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中圖分類號:TP23文獻標識碼:B
文章編號:1004-373X(2009)19-134-02
Teaching Demonstration Experiment Development of JYB-714 Type Liquid Place Relay
LI Yaru
(Yangling Vocational and Technical College,Yangling,712100,China)
Abstract:Regarding the liquid place relay as the center of experiment,experiment project for both teaching and training are designed and developed,so as to help students understand liquid operating principle and application correctly by means of students′ actual connection with the test,thus to enable students to master JYB-714 liquid level relay practical technology of the correct structure,power type,the number and function of terminals.Becoming familiar with the equipment and acquiring the use of skills in training has reflected the training application characteristics of professional talent in vocational education.
Keywords:experiment;teaching demonstration;liquid place relay;JYB-714
水泵控制是水利水電高職機電類專業學生必須掌握的技能,而液位繼電器又是水泵常規控制的核心元件,設計開發合適的液位繼電器應用實驗項目作為教室的輔助教學手段,有助于幫助學生正確理解和掌握液位繼電器的工作原理及應用。
1 JYB-714型液位繼電器簡介
JYB-714型液位繼電器如圖1所示,屬于晶體管繼電器,分為底座和本體兩部分。作為一般科學實驗及工業生產自動控制的基本元件,適用于額定控制電源電壓不大于380 V,額定頻率50 Hz,約定發熱電流不大于3 A的控制電路中作液位控制元件;按要求接通或分斷水泵控制電路,實現了自動供水和排水的功能,是液位控制電路中的核心元件。該系統具有電路簡便、體積小、重量輕、功耗小、穩定性高的優點,而且采用了電子管插入式結構,維修方便。
2 JYB-714型液位繼電器教學演示實驗開發
2.1 實驗目的
認識、熟悉液位繼電器,了解JYB-714型液位繼電器的結構,電源類型,接線端子數目、作用,接線方式等。
圖1 JYB-714型液位繼電器
2.2 應用場合和實驗性質
適用于教室或實驗實訓室,作為輔助教學手段。現場接線、工作演示。如果學生自己接線并進行操作即可變成實訓性質的實驗。
2.3 設備材料及工具
JYB-714型液位繼電器一只(AC 220 V),紅綠信號燈各一只(AC 220 V),一個帶軟線的單相插頭、軟線長度與教室插座位置匹配,2 m導線,剝線鉗,螺絲刀,一杯自來水(水杯透明)。
2.4 實驗接線圖
如圖2所示。JYB-714型液位繼電器共有8個接線端子,其中:
①、⑧端子為繼電器工作電源接線端子,電源有AC 380 V和AC 220 V兩種,圖2中液位繼電器電源為AC 220 V,即①端子接L1,⑧端子接N;
圖2 JYB-714型液位繼電器教學演示實驗接線圖
②、③、④端子輸出液位繼電器的自動控制信號,輸出端子工作電壓為AC 220 V,③端子為輸出信號公共端,②和③之間輸出供水泵液位控制信號,③和④之間輸出排水泵液位控制信號;
⑤、⑥、⑦為水池中液位電極A、B、C對應的接線端子,液位電極端子間為DC 24 V的安全電壓,⑤端子接高水位電極A,⑥端子接低水位電極B,⑦端子接水池中位置最低的公共電極C。注意,實驗中入水電極采用1~1.5 mm2的銅芯硬質絕緣線,入水一端剝離5 mm絕緣皮。
2.5 實驗過程及現象
按照如圖2完成接線后,即可進行演示實驗,演示時液位的變化可采用升高或降低水杯來模擬。演示過程及現象如表1所示。
2.6 實驗總結
根據上述的實驗演示結果可總結出JYB-714型液位繼電器的工作原理,其動作情況可用液位繼電器的輸出接點動作圖表表示,如圖3所示。
圖3 JYB-714型液位繼電器輸出接點動作圖表
3 結 語
上述的實驗演示操作方便,接線簡單,學生可以直接參與,學生興趣大,學習效果好。既可以在教室進行,也可以在實驗實訓室進行。如果設備、工具數量足夠,由學生分組自己接線、驗證操作,就可以達到實訓的效果。如果將信號燈換成線圈電壓為AC 220 V的交流接觸器,便可以直接控制水泵電機,該演示實驗便可以擴展成基于工程項目的實訓性實驗項目。
表1 JYB-714型液位繼電器教學演示實驗過程及現象列表
電源(①⑧)步驟水杯動作(液位變化)液位電極狀況(A、B、C)
輸出信號現象
綠燈(②③)紅燈(③④)
現象解讀
接通AC 220 V
1液位電極在水杯水面之上A、B、C都未淹沒亮不亮A、B、C在水杯外,繼電器 “感知”水池中無水,需要啟動供水泵抽水,②③接通輸出供水泵運行信號,綠燈回路通,綠燈亮。
2水杯(液位)上升C淹沒亮不亮
3水杯(液位)繼續上升B、C淹沒亮不亮
供水泵是低水位啟動,高水位停止;排水泵是高水位啟動、低水位停止。A未淹沒,水位未達高水位,供水信號繼續存在,綠燈亮;排水信號無,紅燈不亮。
4水杯(液位)繼續上升A、B、C都淹沒滅亮水位到高水位,②③斷,供水泵停止運行;水位到高水位,③④通,發出排水泵運行信號,紅燈亮。
5水杯(液位)轉而下降A露出水面B、C淹沒滅亮B淹沒,水位未到低水位,供水、排水信號維持上述狀態。
6水杯(液位)繼續下降A在水面外B剛露出水面C淹沒亮滅②③接通輸出供水泵運行信號,綠燈回路通,綠燈亮;
③④斷,發出排水泵停止運行信號,紅燈滅。
7水杯(液位)轉而上升在步驟2~6之間循環。可觀察綠燈、紅燈的明滅情況與液位變化的規律,以直接的視覺感受明確液位繼電器的工作情況。
參考文獻
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機電專業綜合實訓課程集合了氣壓技術、液壓技術、電機與電氣控制、自動檢測技術、PLC及其自動控制技術、網絡通信技術等相關課程,融合了實訓和生產,是機電專業學生頂崗實習前的綜合課程。
對五年制高職教育而言,由于培養目標定位在為企業培養高技能型人才上,通過機電專業綜合實訓課程的學習,促進學生綜合實踐能力的提升、職業能力的培養、創新思維的發展,緊扣機電專業核心技術,即檢測、控制與執行三大環節展開,同時需具備一定的網絡通信技術。
