时间:2023-08-07 17:32:08
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇机电一体化的具体内容,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
目前机电一体化的进程不断加快,其发展趋势如下。
1)机电一体化在向智能化的方向发展,智能化就是在原本电脑控制的基础上更具备合理性和效率性,机电一体化的智能化发展就像最初的硬件手机与现在的智能手机的区别一样。总体说来就是智能化更人性化,更能解决操作中的突发状况或者说是提前就设定了应对解决突发状况的解决措施。
2)机电一体化更加环保,机电一体化进程使原本的柴油发电带动发电机的情况得到改善,现在的机电一体化是电脑操控,解决了其中一些污染环境的问题,响应环保的口号,机电一体化也朝着更环保的方向发展。
3)机械一体化朝着微机模式发展,顾名思义就是机械的规模与形式越来越小,这就要求机械的精密程度。这样的发展趋势有利于解决原始机械庞大的占地面积问题,可以使同一片场地发挥更大的效果。机械以替换的发展趋势是更加进步与人性化,它是朝着一个操作简单、绿色无害、精密程度高的趋势更好的发展。这就是机电一体化,它是机械与电子的有机结合,有着密不可分的有机组成部分,有着良好的发展趋势。在这两者的定义下,笔者希望日后机电的结合能够更加密切,其各个组成部分能日渐精密完善使得整个机电一化得到优化;机电一体化能够在属于它的发展趋势下日益发展完善,更好的满足机电一体化进程的需要。
2机械电子工程专业
在科技发展与时代进步的大背景下,机电一体化的进程日益加快,重要程度日益提升,人才需要也越来越大,接下来笔者将介绍机电一体化的人才来源——机械电子工程专业。上文中我们论述了什么是机电一体化与机电一体化的发展趋势,根据上文我们不难发现机电一体化已经在生产生活中日益重要,为了供应机电一体化所需要的人才,机械电子工程专业应运而生,上个世纪九十年代后期,一些高校开始设置了机械电子专业。机械电子工程专业的出现是为了响应现阶段和日后的电子控制机械的主流趋势,为了使自动化方面有更多可用人才。在机械电子工程专业设置上要注意很多的问题:第一要考虑新课程的课程设置方面,要在传统的机械上有所发展又要估计学生的负担,不能是学生在学习的过程中感到吃力或者是电子与机械兼顾的拖沓。第二就是机械电子专业是机械和电子的有机结合,电子与机械的侧重点问题,在教授的过程中要二者兼顾,因为传统机械是整个机械一体化的基础而电子的计入是一个良性发展,很多新生代的同学更加重视电子方面,这是不科学的做法。总之机械电子工程专业是一个时代要求的必要专业,要安排好课程,明确侧重点,最终达到满足机电一体化进程下人才的需要。
3机电一体化与机械电子专业
介绍过机电一体化与机械电子专业以后,接下来明确机电一体化与机械电子专业之间的关系。根据上文我们不难发现,机电一体化与机械电子专业有着非常密切的关系,可以说机械电子专业是机电一体化的前身,以为机械电子专业所培养的正是机电一体化专业的对口人才,也就是说机械电子专业为机电一体化提供了人才来源。机械电子专业所学习的内容就是机电一体化的具体内容。其中包括理论知识与具体操作,也就是什么是机电一体化、几点一体化需要我们做些什么、在操作中会遇见什么问题并且该怎样解决等。机械电子专业是为机电一体化培养人才的摇篮,在机械电子专业中学习的同学毕业后的前景就是在机电一体化应用的地方工作。而机电一体化在日常操作中所遇见的难以解决的问题和需注重问题就是机械电子专业研究的课题和研究方向。总之机电一体化与机械电子专业二者之间密不可分,互补互助,机电一体化的发展要求了机械电子专业的学科内容、机械电子专业为机电一体化提供了人才来源。
4结束语
关键词: 中高职教育 课程衔接 机电一体化技术专业 课程体系构建
根据《江苏省国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》和《江苏省产业调整和振兴规划纲要》等文件精神,装备制造业已成为江苏省国民经济支柱产业,江苏各地区都在大力发展高端装备制造业。高端装备制造业的技术水平主要取决于机电一体化高新技术的发展。
一、中高职机电一体化技术专业课程衔接存在的问题
目前,中高职在技能人才培养方面还存在一些亟待解决的问题,如专业与产业不够衔接、人才培养方案与岗位需求不够吻合、中高职课程体系不够贯通、课程内容不够衔接、中高职衔接管理工作不够规范等。课程衔接是中高职教学衔接的关键,中高职机电一体化技术专业课程衔接存在的主要问题如下:
1.课程内容重复。中高职院校缺少有效的沟通,各自构建自己的专业课程体系,确定课程教学内容,造成一些专业课程在中高职阶段内容重复的现象。如中职机电应用技术专业与高职机电一体化技术专业都开设机械制图、机械基础、液压传动、电工电子基础等课程,造成中高职教育资源与学习时间的浪费。
2.基础课程薄弱。中职学校存在的重技能轻文化、重操作轻理论现象,使得很多中职学生文化课基础弱,升入高职后对文化基础课的学习普遍感到困难,尤其是数学、物理、英语等基础性课程。
3.技能训练重复。高职院校技能训练定位低,中高职较多实践训练项目相差不多,存在重复训练的现象,甚至造成高职与中职实践技能课程“倒挂”的现象。
因此,迫切需要对机电一体化专业中高职课程体系进行重构建,切实解决上述实际问题。
二、根据职业岗位要求,分析典型工作任务
1.岗位需求分析及人才培养目标。针对江苏省等长三角地区,通过多种渠道,深入了解中高职机电一体化技术专业人才市场需求、企业用人需求及学校培养现状。全面了解机电一体化技术专业中职、高职毕业生就业现状,深入了解企业对人才需求情况及对中职、高职毕业生素养能力的具体要求,着重对中、高职毕业生从事机电产品和机电设备的设计、操作、装配、测试、质检、维修、销售、技术服务和经营管理等工作岗位的初期定位及迁移发展情况进行调研。机电一体化技术专业学生具体从事的就业岗位如表1:
表1 机电一体化技术专业就业岗位
2.职业岗位能力。机电一体化技术专业的职业岗位及能力结构分析图如图1所示:
图1 机电一体化技术专业职业岗位及能力结构分析图
从岗位职业能力要求出发,确定中高职教育衔接机电一体化技术专业培养目标:学生在中职阶段应重点掌握普通机床加工、机电设备的简单安装、中级维修电工等基本技能,应注重特定岗位的熟练操作能力训练,学生凭借中职阶段掌握的技能,既可直接从事相关的操作性工作,又可为高职阶段的能力提高打下扎实基础;高职阶段重点培养先进设备的运行、自动化生产设备的安装与调试、控制程序的编制、高级维修电工、设备开发等能力,还要掌握相当的理论知识,学生通过高职阶段学习,既可提升单项技能,又可使这些技能得到综合运用,使之具备从事机电复合型高端技能岗位工作所需的综合能力。学生从某一具体岗位到整个职业生涯,具有更大的发展空间和更强的可持续发展能力。
三、以职业能力为导向的模块化结构一体化课程体系构建
1.课程体系衔接框架。遵循学生职业能力形成规律,以岗位职业能力和职业素养为中心,搭建中高职教育衔接的机电一体化技术专业一体化课程框架,如图2所示。
在人文素质方面,全面培养学生的政治思想素养、身心素养、文化素养和科学素养;在职业素质方面,课程设置由浅入深,中职课程注重专业基础知识的学习,实践方面注重基本操作和基本技能的培养,掌握基本职业理论、训练基本职业操作能力;高职课程注重技术分析能力和创新实践能力的培养,使学生在工作环境中发挥主观能动性和创新实践性。根据中高职两个阶段必须具备的知识能力和素质构建课程体系,规划教学内容,制定相互衔接的课程标准,确定科学合理的教学顺序和实施路线,从而在中高职课程衔接上,做到既避免课程内容的重复,又拓宽和加深课程内容,真正实现课程内容衔接的连续性、逻辑性和整合性。
中职阶段以公共基础课程、专业基础课程和基础技能的实践为主,以能力拓展为辅,注重基础知识、动手能力的培养;高职阶段以专业核心课程和高级技能实践为主,注重核心技术、创新能力的培养。
图2 中高职衔接一体化课程体系的框架
2.课程体系的构建。中高职衔接(3+3分段培养)机电一体化技术专业课程体系结构如图3所示。课程体系结构总体分为中职主干课程和高职主干课程两个层次,其中,两个层次中的衔接课程在中高职教育阶段对接设置,中级工要求的相应知识与技能就是专业课程衔接的接口标准。课程设置体现能力和知识的提升,各模块有相应课程完成知识的延续和深化。如AutoCAD与三维CAD,机械基础与机械设计基础,PLC(一)与PLC(二),电工工艺与技能与电气控制技术,机电设备安装与调试与机电设备维修等在课程上形成中高职衔接,形成中高职的知识和能力要求的提升。主体部分有基本素质模块、专业基本能力模块、专业岗位能力课模块、专业综合能力模块和职业能力拓展模块五个模块式的结构。
图3 中高职教育衔接的机电一体化技术专业一体化课程体系
3.课程模块设置内容。依据学生认知规律和职业成长规律设置课程模块的具体内容。(1)基本素质课模块是按国家教育主管部门规定设置的含德育、体育、文化基础在内的公共基础课。主要包括文化基础课程和德育、体育、政治经济类和公共选修课程,尤其是数学、物理两大课程,是机电一体化技术专业学习的重要基本保证。目前的实际情况是,中职生源的文化基础普遍较差,因此,首先在招生时要对文化课程中数学、物理成绩提出最低要求,其次可以通过入学后的测试,是否达到中高职专业学习的要求,如果达不到要求,就建议通过补习等方法,弥补不足。
(2)专业基本能力模块。专业基本能力模块是以职业岗位共同的知识和技能为基础构建的课程。为后续专业岗位提供支撑作用,既避免了专业基础课程的重复,又符合学生的认知规律,如中职开设二维AutoCAD,高职开设三维CAD。所有专业基础课都采用理实一体化教学方法。
(3)专业岗位能力模块。模块是从岗位职业能力提炼的反映职业特性的技术性课程。这些专业核心技术课程,都安排在高职阶段以企业典型任务为载体,完成工作项目为课程目标,按照工作任务设置教学项目,教学内容紧密结合企业实践,有利于提高学生解决实际工程的能力,培养学生创新思维的能力。
(4)专业综合能力模块。中职阶段培养基本技能和操作技能,包括认识实习、车工实习、钳工实习和中级维修电工实习,完成中级维修电工的职业技能考核;高职阶段培养高级技能和创新能力,包括电气控制技术、单片机应用技术、机电设备维修、机电一体化系统设计和高级维修电工,并完成高级维修电工的职业技能考核;最后是毕业设计、毕业综合实习和顶岗实践,实现中高职实践环节的无缝衔接和职业能力的循序提高。
(5)职业能力拓展模块。职业能力拓展模块主要开设职业拓展岗位,中职阶段开展机电产品采购与销售,高职阶段开展产品质量管理和生产现场管理,拓宽学生就业渠道。
四、中高职衔接机电一体化技术专业课程体系实施策略思考
中高职衔接课程体系架构是基础,课程内容的衔接是落脚点。整合优化课程目标,实现中职操作性和实用性目标与高职技能性和创造性目标的衔接;必须解构和重构课程内容,整合中高职的教学资源,避免教学内容重复,提高教学效率,实现中高职教学有效衔接。加强专业岗位职业证书的管理,职业技术等级资格证书及相关技术证书是衔接的标准。以机电设备安装调试等工作任务为中心,以机电设备产品的分析设计为载体,将相关国家职业标准、行业技能资格认证要求、龙头企业培训内容等有机地嵌入到课程中,按照学生职业素质贯彻全过程,专业基本能力、专业核心能力、专业综合能力和专业创新能力层次递进的发展规律,构建以学生的职业能力发展逻辑为依据的中高职衔接课程体系,保证中高职职业教育的顺利衔接。
参考文献:
[1]刘大勇.职业能力导向的模具专业中高职衔接课程体系构建与实施[J].广东教育,2012(5):13-14.
