理念与思路

  •        课程设计理念

1     11.学习领域课程理念  本课程是以学生活动为中心设计的、工作过程系统化、情境化的学习领域课程,设计理念上强调以工作过程为参照系,按照工作过程对课程内容进行序化。即:将陈述性知识与过程性知识整合、理论知识学习与实践技能训练整合、专业能力培养与职业素质培养整合、工作过程与学生认知心理过程整合,通过科学的教学设计,将学习领域细化成具体的学习情境。在学习过程中,学生首先通过工程化的情境和实训环境获得关于职业内容和工作环境的感性认识,进而获得与工作岗位和工作过程相关的专业知识和技能。课程强调以学生直接经验的形式——运动控制系统的安装、调试与运行,来掌握融合于实践行动中的新知识、新技能,而不是以往仅完成有关运动控制技术的理论知识学习,真正落实理实一体化的课程实施,切实提高人才培养的质量。
11112.以自制教学设备为学习领域课程提供支撑   自制实训设备来源于企业又不完全等同于企业设备,它是经过控制功能提炼、典型应用集中和仿真实现改造后的适用于情境化课程教学的教学设备。将自制教学设备贯穿于理实一体化的课程教学,是由于电气自动化技术专业是面向众多行业(从装备制造业到一般制造业到第三产业)、众多企业的宽口径专业,企业中真实的自动化设备具有其行业的、控制系统实现方式上的和控制功能上的局限性,因而难以直接用于教学;而现有教学仪器设备厂生产的教学设备由于基本延续了本科院校的学科体系,主要以原理性验证为主,也不能满足高职教育的技能型人才培养要求,即使部分厂家已经着手进行仪器设备的改型,但也很难做到适应高职教学区域性的特点。本课程教学团队具有深厚的自动化工程应用背景和经验,有能力自行研制适用于情境化教学的具有先进性和适用性的教学设备,与自动化控制设备生产商如施耐德电气和具有自动化控制系统集成能力的企业进行的广泛合作也为自制实训设备提供了有力的保证。课程建设过程中,由团队教师经过广泛的企业调研提炼出五种运动控制系统的典型应用设备,并通过申报科研课题、承接示范性建设任务等多种形式,开发出多种具有自主知识产权、适合于本课程教学需要、符合本地区产业发展特点、适合高职学生使用的教学设备,为开展基于工作过程系统化的本课程及其它学习领域课程提供了设备支撑。

柔性自动化综合实训设备
输送、均匀铺料实训设备
  •        课程设计思路

 一、课程整体设计思路
1111本课程的整体设计思路是:紧紧围绕构建理实一体化的学习领域课程设计理念,实现教学内容选择理实一体化、教学环境理实一体化、教学过程理实一体化和课程考核理实一体化。
11111.教学内容选择理实一体化 
1111《运动控制系统安装调试与运行》学习领域课程内容选择以就业为导向,以情境性原则为主、以科学性原则为辅、通过显性或隐性课程内容体现人本性原则,从而达到培养专业能力、方法能力和社会能力的目标。学习领域课程的教学内容是通过学习情境来反映的,其中学习情境是学习领域的具体化和细化,是案例化的主题学习单元,它将理论知识、实践技能与实际应用环境结合在一起,是教师引导学生主动学习的教学安排,又是学生对职业行动情境的反思。
1111本课程针对工作岗位,选择工厂实际使用或生产的设备为案例,结合学生的认知规律,以培养学生的能力为目的,通过提炼转化为适合高等职业技术教育的情境化的教学内容。通过对无锡地区产业乃至长三角地区的调研发现,随着地区产业的升级要求,装备制造业在向高端延伸,有相当部分学生进入中小型民营企业从事自动化设备的销售、自动化系统的销售等第三产业领域及小型自动化控制系统设计集成等生产型三产领域,这对学生的能力培养提出了更高的要求。为此,根据企业的实际应用情况,选择工厂实际使用或生产的设备为案例,通过抽象和归纳、提炼,组成《运动控制设备安装调试与运行》课程学习领域教学内容,构建六个学习情境,并对每个学习情境按资讯、决策、计划、实施、检查与评价的六步法组织教学,同时在教学过程中组织学生实地参观具体、真实的设备,还原情境的真实状态,提高学生的学习兴趣,树立学生的大工程意识。