綜合實訓課程建立在機電結合的基礎上,企業調查結果顯示,機電設備的控制很多都采用PLC作為控制系統。對機電綜合實訓課程,選擇某生產流程的模擬控制系統為實訓載體,通過模擬仿真控制,掌握生產崗位的控制技術,吳中中等專業學校選用了光機電一體化設備YL-235A自動化生產加工系統。
PLC在機電一體化設備教學中的應用
1.PLC在機電一體化設備中的功能
整個系統通過PLC控制,各個環節有序結合。該裝置配置了觸摸屏模塊、PLC、變頻器裝置、氣動裝置、傳感器、氣動機械手裝置、上料器、送料傳動和分揀裝置等實訓機構。根據其特有的屬性,系統的控制部分采用觸摸屏模塊和PLC,執行機構由氣動電磁閥-氣缸構成的氣壓驅動裝置和變頻器控制步進電機的傳送裝置,實現了整個系統自動運行。整個實訓裝置的模塊之間連接方式采用安全導線連接,以確保實訓操作的安全。系統分三大模塊:
(1)送料機構的控制
采用24 V直流減速電機,轉速6 r/min;用于驅動放料轉盤旋轉,PLC通過輸入信號發出輸出信號,驅動送料機構運行。
(2)機械手感應機構的控制
整個搬運機構能完成四個自由度動作,手臂伸縮、手臂旋轉、手爪上下、手爪松緊。機械手的動作通過磁性開關和接近開關的感應信號傳送給PLC,PLC根據內部程序執行發出信號,驅動電磁閥-氣缸完成機械手的動作。
(3)物料傳送和分揀機構的控制
由皮帶輸送、推料氣缸、變頻器、步進電機構成,PLC通過感應信號發出輸出信號給變頻器,變頻器驅動步進電機運行,皮帶轉動,實現物料的傳送,通過傳感器感應信號,使得PLC驅動電磁閥-推料氣缸動作,實現物料分揀。
2.PLC在機電一體化設備控制系統中的設計方法
建立一個PLC控制系統,必須根據被控系統所要求的動作,正確分配I/O口,綜合應用順序功能圖,完成梯形圖的設計,達到所預定的動作過程。
順序控制設計法是按照工藝要求,在各個輸入信號的作用下,根據內部狀態和時間順序,在生產過程中各個執行機構自動地有序地進行操作。首先要根據工藝過程,畫出順序功能狀態圖,然后根據順序功能圖畫出梯形圖。
順序功能圖是描述控制系統控制過程、功能和特性的一種圖形,是描述控制系統控制過程的一種有力工具。利用順序功能圖的方法已經成為控制梯形圖設計的主要方法。利用PLC的編程元素(如狀態寄存器S和輔助繼電器M)來代替各步。
順序功能圖由工步、有向線段、轉換條件和動作組成。順序功能圖的基本結構又分為三種:單序列、選擇序列和并行序列三種形式。如圖1所示:
3.PLC在機電一體化設備中的教學方法
機電綜合實訓課程采用項目、任務型教學,打破教材本身的框架,圍繞PLC課程在設備中的應用展開,將其分解成若干個小任務,結合實際操作,了解該設備所能完成的任務和工作流程,分析設備的硬件組成和各元件功能。通過實際拆裝、編程與調試、故障診斷、維修及保養等,掌握該設備的裝配、操作和維護的能力。
實訓課程采取階段式訓練,并將企業的6S管理融入教學過程中。
1.設備認知,熟悉設備和設備元件,拆裝注意事項,安全用電等。
2.掌握知識,掌握設備需具備的理論知識和操作步驟,注意細節,融入平時所積累的操作經驗和訣竅等。
3.拆裝操作,結合企業實際操作要求,理解拆裝順序和要求,學會工具和儀器的使用,理解設備結構和各部件之間的關系,達到一定的技能水平。
中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1006-0278(2013)05-161-01
隨著經濟的高速發展鐵路建設與城市軌道交通已成為國家的投資重點。鐵路職業教育迎來了又一個春天,為了培養合格的專業人才,適應市場的需求,注重對學生職業能力訓練,提高學生掌握專業技能與課堂教學的結合,已成為目前在教學中需要研究探索的一個課題。教學質量優劣只能從學生在工作崗位上能否適應其工作環境,使他們從學校學到的知識能用在現有的工作中,這是當前教學改革的根本目的。
一、課程規劃
(一)以崗定課
1.以崗定目標。以鐵路信號職業資格標準制定課程標準,根據企業用人標準制定人才培養目標,按鐵路信號維護規則制定技能考核目標。
2.以崗定內容。從鐵路信號基礎設備維護崗位的工作任務、崗位職責、職業素養和技能要求中分析、歸納、制定教學內容和訓練項目。
3.以崗定平臺。從課程建設需要,與鐵路企業合作,打造課程團隊平臺、基地平臺、教學平臺和資源平臺4個平臺。
4.以崗定方法。將鐵路信號基礎設備維護崗位的典型工作任務,按照基本技能、專業技能、專業綜合技能的訓練要求進行進階式項目設計,采用融“教、學、做”為一體的項目教學法進行教學。
(二)崗學相融
1.崗位工作與學習任務相融。將鐵路信號基礎設備檢修與維護崗位的典型工作,即繼電器檢修、轉轍機修配、信號機修配、軌道電路測試與維護、信號控制設備基礎維護確定為學習任務,并將每個工作的幾個典型工作任務設定為各個學習任務的子任務。
2.崗位技能與實訓內容相融。崗位要求的典型技能,分別體現在各項不同層次的基礎訓練項目、進階提升項目和綜合鞏固項目中。
3.崗位職場與訓練環境相融。在建設校內實訓基地時,參照鐵路電務段車間的職業場所環境,將繼電器檢修車間、電動轉轍機修配車間、信號機修配所、軌道電路實訓場等實訓室建設成與實際工作環境相一致。
(三)教學實訓一體化
課程實施教學時做到:校內實訓基地教學,學中有訓:校外企業職場頂崗訓練.訓中有學:綜合項目實訓.學訓一體。在校內實訓基地進行教學活動,學中有訓。進行鐵路信號基礎設備工作原理、電路分析、作業程序和操作方法等基本技能學習時,主要在校內實訓基地進行,結合基礎訓練項目進行訓練,做到學中有訓;進行綜合項目實訓,學訓一體。在進行綜合訓練項目實訓時,由于需要用到較多的相關知識,需要在做綜合項目訓練時,不斷學習新內容、鞏固舊知識,從而做到學訓一體。
二、課程適應市場需求
目前就業市場對信號及電務管理人員的需求著重于動手能力強,理論與實踐能力均具備的一經短期培訓即可上崗的畢業生,用人單位一般在招聘前要對我們的學生進行考核。這樣專業課的實踐教學活動,無論是實驗或實訓對學生來講都是增強感性認識,完善和鞏固理論知識的最有效的方法。結合本專業的特點可以考慮實行項目分割,按項目難度逐級進行訓練教學模式。將信號施工工作及信號工必備技能如:焊線、綁把、箱盒安裝與配線,信號機安裝與配線,轉轍機安裝與維護調整,軌道電路安裝與測試調整。電纜測試與接續,組合與組合架安裝與測試,控制臺安裝配線與導通,電源屏安裝與導通,大站控制臺基本操作。
區間閉塞設備操作與測試作為基本項目:對于基礎較差的學生僅需求其完成基本項目,甚至更為容易的部分項目訓練。而對于具有一定學習潛力的學生則鼓勵其進行提高項目訓練,對每個項目都制定出一定的考核標準,經過訓練的學生分項目按標準獨立考核。另外在項目訓練時指導老師應加強方法訓練。比如進行基本故障排查訓練,老師可指導學生根據故障現象分析問題所在,利用儀表或其他輔助工具,盡可能采用多種方法查找與處理故障,并將最優方法進行示范性總結,便學生全面掌握所領會處理故障之步驟、手段和要領:通過學習訓練使學生在走向工作崗位時就已具備不同程度的實際工作能力,在較短的時間內便能獨立承擔起工作任務,讓用工單位滿意。
關鍵詞: 微機聯鎖;實訓系統;創新
Key words: microcomputer interlocking;training system;innovation
中圖分類號:TP391 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2014)03-0274-02
0 引言