[2]李英欧,阳丽.机电类专业中等职业教育与高等职业教育课程衔接体系建设[J].教育与职业,2013(8):127-128.
机电一体化又称机械电子学,最早出现在1971年日本杂志《机械设计》的副刊上,随着机电一体化技术的快速发展,机电一体化的概念被我们广泛接受和普遍应用。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用,机电一体化技术获得前所未有的发展。现在的机电一体化技术,是机械和微电子技术紧密集合的一门技术,他的发展使冷冰冰的机器有了人性化,智能化。
1.1机电一体化技术的组成要求与原则
五大组成要素:一个机电一体化系统中一般由结构组成要素、动力组成要素、运动组成要素、感知组成要素、职能组成要素五大组成要素有机结合而成。
四大原则:构成机电一体化系统的五大组成要素其内部及相互之间都必须遵循结构耦合、运动传递、信息控制与能量转换四大原则。
1.2机电一体化技术的具体内容
(1)机械技术 机械技术是机电一体化的基础,机械技术的着眼点在于如何与机电一体化技术相适应,利用其它高、新技术来更新概念,实现结构上、材料上、性能上的变更,满足减小重量、缩小体积、提高精度、提高刚度及改善性能的要求。在机电一体化系统制造过程中,经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术,同时采用人工智能与专家系统等,形成新一代的机械制造技术。
(2)计算机与信息技术
其中信息交换、存取、运算、判断与决策、人工智能技术、专家系统技术、神经网络技术均属于计算机信息处理技术。
(3)系统技术
系统技术即以整体的概念组织应用各种相关技术,从全局角度和系统目标出发,将总体分解成相互关联的若干功能单元,接口技术是系统技术中一个重要方面,它是实现系统各部分有机连接的保证。
(4)自动控制技术
其范围很广,在控制理论指导下,进行系统设计,设计后的系统仿真,现场调试,控制技术包括如高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断校正、补偿、再现、检索等。
(5)传感检测技术
传感检测技术是系统的感受器官,是实现自动控制、自动调节的关键环节。其功能越强,系统的自动化程序就越高。现代工程要求传感器能快速、精确地获取信息并能经受严酷环境的考验,它是机电一体化系统达到高水平的保证。
(6)伺服传动技术 包括电动、气动、液压等各种类型的传动装置,伺服系统是实现电信号到机械动作的转换装置与部件、对系统的动态性能、控制质量和功能有决定性的影响。
2、机电一体化技术的应用
机电一体化是从系统的观点出发,综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、光学技术、电力电子技术、接口技术等群体技术,合理配置各功能单元,在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值,并使整个系统最优化的系统工程技术,它使工业生产由“机械电气化”迈入了“机电一体化”为特征的发展阶段。
2.1 在现代机械制造业中的应用 传统机械制造业是建立在规模经济的基础上,靠企业规模、生产批量、产品结构和重复性来获得竞争优势的,它强调资源的有效利用,以低成本获得高质量和高效率,其生产盈利是靠机器取代人力,靠复杂的专业加工取代人的技能来获取的。先进的机械制造业是以信息为主导,采用先进生产模式、先进制造系统、先进制造技术和先进组织管理形式的全新的机械制造业,其特征是全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造。现代制造业集成了现代科学技术的发展,充分利用电子计算机技术,使制造技术提高到新的高度。近年来,制造工程领域的新技术相继诞生,如计算机数字控制、现代集成制造系统、柔性制造技术、敏捷制造、虚拟制造、并行工程等。
2.2 在饮料行业中的应用 机电一体化技术是当今发展最快、应用前景最为广泛的技术之一。机电一体化技术在食品、饮料包装机械的开发、设计和制造过程中的应用。不仅使单机的自动化程度大大提高,而且使整条包装生产线的自动化控制水平、生产能力得到很大提高,使其竞争能力远远超过传统的机械控制的同类设备。可以大大改善食品饮料包装生产设备产品的质量,提高其国内、国际竞争能力。
2.3 在钢铁企业中的应用
2.3.1 计算机集成制造系统(CIMS) 钢铁企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体,用以实现从原料进厂,生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。
2.3.2 现场总线技术(FBT) 现场总线技术是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。
2.3.3 交流传动技术 随着电力电子技术和微电子技术的发展,交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性,电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动,数字技术的发展,使复杂的矢量控制技术实用化得以实现,交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎,应用不断扩大。
2.3.4 开放式控制系统 “开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持,按此标准设计的系统,可以实现不同厂家产品的兼容和互换,且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联,实现控制与经营、管理、决策的集成,通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联,实现测量与控制一体化。
2.3.5 分布式控制系统(DCS) 分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。分布式控制系统与集中型控制系统相比,其功能更强,具有更高的安全性,是当前大型机电一体化系统的主要潮流。
3、机电一体化技术的发展趋势
3.1 智能化 智能化即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能,设置智能I/O接口和智能工艺数据库,会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊数学、神经网络、灰色理论、心理学、生理学和混沌动力学等人工智能技术的进步与发展,为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。
3.2 数字化 微控制器和接口技术的发展奠定了机电产品数字化的基础,如不断发展的数控机床和机器人;而计算机网络的迅速崛起,为数字化设计与制造铺平了道路,如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、通用性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程控制操作、诊断和修复。
3.3绿色化 工业发达给人们的生活带来巨大变化,在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果,所以绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求,机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境,产品寿命结束时,产品可分解和再生利用。
姜大源先生曾指出:“在任何一种教育?w系中,课程始终处于核心地位。同样,职业教育的改革与发展,最终都会归结到课程的改革与发展。”[1]课程是教育的核心和载体,中高职教育衔接的本质就是二者课程的相互承接、协调分工的一种科学化、系统化的教育体系。自《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010―2020年)》以来,我国出现了中高职“3+2”五年一贯制培养、“3+3”分段培养以及中本“3+4”分段培养等贯通模式,为构建现代职教体系做出了有益探索。但正如《教育部关于推进中等和高等职业教育协调发展的指导意见》(教职成〔2011〕9号)所指出的:“中等和高等职业教育在专业、课程与教材体系、教学与考试评价等方面仍然存在脱节、断层或重复现象,职业教育整体吸引力不强,与加强技能型人才系统培养的要求尚有较大的差距。”也正是这些“脱节、断层或重复”现象深刻影响着职业院校的整体办学效益和质量,一定程度上制约了中高职教育衔接的健康发展。以机电一体化专业课程的中高职衔接实践反思为基础,厘清问题本源,明晰实践路径,期冀抛砖引玉。
一、专业课程标准
所谓课程标准,就是对学生在经过一段时间的学习之后应该知道什么和能做什么的界定和表述,是国家层面对学生学习结果的期望,是内容标准(学生学习领域的划定)和结果标准(学生某领域应达到的水平)的内在统一。
(一)中高职课程衔接在课程标准上存在的主要问题
一是中高职课程内容标准界限模糊。现有试点院校都注重从一体化培养的角度来设计课程标准,力求实现同一专业方向的一体化培养,但模糊了职业教育中职与高职层次之间的培养界限,不利于现代职教体系的整体构建。二是中高职课程标准随意性大,表述各一。试点院校自行选择结对,自行拟定课程标准,造成校际之间课程壁垒,而在同一院校内,由于未能界定出有效目标,标准无效或虚化现象十分普遍。三是中高职课程标准的内在不协调。互为衔接的课程标准往往在时空上局限于试点院校,制约了课程标准横向“面”的统一,制约了教育生产力的可持续发展。
(二)中高职机电一体化专业人才培养目标的对比
中高职课程由于院校的专业教学资源与学生起点的不同,其在培养学生职业能力、核心能力等方面有着明显的层次差异。一般认为,中高职是技能培养的不同阶段,内容与形式相互依存,共同发展,进而形成分级职业教育的连续流,使中高职教育在人才培养上实现贯通。而人才培养目标的确立是中高职教育衔接的前提和逻辑起点,明晰中高职机电一体化专业人才培养目标,可以有效编制出相对科学的课程标准。(见表1)
(三)中高职机电一体化专业课程标准的制定
首先,国家或省级教育部门应从宏观上进行科学的顶层设计,依据人才培养目标相对统一地制定中高职贯通的分类课程标准体系,明确课程目标、内容框架、改革要求等,为课程设置明确画线定界。其次,机电行业发展的区域性特征在根本上要求职业院校共同制定适用于本地区的中高职衔接的课程标准,实现机电专业在中高职教育中的层次和贯通。再次,职业院校还应该与本地机电行业保持联系,在与行业的互动中不断调整课程标准,促使培养的人才能够与产业发展协调一致。
二、专业课程结构
课程结构是指课程的各个组成部分如基础课、专业课、实践课或必修课、选修课等的构成比例及其相互关系,包括课程体系结构以及单一课程的内部结构两种。
(一)中高职课程结构现状
目前,中高职的课程结构通常还是按照文化基础课、专业理论课、专业实践课三大块模式构建,作用力相对平均,与职业教育人才培养的分层目标并不协调。在单一课程结构中,其组织和结构形式,基本上也还是按照知识体系结构编写教材、实施教学,从概念(原理)到应用“两张皮”,与职业教育培养学生职业技能为主的课程标准相去甚远。机电一体化专业还存在同一学科在中高职之间不衔接的现象,如物理课程在中职阶段有的学校只开设一个学期,课时不足,只能选讲,这就造成学生在高职阶段诸如工程力学等课程的学习中感到难度,影响了高职阶段相关课程的教学效果。
