变频器技术是一门实用性很强的综合技术,无论是工业设备还是家用电器,都会使用到变频器,可以说,只要有三相异步电动机的地方,就有变频器的存在。变频器的使用使科学技术水平得到不断提高,对能源的节约力度进一步增强。交流电机的变频器调速技术是当今节能、改善工艺流程以及提高产品质量和改善环境、推动技术进步的主要手段。
2变频器课程教学中存在的问题
教学模式陈旧教学中采用先理论再加验证性实验的模式,理论和实践的分离导致学生对知识和技能的掌握无系统性。集中理论知识讲授需要大量的理论铺垫和公式推导,使学生对课程容易失去信心和兴趣。在学习过程中理论知识太深,而操作过程又过于简单,学生的自主学习和知识迁移能力未能得到提高,与工程实际应用脱节。在应用时只会简单地操作和参数设置,并不知参数的真正作用和参数对变频器调速系统的影响,一旦变频器型号发生变换,便不知所措。
针对这种情况,需重新界定变频技术及应用课程性质,将其作为电类专业重要的专业技术课程来建设。应用项目化课程的建设理念,以学生能力培养为主线,进行课程整体设计和教学单元的优化设计。
3变频器技术及应用课程建设的主要内容
众所周知,课程是教学的最基本单元,课程建设是教学质量的中心环节,是实现专业人才培养目标的基本保证。好的课程应从单元联系的角度对课程教学的设计进行总体优化。职业教育课程的内容必须以职业活动为导向,应符合以学生为主体,以项目为载体,任务驱动教学,突出能力目标、理论实践一体化的基本原则[1]。
表1为湖南电气职业技术学院电机与电器专业在实施变频器技术及应用教学中所设置的项目列表。教学内容的设计思路是按项目、按典型工作任务由简到难、由单一到综合排序,采取教学做一体化的教学模式,将变频器的知识点融入各项目中。
课程单元教学模式改革良好的创意需要通过一定的方法和手段来实现,教师所要做的是将教学任务分细,引导学生一个个子任务去解决、反思和评估。如在进行变频器的正反转控制项目的教学中,可以按以下步骤来实施。
①在外部运行模式下用普通开关实现正反转控制和速度设定;
②在外部运行模式下用普通开关实现正反转控制,用电位器调速;
③用继电器控制变频器正反转,主要做法是将开关改为中间继电器的触点来代替;
④直接用PLC的输出信号来驱动变频器。
以上对单个项目的教学设计,将变频器参数的认识、小系统的电路设计、PLC编程训练融入各子任务中。在基于工作过程的项目实施中,学生能力得到提升。能力的训练过程需要教师精心设计,需要课前精心的准备。为实现更好的教学效果,在教学手段上还应合理使用多媒体、Flash、仿真软件等增强学生感性认识。在现有的实训室条件的基础上,进一步开发实训项目。利用网络平台,更好地实现课外师生互动和空间资源共享。
4结语
变频器技术在不断发展,变频器技术及应用课程教学是一个需要不断探索和实践的工程教学领域。现代职业教育理念对教师的教学设计能力,对教师的责任心、专业素养、职业素养等方面提出了更高的要求,在教学设计、教学方法和手段上需不断创新来调动高职学生的主观能动性,切实强化并创新实践教学环节,最终使培养的人才符合企业需求。
参考文献
[1]周惠芳,等.《PLC控制技术及应用》项目化课程改革与实践[J].中国电力教育,2014(35):133-135
Abstract:Thispaper,basedonthedevelopmentstatusandjobrequirements,conciselysummarizesthebasicteachingsituationof"InverterTechnology"inhighervocationalcolleges,expoundsthetestmethodofteachingreformofthecourse,anddishedoutaproblemtobesolvedinordertoexplorewithreaders.