為了給學生提供一個模仿實際工作環境的操作平臺,需要開發地鐵微機聯鎖仿真實訓系統。借助該系統進而在一定程度上不斷提高學生的操作技能,以及積累相應的應急處理經驗。通過分析信號系統設備的操作流程和操作內容,進而在一定程度上對仿真系統的聯鎖功能進行需求分析,從而設計出一套實用的地鐵微機聯鎖仿真實訓系統。
1 系統構成
對真實的現場操作平臺和仿真聯鎖設備的功能進行模擬這是設計地鐵微機聯鎖仿真實訓系統的出發點。所以,在系統設計的過程中,需要從聯鎖功能和實訓功能兩個角度進行分析。其中,微機聯鎖是本系統的核心,而實訓功能包括教師和學生兩類用戶。所以本系統主要由教師、微機聯鎖和學生三個模塊組成,功能模塊的劃分,如圖1所示。
1.1 微機聯鎖模塊設計 在整個實訓系統中,微機聯鎖模塊提供了一個操作準則,在整個實訓系統中,主要對各種設備之間的關聯性進行相關邏輯運算,是最為關鍵的部分。對于地鐵微機聯鎖仿真實訓系統來說,作為一種操作系統,通常情況下,主要是一個人機交互界面,所以,輸入輸出子模塊該模塊必須具備的,并且對所傳輸數據的意義,通過相互協商進行確定,進而在一定程度上便于教師、聯鎖和學生之間進行數據交互。
為了學生學習操作信號設備,需要對學生使用的信號設備的聯鎖功能操作進行相應的研究和分析,結合地鐵車站信號系統的操作手冊,對信號設備操作流程,以及各個過程的現象進行具體的掌握,對其中的聯鎖邏輯通過采用計算機聯鎖和鐵路信號知識進行相應的分析,進而在一定程度上構建聯鎖邏輯運算模型。所以,該系統一方面滿足信號系統的操作功能,另一方面在人機界面與聯鎖運算之間進行數據交互。聯鎖邏輯運算、輸入模塊和輸出模塊通常情況下是微機聯鎖子系統的三大部分。
1.2 教師模塊設計 在整個實訓過程中,教師作為實訓的組織者,其工作就是對整個訓練過程進行組織和指揮。為了提高學生的專業素質,教師需要開展訓練,同時選擇相應的課程,在訓練過程中,教師需要掌控學生的實時操作,進而在一定程度上便于對其進行指導。在非正常情況下,為了提高學生應急處理能力,教師還可以設置相應的故障,進而便于學生積累應急經驗。
在實訓過程中,教師模塊為教師提供教學所需要的各種功能。教師作為整個訓練過程組織者和指導者,所以,在整個訓練過程中負責實訓的組織與管理。在這種情況下,教師需要管理學生信息、課程信息,以及基礎數據(故障信息)等。教師作為實訓的指導者,需要新建訓練、選擇課程,以及為參加實訓并且已登錄的學生對進行訓練的集中站進行分配。教師還可以對學生的訓練現況進行實時的監控,進而在一定程度上便于對學生的操作進行講解和指導,或者考核測評后對學生開展評價。
1.3 學生模塊設計 在本系統中,學生模塊作為主要的服務對象,所起其界面操作功能在一定程度上必須滿足學生的操作需要。對進路、道盆、信號機、軌道區段、站臺等多種對象進行操作,這是學生的主要工作,所以,道盆、信號機、軌道區段、站臺等多種設備對象,系統必須要具備,并且在一定程度上各種設備需要具備多種狀態。為了將這些設備在界面上進行準確形象的顯示,所以對各種設備類、類型以及它們的內部結構、內部結構之間的關系,通過類圖進行描述。對于各個類來說,都有相應的圖元與之相對應,便于在人機界面上進行直觀地顯示,進而在一定程度上便于學生進行操作和學習。通常情況下,學生模塊的業務流程主要描述為:
①啟動服務器系統,登錄客戶端;②等待教師分配集中站,以及系統進行初始化;③根據教師選擇課程的要求進行相應的操作;④教師結束訓練后,實訓結束。
2 系統性能
在基于實際應用的基礎上,開發的本系統,所以,系統需要具備較強的實用性、擴展性、維護性、可測試性、可靠性性特點,主要體現在:
①與實際工作平臺相比,在操作方式上,本系統進行的操作訓練是一樣的,同時該系統的學生界面與實際工作平臺界面相一致,進而在一定程度上提高了實訓效率;②按照模塊化思想對本系統進行設計,進而使得系統維護和測試變得更加容易;③為了避免非法人員的訪問,確保系統的安全性,所以,在本系統采用加密電子狗技術對學生登錄模塊進行處理;④本系統采用SQL Server 2005數據庫作為外源數據庫,進而提高了系統的可擴展性;⑤在開發本系統的過程中,選用了穩定性和可靠性都較高的硬件設備和軟件做平臺,進而在一定程度上提高系統的可靠性。
3 系統安全分析
①在本系統中,采用了加密電子狗技術,對數據傳輸進行保護,進而避免了非法用戶的使用;②在系統中設置了用戶登陸模塊,通過對用戶身份進行驗證,進而確保了系統的安全性;③系統進行初始化的過程中,通過對數據庫進行加密,進而確保了數據庫的安全性;④通過對教師和學生設置不同的角色和用戶權限,防止不同的用戶進行越界操作,在一定程度上確保了系統運行的平穩性。
4 總結
在原有教學的基礎上,通過本系統,利用計算機輔助教學手段,激發受訓人員的學習興趣,不斷增強受訓人員學習的積極性和主動性,一方面提高了實訓效率,另一方面提高了實訓質量。在本系統中,還可進行與虛擬車、電調、環調和模擬駕駛器等實施聯合實訓。
參考文獻:
摘要:圍繞打造滿足當地城市軌道交通技術人才培養需要的培訓平臺,以昆明鐵路機械學校與地鐵公司共建的城市軌道交通實訓基地為案例,以校企合作為背景,從總體設計、技術方案、建設過程、資金籌措以及師資培養等方面介紹了城市軌道交通實訓基地的建設情況,同時對共建過程中校企雙方的合作模式進行了分析和總結。
關鍵詞 :校企共建;城市軌道交通;實訓基地
中圖分類號:G718 文獻標識碼:A 文章編號:1672-5727(2015)04-0063-04
作者簡介:段渝波(1970—),男,碩士,昆明鐵路機械學校高級講師,昆明市首席高級講師,研究方向為機電工程、教學管理。
近年來,隨著中國經濟的發展,城鎮化進程不斷加速。城市軌道交通作為城市公共交通的重要組成部分,近年也得以快速發展,北京、上海、廣州、天津、南京、昆明、蘇州等近40個大中城市擁有或在建地鐵。各地城市軌道交通的建設和運營需要大量高素質人才的支撐,這對各地鐵道類相關院校的人才培養提出了很高的要求,尤其是城市軌道交通類專業學生實踐能力的培養。這是各院校相關專業教學中的重點,同時也是難點。此外,對于地鐵公司來說,通過員工的職前培訓和在職崗位技能訓練,不斷提升員工的崗位能力,也是運營和安全的重要保證。
因此,一方面,打造怎樣的專業教學實訓平臺,以培養滿足當地城市軌道交通技術需求的應用型人才,成為軌道類院校面臨的共同問題;另一方面,從軌道交通專業實訓基地建設的情況來看,由于城市軌道交通行業屬于特有工種,技術水平要求較高,在建設上一次性投入大,而許多院校開辦城市軌道交通專業的時間較短,導致各校實訓基地建設中普遍存在資金缺乏、技術支持要求高、缺少具有實踐操作技能的教師等問題。于是,大多數院校通過校企合作共同建設實訓基地來解決上述問題。筆者以校企合作共建昆明城市軌道交通實訓基地為例,從技術方案、建設過程、資金籌措、師資培養以及合作機制等方面進行介紹,期望這些經驗和做法能為同行提供借鑒。
一、校企共建實訓基地的必要性和可行性分析
一是昆明地鐵運營人才需求對實訓基地提出了迫切要求。昆明城市軌道交通建設里程為187公里,首期工程于2010年5月全線開工建設,2012年6月昆明地鐵6號線正式通車,2013年5月首期工程南段通車,北段也于2013年年底通車試運營。按國內城市軌道交通每公里配置60名工作人員和昆明地鐵規劃建設里程測算,近五年的人才需求總量逾萬人,崗位涉及站務員、電客車司機、車輛、機電、供電、通信、信號、工務等運營和維修人員。隨著昆明地鐵運營線路的不斷增加,員工亟須加強實踐技能,這對實訓基地建設提出了迫切要求。