(二)中高职机电一体化专业课程的模块化衔接
根据中高职人才培养职业能力的分析,将所有课程标准,包括基本的职业资格证书的应知应会要求和高一层级的技能大赛要求,都细化到知识点,通过知识点来确定中高职教学内容的衔接点,进而设计不同专业大类的课程模块(包括基础课程模块和各专业模块),实现中高职课程的一体化。这样,既可以保证中职课程与高职课程的独立性,又兼顾到两个层次之间的沟通,中职阶段侧重于基础理论及基本技能的训练,高职阶段则注重学生专业知识、职业能力和职业素质的全面培养,从而提高学生可持续发展能力。(见表2)
三、专业课程教材
作为教与学的典型材料,课程教材既是一种学习资源,更是一种教与学之间联系的媒介及催化剂。按照当代教育理念,职业教育课程教材不再只是学科知识的汇编,而应该是反映教育和教学规律,体现学生认知特点,体现职业需求的崭新教与学的资源,包括课程学本、教本、辅助教学资料等,其载体也有纸质、电子文本、影音视频之分。
在中高职课程衔接中,机电一体化专业主要存在两个方面的问题。一方面,专业课程教材在编写体例上仍然沿袭着过去的学科框架,强调知识结构的系统性、完整性,缺乏职业教育的特点,而艰深的理论、繁复的教材内容与职业院校学生的学力及有限的课时形成尖锐的冲突,造成教与学的紧张关系;另一方面,中高职课程缺乏衔接意识,科目重复,如机械制图、电气控制技术等,课程内容重复率在30%―60%之间,教学资源的消耗影响了中高职衔接后的整体学习效率。
以?C电一体化专业核心课程为改革重点,以任务驱动来设置学习项目,将原先系统学科知识模块化为工作现场的具体内容,实现中高职专业学习任务或项目的系统化衔接。就中高职机电一体化专业课程的衔接而言,首先在宏观上要有统一分类的、具有明确对接属性的课程标准,便于中高职教材明确定位;其次在教材编写体例上要按照项目化或模块化的体例来编写,并通过区分项目或模块的难易、大小等相对容易、内容单一、规模较小的编入中职教材,而将难度大、综合性强、规模大的项目编入高职教材;再次,在教材运用上要注重整合创新,倡导教材“多本化”,可以通过大数据平台建立精品课程示范教材遴选机制,促使提升教材质量。(见表3)
四、专业课程评价
课程评价就是对课程标准、课程设计、教材编制和教学实施在多大程度上实现了教育目的的一种价值判断,并据此作出改进课程的决策。课程评价方式呈现多样化趋势,可以是定量的,也可以是定性的;可以是形成性的,也可以是诊断性的。而参与职业院校课程评价的主体则包括了教师、学生、学校、企业和行业、政府主管部门等。
在中高职机电一体化专业课程评价中存在的最大问题是众多职业院校仍然沿袭过往以阶段性、终结性考试成绩作为唯一的评价标准,侧重于学习成果的书面评价,对学生职业岗位能力及职业发展能力的判断缺失,隔断了学生成长的连续性,对中高职课程的衔接造成了消极影响。
中高职课程评价的衔接是课程衔接的一个重要方面,应该根据本区域经济发展特点、职业岗位能力需求等,探索新的、能够有效衔接课程的中高职一体的过程性考核方式,重点是建立灵活的职业技能鉴定考核机制,探索从职业资格证书与相应课程对接,寻求中高职课程评价有效衔接的方法与途径。在中高职课程衔接尚处于试点阶段时,建立中高职学分或课程认同机制应该是解决当前课程重复设置的重要可选途径。
五、几点思考
课程衔接是中高职教育衔接的重要内容,但绝不是全部,也绝非一蹴而就,并且,课程依专业其衔接要素也会呈现出较为明显的差异。机电一体化专业与本区域经济社会及该行业的发展基础、将来的发展趋势有着密切的关系,这必然影响到该专业中高职衔接的必要性、稳定性及政商校企合作的迫切性,也决定着区域内中高职专业衔接的改革、创新力度。要实现中高职机电一体化专业课程的全面衔接,有些问题亟需通过探索实践来认识和解决。
(一)通过学业的灵活选择解决好长学制带来的学习倦怠。在中高职教育衔接的实践中,由于初中毕业生是主要招生对象,他们的价值观、职业观还未能真正确立,学生在第二或第三年普遍存在学习积极性不高等现象,其中原因之一就是中高职衔接培养过早限定了学生的专业面向,一旦学生在学习过程中有了新的专业或职业兴趣,原先专业的学习倦怠也就不可避免地出现了。而在第三年结束或第四年开始阶段,让学生再一次进行相邻专业的调整,理论上可以缓解学生对既定专业的厌学情绪。学生对专业及学习的这种心理认同机制是中高职教育课程衔接的最可靠的支撑力量。
关键词:住宅; 水电气一体化; 安装
随着经济的高速发展和社会生活水平的不断提高, 城市、企事业单位的住宅建设速度也迅速的增长。人们也对住宅的建设质量和样式结构、功能、配套设施与保障提出了新的更高的要求。
由于住宅的功能日益的复杂化,人们对住宅的需求日趋的多样化,例如不同的文化背景、不同的年龄结构和不同的经济结构。这就对住宅水电气设计与安装提出了更高的要求。住宅中的水电气在人们的日常生活中起着至关重要的作用,其设计和安装质量直接影响人们的生活质量。
一、住宅水电气一体化设计与安装的具体内容
随着各个城市经济水平的显著提高,住宅水电气一体化设计与安装的项目日益增多,根据国内有关小康型住宅的系列标准和相关标准, 住宅建筑水电气一体化设计与安装的具体项目如下:
1.水 水在社会生活中占据重要的地位,关系着人们社会生活的正常进行,任何一个人都不能够离开水而生活。因此水在住宅建设水电气一体化设计与安装中是至关重要的, 它主要分为供水、排水、消防用水三个方面, 同时对于高层住宅还要充分的考虑高位调节供水系统和在意外或者临时情况下的供水 ( 如自来水公司供水设备检修、管网事故抢修与检修等状况下) , 热水的用水,在这种情况下,净水剂装置是必不可少的,以保证供水的安全和卫生。为了有效的利用和节约水资源, 还应该考虑中水处理等措施。
2.电 随着科技技术的的飞速发展与社会生活的现代化,电正在成为整个人类社会不可或缺的东西,并且有关电的一体化设计与安装的项目数也在日益增大,内容也越来越丰富。虽然电的一体化设计与安装的项目不尽相同,但是概括起来主要分为强电和弱电两种。对于住宅,强电部分通常分为照明和电力部分。照明部分又包括一般照明、特殊照明、局部照明和有特殊效果灯光照明四个部分;电力供应部分通常用于满足各种家用电器设备的用电。现阶段,家用电器的数量高达几十种之多,这也对设计和安装提出了一体化的要求。而弱电部分则主要包用于满足诸如有线电缆电视(CATV) 、卫星电视( STV) 、图文电视、双向购物电话、通讯、保安、计算机网络系统、可视对讲门铃装置等。同时在高层住宅中还应该考虑电梯的安装和防雷措施。
3. 燃气 燃气是现代社会生活中加工食品的主要能源之一,在人们的日常生活中占据着十分重要的地位。就现在而言, 我国住宅建筑的燃气能源主要分为三大类:天然气、液化石油气、煤气。在燃气的一体化设计和安装过程中要综合考虑各种燃气器相互之间的配合,即一体化。如卫生间的热水器用气和餐厅火锅用气的分接问题、主食品加工燃气具的设计、安装、造型和安全问题等。
水电气这三大能源在一体化设计和安装时过程中,除了要考虑他们各自的一体化和合理性之外,还要考虑水电气三种能源的骨干系统的一体化设计和安装问题。
二、住宅水电气一体化设计和安装的基本要求
建设部依据我们住宅建设不断发展的新情况,对住宅建设提出了新的明确的要求:在保证住宅建设数量的同时更需要注重质量,要切实的提高住宅建筑的各项功能,保证住宅的高技术的设计, 要实现从由重数量、重规模向重质量、重数量、重效益三方面并重的方向转变, 由住宅建设的粗放型发展向住宅建设的精细型转变。这一要求表明国内住宅建设在日益进入小康水平,切实的提高住宅建筑的功能质量, 提高住宅的环境质量, 设计时突出人们的实际需求, 这也是每一个设计人员在设计时必须考虑的问题。而通过对小康型住宅标准设计与相关标准进行仔细的研读与分析,本人认为在住宅建筑水电气一体化设计和安装的过程当中, 应该首先要满足其先进性、节能性、适用性、安全性、耐用性、美观性、方便性的基本要求,然后还需满足以下十个方面的要求:
1.尽量的保证水电气一体化设计和安装的部分与建筑物的建筑设计相协调。
2.必须要充分的考虑到住户的家庭生活对住宅基本设施如冷、热水、煤气、暖气、空调的需求。
3.必须要充分的考虑到住户对家庭三防(防火、防盗、防爆)的需求, 各项措施在紧急情况下切实可行。
4.必须要充分的考虑到住户对家庭通讯设施(电话、传真、计算机网络) 的需求。
5.必须要充分的考虑到住户对家庭信息设施(CATV、STV、图文电视、双向购物电视)的需求。
6.必须要充分的考虑到住户对各类家用电器的多样化、自动化、遥控化的需求。因此,必须尽可能的采用系列化、多样化的配电箱、配电柜 、开关插座等。
7.在条件允许的情况下为了管理等的方便尽可能的满足水、电、气三表出户,并安装相应的自动计量装置。
8.在较大的区域,应该采用适应性住宅配线系统和卡装连接,同时在情况允许的情况下可以实施强总线与弱总线系统,更加有效与合理布置线路和管道,或者可以在楼道平台处设计与安装水气竖井和强弱电竖井装置,从而更加的有利于科学高效的管理和线路管道的改扩建、检修线路管道的总控制,同时抄录水电气三表时可以不进住户住宅,避免由此给住户带来的一些不便和干扰。
9.必须要充分的考虑到在各种给排水设备安装合理的情况下的满足综合给排水的需求。
10.设计时必须要充分的考虑住户对水电气设备的改建的情况和需求。
三、住宅建筑水电气一体化设计与安装的实施
要保证住宅建筑水电气一体化设计与安装的顺利实施,对于相关的设计部门来说, 必须要确保水电气各个工程专业设计人员的数量和质量,这是最基本的条件。并且在进行水电气设计前, 必须要保证水电气三个大系统的工程的设计人员进行初步设计的讨论然后提出设计方案, 另外还需要他们与和工程相关的土建设计人员一起根据建筑的实际情况进一步讨论,然后根据实际情况确立最合适的一体化设计与安装的方案。而在水电气一体化的安装时,必须要组建一支水电气一体化安装的技术队伍,确保这支技术队伍能够独立的高效的高质量的完成水电气一体化的安装,达到水电气一体化设计方案的各项指标,然后一次性地由这支队伍完成水电气一体化设计的施工, 最终交付住户使用。然而考虑到我国目前水电气行业管理职能不同分工的现状,最好由专门的水电气一体化安装队伍按水电气一体化设计与安装方案进行施工,且施工结束后,各个相关职能部门仅进行联合验收工作,避免从中搞某一行业垄断,进而对水电气一体化设计与安装造成消极的影响。只要能够按上述的建议顺利的实施,水电气一体化设计与安装一定能够更加高效、高质量的完成。这项工作可以由国家出台相关的法律法规,做出统一的法律规定,然后组织相关职能部门进行有效的监管,同时协调水电气各个行业,从而实行住宅建筑水电气一体化设计与安装, 进一步的推动住宅建筑水电气一体化工程战略的实施,提高居民的生活质量与居住环境。
参考文献
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[3] 梁景凯, 盖玉先. 机电一体化技术与系统.北京: 机械工业出版社,2007
关键词:教学模式改革;卓越计划;CDIO
中图分类号:G642 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)04-0076-02
