2009年全国技工教育和职业培训2

PAGEPAGE22009年全国技工教育和职业培训优秀科研成果评选活动参评论文《分层教学培养模式在机电一体化专业中的探索》

分层教学培养模式在机电一体化专业中的探索摘要：本文主要介绍了我校机电一体化专业在分层教学理论指导下进行的机电专业高技能人才培养的教学实践活动。通过借鉴普教系统的“精英班”培养模式，在我校机电一体化专业中组建了具有职教特色的“精英班”。该班对机电一体化专业的学生进行了隐性分层式教学，为其制订相应的教学计划、教学项目和教学方法，实现机电一体化专业学生的分层教学与个性化培养，加快我校对机电一体化专业高技能人才培养的步伐。关键词：分层教学机电一体化精英班一、前言目前,在我校机电专业学生的教学过程出现了这样一种情况，随着近些年学校不断的扩招，生源整体素质出现了较大落差式分布，学生的学习态度和基本知识能力出现两极分化的趋势。如果采取就低不就高的原则，采用统一的教学目标和“死板”的教学内容，显然已不能满足这部分“高端”学生的学习需求；另外就业市场的实时变化，对有“特长”的高技能人才需求迫切，为了探索解决这样情况的办法，本人结合实际情况，在机电专业高年级（06、07级）学生中进行了分层式教学实践尝试，通过成立小班制的“精英班”将这一部分“高端”学生集中起来利用课余时间进行“项目任务”学习及实践，提高他们的知识与技能水平，突出他们的个性化培养。二、“精英班”培养模式的实质“精英班”培养模式的实质是一种实行学生分层教学，突出学生个性化培养的新型培养模式。通过贴近生产一线的实践项目，配置一体化教学的导师，通过“做中学”、“学中作”和“教与学”的方式调动和激发学生学习的积极性、主动性和创造性，一改以往的“填鸭式”教学行为，形成学生“我要学”的新局面。在“精英班”培养模式的实践中，其关键要素如下：1、选择贴近生产的教学项目2、配置相当水平的一体化师资、相应的教学场地、设备、教材等软、硬件资源3、制订符合实际的教学计划和教学评价机制，采取个性化的教学方法4、教学对象的选拔与分析下面将结合以上几个要点对我校机电一体化专业“精英班”实践情况进行详细介绍。三、机电一体化“精英班”教学项目的确定机电一体化专业是一个既要懂“机”又要懂“电”的专业，在选择教学项目时要充分考虑到这一特点。另外教学项目的技术和技能点范围要囊括“机”与“电”的相关技术。再者，教学项目要贴近实际生产过程或工艺，这样才能保证所学内容可以与就业岗位“无缝对接”。在充分考虑后，我们选定了我校现有的“宝徠物流柔性生产线”作为教学项目。图2-1“宝徠物流柔性生产线”实物图1、教学项目符合“机”与“电”的技术与技能点要求该设备囊括机电一体化专业学习中所涉及的诸如电机驱动、气动控制、PLC控制、传感器检测与机械安装调试等多种技术与技能点，给学生提供了一个典型的综合实践环境，使学生将学过的诸多单科专业知识在这里得到全面认识、综合训练和互相提升。因此该套装置非常适合对“精英班”学生进行进行培训，是培养机电一体化高技能人才的理想设备。2、教学项目带来的相关课题宝徕物流柔性生产线是几年前从上海引进，该装置由六套各自独立而又紧密连接的工作站组成。这六个站分别为：上料检测站、搬运站、加工站、安装站、安装搬运站和分类站，这样就为该教学项目带来确定性的六个课题作为教学内容。同时早期由于操作人员的误操作及设备的老化，使设备的功能出现了一定的不完善，比如一些元件锈蚀导致设备功能不完善和PLC参数丢失，造成转盘不会转动、机械手不到位、光电传感器不行、PLC程序步骤太多，等等故障问题，这些故障又为教学项目带来了一定的“不确定性”教学课题，同时使整个教学项目更贴近实际生产中设备维护与保养的需要。四、配置相应的软、硬件资源1、软件资源配置师资是保证教学项目顺利开展的重要保证，所以必须在精英班的教学中配备技术全面具有较强理论和实操动手能力的一体化教师，熟悉项目教学法的实施过程，严格按照教学计划进行教学。另外还应配备具有心理健康与辅导能力的教师，对学生的心理进行一定的辅导，保证学生的心理可以健康成长。