二是學校外貸項目的實施為基地建設提供了資金支持。2013年1月,昆明鐵路機械學校借用奧地利政府貸款購置教學實訓設備項目順利完成招投標,學校將該項目三分之一的資金投入城市軌道交通專業教學設備的購置,主要購置列車模擬駕駛訓練器、車站值班員仿真培訓系統、OCC仿真培訓系統、城軌車輛轉向架模型和地鐵車輛實訓裝置等教學實訓設備。
三是新建教學樓為基地建設提供了場地保證。2012年7月,學校新建教學樓正式投入使用。該教學樓在規劃設計時,提前將2 000m2的主樓地下層按地鐵車站的基本要求進行了規劃,并在教學樓施工過程中進行同步建設。其中,教學樓主樓大廳進入地下層設置了三個樓梯間,其中兩個樓梯間各預留上、下扶梯的安裝位置。地下層側面設置與主干道相連的大門,方便后期教學設備的進出。另外,設計時按照實訓基地建成后的使用要求,充分考慮了通風、照明和消防等因素。教學樓的前期設計和建成為實訓基地建設提供了場地保證。
四是良好的校企合作關系為基地共建提供了有力保障。2009年9月,學校與昆明市軌道交通有限公司簽訂了軌道交通人才培養合作協議,人才培養工作隨之啟動。2011年以來,昆明地鐵運營有限公司與昆明鐵路機械學校在職前培訓、人員招聘、師資培養、專業建設等方面逐步建立起良好的合作關系。隨著昆明地鐵建設和運營的推進和發展,技術人員隊伍日益壯大,培訓和職業技能鑒定的需求不斷增大,學校軌道類專業辦學規模也逐年擴大——現有專業教學設施設備已不能滿足技術培訓和專業教學要求。因此,針對教學中和培訓專業教學設施設備存在的問題,公司和學校在雙方前期良好合作的基礎上,充分利用雙方各自的資源優勢,經多次協商確定校企合作共建城市軌道交通實訓基地。
二、實訓基地建設
(一)合理規劃確定建設目標
自校企雙方展開合作以來,學校和公司的領導、專業教師、技術人員多次對實訓基地的建設進行了研討,并于2011年9月確定了實訓基地的建設目標:通過校企合作方式,面向昆明地鐵,輻射西南地區城市軌道交通行業,組建一個具備軌道交通地鐵運營技術員工培訓、專業實訓教學和設備調試試驗等功能的實訓基地。建成后基地可滿足昆明軌道交通地鐵運營和維修技術人員的職前與在職培訓,可滿足相關崗位的單項演練和綜合演練要求,滿足學校軌道類專業的實訓教學需要,同時為軌道交通設備的調試與應用搭建試驗平臺,并為職業資格鑒定提供基礎平臺支持。
(二)建立健全合作機制實現校企共贏
校企雙方在前期良好合作的基礎上,進一步明確了“共建、共管、共享”的合作機制,以“產權明晰、優勢互補”為原則共同進行實訓基地的建設。實訓基地由校企雙方共同建設、共同管理并使用,在規劃、建設和使用過程中,雙方根據各自在場地、人員、技術、資金及設備方面的優勢提供必要支持,建成后實訓基地的設施設備,其產權仍歸屬于投資方,雙方享有共同的使用權,日常使用維護由學校和昆明地鐵運營公司派駐管理人員共同負責。
(三)緊密合作制定總體方案與技術方案
從2010年開始,學校組織專業調研組,先后走訪調查了北京、上海、廣州、深圳、重慶等地鐵公司以及部分鐵道院校,從實訓基地建設、設備組成、技術要求、教學及培訓模式等方面進行深入調研。2011年10月,成立由調研組教師和昆明地鐵技術人員、管理人員構成的項目組,就昆明軌道交通實訓基地的建設,結合昆明地鐵實際情況,從滿足軌道交通主要工種的技術人員培訓、技能鑒定和相關專業實踐教學需要的角度,進行實訓基地建設規劃。經過多次論證和修改完善,共同完成了實訓基地建設的詳細規劃和功能設計,最終確定了實訓基地的總體方案:建立一個集視覺、聽覺、觸覺于一體的模擬車站,利用模擬設備搭建運營仿真平臺,通過模擬設備和實物設備的組合達到使培訓人員身臨其境的崗位實訓、考核、鑒定實訓基地。實訓基地由滿足OCC調度、車站值班員、電客車司機、車站站務員、車站票務員、車站機電設備維護工、信號設備維護工、供電設備維護工、工務線路維護工及車輛檢修工等運營和檢修崗位培訓需要和相關專業教學需要的十個培訓系統組成。
在完成總體方案的基礎上,項目組制定了基地建設的技術方案,確定了設備構成和技術要求。調度、駕駛和車站作業作為地鐵運營的核心崗位,與之對應的OCC調度仿真培訓系統、車站作業仿真培訓系統與地鐵列車駕駛仿真器,通過構建“大三角”的互聯關系,形成地鐵運營綜合訓練系統。該系統通過教員系統進行控制,教員系統既可對上述三個系統單獨或并行控制,包括設定參與訓練的系統種類及個數、運行線路、模擬駕駛以及各類故障和突發事件,還可監控訓練過程。這項技術要求是技術方案中的核心,也是該實訓基地的主要特色。
(四)多渠道籌措資金確保基地建設
實訓基地的建設中技術平臺的大量現場實時數據,需要模擬設備提供,同時,線路設備、機電設備、信號設備、AFC設備、售檢票軟件系統又是模擬設備不能替代的。因此,在實訓基地的建設中,采取學校采購搭建基礎運營模擬平臺,企業提供部分實物、聲音廣播文件、導向系統標識文件的方式進行共建。實現從功能表現上、使用硬軟件條件、視聽環境上與現場一致的實訓場景。
1.學校資金籌措
城市軌道交通專業教學設備具有技術要求高和設備價值大的特點,構建實訓基地需要很大的資金投入,資金不足是各地鐵道院校在推進實訓基地建設中面臨的共性問題。因此,在政府主導、行業指導和市場引導下,通過校企合作、引入企業和社會資本,拓寬融資渠道,建立健全職業教育基礎能力建設分擔長效機制,是推動職業教育持續性發展的有力保證,也是解決中大型實訓基地建設資金的有效途徑,該城市軌道交通實訓基地建設在這一方面進行了深入的探索。前已述及,基地的一部分設備購置,以學校借用奧地利政府貸款購置教學實訓設備項目的方式予以解決。
2.學校基礎建設
學校通過預算項目完成地鐵模擬車站的基礎建設,包括鋪設整體道床、道岔及轉轍機,完成車站站臺及站廳、車控室、編碼室、客服中心、調度室、模擬駕駛室、車站值班員室、運轉值班室、教學機房和教學觀摩室等功能室的基礎設施建設。同時,在基礎建設中,充分考慮實訓基地的總用電負荷、配電柜的設置、接地、接零、絕緣等因素,以確保設備使用的安全性、可靠性、可維護性和擴展性。在學校基礎建設中,充分考慮、靈活處理企業設備在實訓基地安裝過程中的問題。
3.企業設備投入
昆明地鐵運營有限公司在實訓基地共建基礎上,提供全高安全門(含滑動門、固定門、應急門)、半高安全門(含滑動門、固定門、應急門)、自動售票機、進出站閘機、人工售票BOM機、供電第三軌及相關供電基礎設施、信號機、信標、軌旁計軸設備等信號基礎設施設備,組建實訓基地中票務培訓系統、機電、供電、信號培訓系統。在企業硬件安裝過程中,充分考慮了模擬平臺與現場真實設備的接口關系和實訓工位的問題。通過校企雙方緊密合作,完成了實訓基地的第一期建設工作。
(五)共同參加建設,實現師資雙向培訓
項目組按照實訓基地總體方案要求,結合教學樓地下層的實際情況,進行地鐵模擬車站的布局設計。按照設計要求,由地鐵施工單位承建了軌道線路施工,設備提供方完成教學設備的設計和制造。同時,為提升教師實踐能力,學校安排相關專業教師參與技術設計和施工建設。
設備在安裝調試前,學校、公司和生產商三方的人員(包括校方的城市軌道車輛、城市軌道交通運營管理、通信信號、機電設備等專業的專任教師;地鐵公司包括電客車司機、調度員、值班員、通信、信號、線路、供電、機電等崗位的技術人員及培訓師;生產商的技術工程師)就實訓基地設備的調試要求,結合技術方案,再次進行了討論和明確,然后開始設備安裝調試。
