电气自动化专业综合实践能力培养教学方法改革的研究.pdf

中文科技期刊数据库（全文版）教育科学 102 电气自动化专业综合实践能力培养教学方法改革的研究 徐琳琳1 苏宇晗2 1.辽宁科技大学，辽宁 鞍山 114051 2.中冶焦耐工程技术有限公司，辽宁 大连 116085 摘要：摘要：本文通过对当前电气自动化专业综合实践能力培养情况的分析，查摆存在的主要问题。提出基于智能制造生产线工艺为依托的实践教学改革方法，通过作者三个阶段的实践过程和教学成果。可以看出改革的实践教学方法，能灵活地激发学生自主学习热情，提高学生在知识领域的学习兴趣和潜能，利用现有的资源，可以很好地培养学生的综合工程能力，激励学生理论和实践能力做到知行合一，更好地适应未来在不同的工程岗位职业发展需求。关键词：关键词：综合实践能力；教学方法改革；电气自动化专业 中图分类号：中图分类号：G4 0 引言 当前在电气自动化专业领域，主要依托在理论课程之后的实践教学环节，来实现对学生实践能力的培养和训练。在对校友及用人单位调研中发现，普遍反映教学实践环节确实存在一些突出性的问题，比如：学校固定的实践基地较少，实践的内容缺乏综合实践能力培养的设计，实验室相对较少且大部分的设备更新换代较慢等。实践教学本身具有较强的综合实践运用和专业性的特点，也是学生能够培养自身综合创新能力和职业技能能力最有效的途径。随着我国高等教育改革的不断深化，实践在教学中的关键作用越来越突显，综合实践能力的培养直接影响着大学生的综合素质水平，关乎毕业生的就业能力以及未来发展前景。1 综合实践能力培养的现状及问题 目前学生综合实践能力欠缺，已经是一个不容忽视的问题。分析学生实践能力培养的现状及问题，主要表现在：1.1 教育思想和教育观念不适应高速发展的社会对人才的需求 在传统教育体制下，我国目前教育评价制度仍以书面考试形式为主，高校人才培养模式仍保留着课堂上老师讲授知识和理论，教学方法落后、重知识传授、轻能力培养，学生死板教条地记理论，只关心课堂笔记和死背书本，学到的理论与实际脱节严重,缺乏对自己创新能力和综合实践能力自身培养的重视，很难满足社会发展对即用型人才的需要。1.2 教学内容滞后于社会需要 高等教育本身具有滞后性和周期长的特点,而社会需求却瞬息万变。在课程体系设计中，教授的内容通常以学科体系为基础，教学内容滞后于社会需要，同时教材过于陈旧，虽然不断有新版教材出版，但可能由于改编者实践经验有限，教材整体实践内容与先进的理论知识衔接不上，仍处于落后状态。1.3 硬件实践环境建设不完善 当今高等教育处于从精英教育到大众化教育的转变过程中，大规模的招生造成资源紧缺现象严重，高校原有的教学资源远不能满足现有学生的学习需求，实践环境投入成本要求较高，设备的更新换代很难满足时代的需求，实践的内容与工作关系不够紧密。大学生就业技能需要满足用人单位需求，首先要了解企业的相关信息，如企业的生产信息和需求信息等,只有适应高速发展的社会环境,才能培养出国家需要的优秀人才。1.4 高校教师缺少实践经验 目前普遍存在的现象是，很多高校的教师都直接来自于毕业院校，一直接受的也是从理论到理论型的教育，缺少在企业工作的经历，缺少实践经验，相应在指导学生实践方面，明显纸上谈兵，空洞缺乏切身感受的经验可以分享给学生，这将直接影响学生的学习效果，很难讲授出更多的具有实际应用意义的内容，教学效果不好。中文科技期刊数据库（全文版）教育科学 103 1.5 教学方法和教学手段缺少设计 课程知识在讲授过程中如果缺少一定程序的精心设计内容，会让学生感到乏味、内容太过笼统，不好理解，进而减小对学习最初的向往和兴趣。随着不断的教育教学改革，高校要求增强对学生动手能力的培养，目前相应理论课程的实验环节也在不断地增多，但增加的实验对于学生实践能力的提高并无太多的帮助，其一是因为大部分的实验课程内容是以验证性实验为主，而对于学生创新实践能力这样的综合设计性的实验涉足的较少。其二是教师有时主要讲解设备运行的标准程序，很少能有充足的时间，让学生结合实际了解企业生产的运行方式，发挥创造力个性化设计程序。其三是学生上实验课时的学习态度应付了事，不够认真，实验的效果较差。1.6 学生实际动手能力缺失 在实践教学的实施过程中，如果学生不按规定随意操作，往往会导致设备出现异常故障，这样给设备的维护与保养会带来很大的困难，严重时可能导致贵重设备直接损坏。