关键词:变频器;教学改革;教学试点;高职学生
Keywords:inverter;teachingreform;theexperimentalteachingpoint;studentsinhighervocationalcollege
1变频器的发展状况与岗位需求
1.1变频器的发展状况变频技术主要用于交流电动机调速系统,它终结了电动机机械调速时代,而是通过改变三相交流电动机输入电源电压的频率直接对电动机实施无级调速。它的应用有助于现有工艺的改进、产品质量的改观、新技术的研发以及控制能源消耗等。目前我国应用变频器的领域相当广泛,除了轻工业领域,化工、纺织塑料等领域也有应用。变频技术的根本是提高机械自动化水平,即致力于产品质量的改善和数量的增加。除此之外,家电工业领域也实现了变频技术的应用,电冰箱、变频空调等家电项目纷纷推出,初步实现了家电产品的智能化。
2高职中现行变频器技术应用的教学状态
高职中现行变频器技术应用的教学状态可以概括如下:
2.1方法目前高职教学中一直在推行教学教改,可由于长期的师资没有更新,课堂教学模式的惯性很难突破,大部分还就是沿用传统的课堂讲授法,实验验证法。
2.2结果学生听课的时候没有目的性,加上现在经历高考后的学生进入大学后就极度的散漫,尤其是高招最后一批录取的高职院校的学生。这样就理所当然的造成听课的自由性,最后总是老师讲老师的,学生做学生自己的。做实验的时候很茫然,没有目标性。到了实验室就不知道如何下手,等老师示范清楚了,他模仿出来了,任务式的完成报告了事。第二堂课再来,也不知道自己前面学过什么,这样的验证达不到应有的效果。
3教学改革探索
承接教改任务后,也在几个班级中进行了多种方法的试点。结合学院现有的实训设备,进行了多方面的尝试。下面将尝试过的具体方法进行整理举例,以求和专家读者切磋探讨。
3.1课程教学要解决的问题①学生对变频器原理的掌握;②多种品牌变频器交叉使用,能否触类旁通、举一反三?③PLC与变频器的综合应用。
3.2教学试点的具体实施方法
3.2.1课堂任务式:以变频器面板的使用为例在首堂课的时候,以变频器面板的使用作为第一个任务,让学生实际操作一种型号的变频器,一方面熟悉一种变频器的面板操作步骤,另一方面对变频器的调速有一个感性的认识。以此激发学生对变频器的兴趣,对变频器为什么能调速升起疑问,并提出问题,变频节能空调、变频节能冰箱为什么能节能?接着布置学生看书,或课后网上查找。第二堂课,先让学生根据他们自己获取的信息与知识,各抒己见。尽量让更多的同学发言,与此同时培养学生的信息检索能力与语言表达能力。此时,学生的求知欲望被充分调动,然后把握时机,将变频器的原理做个大致的分析,学习能力强的同学会自主的对变频器进行深入的了解。
此时,教师将问题分解,将变频器的安装与接线、变频器的参数设置、组合运行模式以及多段速的调速方法分成几个任务在课堂当中布置,将课堂任务式模式再次应用,并引导学生逐步实施完成。在每次任务时,不时提点项目的要求,让学生及时修改完善投标方案,并针对优秀方案及时予以肯定,以维持他们继续学习探索的兴趣与动力。
通过以上综合案例,将变频器在工业控制中的应用过程贯穿其中,给学生树立一种关于“系统”的概念,变频器的应用不是孤立的,要与其他设备和器件共同作用,才能完成整个系统的控制。通过本模块教学使学生掌握变频器的安装、控制电路的设计安装、不同用途下变频器需设定的参数、系统调试等知识和技能;使学生能利用电路原理图分析电路故障;能改造或完善较简单的有缺陷的控制电路;在教学过程中发挥学生的主观能动性,启发学生用已学过的知识分析电路,解决问题,培养学生用理论解决实际问题的能力。本模块在实训室中教学,采用西门子品牌的变频器控制,要求学生课前查资料并预习相应变频器的操作方法和功能参数码的特点,以拓展学生的知识面,提高学生使用技术资料的能力。
4结束语
参考文献:
[1]钱金法.变频技术教学改革实践[J].机械职业教育,2000(04).
《电力变流技术》课程包含电力器件的知识、各种整流电路和逆变电路的工作原理与工作过程、驱动和保护电路的原理与实现等内容。在该课程的学习中,采用模块式的教学模式,将教学内容分为以下五个部分进行:
2.专业核心课程
3.总结
(浙江工业职业技术学院机电工程分院浙江绍兴312000)
摘要:传统教学模式下学生缺乏学习主动性的现象很明显,依循CDIO理念,对“PLC、变频器和触摸屏综合技术”课程的课程内容、项目选用、评价体系等进行教学改革,建立较为完备和系统的工作情境和项目案例库,可以实现真正的一体化教学,有助于培养学生的工程意识,提高学生的创新能力、实践能力和综合素质。