基地設備安裝調試完成后,由地鐵公司電客車司機、車輛、站務員、票務員、機電、電環調、行調、通信、信號、工務、供電等崗位的技術人員和學校相關專業教師組成的項目驗收組,以兩次綜合演練的方式對全部設備進行驗收。演練過程全部由公司技術人員及對應的在職在崗骨干員工操作,學校專業教師全程分崗位參與。演練結束后,三方人員對綜合演練進行總結,公司技術人員對演練過程中出現的技術問題和不足,通過書面和圖片形式就運行圖、ATS操作、調度電話、SCADA、車輛、車站HMI、信號樓HMI、車輛段HMI等八個方面七十余個問題向生產商進行了反饋,生產商隨后進行了整改和完善。建成后的實訓基地如圖1所示。
通過全程參與基礎建設、設備調試和綜合演練,不僅完成了設備調試和驗收,同時也使專業教師和公司培訓師盡快地熟悉了實訓設備的操作,有效縮短了教師的設備使用培訓周期,達到了公司培訓師和學校專業教師雙向培訓的目的。
(六)共用共管,有效發揮基地的作用
建成后的城市軌道交通實訓基地搭建了一個城軌運營的綜合培訓系統,其設備種類繁多、設備數量較大,使用工種多、層次不同。為保障設備的正常運轉,在建設初期成立了由學校四名專業教師與昆明地鐵公司的一名專職人員組成的設備管理維護團隊,在設備安裝調試期間全程參與,同時將負責實訓基地運行后的管理和設備維護。該團隊從設備的日常維護、使用管理、故障申報等環節初步制定了一整套管理辦法,保障實訓基地今后的正常運轉,充分發揮基地在地鐵員工培訓和專業教學中的支撐作用,為后期的共用共管并形成長效機制奠定了堅實的基礎。
2013年7月,該城市軌道交通實訓基地初步完成建設,從設備配置和綜合演練的情況來看,實訓基地可達到提供軌道交通相關工種每年不少于2 000人次的各類培訓和職業資格鑒定,同時為學校軌道類專業教學提供6個專業約200個工位的實訓規模。截至2014年底,在實訓基地已完成四期、6個崗位共計1 250余人的技能鑒定,有力地保障了昆明市城市軌道交通發展的人才培養需要。后期將圍繞實訓基地這個技術培訓平臺,由昆明地鐵運營有限公司技術人員、培訓師與學校教師共同各崗位實訓課程,進一步完善各工種聯合演練實訓項目和技能鑒定考核標準。
在實訓基地建設過程中,校企雙方以企業自身發展和學校辦學需求為切入點,以合作辦學、合作育人、合作發展為主線,探索創新校企合作模式,通過多渠道籌措建設資金,以“共建、共管、共享”的合作機制,構建了一個符合城市軌道交通技能型人才培養的技術平臺,在校企共建實訓基地方面進行了有益的探索和實踐。
參考文獻:
[1]隋明云.校企合作共建實訓基地的實踐研究[J].中國職業技術教育,2012(14).
[2]黃深澤.校企共建實訓基地的建設與實踐思考研究[J].物流工程與管理,2012(7).
中圖分類號:G4 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2013)04(c)-0179-01
1 “工學結合、任務驅動”的模式實施意義
“工學結合”是將學習與工作結合在一起的教育模式,以職業為導向,以學生為主體,以教師為主導,充分利用校內外的優質教學資源和教學環境,將課程理論內容和生產實際進行有機結合,在課程教學中,結合教學內容,以任務驅動,引導學生通過完成具體的任務逐步掌握所學知識和技能,提升了教學質量和教學效果[1]。
汽車(帕薩特)信號系統的檢測與維修是高職汽車類專業《汽車電氣系統檢修》課程當中的重要知識內容之一,而電喇叭是汽車信號系統中的重要的聲響信號裝置,對行車安全有重要影響。結合汽車類專業人才培養方案和《汽車電氣系統檢修課程標準》,以及“汽車修理工”國家職業標準,并針對企業對高職汽車類專業學生的用人需求,在汽車電氣教學中實施了基于“工學結合、任務驅動”的模式,收到了較好效果。
2 “工學結合、任務驅動”的模式實施過程
在實際教學中采用為貫徹“工學結合、任務驅動”模式,采用創設情境導入,實施“六步法”教學環節(咨詢、計劃、決策、實施、檢查、評估),最后進行報告和作業的三階段教學法,本文以電喇叭不響故障為例進行具體教學設計 [2]。
2.1 任務來源,創設情景導入
利用帕薩特全車電氣實訓裝置,事先設置好故障,讓學生實際操作,檢查出故障現象,引出本次教學內容。
2.2 “六步法”教學環節
教學實施借鑒了德國工作過程導向的教學模式,并結合自身特點,采用了“工學結合、任務驅動”的教學模式實施教學。按照“六步工作程序”(資訊、決策、計劃、實施、檢查、評估)的思維模式,設計具體工作內容,并以完成所學的工作任務為目標來組織教學,把課堂與實訓地點一體化,通過“教、學、做”一體化的教學形式開展教學。
2.2.1 咨詢
教師需準備教學課件和教學視頻、維修手冊電路圖,及實訓考核裝置等教學資料。學生需查閱各種資料,分析喇叭電路圖,畫出喇叭工作時各條電路流向。考慮維修方法(根據故障現象,分析故障點,說明電壓測量、電阻測量的方法步驟)。并進行問題討論:電喇叭不響的故障原因有哪些?
2.2.2 計劃與決策
教師通過觀察輔導,檢查學生方案;進行實訓仿真,結合仿真結果,明確喇叭電路檢修流程。學生按照分組結果,在老師指導下指定故障排除和檢測的工作計劃。
2.2.3 實施與檢查
2~3名老師巡回指導,提醒安全操作注意事項,如:斷電測量電阻、短接時間要短,嚴格遵守操作規程等;隨時注意觀察各組操作表現,發現問題及時提醒并做好記錄。學生按照分組情況進行檢測;操作過程中注意做好記錄和操作安全。
2.2.4 評估
教師首先進行總結評價,對各小組的表現進行比較,并適時進行表揚學生的實訓表現。在作業與拓展能力上采取作業理實一體化,即對綜合評定好的學生,布置拓展作業,利用實訓室開放時間完成。對基礎差的同學,幫助其完成規定的作業項目。學生按照分組情況分別對喇叭不響故障進行討論,簡述自己的排故感受和排故方法。按照老師要求完成作業。
2.3 報告與作業
教師根據評價好新分組,利用課余的實訓室固定開放時間,優帶差,完成作業。作業的理實一體化,滿足了優生的深入學習欲望和差生課堂內落后的彌補,達到共同進步的目的。而學生填寫診斷報告,根據課外分組情況,到實訓室完成作業。
3 “工學結合、任務驅動”的模式總結
通過在河南工業職業技術汽車工程系專業教學中實施“工學結合、任務驅動”的模式,將枯燥的課堂內容與企業生產實際相結合,采用創設情境任務為載體,結合“六步法”教學環節,切實提高了教學質量和教學效果。
通過對新疆分院舉辦過的新一代天氣雷達保障業務技術培訓班進行教學總結,存在問題如下:第一,培訓環節和層次不夠完善,課程設計安排不夠合理;第二,案例教學時間短,效果不突出;第三,實訓環節缺乏任務驅動,學員主動性不高;第四,培訓時間短,任務重,學員素質不一。通過分析問題產生的原因,筆者從課程設計的角度探索改進此類培訓班培訓效果的方法。
二、教學的基本理念
雷達保障業務技術培訓班從培養應用型人才的目標出發,為提高學員的雷達機務保障水平,著重從運用雷達原理理論知識思考、分析和解決實際問題考慮,讓學員通過學習掌握雷達裝備保障技術。該培訓班課程的突出特點是教學內容的可操作性、針對性和對雷達整機講解的系統性。在教學過程中,教師要引導學員利用電子電路、雷達原理、微波基礎等基礎知識系統掌握氣象雷達信號流程,培養學員的檢查、調試、維修等技能。