因此，学生通常只是简单模仿老师的操作过程，很少会探索不同的实验参数和实验环节带来不一样的实验认知，更不会进行深入的理论解析，学生无法真正体验装拆、调试设备的过程，动手能力无法得到培养，不能体验实践的真谛。2 综合实践能力教学改革措施 2.1 与时俱进地改革现有高校教育体制 社会的快节奏发展，毕业生的能力也应该随之发生变化，需要及时捕捉社会需求信息，及时调整人才培养方案，调整教学计划。要根据时代发展需要选择适合的教材，同时及时依据本专业学科的最新研究动态，更新迭代理论知识，尽可能将更多的前沿的知识和技能带给学生。将目前的教学模式相应地进行调整，更加注重学生实践性能力的教学培养，提高课内实践中综合性和设计性实验的比重，鼓励学生投入更多的时间在实践活动上，同时积极为学生提供实践项目需要的环境和设备条件，营造和谐的实践交流互助氛围，如建立实践教育基地，与社会单位联合培养等方式。2.2 建立校企业合作协同育人教学途径 与企业建立更加紧密的协作关系，一方面可以让高校的教师和学生到企业生产过程中参观，更加深入地学习。另一方面可以将企业工程师请进来，带给高校老师更多的科技新动态、企业新需求、管理新举措等内容，让这些内容同步到平时的教学内容中来，保证高校的教学质量能够与时俱进，避免出现培养与需求存在分离，培养出符合社会发展需求，能解决实际问题的新时代学生。更进一步随着校企合作的更加深入，在校外建立实训基地，为学生们提供了更真实的实践场所，让教师和学生切身体会到企业运营机制和岗位工作职责，人才培养体系和目标可依据实践的过程进行相应修订，从而避免在企业实际需求和高校人才培养目标两者之间出现偏差，这样利于高校毕业生能够找到理想的就业岗位。同时，高校与企业开展科研项的共同研发合作，可以从企业那里获得研发经费的投入补给实验室建设，对于实验室硬件实践环境建设不完善问题，得到了一定的解决。2.3 开展多学科交叉融合的教、学、做一体化的教学模式 从实践模型的搭建，到电气控制设备的安装调度，给学生带来了融合多学科交叉理论的综合实践运用的环境，打破专业之间的壁垒，使学生将诸多单一学科的专业理论知识，在这里得到全面综合的训练和提升。带领学生从生产过程不同用途的自动化流水生产线中，重视工业 4.0 所强调的各个环节的协调性，凝练出生产过程中自动控制的本质内容，在课堂上灵活采用任务驱动教学方式，带领学生设计方案、采购元件，安装与调试设备为课程内容，通过灵活百变的教学模式，进行各种教学活动。将机械专业的液压气动、机械结构运动控制、电气专业的电机驱动与控制、传感器、PLC控制等多种专业技术知识于一体，通过强化学生对自动生产线的设计、采购、安装调试，以及故障诊断等综合职业能力训练。“干中学”、“干中教”的项目化教学理念，将真实的工业生产场景，在课程教学场所中还原，理论教学和实践教学融合贯通，达到职业技能培养的教学效果。2.4 以项目为引导的、以任务为驱动的教学模式 根据项目任务为引导的教学内容设计，能够将理论知识和实践技能相互交融在一起。根据教学任务，教学项目的实施可以分成六个阶段。2.4.1 项目导入阶段 通过参观企业、搜集网络视频、查找最新技术介绍中文科技期刊数据库（全文版）教育科学 104 等方式，描述项目要求。2.4.2 项目分析阶段 组织学生分组讨论，培养学生对陌生系统的进行快速工艺分析的能力，掌握对工艺委托资料的理解能力。同时教师对设计方案中涉及的理论知识的讲解，指导学生根据项目设计要求，进行合理的项目方案的设计。2.4.3 项目元件采购阶段 指导学生根据采购任务，制定相应的采购计划。综合考虑时效、商品参数、价钱的关系进行综合的比较，联系供应商发货，并及时验货、反馈和沟通。2.4.4 项目实施阶段 学生围绕设计要求搭建生产线实验平台，完成项目的设计与调试工作。2.4.5 项目考核交付阶段 通过小组项目完成交付汇报，考评学生综合实践能力情况，理论考核和实践考核融为一体。2.4.6 项目总结阶段 通过小组交流，总结整个过程中优缺点，达到知识融会贯通，2.5 优化课程资源，灵活教学形式，增强学生的自主学习能力 课程内容的单调乏味问题，是阻碍学生自主学习最大的绊脚石。伴随信息化技术的发展，努力改变陈旧的教学方法与教学手段，灵活运用微课视频、微课件等具有“个性化”“碎片化”特点的数字技术辅助教学设计。将优化教学资源，如微课选题方向、微课教学、配套的微课学习活动、微练习测试、微课反思等辅助资源引入课堂，使课程资源更加丰富的同时。这些电子资源可以让学生随时灵活自主选择，教师课堂讲授节奏自我掌控，学生可以根据自身掌握知识点的情况，有目的、有针对性地从微课资源中选择自己需要的内容进行学习。