《机电传动控制》课程是机械类专业机电一体化方向核心课程之一,该课程知识在学生中的普及程度直接关系到学生的工程电气实施能力。近年来,国外CDIO的大学生培养模式越来越得到认可,但是其具体教学模式主要还是在高校完成,还是存在较大的局限性,如高校内部资源有限与学生相对较多的矛盾;然而机械卓越工程师计划引入企业导师模式,则正好弥补这种不足。因此,如美国密西根大学等世界一流大学,很早就《机电控制》课程体系和教学模式进行了研究,提出了基于“课堂自学互补,理论实际结合,培养创新意识”的教育理念。国内各大院校都十分注重《机电传动控制》课程教学模式改革。但该课程的教学模式仍然存在如下不足:①课程教学内容设置的目的性不足,没有一个适应学生理解进程的具体内容安排。也就是说,目前的情况是什么都要讲,结果什么都没有教给学生。例如课程内容囊括了机电系统动力学、直流和交流电动机、伺服电机和步进电机、断续控制、PLC逻辑控制和电力电子等内容。这么多的内容要想在32个学时内讲授完毕是非常困难的。②课程教学形式还是以教师讲授为主,缺乏相应的激励和引导手段。目前,由6学时实验+26学时讲授组成的传统教学模式,已经无法适应学生学习的需要,也无法调动学生的学习积极性。因此,对本课程教学模式进行改革是非常有必要的。③课程配套的实验内容与工程实际应用严重脱节,主要还是以观摩性为主。如目前我校采用的还是点对面的形式,学生只是观摩性地参与断续控制实验,按部就班地参与PLC逻辑控制实验。这样的课程实验设置都很大程序上阻碍了学生对课程知识的理解程度,也起不到锻炼学生的作用。④学生的知识掌握程度评价方法和手段单一,一定程度上抑制了学生对课程的兴趣。本文针对目前本课程教学模式存在的不足,提出一种以CDIO思想为教学内容安排原则,以卓越工程师计划培养目标为指导准则的“机电传动控制”课程模式改革方案,通过近两年的教学实践,学生反映较好。
一、具体教学模式改革实施方案
具体教学模式改革方案,采用理论研究和教学实践相结合的形式,以“卓越工程师培养计划”特点为准绳,探索一套以培养能力和提高素质为中心的课程教学模式。本项目的研究步骤和实施方案如下图所示。项目分为教学内容调整与优化、教学方法改革,专题研究活动、自主实验创新设计和考核方式改革等五部分。
1.教学内容调整与优化。为适应课程与企业工程技术的衔接,根据具体课程的知识点分布,整理优化并提出课程内容各知识点的“树形图”。经过教学内容的精简与优化,实际形成的课程教授计划如下。①理论教学模式学时安排。第一部分“绪论”:1学时;第二部分“机电系统运动特性分析”:1学时;第三部分“直流电机工作原理和特性分析”:4学时;第四部分“交流电机工作原理和特性分析”:4学时;第五部分“断续控制系统及电路设计”:2学时;第六部分“PLC控制系统及其程序设计应用”:4学时。②实验室参观学时安排:2学时。③子项目式实验学时安排:交流电机断续控制实验:2学时;步进电机控制实验:2学时;PLC控制应用实验:2学时。④项目研讨模式学时安排。断续控制应用研讨:2学时;应用程序设计研讨:2学时;变频器应用研讨:2学时。
2.教学方法改革。教学方法上改革过去以传授知识为中心的教学模式,依据课程“树形图”,建立以培养学生学习新知识、新经验的能力为中心的教学模式。课程教学为树形图上每个知识节点设计了案例教学、现场教学、自主学习、课堂讨论、重点难点讲授等环节。同时在教学过程中尝试知识点的溯源教学方法,知识点的方程体现教学方法等具体的教学方法。所为溯源教学方法指的是对知识点在物理意义层面上进行来龙去脉型分析说明,使学生更加容易理解和掌握知识点内容;所为方程体现教学方法是指每一章节知识点内容全部可以从一个方程中导出,从而增加知识点内容的归纳性。
3.专题研究活动。主要以培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力为中心。专题研究活动设计了主动实践(含提出问题、分析问题、解决问题)、撰写论文、讨论交流等环节。在教学的过程中,针对机电传动控制技术的工程实施过程中出现的问题进行分析研究,提出解决方案,进行虚拟实验验证或具体实验进行验证。针对主动实践活动和教学中布置的专题撰写科技小论文。并要求学生做5分钟PPT,进行交流,并进行讨论。
4.自主实验创新设计。以培养学生的自主创新设计能力为中心,基于机电传动控制课程中学到的知识,分小组针对子项目和系统性项目进行自主选题,进行系统方案设计,组织进行方案的交流和程序调试。
5.考核方式改革。在考核方式上采用学生分组参与、子项目报告互评、研讨课题PPT汇报互评和老师评价等方式评估,建立多方位的评价系统。最终,每个学生的总评成绩由如下三方面组成:①考试成绩*40%;②子项目成绩*30%;③研讨课成绩30%。
二、教学模式改革后的效果
经过近两年的教学实践,随机抽取了班级上40名学生,得到的教学效果评价如下:87%的同学认为能使课程内容更加明了易懂;74%的同学认为能使教学内容更加贴近实验;78%的同学认为能使自己更多地了解机电系统;72%的同学认为能激发对机电知识学习的兴趣;85%的同学认为能使自己的走神几率降低;65%的同学认为能使自己增加团队协作能力。
三、结论
本文以CDIO理念和机械类卓越工程师培养目标为导向,提出了由理论教学、实验室参观、子项目训练和项目研讨组成的《机电传动控制》课程全新教学模式。该教学模式经过近两年的教学实践和学生反馈调查,效果较好。
参考文献:
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关键词:工学结合;课程体系;项目教学
一、课程开发的背景
2012年6月我校成功入选国家示范校建设计划,同时我校所在地广州市番禺区位于珠三角经济发达腹地,随着广州建设的布局调整,番禺区动漫游戏机、数字家庭和数字电视、灯光音响、数控机床、汽车及配件等产业的迅猛发展,提供了大量的电子产品开发、安装、维护、检修工作岗位。番禺电子产业的快速发展,众多中小型企业为了提高产品的质量和竞争力,积极地进行技术改造和设备升级,急需大量从事电子产品开发与设计、生产与组装、检测与维修和电气设备安装、调试、维修的高素质技能型人才。本文通过对中职学校电子技术专业核心专业课程的开发研究,进一步提高教学的有效性,为社会培养更多更好的技能型人才,充分体现我校为番禺经济社会服务的宗旨,解决学生就业难和社会对专业技能型人才迫切需求的矛盾。
二、课程体系的研究
随着职业教育教学改革的不断深入,广大中职学校已经成为课程改革的中心和前沿。有鉴于此,作为中职学校,就不能仅仅停留在被动地执行和实施国家课程上,而是要根据当地经济社会发展的需要,从学校的实际情况出发,通过实证调查了解企业用工和毕业生反馈情况,进一步分析典型工作任务和专业岗位要求,确定专业培养目标和职业能力结构,开发校本课程,构建具有典型示范意义的中职“校本化”课程体系,创新课程教学模式,有效提高教育教学质量。
(一)课程体系的构建。
课程体系是人才培养模式的核心,是实现人才培养目标的载体,是学校办学理念、办学特色的具体体现。为适应现代职业教育的特点,我校围绕“分类定制、校企融通”的人才培养模式改革,根据职业成长规律,打破原有的学科体系,以工作过程系统化为导向,递进重构课程的知识和技能体系。它重在应用的同时,既强调基础,又力求体现新知识、新技术和新工艺,紧密贴近生活生产实际,按多元整合的思路,优化为“工学结合”模块化项目课程,构建了职教特色鲜明的工学结合的模块化项目式课程体系,包括职业基础、职业技能、职业拓展、职业训导四个课程模块。课程体系的基本框架分成“初、中、终”三个阶段,初段重点强化文化基础和基本职业知识、职业技能,培养基本职业素养;中段以职业技能为重点,兼顾职业拓展和个性发展的需要,课程以理实一体化的项目课程为主;终段工学结合,以工为主,通过校内外的职业训导,提升学生综合职业能力。
同时,我校还建立课程改革动态机制,不断进行课程改革,目前着重以动漫游戏机、数字家庭和数字电视、灯光音响、数控机床、汽车及配件等产业工作岗位需求为背景,以家用电子产品、智能控制装置、动漫游戏机等的装配、调试、检测、维护、维修等工作过程展开知识,用一个或多个项目囊括课程内容,设计专业核心课程。根据现阶段需要,我们主要设计了电源电路设计与制作、趣味电子产品设计与制作、机电一体化设备安装与调试、智能控制装置安装与调试、数码电子产品装配与检修、实用电子产品制造等6门专业核心课程。
(二)课程内容的开发。
按照课程项目化的思路,主要对专业的核心课程进行开发,所开发的课程均以实际产品为载体,在各项产品的完成过程中,融入所需要的专业理论知识和专业技能,完全实行工学结合、理实一体化的教学模式。通过对市场需求的调研和学校资源配置情况,我们确定了各核心课程的项目载体、课程内容和通过学习后学生应该具备的职业能力。具体内容如下表1所示。
(三)项目课程的开发建设。
现在的课程体系彻底打破了传统的学科型的课程体系,转而用实实在在的项目为载体,以具体的工作任务为教学主线,优化整合课程,在一个项目实现中融入了各种相关的专业知识和技能,如何把这些相关的专业知识完美的融合到一起,是我们应该深入思考的问题,也是我们实现新的教学理念的成败关键。例如:在《电源电路设计与制作》项目课程中,我们通过分析研究,根据电源电路在电器设备中的使用情况,确定了串联式稳压电源设计与制作、集成式稳压电源设计与制作、开关式稳压电源设计与制作三个项目。然后,再根据项目设计制作的流程确定了电路图的绘制、PCB板的制作、电路的安装与调试、电源常见故障及排除四个典型工作任务,每个任务涵盖一定的学习内容,如:串联式稳压电源设计与制作项目的学习内容如表2所示。在课程的整个实施中,注意把握全局,由简单到复杂,循序渐进,递进式排列,进行理实一体化的项目教学,真正做到以具体任务为驱动,使学生在做中学,老师在做中教,充分彰显职业教育的特色。
三、教学模式和教学环境的研究
在教学模式上,我校根据区域产业经济发展实际情况和专业的培养目标,深化项目教学改革,探索并总结一套工学结合的项目教学模式,提高教学的有效性。有目的地引进企业生产的电子产品,以产品的开发与设计、装配与调试、检测与维修等职业活动为主线,以典型工作任务为载体,设计操作性、制作性、开放性和生产性的学习项目, 营造有利于工学结合的项目教学情境,实现教学过程与生产过程相对接。
我校电子专业拥有省级实训中心,教学实训设施设备齐全先进,教学资源丰富。利用学校拥有的省级实训中心,完善现代化、标准化、具有品牌特色和产教研三位一体功能的实训基地,电子专业实训基地由校内实训基地和校外实习基地两大块组成。校内实训基地由三大部分组成:一是专业基础型类,包括电子电工基础实验室、电子制作实训室、虚拟仿真实训室、电子产品生产线;二是专业综合类,主要有单片机、可编程控制器、触摸、变频器、机电一体化、电视机、数字视频、冰箱空调等实训室;三是职业资格考证类。
这些功能各异的实训室集演示、讲授、操作为一体,是保障我校电子专业工学结合理实一体教学质量的一个重要方面。在建设校内实训基地的同时,要不断扩建校外实习基地,使校外实训基地能满足本专业学生顶岗实习的需求,同时建立一套校内外实训基地管理制度和运行机制。
四、课程评价方法的研究
在教学中我们结合本专业特点,根据发展性评价的要求,改革学生学业成绩评价体系,采用过程性评价与终结性评价相结合。注重“心智与技能”方面的评价,关注学生思想道德、行为习惯的变化,强化专业技能测评,实施分层、分类、分项目考核。建立教师、学生、家长和企业用人单位共同参与的教学质量评价制度,实施以职业能力为本位、评价主体和评价方式立体多元的教学评价体系。下面以校内进行的工学结合项目式课程评价为例,探讨一个对学生的综合性评价模式,通过一个多元的评价,促使学生提高安全责任意识、专业素养、学习兴趣、创新思维、工作学习态度和专业综合能力。具体评价方式如图1所示。
目前,我校已纳入国家示范学校的建设行列,而电子技术应用专业作为国家示范校重点建设专业,我们要以建设国家示范校为契机,深化专业布局调整、人才培养模式、课程体系、教学模式、师资队伍、实训基地、校企合作机制、评价模式、专业文化等方面的改革,增强专业整体实力,紧密依托产业背景,结合区域经济发展的前沿,优化整合资源,辐射带动专业群建设和整体提升,促进专业课程改革上一新台阶。
(作者单位:广州市番禺区职业技术学校)
参考文献:
[1]姜大源.职业教育学研究新论[M].北京:教育科学出版社,2007.