課程內容應當注重學員的實際操作環節,關注當前的學習,更重視未來的可持續發展,滿足雷達裝備不斷更新發展對人才的迫切需求。
教學活動必須建立在學員認知發展水平和已有的知識經驗基礎上,合理安排學習流程,充分利用分組實習實訓環節鍛煉學員在動手實踐中遇到問題、討論問題并解決問題的能力,這種多樣化的學習可以幫助學員在實踐環節中較好地掌握雷達機務保障技能。
目前,案例教學法在雷達保障教學中得到重視和應用。案例教學是一種開放式、互動性的新型教學方法,教師通過指導學員提前閱讀,組織學員開展討論或爭論,形成反復的互動與交流,在教師的精心策劃和指導下,學生運用課程所學的使用技能,發揮自己的智慧解決問題。教師根據教學目的和教學內容的要求,運用典型案例,搭起擴展思維的平臺,將學員帶入特定事件的現場,深入角色,進行案例分析。學員通過質疑―答疑―生疑―再答疑的過程針對問題進行研討,并給出結論,既交流了經驗,又拓展了思維,從而提高學員分析問題和解決問題的能力。
三、教學目標
第一,能利用已有知識掌握雷達工作原理。第二,掌握雷達各關鍵點信號參數,并學會使用常用儀表測量這些參數。第三,掌握將故障精確到可更換單元的基本思路。第四,通過理論學習和實踐操作,掌握分析問題和解決問題的思路,并在這一過程中培養成就感和激發學習興趣。第五,情感目標。雷達裝備維護往往是多人合作的過程,在學習過程中還應注重培養學員的團隊意識,合作意識。
四、教學設計思路
雷達保障業務技術培訓班課程是在學員認知發展水平和已有的知識經驗基礎上進行教?W設計與課程安排的,針對某型號雷達裝備,綜合運用所學理論掌握檢、調、維修的基本技能。所以,在課程設計時,教師應先讓學員對該型雷達設備的信號流程有整體上的認識,在整機的高度上重點把握每一個部分內部的信號流程和系統間的信號流程,能運用雷達儀表把故障定位在可更換單元。
《電子工藝實訓》課程的教學目標包括能力目標、知識目標、素質目標。
能力目標 能夠按照工藝卡片選擇焊接常用工具(電烙鐵、改錐、鉗子、鑷子等),并熟練使用;能夠按工藝卡片選擇產品所需的制作材料(電阻、電容、電感、二極管、集成電路、導線、配件等),并能夠使用萬用表對元器件進行檢測;能夠按產品安裝工藝要求對照工藝卡片,正確裝接線路及元器件;能利用信號發生器進行產品檢測與調試,并對不合格產品進行分析與處理;能夠按照日常工作要求完成工作臺的整理、日常清掃、電源檢查;能夠對萬用表、信號發生器進行使用檢查;能夠通過安全用電、電工技能知識的學習解決實訓中出現的安全隱患。
知識目標 了解工藝卡片的內容,掌握產品裝配圖知識;了解小型音頻線路電子元器件(電阻、電容、電感、二極管、集成塊等)的參數選擇要求;掌握常用焊接工具的選擇標準和使用要求;掌握焊接技術的基本工作步驟和焊接質量的評價方法,了解印制板的基本知識,熟悉插件焊接的工藝要求,熟悉元器件裝配流程;熟悉收音機整機安裝工藝規程和收音機整機總裝工藝流程;熟悉收音機檢驗和收音機調試方法及要求;掌握實訓臺用電安全常識;了解現場生產管理流程;了解信號發生器、萬用表使用保養要求。
素質目標 通過學習電子裝接工職業標準、安全規定、實訓場規則等培養學生的職業法規意識;嚴格執行每日安全檢查工作,產品生產過程中嚴格執行工作程序、工作規范,不臆測工作程序,保證設備和人身安全;通過每日工具、設備的使用和整理要求,培養學生愛護工具、設備的職業行為;通過工作中的情景設置、問題設置,引導學生發現問題、分析問題、解決問題的能力;通過集體任務和組內工作互檢、互評、工作交流、故障排查等環節,培養學生團結協作、相互配合的工作觀念;通過任務安排,引導學生按時完成任務且工作質量合格,培養學生的工作責任心。
電子工藝實訓項目設計
在項目設計過程中,要充分考慮項目選擇的條件和要求:根據教學目標的內容進行選擇項目設計,考慮項目是否能夠承擔《電子工藝實訓》的知識、技能、素質培養目標;由于校內實訓場地環境和設備條件有限,項目的選擇應能在實訓課中順利開展;考慮到現有學生的認知水平和基本素養,設計的項目學生應能獨立完成;實訓教學以工作過程為導向,在設計項目時應考慮能否與企業產品生產流程相對接,項目的實施過程能夠體現企業的工作流程。
針對《電子工藝實訓》的特點以及對各種要求,我們將教學項目設定為:收音機的制作。具體工藝制作流程見右圖。針對《電子工藝實訓》的項目工作流程,我們設計了一系列相關任務,并根據項目特點、教學組織要求及學生的學習能力,確定出具體的時間安排。在實施過程中,還可以根據實際情況做出調整。
學習評價的設計
中圖分類號:TP27 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2013)03(b)-00-04
1 探索測控技術綜合實訓教學的背景
測控技術及儀器專業是1998年教育部調整新的本科專業后,把儀器儀表類原來的11個專業歸并為一個大專業―測控技術及儀器[1]。隨著國內經濟的高速發展,我國的高等教育模式正在從精英教育向大眾教育發展、過度,教育活動的目的也由過去的專才教育轉變為通才教育或者通才教育與專才教育相結合。我國現有180多所高等學校設有“測控技術與儀器”專業,由于各學校原來的相關專業情況和發展歷史不同,現有的辦學條件、專業規模、教學水平也各不相同。2006年,測控技術與儀器本科專業依托我校機電工程系正式開設,本專業開辦之初,教學體系大多參照重點院校教學模式,由于我校的立足點為應用型人才培養,在傳授給學生一定理論知識的同時應注重學生的實踐動手能力和知識的靈活運用與綜合能力。我校的辦學宗旨是努力將學校建成一所以工科教育為主導,以應用型人才為培養目標,在全國同類高校中辦學特色鮮明、學科專業優勢突出、綜合競爭力較強的一流應用型理工大學。
幾年的教學實踐表明:在專業基礎條件、師資條件、實驗條件、人才培養定位和科研項目等方面我校與參考院校有著極大的差異,測控專業的教學如果不結合本校的特點,教學效果、人才質量與培養目標將相去甚遠,很難反映我校應用型人才培養目標的定位與特色。學生能否在學校中就能獨擋一面地參與企業的生產活動?怎樣能使學生的知識和技能緊密地結合,能切實解決生產中的實際問題[2-3]?因此必須探索適合應用型人才培養模式的測控技術綜合實訓方案。
2 測控技術與儀器專業實驗及實訓方面目前存在的問題
測控技術與儀器專業是一個交叉學科,作為一名一線教師,經常了解到許多學生普遍感覺專業課程多、雜、亂,“光、機、電、計算機、控制、信息處理等什么都學一點、又什么都不會。”這是測控專業教學中學生普遍感到困惑的問題。實驗與實訓是幫助學生對抽象的測控理論知識理解與運用的關鍵環節,但傳統的測控系列課程實驗儀器為方便操作、驗證教師在課堂上所講的理論知識,許多均為“傻瓜型”,信息采集與處理的集成度很高,具體過程及許多中間環節都以一個不透明的集成試驗箱的形式給出,學生只能看到輸入與輸出,無法目睹實際的實現過程與細節,且對所學知識的運用非常單一,實驗或實訓過程學生只需接入輸入輸出,讀出結果,有老師講解實現過程,完畢后,學生無法確切了解與掌握測量信號的形成、流向與信息處理過程。但是學生只有對實物有了感性認識之后,才能更加對所學的知識印象深刻,提高學生探索知識、進一步學習的興趣,并培養學生進行系統分析、設計、開發與研究的基本能力。[4]回顧近幾年測控專業教學情況,綜合課程教學得失,深感測控專業實訓教學的內容與方式對學生掌握所學知識的影響之重。為使測控專業辦好、辦出特色,扭轉上續教學過程中出現的“多、雜、亂,什么都學、什么都不會的現象”,機電與汽車工程學院測控教研室提出了測控技術綜合實訓教學的新方式,開發面向應用型人才培養的測控專業實訓教學模式,并總結測控技術綜合實訓教學的經驗教訓。
