《變頻技術(shù)》、《機(jī)床電氣控制線路的安裝、調(diào)試與檢修》等專業(yè)課程中進(jìn)行了幾年的探索和嘗試,取得了較好的教學(xué)效果,也得到了學(xué)生的普遍歡迎和贊賞。該教學(xué)方法主要具有以下幾個優(yōu)點:

1)以靈活、生動、有趣的教學(xué)方法代替了簡單、單一的“灌輸式”、“填鴨式”教學(xué)方式,極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動和發(fā)揮了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

2)學(xué)生的自學(xué)能力得到了普遍的提高,由“學(xué)會”變成“會學(xué)”的“個性化”學(xué)習(xí)方式,為他們不斷地獲取新知識、新能力接受終身教育奠定了良好的基礎(chǔ)。

3)學(xué)生的創(chuàng)新能力得以開發(fā)和培養(yǎng)。

4)學(xué)生解決實際問題的能力明顯提高。用人企業(yè)和單位反饋的信息表明,他們接受新知識和新技術(shù)速度快,動手能力強(qiáng)。

當(dāng)然,每一種新的教學(xué)方法都需要較長時間的研究和探索,并加以不斷的改進(jìn)和提高。我們還將不斷地進(jìn)行探索和嘗試,使我們的專業(yè)課有效教學(xué)方法得到進(jìn)一步的完善和推廣。

參考文獻(xiàn)

⑴ 沙漢英.《論21世紀(jì)教學(xué)方法的改革趨勢》.交通高教研究,2000.3.

⑵ 郝翻水,趙順.《創(chuàng)新人才的培養(yǎng)與課程改革》.中國教育學(xué)刊,1999,(1.

⑶ 徐雅斌?!队嬎銠C(jī)專業(yè)課教學(xué)的研究與實踐》. 中國教育學(xué)刊,2010,(1.

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