关键词:FluidSIM软件;液压传动系统;仿真实训教学
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2013)02-0168-03
液压传动系统仿真实训教学的目的及意义
《液压与气压传动》是一门集机械原理、机械设计、流体力学、检测技术和自动控制等多方面知识于一体的综合性课程,相关技术在机床、工程机械、交通运输、冶金机械、农业机械、塑料机械、锻压机械、航空、航天、兵器、石油与煤炭等许多领域应用相当广泛。故该课程是机械类专业一门极其重要的专业基础课,且其实践性很强,旨在培养学生具有读懂一般机械液压系统原理图,并且独立运用所学知识综合分析和解决工程实际中机电液控制系统、液压与气动等相关问题的能力,以及设计中等复杂程度以下液压系统的能力。但基本概念难以理解、元件结构复杂、系统工作过程抽象等,一直是这门课程教学的难题。实践教学则一般停留在演示性和验证性实验上,很难构建新的回路,具有一定的局限性和欠缺。基于FluidSIM软件的仿真实训教学可以帮助解决这一系列问题。
FluidSIM软件内置各种标准液压、气动、电气等元件库,具有方便快捷的绘图、设计功能和先进的机电液控制系统仿真功能。在实践教学中应用FluidSIM软件对回路进行模拟运行和检验,能使学生清晰地了解各元件在回路各个运动阶段的工作过程,加深对元件和回路原理的理解。利用FluidSIM软件对液压回路及控制系统进行仿真实验,使机械、液压、电气有机结合,能进一步加深学生对机电液控制系统的理解,并使学生能灵活地运用已经掌握的知识分析和解决实际问题。FluidSIM仿真软件使用独立的液压及控制元件,很容易连接成不同的液压控制回路。对这些元件不同的组合,可以得到不同回路,学生可以方便快捷地搭建各类电、液控制回路,能激发学生的创新意识,培养学生整体构思设计能力和综合运用知识的能力。FluidSIM仿真软件还可对系统进行准确的动作和工作参数的模拟及测试,可以真实地反映、模拟现场实际,为设备的维护、故障分析提供依据。
液压传动系统仿真实训的设计思路
所设计的仿真实训内容呈现出不同的层次梯度:从基础到提高;从基本元件认识、简单回路连接到复杂控制回路联动;从液压回路的单模块到机械、电气、PLC、液压集成的综合模块,从功能演示、原理验证、操作互动到探索实验、自我设计。进而从让学生能掌握扎实的基础知识,独立运用所学知识分析和解决问题,到按照要求设计出符合实际工况的一般中等复杂程度的机电液控制回路。
加强学生对液压传动系统的组成、工作过程和特点的理解和各液压元件结构、原理、工作性能、连接方式和功用的认知,以及对仿真软件的安装与搭建液压回路的基本操作方法的学习,由仿真实训指导书和仿真实训报告书中的实训报告要求体现。分析液压系统原理图,深度理解液压控制阀在液压基本回路中所起的作用,解读系统工作过程和状态;在同一动作要求下发散思维,修改元件的组合或电气控制程序,设计出不同的液压回路;根据工况要求,设置简单的PLC控制程序,使用常见的液压元件、电气元件等元器件进行设计、搭建各类电液控制回路,这些由仿真实训指导书和仿真实训报告书中的思考题、选做思考题体现。选做思考题由教师根据实际教学情况选定,供有兴趣的学生选做。所设计的思考题要有很大的自由度,课堂考核标准应具有一定的灵活性,学生根据自己的理解和想法搭建出合理的控制回路,所得结果只要理由充分、设计合理、考虑全面都应取得较好成绩。
液压传动系统仿真实训的内容
我们当前设计的基于FluidSIM软件的液压传动系统仿真实训包括8个单元,最后一个单元为仿真实训考核。实训时间为4周。具体内容如表1所示。
仿真实训项目的实施
根据以上仿真实训项目的设计内容和思路,对实训课的上课方法、情景设置等都做了一些调整,并将课堂考核融入到实训项目的实施过程中,提高学生的完成能力。以实训五“差动连接回路”项目为例,其实施过程如下:
(一)教师借助仿真状态图,演示差动连接回路使液压缸快速运动的工作原理
如图1(a)和图1(b)所示,当液压缸活塞没有触碰到行程开关S1时,电磁阀处中位工作,液压泵输出的液压油同时与液压缸的左右两腔相通,回路呈差动连接状态;当触碰到行程开关S1时,电磁阀处左位工作,液压缸左腔进油,右腔回油,活塞杆继续伸出;当触碰到行程开关S1时,电磁阀处右位工作,活塞杆缩回。由液压缸的仿真状态图图1(c)可以很清楚地看到,液压缸伸出的过程中,其差动连接阶段的位移曲线斜率明显大于非差动连接阶段,充分说明了在不增加泵流量的前提下增加了供给无杆腔的油液量,使活塞快速向右运动。
(二)在教师引导下,学生在FluidSIM仿真软件界面中搭建满足工况要求的差动连接回路
工况要求提出由行程控制液压缸动作:快进—工进—快退,如图2(a)所示,速回路实现工进;采用换向阀实现快退。再进一步考虑用行程开关控制电磁换向阀实现快进和工进的换接,以及工进和快退的换接。原理图设计如图2(b)所示。
(三)根据PLC控制电路知识,完成液压缸动作编程
学生通过系统原理图和液压缸的动作,得出电磁铁的动作顺序,如图2(c)所示,再综合以前所学PLC知识进行编程。其程序如图2(d)所示。
(四)根据PLC程序选择和连接电气元件,其电气控制原理图如图2(e)所示,完成由行程开关控制的液压缸动作。然后进行仿真调试,检验系统工作是否满足工况要求,液压缸的仿真状态图如图2(f)所示。
从设计搭建回路到编程到仿真完成液压缸动作,教师起引导作用,学生有较大自由度。学生可以提出自己的想法和方案,采用仿真调试的手段来验证,并记录在报告中。课下将仿真实训报告书上交,教师记分作为实训平时成绩。
(五)教师引导学生在课堂上通过搭建回路,对其仿真、分析、调试,完成实训报告中的发散型和设计型思考题,并根据学生的完成情况当堂打分,作为课堂考核的平时成绩
思考题如下:(1)M型中位机能的三位四通电磁换向阀在该回路中起何作用?采用O型中位机能的三位四通电磁换向阀是否可行?为什么?(2)该系统中,二位三通电磁换向阀可以用两位两通电磁阀代替吗?如果可以,绘制回路图。(3)该系统中,若将二位三通电磁换向阀换为二位三通机动换向阀,液压缸动作是否能满足工况要求?PLC控制程序须如何修改?(4)若采用P行中位机能的三位四通电磁换向阀实现差动连接,要求工况动作不变,若可行,绘制回路图,给出PLC控制程序或电气原理图。(5)试设计一个回路能满足该工况要求,请绘制系统原理图,给出PLC控制程序梯形图或电气原理图。此题由教师根据实际教学情况选定,由有兴趣的学生选做。
仿真实训项目实施效果
FluidSIM软件信息量大、内容新颖、功能齐全。在仿真实训项目的实施过程中,教师可以很好地将专业理论和实践相结合,不仅增强学生的感性认识和学习兴趣,而且增加学生实践和动手的机会。其先进的仿真功能,直观、逼真的仿真效果,能加快学生对液压元件、液压基本回路、简单的机电液一体化系统的理解速度,进而提高学生的学习质量。利用软件对液压与气动回路及控制系统进行仿真实验,能使机械结构和传动、液压气动技术、可编程控制器等知识有机地结合起来。通过为液压系统设置控制电路,学生可以实现综合练习,激发出创新意识,培养整体构思能力。由于加大了平时学习成绩的比例,能提高学生对课程学习过程的重视。实训教学的开展,也促进教师不断学习,在对软件的熟悉、运用和实训项目的设计、实施过程中,教师提高了自身的业务素质。
仿真实训项目方案的进一步优化
在本课程的仿真实训教学的实施过程中,我们也对项目的设计方案和内容进行了思考。仿真实训项目的设计方案、内容可做出更进一步的优化:可改进基础知识呈现的方式方法,使其更具直观性,增强综合实例中各科知识之间的关联性。对学生在认知过程中所提出的想法,教师应循序渐进地引导,要加以肯定,以调动学生的积极性。应考虑增加强化机电液综合模块的选做实训项目和工程实际运用较多较简单的机电液控制系统的例子,简化后作为选做的实训项目,以满足部分兴趣浓厚、有想法、积极性较高的学生。还可将传感器技术、逻辑电路控制技术、计算机控制技术等融入其中,模拟工程实际例子形成综合实训系统,深层次地加强学生对综合知识的运用能力,使学生开拓眼界,拓宽知识面,为日后进一步深入学习、从事专业工作做好铺垫。
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作者简介:
关键词:高职院校;校企合作;深度融合
Investigation and practice on school-enterprise depth cooperation in vocational college
Xu Yongjun, Chen Guanfeng, Liu Wanyu
Guangdong vocational college of industry and commerce, Guangzhou, 510510, China
Abstract: At the present stage, how to build long-term cooperation mechanism of industry, academe and research institutes were common issues for all vocational college. In this paper, it discussed that our vocational college payed attention to the problem of the needs of enterprise in the school-enterprise cooperation, government guiding function of the school-enterprise cooperation, the ways and methods of diversity of the school-enterprise cooperation. The specific practices of teaching practice of the school-enterprise cooperation in the mechatronics were introduced.