以前,實訓一般安排兩周或三周時間集中進行。一般采用分組方式把學生分為幾組,指導教師向學生講解系統工作原理、組成、主要模塊等情況,之后由學生查閱相關資料,進一步詳細了解相關技術,并進行2~3天的設計,教師對學生的設計方案進行審閱后學生進行方案的修改并進行系統的搭建實施,然后學生進行調試并進行設計報告的撰寫,最后安排驗收和答辯。在如此短段的時間內深入理解系統的工作原理并進行具體的方案設計、模塊設計、制作、調試、結果評定、總結、撰寫報告等工作比較困難,難以保證較優的實訓質量。并且有些學生對某些課題比較感興趣,有比較新穎的想法,有創新思維,在完成教師給定的目標任務之后,學生希望進一步改進設計,或加入新的功能,但這時已沒有時間了。所以迫切希望有一個更靈活多變、周期更長、更能發揮學生主動性、興趣,并能充分利用學生的興趣和業余時間進行實訓的方式。
3 新的測控技術綜合實訓模式的設計思路
南陽理工學院測控技術與儀器專業教學團隊在專業建設、人才培養模式、課程體系改革以及教學內容和教學方法上做了大量的探索與研究、考察、實踐工作,積累了豐富的經驗,完成了舊的測控技術實訓教學計劃的執行并進行了新的測控技術綜合實訓教學模式的探索和嘗試,在測控專業寬口徑應用型人才培養方面取得了明顯成效,強調理論教學與實踐教學相結合,綜合實訓是提高學生對各門專業課應用能力的重要手段[5]。
如果學生大四之前沒有做過測控技術綜合實訓,那么學生在學習各門專業課的時候沒有任何目的性,總覺得一頭霧水,理論和實際聯系不上,各門課程所學的知識比較單一零散,不知在實際中怎樣應用。因為專業課中每一門課程都主要注重某一方面知識的應用,而關于綜合知識的運用的“測控系統設計”這門課程又在大四年級設置。因為如果設置在各個專業課之前的話,無法講清楚細節,因為學生還沒接觸一些專業知識,什么專業課都沒學過的情況下講授綜合知識,從理論上更難講清楚知識的綜合應用,學生也難以接受。所以如果在學生學專業知識的同時,認識一些實際的測控系統,對學生的理論與實際相結合的能力是有很大幫助的。并且在當前學生就業壓力比較大的形勢下,用人單位往往考察學生的實際動手操作能力和知識的綜合運用能力,但是通常安排在第八學期進行的畢業設計環節受到就業和考研雙方面的影響,工科專業的學生往往有到就業單位進行實習的實際需求,考研的學生花費了相當的精力準備考研及復試。在這種情況下,如果學習了部分專業知識之后,從大三下學期開始,到大四上半學期結束時畢業設計前結束,進行由淺入深、理論聯系實際的測控技術綜合實訓,對學生來說具有重要的作用和意義[6]。為此,我們南陽理工學院機械與汽車工程學院測控教研室制定了新的測控技術綜合實訓模式。
3.1 實訓目的
(1)本課程為計量測控與儀器專業的實踐必修課,通過該課程的學習,培養學生對知識的綜合運用能力和儀器儀表與系統的設計制造和實踐技能,使學生在實踐中得到鍛煉和提高。使學生鞏固所學理論知識及本專業的各種測試方法,比較熟悉各種測試方案的設計,加強本專業各科知識綜合運用能力和問題分析能力,提高實際動手能力、理論聯系實際的能力和創新能力。通過基本技能的訓練,熟悉儀器結構及使用,對常用儀器非常熟悉。通過綜合性實驗的開設,開闊思維,培養學生分析問題和解決問題的能力。
(2)培養學生獨立思考和獨立工作的能力,為畢業后走向社會從事相關技術工作打下良好的基礎。
(3)培養并提高學生具有創新能力和團隊協作精神的綜合素質。
3.2 實訓要求
(1)本實訓要求學生在第六、七學期課余時間完成。
(2)每組學生3~4人,從給定題目中任選一個,也可以自主選題,需指導教師認可。
3.3 時間安排
(1)老師在第六學期之前根據當年的教師的科研項目和實際應用需要,或一些成熟的典型課題,每個老師選取3―4個實訓題目,大家一致討論后通過,寫出每個題目的實訓目的、所需那些理論知識,最終驗收方式,以及課題的前瞻性等。
(2)第六學期開學后對學生公布,學生了解各個題目設置的目的及要求后,根據自身意愿進行分組,每組的學生從所在相應組的題目中選取一個小題目,學生也可以根據自己的興趣所在及實際需求自主選題,但是必須要和指導老師進行充分溝通,經過指導老師認可,題目確定之后開始進入正式實訓階段,著手準備。
3.4 實訓過程
所有實訓全部利用業余時間進行,不集中安排時間。這也是本綜合實訓的一個顯著特點。
3.4.1 收集、查閱相關資料
南陽理工學院校園網站能夠查閱大量的碩士、博士論文及期刊論文,以及大量的圖書、視頻,充分利用學院的資源,對題目進行充分細致的了解,對所需達到的設計要求及目的進行充分的認識。例如該課題的目的和發展現狀是什么,完成該課題所需用到的關鍵技術是哪些,都有哪些可行的方案,各個方案不同的特點與優缺點等。
3.4.2 設計及實驗
針對自己的課題,進行相應的設計、仿真、實物制作、調試等。
3.4.3 寫出實訓報告
對設計進行總結,學生在規定的時間內完成實訓報告,實訓報告要排版正確,格式規范;概念清楚,應用合理;層次清晰,邏輯性強;論證嚴密,計算準確全面;圖標質量好。
3.4.4 進行驗收和答辯
指導老師組成答辯小組,對各組學生的設計制作成果進行答辯驗收。
3.5 驗收及考核
3.5.1 驗收
以組為單位展示自己小組的成果,并進行答辯。在提問、回答環節,教師要對一些重點、難點問題進行詳細地提問、講解、分析、評價。
3.5.2 考核
根據學生查閱資料情況、方案設計、調試過程、最終調試結果、設計報告、答辯情況等進行綜合考核。其中方案設計、調試過程、最終調試結果、設計報告、答辯各占20%。
4 測控技術綜合實訓模塊結構圖
長期教學實踐經驗表明,在傳授給學生知識的時候,首先讓學生明確所學知識的目的是什么,有哪些具體的組成部分,他們的聯系與區別是什么,在認識中理解,在理解中應用,在應用中掌握,這樣才能得到最佳的教學效果。
先給學生列出測控系統綜合實訓內容的結構框圖,見圖1和圖2所示。虛線框為測控專業各課程實驗項目,通過綜合實訓,將課程實驗融合在一起,根據實際項目的需要,各模塊間的組合可簡單或復雜,學生可制作多種功能、結構不同的應用系統,把各個分散的課程內容聯系起來,形成一個相對完整的知識結構體系。
5 測控技術綜合實訓舉例
下面以基于單片機的超聲波測距系統為例,介紹測控技術綜合實訓的實施過程。本實訓的內容包含從傳感器到數據輸出及誤差處理,要求完成接近實際應用系統的軟硬件設計調試,訓練和提高學生在測控技術應用系統方面的設計調試能力[7]。要求:設計制作一個測距范圍為0.1~5 m,分辨率為1 cm的超聲波測距系統。本項目讓學生掌握傳感器技術、基本的電路應用、單片機控制技術與數碼顯示技術。該項目完成以后,既可加深學生對本專業相關各門課程內容的理解,又提高了他們的實際動手能力,與實際應用接軌,體會知識轉化實踐的過程。因此,本課題具有良好的教學和實踐應用前景。實訓前期的知識儲備。對于該超聲波測距實訓題目,學生拿到題目后,首先查閱相關圖書、電子文檔等各種文獻,對利用超聲波進行測距的原理、特點、實現方法均有詳細的了解與認識,然后進行方案設計,通過實際計算、仿真、論證等設計出一個最優的實現方案。例如,超聲波發射方法可有硬件發射,也可由軟件發射,從價格、功能上比較其優缺點,做出最優選擇。
5.1 設計信號調理、信號變換、信號采集和輸出電路