2、硬件资源配置“精英班”教学的另一基础就是良好的硬件保障，所以此次实践进行了如下硬件配置：1）配备必要的计算机设备与网络，供学生PLC实训及资料搜集2）配备可以容纳12人左右的气动实训工位及设备3）配备宝徠物流柔性生产线一套4）配备相应的教材五、制订符合实际的教学计划和教学评价机制，采取个性化的教学方法（一）制订教学计划与实施举例1、教学计划表1）PLC控制技术实训PLC控制技术是该教学项目中的核心技术点之一，学生对PLC控制技术的掌握情况对教学进行十分重要，所以采用简明易懂、易上手的PLC仿真软件FX-TRN-BEG-C进行实训，具体教学计划见附表1。2）气动控制技术实训气动控制技术在自动化生产线中经常采用的一种控制技术，在该项目中气动控制技术术语核心技术点之一，对学生理解宝徠物流柔性生产线的控制过程有着至关重要的作用，其教学计划见附表2。3）综合项目实训经过PLC控制技术与气动控制技术的实训，学生将形成较为扎实的基础知识与基本技能，为开展宝徠物流柔性生产线的综合实训提供了一个基础，在综合项目中学生将具体面对PLC对生产线生产过程的控制、PLC-N：N网络通讯的实现、步进电动机对机械位置的控制等较深入的实际课题，通过这个教学项目的完整培训，学生可以胜任对应自动化生产线的维护保养的岗位，具备一定的生产线设计能力。具体教学计划见附表3。2、教学计划具体实施举例：上料检测站单元A、上料检测站单元的气动控制回路1)、活动目的（1）观察了解宝徕模块生产系统—上料检测站单元的气动控制回路的组成，培养学生的观察能力；（2）复习掌握气动技术知识,培养学生的知识应用能力；（3）通过自主操作,培养学生的主动思考能力和动手能力。2)、活动内容（1） 由学生自主操作控制各个方面控制阀的手动信号，控制相应的气缸动作，观察各气动执行机构的动作特征，分析判断与各个执行机构对应的方向控制阀的类型。（2） 观察气动控制回路的组成情况，如：有无节流阀等，然后推断并画出上料站的气动控制回路图。3)、方法与建议（1） 分别用手控信号控制各方向控制阀，观察相应的气动执行机构的动作，找出阀及阀的控制信号与执行机构动作之间的关系。（2） 在观察各个气动执行机构的动作特征时，应观察3种状态：操作前执行机构的常态；操作过程中，突然去掉手控信号时执行机构的状态；在手控信号一直维持到使执行机构动作完成后去掉该信号的情况下，执行机构的状态。B、观察了解上料检测站PLC的I/O接口情况1)、活动目的（1）熟悉宝徕模块生产系统中上料检测站的结构组成；（2）查明上料站中PLC的I/O接口地址；（3）进一步了解上料检测站的结构，了解传感器技术在上料检测站中的应用。2)、活动内容（1）在教师的指导下，观察了解上料检测站的结构。（2）查明气动执行机构的组成（气缸、控制阀），通过手动方式操作控制阀分别控制各个执行机构动作，观察分析控制信号与执行机构动作之间的关系。（3）查明各电控阀的电控信号所对应的PLC接口地址（输出地址）。（4）认识了解该工作单元中所使用的传感器；在教师的指导下，查明各传感器的类型、符号名、安装位置、作用及其它对应的PLC的接口地址（输入地址）；查明各控制开关的触电类型及其在PLC上的接口地址（输入地址）。请将数据保存好，在以后编写控制程序时要使用这些数据。3)、要求与建议要求：将查明的该单元执行机构的情况及其与PLC的接口情况进行整理，并以适当的形式表达出来。主要内容包括：PLC的I/O的接口地址使用情况，各地址所对应的输入/输出设备的符号及名称，输入/输出设备的用途，各地址的信号状态之间的关系。建议：（1）PLC的I/O接口情况用I/O接口图表示。（2）其它内容用表格列出。示范表格如表4-1所示。表4-1上料检测站单元PLC的I/O地址与设备之间的关系4)、注意事项（1）在气动执行组件接通起源的情况下，禁止用手直接扳动气动组件。（2）在PLC处于RUN模式或RUN-P模式并运行用户程序时，禁止手方式操作电控阀。（3）在观察结构时，不要用力拽导线、气管；不要拆卸元器件及其它装置；遇有不能解决的问题，及时请教指导教师。C、上料检测站的PLC控制及编程1)、活动目的（1）进一步学习掌握编程软件的操作，进一步熟练掌握“程序编辑器”的使用；（2）进一步掌握梯形逻辑语言的常用指令及梯形逻辑语言的基本编程方法与技巧；（3）进一步加深对PLC控制作用的理解，掌握控制功能的实现方法；（4）了解设备控制中的工艺及安全技术知识，提高对生产设备的操作能力，培养安全生产的意识；（5）了解设备调试时应注意的基本问题，掌握调试的基本方法与技巧，培养调试设备的能力；（6）培养严谨的工作作风，培养分析问题、解决问题的能力。