关键词:高职;CDIO理念;教学改革;项目教学;创新能力
概述
CDIO是由MIT等世界著名高校研发的从理念到大纲到课程到教学直至评估的一整套先进的工程教育模式。我院教学团队从2009年开始尝试基于CDIO理念的“PLC、变频器和触摸屏综合技术”课程改革,因为该综合技术属于工业控制的主流设备,高职院校为社会提供的不仅仅是大量新生劳动力,而且是具有现代企业理念的,有技术、高素质的现代产业工人。该课程是高职院校的一门综合性、设计性极强的机电产品控制应用型设计课程。其任务在于:训练学生综合应用PLC、变频器和触摸屏技术知识,掌握它们的设计方法和研发能力;开拓设计思路,增强理论知识与实践相结合的能力;培养科学性、系统性及全面性的设计素质;训练团队合作能力。
基于“CDIO”的课程设计
基于“CDIO”理念的课程体系课程内容应根据CDIO工程教育理念结合学生知识水平和企业需求,按照任务分析——论证方案——确定方案——实施方案——测试效果——评价六个步骤实施每个教学任务,使学生在项目实施过程中学会PLC、变频器和触摸屏综合技术在设备中的设计安装和调试。知识体系框架如下页图1所示,其中工业控制核心技术包括PLC、变频器和触摸屏技术,控制对象为设备中使用的液压气动技术、电机技术和传感器技术。最后,内容涉及各设备控制器之间的网络技术和监控技术。
基于项目化的教学层次设计实践内容设计应充分体现项目化教学的设计思想。以“做项目”为主线组织课程教学,以“用”导“学”,尽量让学生亲自动手,全身心投入。要突出项目训练的完整性,在做项目过程中学习必要的知识,知识以必需、够用为度,强调自学能力的培养,强调应用所学知识解决问题。项目团队人数一般为4人,各队选出项目组长,负责整个项目开发的所有运行过程,涉及任务分配、人员管理、阶段性成果报告等。在不同层次的具体实践中,可以将一个完整项目分解成若干相对独立的子项目,通过子项目的训练掌握单一技能,最后将子项目综合起来,完成整体项目的内容。在项目的实施过程中,以学生为中心并引导学生主动学习。整个过程分为4个实践过程,即验证性实践、设计性实践、综合性实践和创新性实践,如图2所示。
项目式教学的设计没有项目支撑的工科课程内容是缺乏实践性和生动性的干瘪理论框架。工程项目的设计和选择是需要专业课教师花工夫来做的事情。在选择工程项目时可以从以下几个角度考虑。
1.项目的选用有利于激发学生兴趣。我院采用了参加全国机械创新设计大赛的一些娱乐类作品,如获得全国二等奖的娱乐机器“捕鱼达人”,其控制系统采用PLC完成对一组气缸的控制,在项目实施中,根据游戏的难度设置了5个级别,即5个不同工作情境对应不同的控制方案;又如获得浙江省机械设计大赛二等奖的“排除万难”任务型机器人,其控制对象有多个直流电机和电磁阀,在项目实施中,根据机器人的实施任务选择4个阶段性控制要求。这些项目在实施后学生可以在课外一边练习和改进控制技术,一边通过娱乐提高学习兴趣。其中的一款机器人如图3所示,通过PLC控制机器人的直流电机和气动系统实现过隧道、过单边桥、抓螺母和拧螺母等一系列动作,操作按钮组和保护装置的设计对学生的控制能力培养很关键。
课程评价体系在CDIO工程训练模式下,可将项目的整个运行过程“构思——设计——实现——运作”纳入考核范围,鼓励学生在做中学、在学中做,教师则提供实验条件和指导,保障学生充分自由地发展,增强创新意识,并为学生提供遇到问题时加以解决的方法、对仍然存在的问题进一步改进的思路等。课程的考核采取多元化的评价体系,具体涉及以下几方面:基本技能及基础知识、设计能力、团队协作能力、职业素质和评价。在针对项目的某一个工作情境中,需要完成设备工艺流程和产品目录规划表(涉及工艺流程描述和工作计划安排)、设备控制实施表(涉及I/O分配表的编写、控制流程图、控制程序编写过程记录、设备调试过程记录、实施过程中遇到的问题与对策和总结等)和评价表(涉及每个工作任务的考核要求、配分和评分标准)等等。
课程支撑条件
改革成效
经过近四年的教学试点,新教学模式下的“PLC、变频器和触摸屏综合技术”课程取得了较好的效果,涌现出了一批优秀的学生和教师。学生的专业基础水平能更好地适应企业岗位要求,许多学生毕业后能独立完成企业安排的项目并得到企业的一致好评。学生的团队协作能力得到明显提高,与教师交流的能力得到明显加强。学生的拼搏精神得到激发,许多学生为了完成任务往往工作到很晚才回寝室休息。教师的业务水平不断提高,与企业的合作更加紧密。需要指出的是,这门综合类控制课程的教学效果离不开其他专业课程和整个教育环境的配合。
[1]陈文杰,任立军,张林.新加坡理工学院基于CDIO模式的项目教学改革[J].职业技术教育,2009(35):91-93.