根据基于工作过程的课程开发思路,针对工作岗位选择的学习情境如下表所示。

《运动控制系统安装调试与运行》课程情境表

序号

情境名称

1

简易型通用变频器调速系统安装与调试

2

转矩矢量高性能变频器调速系统安装与调试运行

3

步进电动机控制系统安装与调试运行

4

伺服电机单轴位置控制系统安装与调试

5

PLC、变频器综合控制系统安装与调试

11    2.教学环境理实一体化
1111在2006年开始的国家示范性高职院校建设中,电气自动化技术专业教学团队积极探索实施工学结合人才培养方案,分别与“无锡市天然光电有限公司”、“无锡市兰华纺织机械有限公司”、“无锡市汇联自动化系统有限公司”、“无锡市亿阳自动化技术有限公司”、“无锡市迈盛科技有限公司”签订了工学结合协议。通过企业环境中的顶岗实习,使学生真正获得实际工作所需要的知识和技能。
1111在校内,重点建设了依据工厂实际工程环境建设的“交流调速实训室”、“运动控制实训室”和“创新实训室”,其设备载体为来源于企业生产实际,同时又能满足教学需要的自制教学设备,便于开展学习领域课程教学。在这种精心设计的理实一体化教学环境中实施的教学,从内容、安全、规范、操作等诸多方面实现了与真实实际工程环境的无缝对接,大大缩短了毕业学生就业后熟悉工厂环境及操作规范的培训时间。

学生在企业生产变频控制柜
学生生产太阳能节能灯

11113. 教学过程理实一体化
1111本课程的教学全部在“交流调速实训室”、“运动控制综合实训室”、“创新实训室”内进行。按照基于工作过程的课程开发理念,分“资讯、决策、计划、实施、检查、评价”六阶段组织教学实施过程,真正实现了“做中学”、“学中做”的理实一体化教学。

教师提供资讯帮助
学生具体实施
学生具体实施
教师检查评价

11114课程考核理实一体化 
1111改变以一次考试成绩作为考评主要依据的传统做法,广泛推行过程考核和项目任务综合考核,尽可能地采用多种评价手段,如技能测试、模拟测试、实物制作、专题报告、口头与书面问答等。
1111本领域课程的评价体系主要由以下三部分组成:
1111(1)物化成果评价:物化成果评价包含合作意识、完成任务的主动性、物化成果的功能展示、学生自评互评及教师评价等。由于完成任务内容是集体协作的结果,因此这部分评价只能反映小组的学习情况。
1111(2)技能测试:在技能测试中,由学生单独完成相应的基本操作技能任务,按照任务完成的情况当场打分。
1111(3)理论知识测试:主要通过专题报告、口头答辩以及书面问答的方法考察学生对必须的理论知识掌握程度。

