数控机床电气安装与调试实践课程项目化教学体系探究
2019-05-21曹锦江
曹锦江
南京工程学院自动化学院 江苏南京 211167
数控机床电气安装与调试实践课程是我校自动化、自动化(数控技术)、自动化(机器人)方向专业学生实践环节重要的必修课程。由于该课程实践涉及综合性知识较多,既有计算机、自动控制、检测知识,也有机械、液(汽)压、机床电气等综合知识[1];既有技能性动手实践内容(如电器拆装、布线),也有智能性的逻辑训练实践内容(如PLC程序的开发)。课程教学大纲要求学生从电气设计、安装、调试、程序开发、文档整理等多方面进行实践培养学习,该课程实习对培养学生工程实践能力、综合素质以及创新能力具有很重要的作用[2]。近几年考研学生增多,毕业后转行的学生也占一定比例,鉴于这些新的情况,在保证总体教学质量前提下,如何更好地个性化培养学生,值得指导教师思考。
1 项目化体系建立的必要性
数控机床电气安装与调试实践课程作为我校自动化专业一个大型综合性实践课程,涉及的实践知识比较多,学生动手环节多,实践教学计划安排3周时间,要求学生在有限的时间内完成全部实习任务有一定的困难。从多年教学效果来看,最后学生成绩水平不一:有的学生完成任务后,还有多余时间,有的学生还未完全掌握实习内容。由于该教学实践课程计划安排在大四上学期,在此学期,学生有的计划考研、有的提前参加招聘就业,有的计划改行,学生个人志向不同,每年都有学生由于种种原因在教学计划时间内不能顺利完成课程实习,只能在毕业前安排最后一次重修,大大影响了原有教学计划的顺利进行,但学校安排专业方向的教学大纲核心内容不能更改。
如何顺利完成实践课程教学计划,又能个性化培养人才,对专业指导教师提出了新的问题,原有的教学安排必须做出改革才能适应新的教学情况。
2 项目化教学体系的建立
我校数控机床电气安装与调试实践课程,实践任务分机床电气安装调试、普及型数控系统电气安装调试、FANUC数控系统综合实践等[2],实习时间为3周,根据不同的专业,安排学生选择不同的组合实习任务。
教学大纲要求学生“掌握数控机床部分电气设计方法、机床电器元件的选择,掌握普及型数控机床电气布线、安装与调试以及数控机床机电联调的过程,掌握中高档数控系统硬件连接、电气图设计、PMC(PLC)的编程开发和常见参数设置调试过程”。
针对我校现有的教学设备条件和教学大纲要求以及不同的实践主题任务安排,把各个大的实践任务分解成不同的子项目,子项目完成从易到难,分为必修和选修,满足不同学生的学习需求。
为此,针对普及型数控机床电气安装与调试实践任务[2],建立了项目化实习体系(见表1)。
表1 普及型数控机床电气安装与调试项目化实习体系
项目一的任务是必须完成的项目。该实践课程教学大纲要求本科生具备一定的设计能力,在整个实习过程中,只在实验装置上提供了基本参考图,不提供完整的设计图纸,由学生根据指导教师对课题知识点的讲解、任务需求以及前面课程掌握的知识点和电气软件工具进行独立设计绘图。学生设计任务完成后,指导教师对学生的设计图纸进行修改,学生自行更正后再完成任务二电气安装调试。
项目二的任务是以广数数控系统为控制核心的数控车床电气主电源的分配安装调试实习,实习主要任务为元器件的识别、拆装、安装工艺的理解、导线布线施工,也是大纲规定的基本电气安装要求。
项目三的任务是对普及型数控车床基本输入输出信号的理解应用以及掌握输入输出信号的调试和维修方法,模拟现场工程师角色从事设备功能调试工作。学生理解和掌握该部分内容任务也是比较简单的。
项目四的任务是调试数控车床两轴伺服电机的运动,通过项目四的实践,要求学生理解数控机床基本的插补原理、理解数控系统如何控制伺服驱动器及电机、掌握伺服运动参数的调试、熟悉数控机床回零调试等,它也是数控车床安装调试实习和工程化项目必须掌握的重要知识点。
项目五至项目七实习任务学生可以根据个人情况自行选择是否选修。
最后,所有参与课程实习的学生都必须参加考核环节的答辩、实习报告的撰写,也是实践成绩考核的必要步骤[3]。
鉴于FANUC数控系统综合实践任务环节实习知识点多、专业术语新、工程性概念多、与以往学习的课程差别比较大,为此建立了如表2所示的项目化教学实习体系。
表2 FANUC数控系统综合实践项目化教学实习体系
表2实习项目从易到难,项目一至项目五是教学大纲和学习FANUC知识点的基本要求,要求每个学生必须完成,项目分类在必修环节,每个项目都可以独立完成和结果验收;由于学习时间有限,项目六、项目七是学习FANUC知识点的重点和难点,项目分类在选修环节,指导教师再辅导选择选修项目的学生,这样既能完成教学大纲规定的实习任务,又能满足个性化学习发展需要。
3 项目化教学体系的实施
综合考虑了实践课程内容和学生实际情况,拟把以往要求所有学生统一必须完成的任务分解成一个个子项目,根据教学大纲和考核等级把所有的实践项目任务分解成必修和选修2种。学生完成必修实习项目内容,实习成绩考核才能及格,就是对实践课程不感兴趣或计划改行的学生也必须完成必修实习项目,才能符合实践课程教学大纲基本要求。若对该实践课程感兴趣,可以选修更多的实践任务,考核成绩相应提高,同时也为选修学生安排更多的实践机会,例如面向选修的学生,安排实验室半开放,允许利用业余时间参加动手实践,完成选修实习项目。
3.1 完善修订指导书
根据教改思路、按照项目教学理念重新编写了原来的实习指导书,在必修实习项目部分增加了务必掌握的考核知识点清单,把需要考核的基本内容让学生提前知晓,学生学习有针对性目标,由原来被动完成任务到主动完成任务;在选修实习项目部分增加了与实习项目自学相关的知识点,扩展了学生的知识面。
3.2 优化安排分组
以前分组是根据学生动手情况、掌握知识差异化情况搭配组合,建立项目化教学实习体系后,实习分组除考虑各个学生不同情况差异化搭配组合外,主要以选修和必修为分组原则。
3.3 细化考核等级
由于以往是根据多元化和量化考核学生[3],对所有学生采用同一标准考核,建立项目化教学体系后,根据必修和选修项目,重新制订考核等级标准。
3.4 灵活安排实习时间
以前完成实习任务是串行计划,学生若有事请假,就不能跟上小组实习,请假的学生后续就很难跟上实习进度,实习时间和实践内容缺少,实践环节动手能力和理解能力都不能达到实习要求,常常导致实习成绩不及格。把实习内容项目化教学调整后,每个项目都是独立可以完成的任务,学生可以根据分解的项目任务灵活安排时间补齐实习任务,实习期间实验室在业余时间都对学生开放。
在部分班级试行项目化教学体系后,学生学习的积极性大大提高,学生根据自身情况选择必修和选修的内容,特别对于考研的学生,集中时间和主动完成必修任务内容可以节省其他时间用于考研复习。对实习项目感兴趣的学生,学习的内容更丰富了,得到了更多的实践锻炼机会,也得到了更多的辅导机会。
4 结语
数控机床电气安装与调试是我校的重要的实践课程,该课程的教学改革有利于学生由被动学习变为主动学习,有利于指导教师进行更好的教学指导;有利于教学资源合理的利用,更有利于个性化培养学生[4]。该课程改革的思路也可以供其他实践课程参考。