Key words: vocational college; school-enterprise depth cooperation; depth fusion
高等职业技术教育是培养适应生产、建设、服务和管理一线所需要的、具备高素质的技能型、应用型人才的教育,它要求学生不但要掌握一定的理论知识,还要有很强的实践动手能力。校企合作、工学结合是实现高职人才培养目标的有效途径。在新的形势下,校企合作在高等职业教育领域越来越受到重视,职业院校与企业如何构建基于产学研平台的长效合作机制,实现校企的深度融合,实现“双赢”目标,这是当前职业教育改革与发展的重要方向,也是创新职业教育和走可持续发展道路的有效途径。
1 目前高职院校校企合作存在的问题
1.1 校企合作利益主体合作动力不足
随着我国政治和经济体制改革的不断深化,为了给企业减负,原由行业、企业主管的院校,多数划归地方政府主管,行业、企业逐渐淡出教育领域。学校和企业作为两个独立的利益主体,有其各自的发展需求。一方面,高职院校目前处于外延扩张期,招生人数的增加和学校规模的扩大,上级部门给予的办学经费和学生缴纳的学费增加,这都对学校的外延发展极其有利。而校企合作属于学校的内涵建设,在合作的初期学校需投入大量的人力、物力和财力,合作的效果也需要一段时间才能显现,校企合作等内涵建设未直接关系到学校的生存和发展。另外,对于一些经济欠发达地区的高职院校而言,由于上级部门给予的经费有限,要学校拿出较多的人员和资金进行校企合作确实有困难。以上原因造成了目前高职院校追求办学的经济效益,对校企合作缺乏系统全面的科学规划,缺乏开展深层次校企合作的积极性。
另一方面,企业缺乏对校企合作的战略思考和实践经验。多数企业认为,企业的主要任务是搞好生产和经营,投资办学是政府的事,培养人才是学校的事,企业没有义务和责任培养人才,在校企合作中处于消极被动的状态。
1.2 政策引导、约束和激励制度缺乏
建立学校和企业共赢的合作模式,涉及现有的职教制度,也涉及现行的法律和政策,是一种深层次的改革,需要强有力的法律和政策导向予以保证和推进。一是从校企合作的约束性制度方面而言,我国未从法律层面规定高职院校的校企合作所要达到的具有可操作性的量化指标,也未规定企业在校企合作中应承担的义务和责任。二是从校企合作的激励机制层面看,高职院校如依靠自己的力量推进校企合作,往往需要较多的投入,而在当前的运行机制下,这笔投入很难获得资金方面的补偿;而企业接收职业院校学生顶岗实习的具体优惠政策也未很好落实,企业未能得到必要的成本补偿。
1.3 合作机制不完善,合作形式表面化
目前校企合作机制不完善,主要体现在以下三个方面:一是目前校企合作多数是建立在“关系和信誉”基础上的,学校没有很好的整体规划,企业的利益也难以保证;二是多数高职院校的师资水平有限,能为企业提供的服务和技术支持也非常有限,对企业来说缺乏吸引力;三是企业缺乏人才储备和人才梯队建设的意识,没有充分利用学校资源开展订单教育,没有针对性地培养企业所需的员工。因此,尚未形成校企良性合作机制,造成校企合作只注重合作的签约数量,协议多以接收学生实习而忽视校企合作的具体内容和可操作性的条款,未对合作内容及深层次问题进行探讨,校企合作对学生实践水平的提升作用不明显。
2 我校在校企合作中应注意的问题
2.1 注重企业在校企合作中的需求,实现校企合作的双赢
校企长期合作的基础是双方在合作中都能满足自身的需求。我校在校企合作中重视企业需求,在前期的调研和洽谈中,重视寻找和挖掘企业的合作需求。如我校与广东某机械有限公司的合作时,我们发现该企业制造空气自动送料机的零部件时采用普通机床加工,存在生产效率低且质量不稳定的缺点。现欲进行技术改造,将核心部件改为数控加工。但企业暂时无数控设备和成熟的数控加工工艺方案,对企业而言存在一定的投资风险和技术风险。了解了企业的需求后,我校机械系党政领导和教师主动提出利用我校现有的数控设备进行前期工艺方案实验,工艺方案成熟后,再由企业技术人员和我校数控专业取得高级职业资格的学生组成生产制造团队,为企业生产服务。
实践表明,与该企业的合作使学校收获颇丰:第一,专业教师参与企业课题,提高了实践水平和为企业服务的能力,实践教学能力得到提升,并组成了科研团队;第二,高年级的学生不出校门就得到了生产性的实践锻炼;第三,学校的设备利用率提高,取得了一定的经济效益。对企业而言,同样有收获:一是减少了设备投入,避免了资金投入风险;二是技改方案在学校实施,不影响原厂区的生产,避免了技术风险。
2.2 注重校企合作中政府的导向作用
一般说来,由于高职院校和企业的隶属关系及任务目标的不同,对于校企合作中出现的种种矛盾,单纯靠政府的某一政策与文件,或是靠上级教育主管部门和企业主管部门来协调,均存在不小的难度。只有政府直接参与,建立合理的企业、高职院校和其他要素间的互动关系,才能找到解决矛盾的方法,才能使校企合作的机制正常运转,才能使企业和高职院校都从校企合作中获益,使校企合作走上一条可持续发展的道路。
目前,校企合作中政府的导向作用不明显,相关的制度不健全。但校企合作中如无政府的积极参与,学校要取得全方位的进展仍比较困难。因此,我校专门成立校企合作办公室,与相关系部共同努力,主动走出校门,到珠三角的一些工业强镇和经济开发区管委会寻求合作。如我校与中山南头镇政府合作,学校专门指派一名教师常驻镇政府办公,协调包括学生实习、就业、教师挂职锻炼、科研合作等校企合作事务,同时将政府就业服务部门和学校的就业办对接,将学校的专业设置、内涵建设和南头镇的发展结合起来,并为其辖区企业提供包括员工培训等方面的服务。
实践表明,此种合作模式,对镇(区)政府而言,学校为政府辖区企业提供了丰富的人力资源,提升了政府为企业服务的范围和能力;对学校而言,有了政府的牵头和指导,实现了与政府辖区多家企业的对接,提高了校企合作的效率。
2.3 注重校企合作方式、方法的多样性
在校企合作的具体实施过程中,我校重视合作方式、方法的多样性。第一,不同的专业具有不同的特点,决定了合作方式、方法的多样性。如工科技术类专业,坚持“工作过程”式的合作模式,在自编教材建设、教学方式方法等方面,请每个专业教学指导委员会的企业专家按照“工作过程”的方式进行;文科类专业,坚持“岗位模块化”的模式进行,在具体实施中将专业所涉及的岗位模块化,在企业的实习、实训过程中,按岗位进行指导。第二,不同的专业基础和师资水平,也决定了校企合作模式应以不同的方式进行。如专业基础好、师资水平高的专业,在校企合作中,就不应满足于共建校内专业实验室、技术开发中心,专业技术人员也不能仅仅停留在参与教学、课程开发、教材编写等层面,而应强调专业和行业、企业的全面对接,应在校企合作研发方面重点突破;对新成立的专业,在校企合作中应注重从相应行业、企业中引进兼职教师,调研人才专业素质要求,在人才培养模式等教学层面开展重点合作。
3 我校校企深度融合的教学案例
3.1 了解企业需求,确定校企深度融合教学的切入点
在我校与中山市宏基管桩有限公司的合作过程中,始终将如何为企业服务作为校企合作的出发点和落脚点。通过前期的实地调研和与企业技术人员座谈交流,我们得知,该企业目前最大的瓶颈是:由于企业生产环境差、工作强度高,一线工作人员流失率过高,影响企业生产。因此,企业有着进行技术改造,改善生产环境和提高生产自动化程度的强烈需求。但同时存在一线技术人员数量少、技改缺乏懂机电一体化技术人员的问题。了解了以上情况后,电气系党政领导高度重视企业的技改需求,经过系领导与专业教师的多次协商研究,将2007级机电一体化专业的部分毕业生的毕业实践课题定为企业技改课题,企业拟定多少个课题,我们就将学生分为多少个课题组,全力配合企业进行技术革新。
3.2 拟定合作计划方案,确定校企相关人员的职责和分工
要使企业技改课题和毕业实践课题相统一,并深入有效地执行下去,必须明晰校企双方人员的职责和分工,且双方密切配合。为此,校方根据企业划分的6个课题,确定了电气系党政领导为组长、专业教师和辅导员为组员的工作小组。将所有参与实习的毕业生分为6个小组,每个小组有1名组长和3~4名组员,每组配备1名指导教师,教师负责在技术层面与企业项目带领人拟定具体的技改实习工作方案。整个实习团队有队长和副队长各1名,负责学生与校企相关指导人员的沟通。为加强学生管理和在生活等方面与企业的协调,实习团队配备1名辅导员作为领队教师。企业方成立了以企业总工程师为组长、技术部和行政部相关人员为组员的实习工作小组。总工程师负责技改课题的划分和工作进展的监督,技术部人员分配到6个课题组作为项目课题的带领人(每个课题1名),行政部人员负责就学生生活等方面与学校的协调工作。
3.3 校企深度融合的教学实践
在合作课题的实践过程中,校企双方工作小组主要做了以下三方面的工作:一是每个组的实习学生必须每周向项目带领人和指导教师汇报实习工作的完成情况以及下周的工作设想;二是项目带领人和指导教师每两周向企业方工作小组组长汇报课题推进情况和技术难点;三是领队辅导员每两周将6个项目组学生实习情况向校方工作小组长汇报一次。以上工作的开展,使得实习课题有计划、有步骤地推进,学生实习情况和课题开展情况得到了很好的监督。
3.4 合作的效果
为期三个月的合作实践教学活动取得的成效有:(1)6个课题中的2个课题取得了阶段性成果并用于实践生产中,其余课题开展所做工作为下一阶段的技术改造打下了基础;(2)26名实习学生中,最后有8名学生留在该企业工作;(3)指导教师为企业科研服务的能力得到了提升。
4 结束语
高职院校与企业的深度合作是个系统工程,既涉及政府的引导、法律政策的制定、合作长效机制的建立,又涉及人才培养模式改革等方面,只要我们正视问题、改革创新、勇于实践,就一定能构建一个校企合作面广、层次深,校企双方的积极性、主动性得到充分发挥,双方在资源、设备、管理、人才、资金等方面互利互惠的崭新合作模式,实现校企合作的深度融合,办出高职院校特色。
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(中航飞机股份有限公司汉中飞机分公司机加钳焊厂,陕西 汉中 723200)