学生互评
小组答辩
功能展示
功能展示

       二、课程学习情境设计思路
1111目前,以交流异步电动机为控制目的的变频调速系统已占运动控制系统的绝对主流。因此本课程安排了三个学习情境分别为简易通用变频器调速系统、转矩矢量型高性能变频器调速系统和PLC、变频器综合控制系统的安装调试与运行。通过这三个学习情境的学习,学生在将来的工作岗位中可以完成以下工作任务:
11111.在工作中遇到任何一种变频器时,在提供使用说明书的情况下,能在较短的时间内根据电动机的特点,完成正常开机运行的任务。
11112.任何型号的变频器在运行中出现非致命性故障时,能完成在较短的时间内找出故障原因并予以排除的任务。
11113.对于控制要求明确的简单变频调速系统,应能完成从选型、设计、安装到调试的全过程实施任务。
11114.在需用PLC对变频器进行综合控制的场合,应能完成从运动控制系统组成要求出发进行简单的设计、制作、系统调试的任务。
1111在调研中发现,无锡地区的装备制造业特别是机床行业、纺织机械行业、包装印刷设备和精密制造等行业中,步进控制系统、伺服控制系统特别是采用小型PLC作为主控制器的步进控制系统、伺服控制系统已越来越普及,在相关岗位上就业的电气自动化技术专业毕业生也逐年增多。因此,在课程情境设计中还安排了步进电动机控制系统安装与调试运行及伺服电机单轴位置控制系统安装与调试两个学习情境。
        三、课程教学设备及教学环境设计思路
1111由于电气自动化技术专业具有宽口径的特点,因此在校内实施基于工作过程的课程教学,其教学设备的选择及教学环境的建设就显得尤为重要。
11111.自行设计教学设备
1111基于工作过程系统化开发课程,从学习情境到具体的任务,到任务的完成都需要学生在教师的教学引导下参与整个过程,因此本课程建设之初就明确了自行设计教学设备的思路。
1111高职教学具有鲜明的区域特性,自动化学科本身是飞速发展的学科。在课程建设过程中,团队教师确立了教学设备先行的课程开发理念,在情境、任务确定的前提下自行开发具有区域特点、适合我院教学现状、具有相当可操作性的实训载体。项目组成员通过申报科研课题、与自动化设备制造商合作、参与学院示范性建设等方式先后开发了简易通用变频器调速实训模块、高性能转矩矢量变频器调速实训模块、变频调速电动机实训模块、伺服单轴位置运动控制模块和伺服电子齿轮比运动控制模块,完善了步进两轴立体仓库实训模块、输送均匀铺料设备载体,并申报2项国家发明专利:“柔性自动化综合实训设备”和“输送均匀铺料设备”。
1111上述实训模块在得到校外专家和学院专家确认的基础上,已批量装备于教学。由简易通用变频器调速实训模块、高性能转矩矢量变频器调速实训模块、变频调速电动机实训模块各16套组成了“交流调速实训室”;由伺服单轴位置运动控制模块、伺服电子齿轮比运动控制模块小型PLC、HMI、计算机等各12套组成“运动控制综合实训室”;自行改装的6套步进两轴立体仓库实训模块专门设计的具有发明专利的“三皮带机、均匀铺料机设备”等载体则组成“创新实训室”。
111  本课程所有实训教学设备全部由团队教师自行设计并在学生的参与下制作及调试完成,所有的情境任务在正式投入教学之前均已通过部分学生的实践验证,这一过程本身也为本课程的实施积累了不可多得的经验。
11112.与企业共建实训室
11112007年我院与GE-FANUC进行了战略合作,共同投资建设了“无锡职业技术学院GE FANUC”实训室,进一步拓展扩充了本课程的教学设备。2009年5月,我院与世界500强之一的法国施耐德电气投资有限公司签订了合作备忘录,就共建实训室、课程教学、人才培养、知识与资源共享等方面进行全面合作,为进一步开展产学研合作,探索创新教学模式提供了有利的平台。

GE-FANUC实训室
施耐德共建实训室研讨会

       3.实训室建设与工程环境的无缝对接
1111一般教学仪器设备厂生产的实验实训设备均具有原理验证的特点,从实验内容安排、接线方式到结果验证等都与工程使用环境有着较大的差距,不利于学生的规范操作和工程意识培养。为此,本课程充分利用团队教师丰富的工程经验,在建设实训室的过程中,从实训室动力电缆的敷设、元器件的选择、接线号码管的号码打印、接线形式、电动机负载的选择到学生接线的方式等各个方面均按照企业规范进行;实训设备图纸、单个任务图纸等均符合国际电工委员会IEC的有关标准。这样,学生在实训室完成任务的过程与企业中设备安装调试过程基本一致,缩短了学校与企业工程环境的距离。在学生顶岗实习和就业调查中,企业普遍反映我院电气自动化技术专业毕业生“上手快”、“用得好”、“职业迁移快”。

学生在实训室操作场景
交流调速实训室
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