2)、活动内容（1）创建一个项目，在该项目下录入所编写的上料检测站的手动单循环控制程序。（2）对所录入的控制程序进行认真检查，经检查确认无误后，再进行实际的运行调试。最终实现预期的控制功能。3)、方法与建议上料检测站单元的结构比较简单，在空间上不会出现执行机构之间相互冲突的现象，因此，在调试时将重点放在对能否实现功能的检查上。在调试程序时，使用程序编辑器中的[Monitor]工具对调试的程序进行监视，观察程序的执行状态，通过该工具并结合观察到的设备执行状态，可以很方便地分析出程序的问题。（二）制订教学评价机制建立以自评、互评和导师评价相结合的模式，对学生的技能水平、学习能力、协作能力等各方面能力进行评价，并建立相应的“精英班”学生档案（附表4），在学生毕业推荐时作为有利说明。1、自评：通过学生对自己在培训期间表现的评价，总结优点与不足，培养学生的自信心与自律性。2、互评：通过学生相互之间的评价，找出优点与不足，激发学生竞争与协作的意识。3、导师评价：导师结合学生的自评与互评，根据平时教学的观察和考核情况，公平、公正的给予每个学生一个中肯的评价，并记录“精英班”学生档案中。（三）教学方法的选择“精英班”培养模式的关键点之一就是教学方法的选择，教学方法的选择的得当与否将严重影响教学效果。由于“精英班”是以项目带动教学开展的，所以选择了项目教学法，另外项目教学法具有普通教学方法无法比拟的优势，在学生积极性、主动性、创造性与互助性的调动与激发上都有很大的帮助。六、教学对象的选拔与分析1、教学对象的选拔由于“精英班”是一种对学生进行分层的教学模式，对已参与精英班的学生必须经过一定的选拔才可以进入，这样学生素质方面得到了保障，则开展“精英”教学才有了基础。此次“精英班”实践于2008年初开始，在07年入校的机电高级班（1）（2）（高中生班）和06年入校的机电高级班（5）（6）（初中生班）中进行了筛选。初期由班主任与任课教师进行推荐和个人自荐相结合，各班级可以推荐5～6人（个人自荐除外），候选人必须经过理论和实操的双项考核，选择考核成绩排名前12名列为正式精英班成员。2、教学对象的分析教学对象分为两种：一种是高中生班，一种是初中生班；这两种班的学生存在明显差异，下面将对这两种班的学生进行分析。高中生班：在这次实践中发现，这种班的学生理解力、知识基础相对初中生班的学生来说比较好。同时学习目的性很强，具有较强的独立思考能力，喜欢问问题，纪律性好，对知识和技能的求知欲比较旺盛，所以在教学过程中对这些学生着重于是引导和示范，不必过多的介入他们的学习过程。在提出相应的工作任务或课题后，提供必要的技能示范、资料、设备和场地给他们就可以独立开展工作。另外导师在学习的过程中要适当的进行讲评，激励和激发他们之间的竞争意识，同时小组协作能力也需要格外注意培养，务必不要出现独立于小组之外“游侠”式的学生。初中生班：实践中，初中生班学生表现出纪律性好，有强烈的求知欲，动手能力比较强，但是由于相对的基础知识比较薄弱，学习方法尚未形成，独立思考能力比较欠缺，存在一定的自卑心理。面对这些问题，在教学的过程中通过与高中班学生一起编组，通过小组学习的方式进行学习交流可以有效促进初中生班学生对知识的消化与吸收，协作能力与自信心也得到有效培养。另外通过平时的讲评时间，对其成绩给予一定的表扬进一步激发他们的学习热情，同时集中教授学习方法，并布置相应的自学内容让其学习，这样可以有效促进其学习方法的早日形成。七、结束语通过一年多来的实践，“精英班”所培养的学生的专业技术、技能有了很大的提高。目前原来宝徠物流柔性生产线存在的“不确定性”故障问题已全部由学生解决，整个生产线的安装、调试与维护由他们全部承担。另外他们中间的一部分同学已作为学校参加各级机电项目竞赛的主力候选人，还有一部分进入了由教师所带队的研发项目，成为项目中的得力助手。“精英班”培养模式不但培养了这些高素质的人才，同时也将这些人才所在班级的班风和学风带好了，普通学生出学习知识与技能的态度有了巨大转变，所在班级的任课教师明显感到学生的成绩有了大踏步的前进。我们将在实践中不断摸索完善“精英班”培养模式，使其对我校的机电专业高技能人才的培养工作作出积极贡献。八、参考文献[1]杨孝平．俞军，陈萍．深化分层次教学，提高大学数学教学质量[J]．中国大学教学，2006(3)：14—16．[2]沈勇．分层次教学的理论与实践[J]．牡丹江师范学院学报，2005(4)：55-56．[33余佑财．高职电工学课程分层次教学的探索与思考[J]．咸宁学院学报，2006(6)：60—62．[4]阮友德．班内分层教学在电工实训教学中的尝试[J]．电气电子教学学报，2006(6)：25—26．