【摘要】随着我国制造业的崛起,加工设备发生了天翻覆地的变化,一些普通加工机床逐渐被数控机床所取代。数控机床是一种自动化程度高,加工效率高,加工精度高,结构复杂的先进的加工设备,被一些企业视为关键设备、重要设备,甚至是核心设备。要发挥好数控设备的效率和作用,以实现预期的经济效益,就必须重视数控设备的日常维护保养工作,才能保障设备的利用率,发挥好设备带来的经济效益,防止非正常的设备磨损,避免突发事故的发生,使设备始终处于良好的技术状态,延缓设备老化进程,及时发现和消除各种故障隐患,从而保证设备安全正常运行。本文就数控设备日常维护保养工作的重要性和做好日常维护保养的方法、内容等进行了分析,对做好日常维护保养工作确保设备利用率提出了浅薄的见解。
关键词 数控设备;日常;维护保养
作者简介:杨从玉(1975.02.06—),女,机电一体化专业本科,中航飞机汉中飞机分公司324厂技术员,从事设备维修技术工作。
1日常维护保养的重要性
俗话说“工欲善其事,必先利其器”。设备使用的前提和基础是设备日常的维护和保养。设备在长期的,不同环境(包括恶劣环境)中的使用过程中,机械的部件磨损,间隙增大,配合改变,直接影响到设备原有的平衡。设备的稳定性,可靠性,使用效益均会相当程度的降低,甚至会导致机械设备丧失其固有的基本性能,无法正常运行。因此,设备就要进行大修或更换新设备,这样无疑增加了企业成本,影响了企业资源的合理配置。
日常维护保养是维护设备性能,确保设备各个系统处于良好状态的关键。如,可以有效降低设备的自然磨损,是防止各种故障发生的一种有效措施,能够最大限度的降低故障发生率,确保设备正常运行。做好设备日常维护保养,能够最大限度的降低运行成本,节约费用开支。
2设备维护保养带来的经济效益
设备的日常维护保养是在设备没有出现故障的情况下,对设备的检查,清洗构件,更换易损件,添加更换油,以保证维持设备正常工作的日常活动。从表面看企业要支付资金来维持机械设备的日常维护保养工作,但由此带来的经济效益有以下几方面:
(1)日常维护保养技术要求简单,费用低,同时保证设备的正常作业,减少零部件的磨损,延长设备的使用寿命,使得企业更为科学、合理地配置有限的资源,同时达到:“节流、开源”的目的。
(2)设备使用年限越短,可靠性越高,使用年限越长,可靠性越低。可靠性越低即机械设备容易发生故障,设备的有形磨损越严重,修复其所需费用也就越大。现代化机械设备是资金密集的装备,设备投资和使用费用十分昂贵,迫切要求设备管理的经济效益。因此,必经通过对设备的日常维护和保养来减少设备的有形磨损,减少设备寿命周期内的维修费用和其它非正常性开支。
(3)维护保养的周期短、投入的人力财力相对较少。日常的维护保养,通常2人在1天左右就能结束,相比较维修来说,时间是最省,投入的人力财力也最少,是性价比最好方式。
(4)教训的代价惨重
2012年4月份,某公司购买了一台北京产四坐标机床,公司的管理人员只注重经济效益,对设备重使用轻维护保养,致使设备经常出现一些小故障,往往也是带病工作,由于导轨油流量调节过低,导轨长期不足,导致X向导轨内部的滚动体磨损,损坏的滚柱随机床来回运动,造成机床X向导轨面发生严重磨损,最终造成X向直线精度下降,后将磨损机床导轨重新研磨打平后,机床才恢复正常使用。在整过检查维修过程中,不但耗费了大量的人力、物力、财力,而且耽误了大量的生产时间。
3日常维护保养的内容
设备的日常维护保养主要是油、液的按时更换和添加,设备使用后的清理和擦拭,确保设备的各项指标达到设备运行要求,表面干净整洁。
4做好设备保养的“6个到位”
长期的设备维护保养工作实践证明,“6个到位”是做好设备维护保养的关键,6个到位即记录到位、培训到位、时间到位、内容到位、监督检查到位、奖罚到位。具体如下:
1)设备的原始记录到位。对每台设备从购买之日起,要逐一建立健全好记录台帐,详细记录好设备规格、型号、产地及各种参数等,以备查阅。每次维护保养都要详细记录保养的时间、保养的部位、保养的内容、保养后验收结论及下次保养的时间等具体内容。就象人到医院看病,建立档案一样,给每台机床都建立一份维护保养档案。
2)操作人员的使用培训到位。正确的操作是减少和杜绝各类故障发生的保障,要对操作人员详细讲解设备参数、运行特点、设备结构、注意事项等内容,做到让操作人员熟悉设备、掌握必备的维护保养知识,提高驾驭设备的能力。尤其要让操作人员熟悉“设备操作规程”,减少操作失误事件发生。
3)维护保养的时间到位。要制订设备日常维护保养计划,明确每台设备的维护保养时间,责任人。一旦确定设备维护保养时间,要及时与生产部门沟通协调,相互之间避免发生冲突,保证设备维护保养的时间,做到生产、维护保养两不误。
4)保养的内容要到位。规定每台设备的保养内容、保养部位,保养的标准,即要细化到加油的具体点数,油的牌号,粘稠度等。设备做到“五定”,即定点、定质、定时、定人、定量。保养内容结束后,要认真进行检查,确保保养部位和内容落实到位,并要对维护保养的设备内容进行详细记录,以便对设备保养建立档案,方便有关故障的查找。
5)监督检查到位。指预防性检查,利用人的五感(视、听、嗅、味、触)和简单的工具仪器,按照预先设定的方法标定点周期,对保养部位和保养内容进行监督检查,确保保养内容落实到位,找出设备隐患和潜在故障,了解故障的初期信息,及时将故障消灭在萌芽状态。主要检查设备的压力、温度、流量、电流、电压、泄漏、给脂状况、异音、振动、龟裂(折损)、磨损、松弛等内容。
6)奖罚要到位。对于设备日常维护保养,制订详细的奖罚标准,细化奖罚内容,将奖罚内容尽量量化,以便考核时统一标准。充分调动操作人员爱惜设备、自觉维护设备的积极性和主动性,切实将设备维护保养工作深入持久,持之以恒的开展下去,可以在员工之间进行互查,班组与班组之间进行互查。同时,采取定期或不定期的方式进行检查考核,让设备管理人员和操作人员参与其中,公司组织人员监督检查的方式,对每台设备进行量化打分,指出好的方面和存在的不足,将检查考核结果进行公布。对于设备维护保养好的人员及时给予奖励,对于设备保养差的人员,及时提出批评,并给予一定的经济处罚。形成一种保养好设备是敬业、爱岗的好风气,让员工从评比中受到教育,自觉养成维护保养设备的好习惯。
5结束语
关键词:单片机;三段递进式;任务驱动
作者简介:方向红(1969-),女,浙江松阳人,淮南联合大学机电系,高级讲师。(安徽 淮南 232038)
基金项目:本文系2011年淮南联合大学教研项目(项目编号:JYB1104)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)02-0091-02
单片机作为计算机发展的一个重要分支领域,广泛应用于工业控制系统中,单片机课程作为工业电气自动化、应用电子、机电一体化、电子信息及计算机应用等专业的主干课程,在人才培养课程体系中起着重要的地位。[1]单片机课程具有软硬件结合紧密、内部微观结构抽象、实践性强等特点。[2]过去,采用的是理论讲授和实验验证相隔离的传统教学形式,学生感觉理解困难,尤其是单片机的实践应用方面较为薄弱。[3]为改变这一现状,从2010年起,笔者在电类专业中推行三段递进式教学模式改革,即将单片机教学分为模块化教学、工程综合实训及电子创新设计三个阶段,通过确立各阶段教学的具体内容,制订课程教学标准,改革教学方法和考核手段,取得了较好的效果。
一、三段递进式教学模式
单片机课程是在学习了C语言程序设计、电工、电子技术、传感器及检测技术的基础上,使学生掌握单片机应用系统的硬件电路设计与制作技术,能够进行单片机应用系统的程序设计与调试,培养学生的动手能力、工程素质和创新能力。基于这个目的,笔者设计了三段递进式教学模式,用两学期的时间完成,其具体含义如下:
1.第一阶段:模块化教学,围绕基础知识及常见应用开展教学,符合学生的认知规律
笔者通过企业调研、分析单片机应用产品开发的典型工作过程,参考职业技能考核对单片机专项能力的要求,打破原有的教材体系,重新序化了教学内容,将单片机应用系统划分为一个个基础应用模块。例如将并行口的应用划分为发光二极管控制、数码管控制、按键扫描及液晶芯片使用等几个模块。[4]每一模块本着“知识够用、简单实用、有利于提高”原则,分别设计了几个不同的任务,其内容的难易程度和对学生的能力要求呈逐步提高的趋势。每个模块最后都设有“发挥部分”单元,让学生能动脑思考,即学即用,在前面内容的基础上综合提高。例如:第一个应用模块——发光二极管控制,笔者分别设计了几个任务:点亮一个发光二极管发光二极管闪烁10次跑马灯流水灯,发挥部分要求在跑马灯基础上做一改进,即每个发光二极管点亮过程中要闪烁6次。这是发光二极管闪烁10次和跑马灯的综合应用,让学生动手尝试编制其单片机学习的第一个自主程序,难度不大,容易实现,从而体验成就感,激发学习兴趣。各模块之间、电路与电路之间、程序与程序之间,都保持着关联性,使学生在前一个电路或模块基础上,仅做少许改动,就可以开发出另一个电路或程序。
这一阶段借助Proteus仿真软件和实验箱,主要在教室和实验室穿行。首先,理论知识传授和简单入门程序讲解在教室借助多媒体完成;然后,学生在实验室用Proteus Isis软件仿真电路、keil C51软件调试程序;调试成功后,再根据实验箱的原理图,进行接线、修改程序,完成硬件实现。“发挥部分”由学生在课余时间研究、思考,再到实验室验证其正确性。每个模块学习结束,要求学生提交报告,对所做工作做一总结。这一阶段以解决任务为主线,将基础应用分解成一个个案例元,使学生加深单片机基础知识的理解,掌握其硬件连接及编程方法。
第一阶段的考核采用百分制,即平时考勤(20%)、过程化考核(50%)与期末考核(30%)相结合。过程化考核办法如下:学生每学完一个模块,完成各实训项目后,根据表1评定阶段成绩。学生在每个阶段都有自己的成绩,根据每个模块的难易程度,取加权平均值,为过程化考核成绩。期末考核采用机试方式,学生可以查阅相关资料,考查学生根据题目要求绘制仿真电路图、程序的编制及调试能力。机试题目由多题组成,各题根据难度不同,取不同分值。学生可以根据自己的程度,选择其中几道排列组合,根据完成情况现场打分,体现出分层次考核的改革思路。
2.第二阶段:工程综合实训,以典型应用产品作为载体,体验实际产品的制作过程