灵活多变的教学模式，功能各异的生产环节及微课课堂的引入，满足不同学生个性化的需求，使得学生可以根据自身的特点找出适合自己的方式进行学习，从而掌握各个知识点。优化教学实践考核评价方式，在调动学生学习自驱力，改善学生学习效果，衡量学生综合职业能力等方面是比较有效的途径。需要引导学生重视实践能力的培养，为“高效、快速、节省”地完成课外实践活动打下良好的基础。采用小组协作方式，鼓励学生积极参加开放实验室或者大学生创新创业活动，为学生自主学习和个性化学习提供保障，充分调动学生的自驱学习意识。3 综合实践能力教学改革实施过程 本实践环节的设计总体包括三大部分：突出学生主体的学习对象，引导学生自主学习，能够主动衔接先导课程的学习内容，以生产线控制过程为中心延伸教学内容，在拓宽眼界的同时，培养学生自主创新意识。第一部分：先导课程的讲授。本次综合实践能力教学内容涵盖了电气基础专业课程电子电路技术、电机拖动技术、传感器技术、PLC 控制技术应用等课程的内容，因此，要围绕实践能力的培养，系统规划专业课程体系结构、教学内容、实践技能，将扎实的理论基础在前导课程中有充分的学习。第二部分：联合企业，开展校企协同育人。通过校企合作关系，将企业生产过程和采用的最新技术同步到后续的项目教学中来，同时可以从企业那里获取科研经费的支持和技术指导，构建项目教学的硬件实践环境。第三阶段：营造真实的企业生产氛围，按照前述六个阶段实施项目教学。借助项目导向的教学内容，将理论基础知识的学习与实践技能的训练与培养有效贯通。4 综合实践能力培养改革的成果 经过近几年综合实践教学的探索，2021 年、2022年连续两年，我校学生参加了全国 A 类大赛“西门子杯”中国智能制造挑战赛（全国总决赛），获得国家特等奖 1 项，一等奖 2 项，省级特等奖 2 项，一等奖 2 项。在学校“校园现代电气控制技能大赛”中获得一等奖三项。学生通过“工业自动化生产线”综合实践能力的培养，能够掌握一定的职业技能，合作的团队能够表现出较强的沟通、表达协作能力。毕业后能够胜任以下的工作。4.1 设计人员 具有离散行业的用户需求分析、控制系统分析的能力。能完成工程项目的初始调研和组织策划，并能按照项目需求完成自动化生产线从设计、改造、到进行系统的安装、调试工作。4.2 操作技术人员 中文科技期刊数据库（全文版）教育科学 105 具有离散行业自动化系统的设计、实施、调试的能力离散行业自动化系统的故障诊断、排除能力，包括:利用工程图纸和软件工具快速确定故障位置、故障类型完成故障的排除，恢复自动化系统的正常工作。4.3 售后技术支持 具有可编程控制器(PLC)的组态、编程及调试能力，包括:组态软件 TIA Portal Step7 的熟练使用，人机界面 TIA Portal WinCC 的熟练使用能力。5 结语 社会快节奏的发展，数字时代对自动化生产线的技术要求也在不断迭代更新中，需要大量的高技术技能性人才。教师必须改变传统观念，顺应时代发展，在学科育人的基础上增加学科实践、跨学科实践和综合实践活动，增强综合实践能力育人的建设，让学生在真实世界中解决真实问题，将学生直接知识与间接知识结合起来，在教、学、做一体化的综合实践教学模式中有效结合，借助有效的教改措施，提升教学质量，提高学生技术技能水平，提高毕业生的职场竞争力，为我国培养出具有创新精神和较强实践能力的新时代高层次技术技能型人才。参考文献 1赵洋,胡亚伟.工程案例教学法在“PLC 原理及应用”的教学实践J.实验技术与管理,2017,34(12):222-225.2陈韶光,赵新业,刘奇波.“自动化生产线安装与调试”课程教学改革研究与实践 J.装备制造技术,2022(6):226-228.3胡仁平,张谦,邓健平,吕友萍,胡玲.基于自动化生产线的 PLC 课程项目式教学改革研究J.南方农机,2021,52(22):158-160,166.4马生杉.基于工作过程的 PLC 控制技术课程教学改革与实践J.宁夏教育,2022(12):71-72.5肖东岳,陶太洋,刘忠超,盖晓华,翟天嵩.协同育人模式在“电气控制与 PLC”课程教学改革中的应用与探索J.科技风,2022(27):94-96.作者简介：作者简介：徐琳琳(1982)女,汉族,辽宁大连人,讲师,硕士研究生,研究方向为电气自动化方向。基金项目：辽宁科技大学实验室开放基金项目资助（工业电弧炉电气自动化控制实验）。