[5]王琴.如何培养职校生数学学习兴趣[J].安徽工业大学学报.2008(11)：147-148.[6]许吉平.江登文.“隐性”分层教学的探索[M].教育与职业.2008（12）：134-135.[7]邵正阳.中职英语教学方法的创新——分层教学的探讨[M]中国科教创新导刊2008（33）：134附表1时间（周一~周四）15：40～17：30PLC实训内容地点备注1周课题一：初级入门机电系机房子课题A：让我们学习FX系列PLCA-1介绍FX系列PLCA-2FX系列PLC的应用范例A-3让我们玩一会（动手实践程序编制）子课题B：让我们学习基本PLC知识B-1学习基本输入输出程序B-2学习标准锁存输出程序和置位/复位程序B-3学习控制优先程序B-4输入状态读取1周子课题C：轻松练习C-1基本定时器操作C-2应用定时器-1：延时断开和延时闭合C-3应用定时器-2：闪烁程序C-4基本计数器操作：闪烁计数机电系机房3周子课题D：初级挑战D-1呼叫单元：控制一个餐馆的呼叫单元D-2检测传感器灯：检测到物体时灯闪烁D-3交通灯的时间控制：单路交通灯的控制D-4不同尺寸的部件分捡一D-5输送带启动/停止控制D-6输送带的驱动机电系机房1周课题二步进指令的使用机电系机房子课题A：理论讲授步进指令的使用方法子课题B：十字交通灯的控制2周课题三中级提升机电系机房任务一：按钮信号任务二、不同尺寸部件的检测任务三、部件移动任务四、钻孔任务五、部件供给控制任务六、输送带控制：正反转控制2周课题四PLC案例编程与接线调试机电系机房和气动实训室任务一：十字交通灯控制程序的编制与调试任务二：机械手控制程序的编程与调试附表2时间（周一~周四）15：40～17：30气动实训内容地点备注1周课题一：初级入门机电系气动实训室子课题A：认识气动元件A-1认识气源装置A-2认识气动控制元件A-3认识气动执行元件A-4识读气动控制原理图2周子课题B：单作用缸单控制线路接线B-1单作用缸起停控制回路B-2单作用缸单往复控制回路B-3单作用缸自动往复控制回路B-4单作用缸自动往复计数控制回路B-5单作用缸自动往复时间控制回路机电系气动实训室2周子课题C：双作用缸控制线路接线C-1双作用缸起停控制回路C-2双作用缸单往复控制回路C-3双作用缸自动往复控制回路C-4双作用缸自动往复计数控制回路C-5双作用缸自动往复时间控制回路机电系气动实训室2周课题二中级提升机电系气动实训室子课题A：传感器在气动控制中的应用A-1光电传感器在双作用缸自动往复控制中的应用A-2电感传感器在双作用缸自动往复控制中的应用A-3电容传感器在双作用缸自动往复控制中的应用子课题B：多个双作用缸的控制B-1多个双作用缸的位置顺序控制B-2多个双作用缸的时间顺序控制时间（周一~周四）15：40～17：30宝徠物流柔性生产线实训内容地点备注2周课题一：上料检测工作站机电系气动实训室1、《宝徠物流生产线项目实训》教材人/套。2、电工工具一套。1-1认识上料检测工作站的电、气元件1-2理解上料检测工作站的工作流程1-3识读上料检测工作站的电、气控制原理图1-4理解上料检测工作站的PLC控制程序1-5拆卸、安装与调试上料检测工作站3周课题二：搬运工作站机电系气动实训室2-1认识搬运工作站的电、气元件2-2理解搬运工作站的工作流程2-3识读搬运工作站的电、气控制原理图2-4理解搬运工作站的PLC控制程序2-5拆卸、安装与调试搬运工作站2-6PLC-N:N网络通讯介绍2-7拆卸、安装与联动调试上料检测和搬运工作站2周课题三：加工工作站机电系气动实训室3-1认识加工工作站的电、气元件3-2理解加工工作站的工作流程3-3识读加工工作站的电、气控制原理图3-4理解加工工作站的PLC控制程序3-5拆卸、安装与调试加工工作站3-6前三个工作站拆卸