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关键词:电气自动化;双证融通;双证书人才;职业资格证书
作者简介:李方园(1973-),男,浙江舟山人,浙江工商职业技术学院,副教授,高级工程师。(浙江宁波315012)
一、问题的提出
由于电气自动化技术发展迅速,很多PLC等编程软件更新换代快,但现行教材版本偏老、内容陈旧,具体表现为:不能及时反映新的控制理论、自动化新技术、智能装备,而且大多数教材不符合新的电气制图规范、新的PLC规程、新的维修电工职业资格标准。比如现在流行的三菱PLC教材中,某些国家级规划教材还在大量使用SWOPC-FX/WIN-C编程环境,甚至连编程器也在介绍,而实际工程中的三菱编程软件为GX-DEVELOPER,脱节非常严重;还有如现在流行的变频器应用教材,其实训或实验的对象还是以三菱的500系列变频器为主,但是实际应用中已经是700系列了,这两者变频器在很多实用功能设置上迥然不同,严重影响到了学生将来的零距离就业。
同时,包括毕业证书和职业资格证书在内的双证制已经成为高等职业教育的特色和灵魂所在,但目前高职教材的内容与人保部门、行业管理部门所颁发的职业资格证书或职业技能证书没有必要的衔接和实质的逻辑关系,甚至日常的专业教学内容与人保部门的维修电工考证内容没有交集、不重合、偏离。
正是基于以上两个原因,需要对电气自动化技术专业的教材进行重新梳理,以目前的电气自动化人才培养教学计划为基础,将“维修电工(中高级)”职业标准融入到电气自动化专业的课程标准中,改变原来学科性的知识点,要求本专业每一门核心课程的理论教学、实训教学与维修电工(中高级)职业标准的应知、应会相衔接并对应。
因此,该专业教学计划在评价机制上,不仅能够做到完全融合学历教育与维修电工(中高级)职业资格标准,还具有相当的职业拓展性(比如从事电气设计、施工,自动化应用与测试等)。使之既满足当地的制造业工业企业、各类工控行业的当前职位要求,又能充分体现出将来职位发展的迁移特性;既能确保当前迫切的就业需求能力,又为学生后续可持续发展提供基本保障;既包含职业资格证书的内容,又保证学历教育的教学内容;既符合教育部门对电气自动化技术毕业生的学历培养要求,又符合人力资源与社会保障部所制定的“维修电工(中高级)”的特定要求。
二、开发双证融通教材需基于“工作过程”来进行
1.根据自动化行业职业能力分析来制订“双证书”电气自动化人才培养方案
2.从维修电工(中高级)职业资格标准出发将传统自动化课程体系改为双证融通课程新体系
3.以维修电工的应知、应会目标为主线开发双证融通课程
自动化的双证融通课程,需要以维修电工(中高级)的应知应会目标为主线,梳理并分析相应的职业定向、工作范围、应会技能和应知内容,使得自动化双证融通课程的专业教学内容大体符合维修电工(中高级)的职业标准要求,从而使得专业课程和维修电工(中高级)职业标准在教学内涵上存在相对一致的涵盖性,或电气自动化技术的专业核心课程与维修电工职业标准有相对应的联系,最终形成符合维修电工职业标准的“双证融通”课程。
三、以双证融通教材为基础进行课程的重构
目前,浙江工商职业技术学院电气自动化技术专业共出版了七本“双证融通”教材,涵盖了大部分课程,分别是电工电子技术、数控机床电气控制、AUTOCAD工程绘图、电力电子技术、三菱PLC应用、西门子PLC应用和变频器应用等。
电气自动化技术专业的双证融通教材在实施过程中,必须结合课程资源进行如下重构:
1.以维修电工(中高级)考证为契机重构双证融通课程
双证融通的考核必须结合职业资格的“应知”和“应会”进行。如“电力电子技术”需要结合维修电工资格考证来重新组织课程,新的教学内容就必须包括维修电工应知考核的有“熟悉晶闸管的导通条件和关断机理”等,维修电工应会考核的有“会用数字或模拟万用表来判别二极管、晶闸管的引脚极性”等。
2.以反馈效果和实施意见来重新构建双证融通课程
跟传统课程的考核不同,双证融通课程必须根据学生考取“职业资格证书”后的通过率和具体成绩,以及考虑到“双证书人才培养”实施后的自动化毕业生就业率、起薪率等,并在“校企合作”的大环境下重构该课程,这种反馈机制也必将进一步促进双证融通课程的结构优化。如“变频器应用”中可以聘请首席工人、技术能手等课程指导委员会定期审核课程标准,同时专兼职教师要互动,即专职教师要挂职下工厂、企业实习,兼职教师则要上课堂指导学生。有了这样的双向交流,才能更加确保学生的职业资格通过率较高,拥有更广泛、更有前途的就业空间。
3.从维修电工的职业性和可操作性出发进行双证融通课程的重构
电气自动化专业的职业性决定了双证融通课程必须结合维修电工岗位进行实施,这种重构要求将实际生产过程进行相应总结和项目提升,同时考虑到教学的实施步骤。如“数控机床电气控制”中可以根据实际要求进行“GSK数控机床进给与主轴控制”的单元设计,结合工作台进给的伺服或步进控制、主轴速度的变频控制,使得该单元教学内容不但符合维修电工在机床行业中的岗位要求,又能符合该课程的教学进度安排和内容递进要求,从而大大提升学生的操作技能。