在学完第一阶段所有内容后,由教师按照兼顾实用性、可操作性、可扩展性的原则,选取几种单片机典型应用产品作为实训题目,如摇摇棒、简易密码锁、数字时钟和电子琴等,这些题目在书本及网络上很容易查到相关资料。它们既是第一阶段各模块内容的综合应用,又加入了新的芯片原理及应用,因而是第一阶段教学内容的补充、综合和深化。如数字时钟电路中既包含了基础应用部分的单片机最小系统、按键扫描、蜂鸣器警示、中断、数码管或液晶显示等,又加入了时钟芯片DS1302的原理及其与单片机的连接等内容。学生在掌握单片机原理和基本应用的基础上,以某个具体产品的制作为载体,经过电路板设计、元器件焊接、程序设计与调试、硬件装配、分析总结等过程,脱离了已固化成功的实验箱及软件仿真,进入到自己亲自动手搭建硬件,程序调试、下载阶段,初步掌握了工程设计方法和组织实践的基本技能。这一阶段考核标准如表2。
3.第三阶段:电子创新设计,综合了传感器及检测技术、电工、电子技术和单片机等相关知识,是能力转化为工程素质的重要阶段
实际的单片机应用系统设计必然包含电子线路设计、传感器使用、单片机控制及检测技术应用等几部分,电子创新设计阶段就是模拟单片机实际应用产品的设计过程,由教师参考大学生电子设计竞赛的形式,事先设计一些题目,提出系统需要完成的任务及其参数、精度要求。学生3~4人组成一个小组,各组选定一个题目,在规定的时间内协作完成。学生经过课题分析研讨、查找资料、电路设计、硬件制作与装配、软件编制、系统联调、编写设计报告等步骤,培养学生的团结协作精神、工程设计能力及科技论文写作能力,是单片机应用开发过程的课堂模拟及创新能力培养的重要阶段。电子创新设计阶段考核采用百分制,具体标准如表3。
二、结语
三年来,笔者通过上述实践和改革,极大地激发了学生学习的积极性,学生感觉易入门,对基础知识的理解也更加深刻了。很多学生在毕业设计中都喜欢选择跟单片机应用相关的课题,毕业生的工作也有不少跟单片机应用开发相关。另外,培养了一大批动手能力强、实践技能高的学生,在安徽省大学生技能大赛和电子设计大赛中屡获佳绩。
单片机三段递进式教学模式,其本质是通过任务驱动,引导学生在解决问题的过程中,理解单片机知识,熟悉单片机开发过程,掌握实践技能,培养工程素质和创新精神,为学生的可持续发展打下基础。课程改革是一项长期的系统工程,笔者只是做了些探索和尝试,今后还需要根据学生的特点、技术的进步不断调整思路,与时俱进,为培养生产实践所需的人才而继续努力。
参考文献:
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【关键词】电子产品;整机调试;工艺方案
1.引言
电子整机经过装配之后,虽然以需要的元器件、零件和部件,按照设计图纸的要求连接起来,但由于每个元器件的参数具有一定的离散性,机械零、部件加工有一定的公差和装配过程中产生的各种分布参数等的影响,不可能使整机立即能正常工作,必须通过调整、测试才能使功能和各项技术指标达到规定的要求。因此,对于电子整机产品的生产,调试是必不可少的工序。
2.调试的内容
调试工作包括调整和测试两个方面。调整主要是指对电路参数而言,即对整机内电感线圈的可调磁芯、可变电阻器、电位器、微调电容器等可调元器件及与电气指标有关的调谐系统、机械传动部分等进行调整,使之达到预定的性能指标和功能要求。测试是用规定精度的测量仪表对单元电路板和整机的各项技术指标进行测试,以此判断被测项技术指标是否符合规定的要求。调试工作的主要内容有以下几点:
(1)正确合理地选择和使用测试所需的仪器仪表;
(2)严格按照调试工艺指导卡的规定,对单元电路板或整机进行调整和测试,完成后按照规定的方法紧固调整部位;
(3)排除调整中出现的故障,并做好记录;
(4)认真对调试数据进行分析、反馈和处理,并撰写调试工作总结,提出改进措施。
对于简单的小型电子产品,如稳压电源、半导体收音机、单放机等,调试工作简便,一旦装配完成后,可以直接进行整机调试;而结构复杂、性能指标要求高的整机,调试工作先分散后集中,即通常可先对单元电路板进行调试,达到要求后,再进行总装,最后进行整机调试。
对于大量生产的电子整机产品,如彩色电视机、手机等,调试工作一般在流水作业装配线上按照调试工艺卡的规定进行调试。比较复杂的大型设备,根据设计要求,可在生产厂进行部分调试工作或粗调,然后在总装场地或实验基地按照技术文件的要求进行最后安装及全面调试。
3.调试工艺方案的制定
调试工艺方案是指一整套适用于调试某产品的具体内容与项目(如工作特性、测试点、电路参数等)、步骤方法、测试条件与测量仪表、有关注意事项与安全操作规程。同时,还包括调试的工时定额、数据资料的记录表格、签署格式与送交手续等。
调试工艺方案编制得是否合理,直接影响到电子产品调试工作的效率得高低和质量得好坏。因此,事先制定一套完整的、合理的、经济的、切实可行的调试方案是非常必要的。不同的电子产品有不同的调试方案,但总的编制原则是基本相同的:
(1)根据产品的规格、等级、使用范围和环境,确定调试的项目及主要性能指标。
(2)在全面理解该产品的工作原理及性能指标的基础上,确定调试的重点、具体方法和步骤。调试方法要简单、经济、可行和便于操作;调试内容具体、切实、可行、测试条件仔细、清晰,测量仪器和工装选择合理,测试数据尽量表格化,以便从数据结果中录找规律。
(3)调试中要充分地考虑各个元件之间、电路前后级之间、部件之间等的相互牵连和影响。
(4)对于大批量生产的电子产品,调试时要保证产品性能指标在规定范围内的一致性,否则,会影响产品的合格率及可靠性。
(5)要考虑到现有的设备条件、人员的技术水平,使调试方法、步骤合理可行,操作安全方便。
(6)尽量采用新技术、新元器件(如免调试元器件、部件等)、新工艺,以提高生产效率及产品质量。
(7)调试工艺文件应在样机调试的基础上制定。既要保证产品性能指标的要求,又要考虑现有工艺装备条件和批量生产时的实际情况。
(8)充分考虑调试工艺的合理性、经济性和高效率。重视积累数据和认真总结经验,不断提高调试工艺水平,从而保证调试工作顺利进行。
4.电子产品的整机调试工艺流程
整机调试的过程是一个循序渐进的过程,其原则是:先外后内;先调结构部分,后调电气部分;先调独立项目,后调存在相互影响的项目;先调试静态参数,后调试动态参数;先调试基本指标,后调试对质量影响较大的指标等。
4.1 电子产品整机调试的一般工艺流程
电子产品的整机调试步骤应该在调试工艺文件中明确、细致地规定出来,使操作者容易理解并遵照执行。由于电子产品的种类繁多,电路复杂,内部单元电路的种类、要求和及技术指标等也不相同,所以调试程序也不尽相同。但对一般电子整机产品来说,调试一般工艺过程包括:整机外观检查、结构调试、电源调试、整机功耗测试、整机统调、整机技术指标的测试等工艺。
(1)整机外观检查。检查项目因产品的种类、要求不同而不同,具体要求可按工艺指导卡进行。对于一般的电子产品主要检查机壳外观、机内异物、功能开关、紧固螺钉、按键或按钮等项目。
(2)结构调试。电子产品是机电一体化产品,结构调整的目的是检查整机装配的牢固性和可靠性。具体内容有:各单元电路板、部件与整机的连接、连线是否牢固可靠,有无松脱现象;调节装置是否灵活到位;插头、插座接触是否良好等。
(3)电源调试。检查确认产品的供电系统(如电源电路)的开关处于“关”的位置,检查电源变换开关是否符合要求、保险丝是否装入、输入电压是否正确,然后插上电源开关插头,闭合电源开关通电。接通电源后,电源指示灯亮,此时应注意指示灯是否点亮,有无放电、打火、冒烟现象,有无异常气味等现象。若有这些现象,立即停电检查。另外,还应检查各种保险开关、控制系统是否起作用,各种散热系统是否正常工作。
电源调试通常在空载状态下进行,切断该电源的一切负载后进行初调。其目的是避免因电源电路未经调试带负载,容易造成部分电子元器件的损坏。调试时,接通电源电路板的电源,测量有无稳定的直流电压输出,其值是否符号设计要求或调节取样电位器使达到额定值。测试检测点的直流工作点和电压波形,检查工作状态是否正常,有无自激振荡等。
空载调试正常后,电源加负载进行细调。在初调正常的情况下,加上定额负载,再测量各项性能指标,观察是否符合设计要求。当达到要求的最佳值时,锁定有关调整元件(如电位器等),使电源电路具有加负载时所需的最佳功能状态。
(4)整机功耗测试。整机功耗测试是电子产品的一项重要技术指标。测试时常用调压器对待测整机按额定电源电压供电,测出正常工作时交流电流,两者的乘积即得整机功耗。如果测试值偏离设计要求,说明机内存在故障隐患,应对整机进行全面检查。
(5)整机统调。调试好的单元电路装配成整机后,其性能参数会受到不同程度的影响。因此,装配好整机后应对其单元电路板再进行必要的调试,从而保证各单元电路板的功能符合整机性能指标的要求。
(6)整机技术指标的测试。对已调试好的整机应进行技术指标测试,以判断它是否达到设计要求的技术水平。不同类型的整机有不同的技术指标,其测试方法也不尽相同。必要时应记录测试数据,分析测试结果,写出调试报告。
4.2 彩色电视机整机调试工艺流程
以大量生产的29英寸彩色电视机过程为例,说明电子整机的调试过程。由于采用流水作业生产方式,整机调试按工序、工位在流水作业线上完成。
(1)整机调试程序。整机调试程序由彩色电视机整机调试工艺流程规定,如图1所示。
(2)调试工艺指导卡。调试工艺指导卡是调试人员进行各项工作的依据,规定了对各调试工位在于20s内应完成的调试内容、采用的操作方法、步骤、仪器仪表、工具量具以及要求、注意事项等。
(3)调试结果检查。整机经调试后,如果规定的参数均已达到技术的要求,则整机的使用功能已经具备,可通过调用使用功能观察工作情况,验证调试结果。
5.结束语
调试过程中要接触到各种测试仪器和电源,在这些仪器设备及被测试机器中常常带有高压电路、高压大容量电容和MOS电路等。为保护调试人员的人身安全和避免测试仪器及元器件的损坏,必须严格遵守安全操作规程。调试工作中的安全措施主要有测试环境的安、供电设备的安全、测试仪器的安全和操作安全等。电子产品调试的经验与方法可以归纳为四句话:电路分块隔离,先直流后交流,注意人机安全,正确使用仪器。
参考文献
[1]冯蕾琳.浅谈电子产品的调试工艺[J].电子世界, 2012(21):22-24.
[2]满新丽.浅析电子产品的调试工艺管理[J].企业技术开发,2011(12):86-86.