5.1.1 溫度補償
由于超聲波也是一種聲波,其聲速與溫度有關。在精度要求較高的情況下,需要考慮溫度對超聲波傳播速度的影響,采用適當的溫度傳感器及其相應的電路對超聲波傳播速度加以修正,以減小誤差。本測距系統中對溫度的精度要求不是太高,所以可以選用DS18B20數字溫度傳感器。通過進行溫度補償可以得到更準確的測試結果,并且更深刻地認識誤差理論與數據處理課程里進行誤差補償的方法與措施。
5.1.2 設計測控系統并制作實物
測距方案及溫度補償措施確定之后,開始設計后續信號調理、信號變換、信號采集等測控電路,主要采用模塊化設計方法,老師對學生進行適當的引導和指導。主要包括硬件電路設計:超聲波發射、接受模塊、數字顯示模塊、報警模塊、溫度補償模塊;系統軟件設計,主要包括初始化基礎程序模塊、脈沖信號發射模塊、回波接收模塊、溫度補償及距離計算模塊、顯示報警模塊、按鍵設置模塊。設計完成之后,首先利用軟件進行調試,然后在面包板上搭建實物反復調試。直至調試成功之后,繪制電子線路圖,制作電路板,焊接實物,再次進行調試,如果不成功,基本上就是電子線路板焊接時出現的問題。當出現問題學生盡量自己努力解決,解決不了的可以請教指導老師。
5.1.3 寫出實訓報告
實訓報告中要把超聲波測距系統制作的全過程進行詳細描述,包括方案論證、所選傳感器的技術參數、實物制作過程中出現的問題、課題的未來展望等。
5.1.4 總結、答辯
略
5.2 驗收
學生利用黑板或多媒體陳述自己的課題制作過程,老師對某些知識點及問題進行提問。
下圖為某一同學制作的實物圖。圖3為超聲波測距系統進行簡單包裝之后的系統實物圖,可以打開盒蓋進行觀察內部所有內容,圖4為部分同學的設計制作成果。
6 測控技術綜合實訓教學探索與實踐的幾點體會
通過兩年的教學實踐,測控技術綜合實訓從具有工程背景的學生感興趣的實際問題出發,取得了很好的效果,學生從被動的學習狀態轉變為積極主動地思考問題,并與同學和老師充分交流解決問題的良好狀態,并讓學生根據自己的興趣和愛好把業余時間進行了充分利用,把零散的各學科的知識聯系了起來,更清楚了各課程在實際使用中的地位和作用,更大的提高了他們學習的積極性、主動性、實際動手能力、分析與解決問題的能力、團隊寫作協作能力,為應用型人才培養打下了扎實的基礎,充分體現了南陽理工學院應用型人才培養的目標。
參考文獻
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[2] 郭槐,唐國興.機電測控技術綜合教學實訓平臺的建設與實踐[J].實驗室研究與探索,2010,29(4):140-142.
[3] 李湘偉,周文玲.機電一體化專業機電綜合實訓教學模式的實踐與探索[J].陜西教育(高教),2008(2):4-9.
[4] 向欣,王永驥.測控與自動化專業綜合課程設計實例[J].實驗室研究與探索,2008,27(8):119-122.
一、專業建設目標
城市軌道交通控制專業作為陜西電子科技職業學院的重點專業,也是學院的特色招生專業,于2009年設置,2010年開始招生,目前在校生已達到500余人。該專業以培養綜合素質高、實踐能力強的專業技術人才為目標,以計算機技術為基礎,突出計算機在城市軌道交通控制專業中的應用;重點面向城市地鐵、設備公司、國營鐵路、地方鐵路等企事業單位,在生產、建設、管理、服務第一線,具有較強的城市軌道交通信號設備基本結構、工作原理、維護標準等專業技術理論知識和較強的城市軌道交通信號設備安裝、調試、日常養護、故障處理及檢維修等實踐技能的高端技能型專門人才。
二、學院該專業建設情況
(一)師資隊伍建設。在學校“高層次人才引進、培養計劃”,加強教學團隊建設的大背景下,該專業教師隊伍不斷壯大。目前,該專業教師隊伍全部是本科以上學歷,其中,碩士研究生及以上學歷教師人數約占70%。在年齡、學歷、職稱結構等方面形成了良好的學術梯隊,能較好地滿足教學需求。
(二)課程建設。根據人才培養模式的要求,學院與企業共同開發基于崗位工作過程的課程體系,圍繞工作任務選擇和組織課程內容,將職業資格標準融入課程。目前已建設《軌道交通通信與信號》1門校級精品課程,《軌道交通專用通信系統維》、《護車站信號自動控制設備維護》、《城市軌道交通線路與站場設計》、《軌道交通信號基礎》4門優質專業核心課程。
(三)實踐教學建設。實驗室、實習基地建設是學科專業建設的保障,自2011年以來,學院不斷加大校內實訓基地建設力度,逐步完善該專業校內實訓室。學院利用中央財政提升專業服務能力建設項目資金、中央財政支持的實訓基地建設資金、學院自籌的資金,建成了城市軌道交通控制沙盤實訓室、城市軌道交通基礎設備實訓室、地鐵交通信號控制技術實訓基地、地鐵車輛維修控制實訓基地等8個城市軌道交通控制類實訓基地。
(四)校企合作建設。學院成立“學生就業指導服務中心”和“校企合作辦公室”,把畢業生的就業工作作為一項系統工程來抓,目前,學院的校企合作方式有“訂單式”教育和與有關企業建立長期穩定的用人關系兩種方式,以保證畢業生的就業質量和就業率。城市軌道交通控制專業基本實現了學生畢業后能頂崗操作,畢業生在工作崗位上憑著“思想素質高、專業技能強、協作精神好、適應速度快”而贏得企業一致好評,滿意度達到90%以上。
三、該專業建設規劃及改革措施
(一)加強教師工程實踐能力。為了提高教學團隊工程實踐能力,可采取以下措施:一是在專業招聘教師過程中注重求職者的實踐經驗,二是鼓勵在職教師考取相關專業職業資格證書,三是執行不少于兩個月的教師企業實踐制度,鼓勵教師脫產到企業頂崗實踐,提高教師的實踐能力。
(二)課程考核與評價。1、課程考核。參照企業對崗位技能的評價方式,建立與不同級別技能水平相適應的課程考核辦法。生產性實訓和頂崗實習的評價應由校內指導教師和企業指導教師共同完成。參考學生的實習日志、實結、崗位技能掌握的熟練程度、規章制度的遵守情況等方面,以技能考核為重點,對學生職業素質和技能進行全面考核。2、課程評價。通過對課程的目標定位、教學內容、教學過程、教學方法、教學效果等方面的綜合考慮來制定課程質量標準,采取教師自評與互評、學生評價、畢業生評價、企業評價等相結合的方法對課程進行評價。
(三)教學方法與手段的改革。城市軌道交通控制專業,實踐教學內容豐富,理論與實踐教學都必須結合專業特點。1、充分利用校內實訓室設備,設計“教、學、練”教學方法。2、以教師為主導、學生為主體,引入靈活多樣的教學方法和手段:①模擬教學場景,積極采用多媒體教學和網絡教學。②加大實踐教學,如課程設計、課程實踐周,便于學生理解課程。3、結合企業崗位及課程需求,繼續加強校內實訓基地及校外實訓基地建設,,強化知識體系的構筑,易于企業接受。
(四)職業技能改革。注重技能培訓,大力推行“雙證書”制度,建立健全學校職業技能鑒定站管理制度,使每個工作環節有規范、有標準、有考核,確保職業技能鑒定項目的實施,為學生和教職工提供職業資格培訓和職業技能鑒定平臺。
(五)產學研創新。立足崗位,開發基于工作過程的課程體系和課程標準,采取校企結合的教學研究形式,深入社會與企業,豐富教師的學識,拓寬教師的視野。
四、總結
陜西省軌道交通行業迅速發展,城市軌道交通控制專業有著廣大的發展前景及市場。學校也要緊跟社會與行業步伐,不斷加強專業建設,加強課程體系建設、教師工程實踐能力建設、職業技能建設及產學研創新,力爭將城市軌道交通控制專業建設成陜西省乃至西北地區的一流專業。
參考文獻: