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一、電控發動機故障排除基本技能教學
電控發動機的故障檢測與排除復雜得多,對維修人員的技術水平要求也高得多,很多新的技術手段被用在電控發動機的故障排除上,因此教學內容也要及時更新。
一是讓學生掌握各類型汽車故障診斷儀(解碼器)的使用方法。汽車故障診斷儀有專用的和通用的兩類,掌握汽車故障診斷儀的使用、技術升級、故障碼的讀取應該作為一個基礎項目。通過汽車故障診斷儀可從電控單元儲存器中讀出存儲的故障碼,從而確定故障的部位或原因,為進一步進行故障排除提供快速的技術支持。
二是讓學生懂得分析發動機數據流。發動機數據流是指電子控制單元與傳感器和執行器交流的數據,數據通過診斷接口由專用診斷儀讀取,數據隨時間和工況而變化,具有動態同步、多參數同時顯示的特點。讀取發動機數據流可以檢測發動機各傳感器的工作狀態,并檢測發動機的工作狀態,通過數據流還可以設定汽車的運行數據。由于部分發動機故障沒有故障碼顯示,利用發動機故障碼來判斷故障有一定的局限性,因此我們若能善用數據流分析,則能準確找到故障的根源。
三是讓學生懂得利用汽車示波器進行信號圖形分析。用汽車示波器檢測傳感器輸出的信號波形及信號電壓的變化情況,可以確定傳感器本身性能的好壞。現動機的工作轉速高、傳感器的信號變化速率快,變化周期達千分之一秒,還有相當一部分信號故障是間歇發生,時有時無,這就給故障的檢測帶來很大的難度。而汽車示波器可以快速捕捉電信號,還可用較慢的速度來顯示這些波形,以便讓維修人員一面觀察、一面分析,為分析故障部位提供了快速途徑。
四是除了懂得利用這些新型設備和手段進行檢查排除故障以外,對于一些常規的機械方面的故障也應引導學生采取相應的工具和儀器進行檢查,根據工作原理分析故障的原因和確定排除故障的方法。
二、電控發動機故障排除實訓教學課題分解
電噴發動機的故障的類型主要包括有發動機啟動困難、發動機怠速不良、發動機動力不足和發動機水溫高等。在實訓教學當中,我們根據不同類型故障設置了幾個課題,每個課題在教學中由實習指導教師在實訓設備(或實訓用車)上選取常見故障的發生部位設置故障,把設置故障后的實訓設備的故障排除作為工作任務交給學生去完成,由學生根據故障特征和所學的理論知識分析故障原因、檢測和排除故障,教師在旁邊加以引導和提示。通過完成這些課題的實訓練習,學生基本上能把電控發動機常見的故障通過規范的操作完成檢測和故障排除,并加深了對發動機工作原理的理解。
1.課題一:發動機啟動困難
本課題知識點:電控發動機啟動困難的現象比較常見,表現為不能啟動、啟動后熄火、反復操作多次才能啟動,故障排除是從油路和電路入手。教師設置的故障點見表1。
表1
故障特征 主要原因分析 故障診斷重點部位或檢查方法 教師設置故障點
啟動時啟動機不工作 啟動電路故障 熔絲、空擋開關、蓄電池電壓、啟動繼電器 空擋開關斷路、啟動繼電器線圈斷路、蓄電池電壓極樁接觸不良
啟動機正常工作但發動機無啟動征兆 1.油箱無油
2.點火電路故障
3.配氣正時不正確 油箱油量、噴油器、火花塞火花、點火信號傳感器(曲軸位置傳感器、凸輪軸位置傳感器)、碰撞開關(慣性開關)檢測汽缸壓力 曲軸位置傳感器斷路、凸輪軸位置傳感器斷路、慣性開關斷路、噴油器熔斷絲斷路
有啟動征兆,但瞬間停止 點火電路故障 檢測點火電路的IGF(反饋)信號 IGF信號線斷路
2.課題二:發動機怠速不良
本課題知識點:發動機怠速不良包括怠速太低、太高、怠速不穩等現象。發動機怠速不良的原因相對復雜,涉及多方面的原因,對學生的理論水平要求較高,教師在教學中在可設置故障點較多。教師設置的故障點見表2。
表2
故障特征 主要原因
分析 故障診斷重點
部位或檢查方法 教師設置故障點
怠速不穩 空氣供給系統故障 檢測節氣門是否臟污、空氣流量計(或進氣壓力傳感器)、進氣歧管是否漏氣、節氣門位置傳感器 進氣歧管漏氣、空氣流量計信號線斷路、節氣門位置傳感器故障
廢氣再循環系統故障 檢查EGR閥工作是否正常 EGR閥故障
燃油回收系統故障 活性炭罐堵塞或電磁閥損壞 電磁閥故障
曲軸箱通風故障 曲軸通風閥(PCV)有故障或堵塞 PCV閥故障
怠速控制不正常 怠速閥、怠速觸點 怠速卡滯、怠速觸動信號線斷路
油路故障 噴油器滴漏或堵塞 噴油器堵塞、噴油器卡滯
點火電路 火花塞、點火線圈、高壓線 火花塞積碳、高壓線漏電
汽缸缸壓不平衡 汽缸缸壓 讓學生測量缸壓
配氣相位不準確 配氣相位檢查 正時皮帶不正時
怠速太高或太低 水溫傳感器故障 水溫傳感器及電路 水溫傳感器電路斷路
進氣溫度傳感器故障 進氣溫度傳感器及電路 進氣溫度傳感器斷路
怠速控制不正常 怠速閥 怠速閥卡滯
3.課題三:發動機動力性不足
本課題知識點:在發動機運行中,由于技術狀況的改變會引起動力性不足,也就是指它的動力性差,表現為發動機無負荷運轉時基本正常,但帶負荷運轉時加速緩慢,上坡無力,加速踏板踩到底時仍感到動力不足,提速慢,達不到最高車速。本課題教師設置的故障點見表3。
表3
主要原因分析 故障診斷重點部位或檢查方法 教師設置故障點
空氣供給系統故障 空氣濾清器堵塞、空氣流量計或進氣壓力傳感器故障、節氣門位置傳感器故障 空氣流量計斷路、進氣壓力傳感器真空管漏氣,節氣門位置傳感器斷路
燃油供給系統故障 檢查燃油壓力、燃油泵、燃油濾清器、燃油壓力調節器、檢查噴油器是否漏油或堵塞 燃油濾清器堵塞、燃油壓力調節器真空管漏氣、噴油器堵塞
點火系統故障 檢查是否有汽缸缺火、火花塞是否火弱 火花塞故障
EGR系統故障 檢查EGR閥工作是否正常 EGR閥故障
機械故障 節氣門不能全開、汽缸壓力不足、配氣不正時 正時皮帶安裝錯位
4.課題四:發動機水溫高
本課題知識點:發動機水溫高也是電控發動機的常見故障,如果不及時處理,容易造成嚴重的后果,除了使發動機功率下降外,還會縮短發動機的使用壽命。發動機水溫高表現為水溫表指示值高或水溫度燈亮,但是也必須注意的是水溫傳感器故障也會引起水溫燈亮,這并不是發動機真的水溫高,引起發動機水溫高的原因也是多方面的。本課題教師設置的故障點見表4。
表4
主要原因分析 故障診斷重點部位或檢查方法 教師設置故障點
機械故障 檢測冷卻水的液面與冷卻水的質量、檢測冷卻系統水垢的情況、檢查節溫器與水泵與傳動皮帶、檢測發動機機油液面 傳動皮帶松動、節溫器故障
散熱電路故障 檢查水溫傳感器、水溫開關故障、檢查散熱風扇與電路 水溫傳感器故障、水溫開關故障
汽車空調
散熱電路故障 檢測汽車空調的散熱電路 空調散熱風扇繼電器故障
三、電控發動機故障排除實訓教學的開展
首先,組織全體學生進行基本技能的學習和訓練。故障診斷儀的使用、數據流的分析、示波器的使用是電噴發動機故障排除手段的基礎,熟練掌握這些技能可以大大提高故障診斷的效率。
在故障排除項目上,教師利用多媒體等集中講授電噴發動機故障的類型、特點和診斷流程。根據電控發動機故障的性質,可以把電控噴射發動機的故障分為兩類:有代碼故障和無代碼故障。實際上在電控發動機出現的故障中,大部分故障都會有故障碼產生,故障診斷的第一步是根據故障現象進行常規的檢查,然后利用汽車故障診斷儀對故障碼進行讀取,根據故障診斷儀的提示找出故障的部位和原因。對于沒有故障碼的故障,我們可以先觀察故障現象特征,然后根據工作原理分析原因,再從相關的傳感器、零部件檢查入手找出原因所在。在這個過程中,我們可以用故障診斷儀讀取相關的數據流進行原因分析,也可以利用汽車示波器檢查相應的傳感器的工作波形圖,對傳感器的工作情況進行分析,判別相應傳感器的好壞。在這個過程中,教師要引導學生在故障診斷時編寫故障診斷流程圖,養成良好、規范的故障診斷方式和工作習慣。
電控發動機故障排除實訓練習的開展形式采用小組教學法,選擇學習能力、協調能力都比較強的學生擔任組長。教師把設置好故障的設備以工作任務的形式交給組長,并分發工作任務書。由組長按照教師的意圖組織本組同學開展工作任務,組長組織本組成員根據故障現象進行討論,寫好故障診斷流程圖交教師審閱后開展故障排除工作。教師做巡回指導和開展協調實訓,規范操作的技巧和流程,及時解答學生提出的疑問。
在操作過程當中,教師要提示學生把故障現象、檢查判斷方向、檢查步驟、檢查結果和找到的故障原因等記錄在實訓報告書上,然后由教師在課后進行點評。
四、電控發動機故障排除實訓教學中的注意事項
電控發動機的控制過程是由電控單元(ECU)根據各傳感器傳來的數據發出指令讓執行器進行工作,若操作不慎,容易引起電控單元的損壞。因此在教學中教師一定要告誡學生要嚴格遵守技術規范,不能魯莽操作,要養成良好的工作習慣。
一是發動機運轉的時候嚴禁斷開各電子元件或元件的插接器,以免引起電脈沖損壞ECU。
二是要焊接的時候必須斷開蓄電池負極接線。
三是電路的檢測必須使用高阻抗的數字萬用表或二極管試燈。
四是避免人體的帶靜電接觸電控單元。
五是汽車維修不僅僅是靠先進的設備和技術手段,維修經驗積累和總結也是一個很重要的環節,各種常規的檢查排除方法也應該熟練掌握,這一點往往是學生所忽略的地方。
五、結語
電控發動機的故障排除的實訓教學是汽車運用專業的一個重要課題,要求對發動機的結構、組成和工作原理都要有深刻理解,教師在教學中一方面要教導學生按照技術規范進行操作,另一方面又要引導學生靈活運用原理知識,開拓思維,多種手段多角度分析問題,還要善于積累經驗,加快工作效率。
參考文獻:
《汽車電控發動機》課程是汽車運用與維修專業的專業核心課程。通過對汽車電控發動機各個系統進行檢測與維修等實訓教學內容的實施,引導學生掌握汽車電控發動機的結構、工作原理、并能熟練使用維修工具,掌握汽車電控發動機故障診斷維修方法和故障排除步驟,把學生培養成為能滿足汽車維修崗位要求的技能型人才。
一、傳統教學模式的特點及缺點
傳統汽車電控發動機教學模式是在理論教師完成汽車電控發動機構造和工作原理、汽車電控發動機故障診斷與排除等理論知識的基礎上,由實習教師在實訓課上指導學生進行汽車電控發動機拆裝和檢測、使用和維護、故障診斷和排除等實訓操作。授課過程一般都是教師作示范,學生根據示范進行相應的操作,最后教師做小結。在整個教學過程是以教師的教為主,學生只是被動地學習。學生只是根據教師的要求去操作,缺少了一個思考問題、分析問題、解決問題的過程;師生之間、學生之間缺乏互動,教師缺少對整個教學過程的引導和考核,教學效果難達理想,學生日后在工作崗位上獨立工作的能力也相對較弱,難以滿足新形勢下的企業要求。
二、基于工作過程的汽車電控發動機實訓教學的特點
基于工作過程的教學模式,就是教師把教學內容設計成一個或多個具體的工作任務,每個工作任務包含多個知識要點,這些要點是工作崗位要求學生必須掌握的知識和能力。教師讓學生完成一個個具體的工作任務,完成工作任務的過程就是學生學習的過程,學生任務完成了也就意味著掌握了教學內容,也就達到了教師的教學目標。它是一種以學生主動學習,教師加以引導的一種教學方法,它打破了傳統教學方法中實習老師做示范、學生機械模仿操作的老套路,是以學生完成工作任務作為教學過程,充分發揮了學生的主動性,也激發了他們的求知欲望。
三、基于工作過程的汽車電控發動機實訓教學的實施
1.緊密結合教學內容和企業工作崗位,合理設計工作任務
針對本課程對應的汽車電控發動機維修崗位,筆者進行了工作過程分析,根據汽車電控發動機日常工作項目和汽車電控發動機維修工應該具備的職業技術能力,在充分考慮工作任務可實施性的基礎上,設計了5項典型工作任務。將汽車電控發動機維修工典型工作任務重構為學習性工作任務,以任務為載體組織課程內容,各個工作任務包含著若干個知識點,完成工作任務的過程就是學生完成知識要點學習的過程。
2.工作過程要以學生為主體、教師為主導
根據學生的人數把學生分成若干個工作小組,每個小組5個人,各組選出組長,由組長負責整個小組的分工協作。教師在教學過程中可以模擬實際工作中的顧客角色,學生模擬成汽車維修企業的員工,教師根據工作任務在實習設備或車輛上設立故障點,把一個個待處理的有故障設備或車輛交到學生手上。學生(員工)接到有問題車輛后,詢問教師(顧客)車輛存在的問題,并作好相應的記錄。學生運行車輛設備,確認存在的故障,然后本小組學生討論、交換意見,歸納出排除故障的要點,然后共同實施解決;各組學生可以根據故障特征的自主學習相關專業知識并排除故障。在整個教學過程中,教師是組織者、指導者,在學生完成工作任務的過程中,要給予學生適當的指導與幫助,引導學生分析問題。教師要參與工作小組的交流、討論,使他們能盡快地明確自己的切入點,探究出問題的解決方案。在學生自己完成任務的過程中,教師要監控每個小組的任務進展情況,及時發現學生學習過程中的問題,并提供必要的引導,使學生形成良好的思考問題、解決問題的方法和能力。通過教師的幫助,使學生真正學以致用,在校期間就能夠感受企業的工作氛圍、工作程序和工作方法。
3.各小組完成工作任務的評價
對學生完成的任務進行及時的討論和評價,是基于工作過程教學法的重要環節。當學生完成任務后,教師要適當地進行效果評價,給學生提供有針對性的反饋信息,這樣做既可以幫助他們了解自身的學習情況,還可以使他們了解其學習能力的提高程度,從而為今后更好地學習奠定基礎。另外,當學生完成任務后,讓學生發表見解,同時學生之間互相討論、交流、評價。最后,由教師總評,著重闡明可學習和借鑒之處,附帶點出需要完善的地方。這樣的分析與評價,既肯定了學生的成績,也指出了一些缺陷與有待改進的方面,在激發學生積極性與增強信心的同時,也讓學生懂得學無止境的道理,使學生的素質得到全面提升。
四、基于工作過程的教學法實踐后的分析
1.采用基于工作過程教學的效果
中職教育強調操作技能,這是中職教育的教學特色所在。采用基于工作過程的教學,可以激發學生積極參與其中,學生成為了主體,并且獲得貼近工作崗位的操作技能,形成良好的團隊意識和良好的職業道德。筆者在汽修09(1)班汽車電控發動機課程采用任務驅動教學后,學生對本門課程掌握的知識和操作技能水平相比以往用傳統方法教學的班級有了明顯的提高,同學們的學習積極性高漲,基本上人人參與,個個動手,一掃以往只有一半同學操作,另一半同學觀望的沉悶氣氛。該班學生到企業頂崗實訓后,企業反饋的信息是上手快、適應性強、工作勤快、同事關系處理良好。該班的班長張浩同學在企業的表現尤為突出,很快就能獨立開展維修工作,并且工作責任心強,深受企業負責人賞識。
2.教學方法的運用
基于工作過程的教學可根據工作任務靈活運用多種教學方法,如下表:
3.教師的作用
基于工作過程的教學法中,教師的作用不再是講解者、報告者、示范者,而是起組織、咨詢、解說和總結性評價作用。在準備工作中,教師要向學生提供與完成任務相關的知識、信息與材料,指導學生尋求解決問題的方法,他主要是學生學習的指導者。在任務實施階段,教師主要是營造學習氛圍、創設學習情景,組織和引導教學過程,當學生在完成任務的過程中碰到困難時,他就給予具體的幫助,他更多的是學生學習的組織者與引導者。在任務評價階段,教師在學生自我評價的基礎上,幫助學生對任務教學的目標、過程和效果進行反思,讓學生評價自己積極參與的行為表現,總結自己的體驗;教師則評價各組學生的工作任務完成情況和團隊合作精神,教師是學生學習的評價者。
五、結語
在《汽車電控發動機》課程中引入基于工作過程的教學,通過解決實際問題來實現學生對知識和技能的掌握,大大提高了學生的學習積極性和主動性。學生在完成工作任務過程中,牢固掌握了課程要求的知識和技能,也培養了他們分析問題和解決問題的能力、與其他同學團結協作的精神和協調工作的能力,為順利走上工作崗位打下良好的基礎。
上世紀80年代以后,建構主義理論被引入,且在各個領域的廣泛應用,這不但是對教育觀念的創新,而且會帶來教學模式根本性變革。在對建構主義教學設計的基本特點進行深入分析的基礎上,作者提出了利用建構主義教學設計模式,在汽車類專業課程《汽車發電機電控系統系統檢修》研究和嘗試,也取得了經驗和大家分享。
1 依據建構主義,進行了教學模式的設計與創新
1.1 學校與企業結合的教學設計
依托汽車集團公司,共同開發《電控發動機檢修》課程教學內容、課程能力標準和考核標準;學習情境雖在學校進行,但以《電控發動機檢修》真實維修項目為載體,縮短了教學與行業、企業的距離。
(1)教學地點與工作地點相結合。
(2)企業兼任教師和學校專任教師聯合授課。
1.2 課堂與實訓地點一體化,理論與實踐一體化,教、學、做一體化
教學場所設在汽車電氣電控實訓室,實現課堂與教學地點一體化、理論與實踐一體化,教學做一體化。理論知識溶于故障排除的過程中學習,理論講解與實際操作可隨時隨地有機融合,理論知識以夠用為度。
1.3 化班為組,采用小組教學形式
在我們使用小組討論教學法中,一個班通常可根據教學需要可分成6-8個小組。進行小組分組教學時合理分配小組人員的數量與搭配。要觀察、了解和發揮小組中成員之間的相互配合關系,以改善教學效果。
1.4 任務驅動、項目導向、工學交替的教學設計
以電控發動機檢修真實維修任務為基礎,在校內仿真性實訓基地、生產性實訓基地和校外實訓基地進行課程學習和訓練。
(1)聘請企業技術骨干,作為兼任教師,參與教學和課程設計,將企業的工作方式和管理模式,融入到課堂教學和管理;
(2)將企業的項目進行分解、提煉和整合,作為課堂教學內容實施的載體;
(3)學校教師在暑期走出校門,和兼任教師一起,輔導學生完成企業維修項目;
(4)通過專項培養的方式在學校搭建起與企業技術環境相同教學平臺,為學生學習創造條件;
(5)通過專項訂單培養的方式,為學生搭建起暑期工學交替的企業平臺。
1.5 根據不同層次學生、不同企業的需求,設定課余電控發動機新技術、專項品牌化學習情境,以滿足分層次、差異化教學的要求
2 依據建構主義理論,進行了多種教學方法的運用
《電控發動機檢修》是一門培養汽車電控系統故障診斷能力為核心主線的職業核心課程,以典型故障癥狀診斷為載體,采用了理論―實踐一體化教學模式;在課程教學中,結合課程內容和學生特點靈活運用多種教學方法,如頭腦風暴法、項目教學法、小組討論法、案例教學法等。
2.1 頭腦風暴教學方法
在教學任務實施過程中的“集中授課”、“集中總結”階段,一般采用頭腦風暴教學方法;比如:就 “電控發動機不能啟動故障診斷”,教師可以引導學生就其可能原因自由地發表意見,在發表意見時,教師先不對其正確性或準確性進行任何評價的方法,充分發揮學生的學習主動性;然后,教師對學生的意見一一進行評價、解釋、歸類、劃分正確的可能原因,是學生掌握可能原因的分析方法;這是一種能夠在最短的時間里,獲得最多的思想和觀點的工作方法。教學實踐中,教師和學生可通過“頭腦風暴教學法”,討論和收集解決實際問題的意見和建議。通過集體討論,集思廣益,從而獲得大量的構想,經過組合和改進,達到創造性地解決問題的目的,培養學生的創新能力。
2.2 案例教學法
在各種故障診斷教學過程中,通過精選實際典型維修案例,從單一部件的簡單故障到復雜綜合故障,采用案例導入,講解,演示、分組訓練,使故障具有真實性、實戰性,從直觀和感性的認識,到理性認識,學會收集使用資料的能力,并根據故障案例,結合維修任務,根據故障現象,制定維修計劃,確定診斷思路、維修方法和手段。通過維修過程的實施,加深對知識的理解和認識,增強對實際問題的診斷、分析能力和拓展與遷移能力,達到舉一反三的目的。
2.3 小組討論法
在教學過程中安排“自主練習、分組討論”階段,有目的的安排討論主題,作為“集中總結”階段學生上臺講解的內容;因此,在此階段學生以小組為單位、展開討論、研究,以找出合理的問題解決方案。
在我們使用小組討論教學法中,一個班通常可根據教學需要可分成6-8個小組。進行小組分組教學時合理分配小組人員的數量與搭配。要觀察、了解和發揮小組中成員之間的相互配合關系。要明確小組在規定時間內預期達到的學習目標或任務。
要明確小組召集人。必要時進行召集人的輪換,以培養學生組織能力和全局觀念,培養學生對團隊的責任心和集體榮譽感。
對在小組活動中不愛參與的學生,老師和同伴要給任務讓他們參與工作,并且進行一些控制和調整。讓他們在小組工作中積累經驗,經常練習。在活動中要求這些學生必須用語言形式參與,經常對他們進行交流能力的培養。在他們參與過程中出現錯誤時,不允許其他學生指責他,要不斷提高他們的自信心。
2.4 項目(任務)教學法
主要在電動發動機故障診斷教學過程的自主練習與討論階段是“項目(任務)教學法”運用的重點,在該教學階段的教學組織實施過程中,包含項目教學法六個步驟:項目設置項目咨詢計劃項目決策實施項目檢查項目評估。教師對每個階段都設計完整的考核實施辦法,并把工作的條理性、安全性和經濟性等列入評價的內容,這種考核方式把職業素質的培養滲透于專業學習過程中,職業技能和職業素質培養并重。
參考文獻
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關鍵詞 :汽車電子控制技術 教學改革
電子控制技術是汽車技術發展的重要趨勢與標志,現代汽車為提高其安全性、動力性、經濟性、舒適性、環保性,廣泛采用了電子控制技術。汽車電子控制技術課程具有很強的理論性、實踐性和應用性。由于技工院校的學生絕大多數是初中畢業,相應的理論知識基礎較差,在教學過程中,會遇到很多難題,然而該課程教學對培養汽車維修技術人員有極其重要的作用,因此進行教學改革勢在必行。筆者通過總結多年教學實踐經驗,從以下五個方面闡述汽車電子控制技術教學改革。
一、課程設置與產業崗位對接
汽車電子控制技術主要包含了汽車行駛安全性控制系統,如汽車防抱死制動系統(ABS)、汽車驅動防滑轉系統(ASR)、汽車電子穩定程序(ESP)、電子感應制動控制系統(SBC)、電子制動力分配(EBD)、輔助制動系統(BAS)、安全氣囊(SRS)、汽車雷達防碰撞系統;汽車變速系統,如電控自動變速器(EAT)和無級變速器(CVT);電控自動空調(A/C);刮水器與電控門窗;巡航控制系統(CCS);電子控制懸架(ECS);電控動力轉向系統(EPS);中央門鎖與防盜報警系統;車載網絡技術;其他電子控制裝置,如汽車電子儀表、汽車導航系統、汽車音響系統、汽車行駛記錄儀、輪胎壓力監測系統以及汽車電控系統的故障診斷與檢修等內容。在理論教學過程中,應掌握“必需、易懂、夠用”的原則,將課程內容的設置與汽車檢測與維修產業的實際崗位相對接,構建“以工作任務為中心,以項目教學為主體”的課程體系,開發具有工學結合特點的校本教材,并組織教學實施。
二、教學過程與生產流程對接
技工教育的人才培養目標就是培養適合企業、行業需要的應用型技能人才,職業技能的培養是教學的重中之重。傳統的教學方式,是把書本知識灌輸給學生后,再進行實習實訓,這樣的教學方法易造成理論與實踐的脫節,明顯不適合職業教育的規律和特點。因此,要貫徹“理論與實踐相融合”的教學思想,探索實施適合職教規律的“教、學、做一體”的教學模式。在教學實施的過程中,要求教師必須具備“雙師”素質,并了解和掌握汽車維修企業生產和管理流程,將企業的工藝、方法和技術及時地傳授給學生,這對學生了解企業,實現與即將從事的職業或崗位“零距離”對接大有裨益。
三、實訓場地與行業標準對接
教學場所采用一體化教室,在便于開展教學的同時,要注重實訓場地的設置與汽車維修行業生產實景平臺相一致。如在車速表檢測實訓中,采用標準型滾筒式車速表試驗臺,速度測量裝置、速度指示裝置和速度報警裝置的配備應與汽車安全檢測線設備相一致。學生在實訓的過程中,應按照實際檢測操作規程,先對車速表試驗臺和被測車輛進行檢測前的準備工作,再對被測車輛進行檢測,試驗結束后,應對現場進行整理和清潔。實訓場地的建設按照行業標準進行,不僅能夠滿足學生的技能操作實訓,而且可以進行職業技能培訓與鑒定,對技工院校實行雙證書制度提供了硬件支持。
四、學歷證書與資格證書對接
為了適應我國的就業準入制度、職業資格證書制度、勞動預備制度,深入貫徹落實“雙證書”制度是目前技工院校人才培養的主要模式,堅持學歷教育與職業資格取證并重,學生在校期間必須取得相關的職業資格證書,否則不予畢業。對于學習汽車電子技術方向的學生,要求其必須取得汽車維修電工四級職業資格。為了方便學生取證,提高取證率,學校應把取證工作與教學工作有機結合,即把取證培訓的內容作為課堂教學的內容。
五、考核評價與實習就業對接
打破傳統的一張試卷定成績的考核評價方式,探索多元化教學評價體系,將學生的學習能力、團隊協作能力、溝通能力和表達能力納入評價,通過對教學過程的督查、信息采集、評價、反饋等措施,建立自我完善、自我約束的質量監控體系,并將考核成績記入學生檔案。在學生頂崗實習和畢業就業的安排過程中,依據學生綜合素質的考核與評價,優先推薦和安排優秀學生。
學生經過中職階段的學習,已經對汽車發動機相關知識和技能有了一定的了解與掌握,因此,在中高職課程銜接背景下高職教育階段的汽車發動機電控技術教學,主要實現以下目的:教導學生掌握汽車發動機的基本結構、工作原理、控制電路等基本理論,進行使用和維修發動機的基本操作訓練;掌握汽車發動機各電控系統的故障診斷方法,能準確分析產生故障的原因;了解車用柴油機電控技術和燃氣發動機電控技術的現狀及發展趨勢。并在此基礎上,通過多形式的實踐教學,讓學生進一步熟悉并掌握汽車電控技術的專業技能,提高其社會交際能力,能自主學習新知識、新技術;能通過各種渠道查找所需信息;能獨立制訂計劃并實施計劃;能不斷積累有關發動機電控檢修方面的經驗。
2.中高職汽車發動機電控技術教學策略
(1)兼顧中職教學內容,鞏固和拓展高職學生的基礎和知識面。汽車發動機電控技術是其他課程的延伸,與其他課程有著十分緊密的聯系和分工。如中高職階段的課程電工與電子技術、汽車構造、汽車發動機原理等都是本課程的基礎。本課程的難點是對各種傳感結構和工作原理的理解和掌握;對汽油噴射和點火的控制方法及控制過程的理解和掌握。通過對該課程的梳理和定位,發現該課程與中職階段教學存在的差別,區分其難易程度。在高職階段教學實踐中,應當對中職階段的教學內容有一定的提高和拓展,在鞏固學生學習基礎的同時,拓寬學生學習的視野和知識面。
(2)優化高職課程教學方法。在高職汽車發動機電控技術的教學過程中,主要包括知識的輸入和技能的輸出兩大板塊。在實際教學過程中,我們比較常用的教學方法與策略主要包括情境教學法、任務驅動教學法、小組合作與研討方法等。比如,在采用小組合作與研討的教學法開展教學的過程中,老師可以將學生分成若干個小組,然后將事先準備好的汽車維修資料與光盤等物品分發給每一小組,并且將教學環境布置成具有實訓區與討論區的格局模式,然后再讓學生在實訓臺前進行自主研究與摸索,獨立完成對各種故障的檢測與維修。然后再所有小組的學生到討論區,與其他同學分享或討論自己小組在自主學習過程中的心得體會,或者是遇到的問題。同時在這一過程中老師要適時的點評或者對學生加以引導,這樣才能夠在最大程度上調動學生的積極性,而且有利于學生合作與探究能力的提高。
2016年,我國政府工作報告里多次提及促進汽車行業的發展,這或將進一步加快汽車現代技術革新的步伐。目前,電控燃油噴射發動機等電子控制技術在汽車工業中被廣泛應用,傳統的檢測維修技術正逐步被淘汰,取而代之的是利用智能化儀器設備來檢測汽車性能和診斷故障。為應對汽車技術的快速發展,各職業學校汽車專業進行了多項教學改革。但是在專業教學尤其是在汽車電控系統的理論及實習教學中,仍存在一些問題:要么過分強調基本動手能力的培養,缺少核心能力的培養和訓練;要么注重理論知識的培養,忽視技能的培養和訓練;理論教學與實習教學相脫節。這些使得目前職業學校培養的汽車后服務人才與企業上崗要求存在較大的距離,尤其在學生工作后,在汽車核心能力、綜合應用能力上缺乏思路和方法,學校成了培養簡單熟練工的場所。如何提高汽車電控系統的教學質量、提高汽車專業學生的培養質量,已成為職業學校汽車專業發展的核心問題。而以行動為導向的項目教學法,則可以很好地解決理論教學與實際教學相脫節的問題。
二、項目教學法的教學結構
行為向導的項目教學法源于德國的“雙元制”職業教育,其理論基礎建基于建構主義學習理論,其特點是以“項目為主線、教師為主導、學生為主體”。它既是一種教學方法,也是一種教學方案:教師把整個學習過程分解為具體的項目,設計出相應的學習任務或者學習目標并交給學生,學生以個人或小組形式,分析項目并制定實施計劃,然后實施項目,完成學習目標。最后學生演示項目成果,學生自評及教師點評。每個項目的教學結束后,教師才進行下一項目的教學。在整個實施過程中,重點在于學生的學習過程而非最終結果:實施項目的過程中,學生主動學習,積極鉆研,努力尋求解決問題的方法,把專業理論與技能實踐有機地結合起來,鞏固理論的同時提升了專業技能,更鍛煉了解決問題、團結協作、探索創新等職業綜合能力。這就是以行動為導向的項目教學法的意義所在。
三、項目教學法在汽車電控系統教學中的具體實施
“汽車電控系統檢測與維修”是汽修專業核心課程之一,是培養學生崗位關鍵能力的重要課程。學生除了要求掌握汽車基本構造知識,更要進一步培養現代汽車電控系統檢修、故障診斷與排除的職業技能和綜合素養。在該課程實行項目教學法,是通過不同模塊建立完整的只是體系,各模塊下又細分為不同項目。教學以實踐項目為主。具體步驟如下:
第一步:吃透教材,準確設計教學項目。這是實施項目教學法的關鍵所在。要做好以下幾方面:
1.項目不能過于龐大,而應該是針對具體的教學內容且有機地結合了相關知識點的小任務。例如在“汽車底盤電控系統檢修”模塊中,我細分出 “自動變速器檢修”“電控懸掛系統檢修”等項目進行教學,學生容易操作并取得實效。
2.項目的難易程度應因學生的實際水平以及學習形式(小組或個人)而定。例如“電控發動機怠速系統檢修”項目需要小組合作完成,“電控發動機結構認知”項目則可以由學生個人獨立完成。
3.能激發學生的學習興趣。例如“電控燃油系統檢修”項目采取了擂臺PK中 “攻擂”“搶擂”的形式進行技能競賽,激發了學生的學習動力。
第二步:根據項目編寫講義。針對每個項目開發出相應的知識點,編寫相應的多媒體教案。再將針對每一個項目的多媒體教案結合起來,形成《汽車電控系統教學多媒體講義》。
第三步:根據學校專用汽修實習基地的情況,設計出實施項目教學法的實習環境。包括設計確定實習場地布局、實習車輛、測試工具和儀器、測試設備、必備材料等。實習環境的確定是項目教學法順利實施的重要保證。
第四步:理論講解,實操示范。學生在獨立完成項目前,教師要進行適當的引導。包括項目所涉及的理論知識、所需要的軟硬件及工具等,要重點式講解新知識;然后向學生明確項目的具體實施,適當可以示范操作。這一步要求學生完全理解,不完全理解處要提出問題,留待在自身實操中驗證。至此學生已經更清晰項目,并調動起了實踐興趣。
第五步:分組實施,完成項目。各組員確定分工和合作形式,然后按照步驟開始實訓。在操作過程中,學生通過實踐驗證,發現問題,解決問題,進一步加深對知識的掌握。必要時教師給予啟發式指導,提示的深淺因應學生層次而有所調整,以更好地鍛煉其思維,培養其創新能力。
第六步:總結活動,評價結果。
1.采用學生自評或互評以及教師評價。自評利于學生自我反思、自我發展。互評重在分享經驗、相互促進。教師重在引導學生、以評促學。
2.評分標準明確清晰。例如“電控發動機燃油系統檢測”項目中,我清晰地列出了每一個部件檢測、每一環節的評分標準,以便于學生進行具體的自評。
3.可評價實訓過程或操作技巧。過程評價可幫助學生再次梳理項目,總結自己的參與程度、所起作用以及協作、溝通、解疑、動手操作等能力;技巧評價重在總結學生解決技術難題的方法是否恰當、能否一題多解。
4.重視通過總結拓展和延伸項目,例如演示不同的解決方法,然后讓學生來評價一下是否有不同的優缺點等等,以此讓學生舉一反三,提升技能以及解決問題、總結經驗的能力。教師也可以總結教學經驗,更好地設計好下一個項目。最后,教師逐一檢查學生項目實施的結果,結合學生在項目實施過程的表現,評定成績。當每個項目逐一完成后,課程的基本內容也就完全掌握,教師最后匯總情況,根據學生完成項目的數量和質量評定總成績。
四、項目教學法實施過程中應注意的問題
我國現今職教模式下雖然基本具備實施項目教學法的條件,但仍要面對“大班化”、教材傳統、學生職業意識薄弱等問題,因此,實施過程中可以考慮以下策略:
1.將班級利用“組內異質,組間同質”的原則,合理分組。小組的團結協作,可以有效地鍛煉學生的各種能力,同時減輕教師在指導過程中的壓力。
2.整合教材,細分項目。內容既要能反映學生的“最近發展區”的原理,又要與生產實踐相結合,最好能夠引進企業所采用的新技術、新方法等,有一定的實際意義。
3.理順行動回路。從一個具體項目的報告、計劃、實施、檢查、評估再到下一個具體項目,學生在一個又一個的行動回路中學習知識,鍛煉能力。
4.提高雙師型師資質量。教師要提升項目的規劃、管理和評價的能力,具備完成項目所涉及的專業理論知識和專業技能,當好活動的組織者、促進者和指導者。
5.逐步實現教考分離。教考真正分離的考核辦法和嚴格的管理機制,是職業教育教學質量的重要保障。借鑒德國職業教育的考核辦法,讓行業協會、企業主、雇員代表等參與到學校的結業考試中,負責考試的大綱以及考題等。
6.選擇項目要考慮全面,教學過程中要充分利用現代化教學手段與實訓設備開展項目教學,展示成果要具體,教師評價總結要到位,這些都是“項目教學法”實施效果的保障。
一、引言
汽車發動機是汽車最重要的總成之一,是轎車的心臟。各大汽車制造廠家都致力于發動機新技術的研發,電控系統的發展更是突飛猛進。我國要求在2001年后生產的轎車,全部配置電噴系統,因此,掌握電噴系統維修技術是每個汽車維修技工必備的技能。
高等職業院校作為培養高技能應用型人才的主力軍,培養的人才應能滿足社會的需求,所開設課程應緊跟企業的要求。汽車發動機電控系統課程是汽車類專業的一門核心課程,該課程構建于發動機構造、電工電子基礎、汽車傳感器等課程的基礎上,講述電控系統的組成、工作原理,主要培養學生利用診斷、檢測儀器進行電控系統故障診斷、分析和排除的能力。
二、課程的設計思路
職業教育的基本特點是:把學生引導向工作體系,其學習過程是一個“工作”與“學習”一體化的過程,通過具體的工作任務反映工作對象、內容及要求。因此,職業教育的課程體現實踐性、職業性、開放性的原則。
1.按照工作過程的要求,教學內容具體化和有形化,采用相應的教學情境,在理實一體化的實訓室進行教學,體現課程的實踐性。
2.課程設計的重點是培養學生的職業技術能力,這就是職業性。通過實施不同的教學情境,學生在不斷的學習和訓練中,獲得所需的理論知識和實踐技能,同時在協作的團隊中,與人溝通、合作交往,全面提升專業能力、方法能力、社會能力,培養學生的綜合職業能力。
3.教學過程的工作任務模擬于企業的工作過程,學生要獲得真正的職業技能,必須到企業進行頂崗實習,學校也可聘請企業的技術人員做兼職教師,通過“走出去、請進來”的方式,把企業的真實工作過程與學校的學習過程有機融合,這體現課程的開放性。
三、確定典型的工作任務,促進教學內容的更新
1.典型工作任務的形成
典型工作任務(如表1所示)是教師深入企業調研,由教師與企業專家共同對汽車人才培養目標所需的職業技能進行分析、歸類、總結,最后得出發動機電控系統5個典型工作任務,每個工作任務都是來源于企業的實際生產過程,是維修工作常遇到的故障,每個任務都具有完整的工作過程,它將學生要掌握的知識點和技能都融入在內,任務的設置按照從易到難的順序,循序漸進。
2.學習單元的實施
在選定工作任務后,將任務拆分為若干個學習單元,學習單元由七要素構成:教學設計、教學課件、教學錄像、演示錄像、學生手冊、維修資料、任務工單。
教學設計是教師采用教學“六步法”進行整個學習單元教學組織過程的設計,主要內容包括:任務的名稱、任務的目的、學時、實訓場地、實訓設備、客戶任務描述、以及教學過程的組織等。
教學課件是教師在學生資訊階段,針對任務需要所作的必要理論知識內確容,主要包括與任務相關重點的陳述性知識和過程性知識的講解。
教學錄像是教師采用教學課件進行理論講授的錄像。
演示錄像是教師或企業技術人員進行任務實操演示,以供學生學習使用。
學生手冊是學生自主學習的文字材料,學生手冊的內容是和某個學習單元相關的陳述性知識和過程性知識。
維修資料是和實訓任務相關的車輛維修資料,以便學生在資訊階段查閱。
任務工單是引導學生完成具體實訓任務的引導性文字材料,是學生在實訓中過程中的核心文件。主要培養學生查閱資料、制作計劃、書寫、記錄數據、繪制圖形、分析結果等多種崗位工作能力。
學習單元的教學過程需將學生分為學習小組,每組人數為5-7人,組內選出1個組長,組長負責協調教學各環節,在資訊、計劃、決策、實施、檢查、評估等教學六步法中,起領導者作用,能帶領組員完成學習任務。
四、引入高職技能競賽模式到課程教學中,以賽促教
高職技能競賽在展示院校學生風采、宣傳辦學成果、引導教學改革等方面發揮了重要作用。到2012年,廣西高職院校技能大賽己經舉辦了三屆,其中汽車類項目有:汽車維修與故障排除。技能競賽標準對接行業標準,其由維修企業技術總監、教育專家參照教學標準反復修訂而成;競賽內容對接崗位標準,引導學校革新課程內容,因此,參賽的隊伍逐年增加,競賽水平也越來越高。
汽車技能競賽中與發動機電控系統相關的內容是:豐田卡羅拉發動機綜合故障診斷分析與排除。重點在于:考察參賽隊的汽車綜合故障診斷、排除及邏輯分析能力、計劃組織能力、團隊協作能力;操作過程中,要求進行必要的安全檢查、保證正確的儀器連接、操作步驟合理、故障點確認準確;用時大約為30分鐘,排除兩個故障點。
從以上競賽要求中,可以看出:
選手應熟練掌握卡羅拉發動機的工作原理,正確使用儀器、設備檢測發動機故障,完整記錄相關故障碼、數據流,準確分析、確認故障點。三個選手應分工明確、配合默契,邏輯思維清晰,心理素質過硬,應對自如。
1.將競賽內容融入教學過程,培養學生的自主學習能力
教學過程:學生在完成第一階段的5個典型工作任務后,對電控系統的故障診斷、分析和排除己有了一定的基礎。現把學生分成4人為一小組,教師將小組長集中訓練,讓組長勝任企業技術總監的角色,技術總監應熟悉電控系統的工作原理、并能設置合適的故障點,對組員進行技術問題的提問。經過訓練、考核后,組長成為教師的得力助手,充當技術總監。現在我們設置一個逆向思維方式,讓組長設置故障點,教師來進行故障排除,但教師不一定要親自動手排故,只是需要邏輯分析,讓組長按照老師的思路進行,通過師生的交流、角色的變換,組長的理論知識水平和邏輯分析能力有了極大的提高,加強了教學過程的趣味性。
情境設計:專業教師將上一年參賽的選手訓練情境拍成錄像,上課時,教師邊放錄像,邊講解競賽各環節的具體要求,并派發選手需填寫的作業工單,讓學生有親臨其境的感覺。現在讓組長成為真正的技術總監,組員成為參賽選手,教師擔任裁判。按照競賽的規則和要求,根據選手在30分鐘內完成故障排除,教師依據評分表的技術標準給予參賽選手打分,按參賽隊數,評出一等獎10%,二等獎20%,三等獎30%,獲獎隊伍給予適當的獎勵,并計入課程考核分數。
2.以賽促教,培養學生的臨場應變能力
技能競賽的內容雖然和課堂教學有一定的差別,技能競賽的故障點設置由維修企業技術總監完成,具有一定的權威性,同時也接近于實際生產過程,對教學有一定的指導意義。技能競賽在安全生產、規范操作、邏輯分析、分工協作等都有較高要求,也是課堂教學欠缺的一面,值得其他課程教學學習。故障點判斷需要有理有據,對應于修車要找到故障原因是一致的,這樣也可以盡量減少返工率,與提高顧客的滿意度是不謀而合的。
因為我們團隊教師對技能競賽的重視,在課堂教學中,精心設計教學內容,利用多種整車實施教學,拓寬知識面,所以能激發學生的濃厚學習興趣和求知欲,學生的綜合技能得到明顯提升。學生己參加了三屆汽車技能競賽,第二、三屆都獲得二等獎,成績逐年提高,汽車專業的辦學規模迅速擴大,畢業生的就業渠道也得到擴寬。實踐證明,以技能競賽為突破口,以賽促教,學生不僅能牢固掌握理論知識,而且加強了運用知識,分析問題的能力;特別是在規定時間內,完成任務的應變能力。
五、讓學生共同參與課題的研究,拓展創新能力
高校承擔著培養人才、科學研究、社會服務三大職能,這決定了教師在完成教學的基本職能后,必須積極參與科學研究。科研作用:為教學服務,能促進教學的發展,提高教學質量。科研過程需要教師不斷學習、思考,促進自我知識結構更新,培養教師的開拓創新和拼搏精神,提高教師的邏輯思維和表達能力。科研活動也需要教師有敬業精神、強烈的進取心;通過科研,教師能了解社會對人才培養的要求,對教學有反饋作用,從而能促進教學模式的改革。
我們汽車教學團隊教師每年都承擔院級、區級的教改課題和科研項目,學生都參與到項目中,我主持的區級課題《汽車發動機電控系統課程教學改革的創新研究》正在研究中。經反復比較和篩選,我選用日產汽車公司VQ2.0發動機作為研究對象,并挑選二年級的學生參與設備的制作,因為這些學生己經完成發動機的機械結構、電控系統的課程,同時也掌握了一定的計算機基礎知識,能夠完成發動機支架的布局、電控系統的分析和線路圖的繪制。只要有老師的合適提示、引導,學生經過查找資料,提出設計方案,拆分項目的子任務,通過分工合作,在制作過程中,不斷完善方案,最終可以協助完成課題任務。
制作時,我將學生分為三個小組。第一組負責臺架的基礎設計,包括鐵架的選料、框架布置、焊接、噴漆等;第二組負責線路圖的設計、電路焊接、發動機性能調試;第三組負責線路圖在計算機上的繪制、彩色噴畫。各小組按照總設計方案,各自分工,又相互協作。在實施過程中,不斷修改原來方案的不足之處,使方案更合理。
設計的線路板能一目了然反映原車的電控系統工作原理,在板上需設置相關的測量孔,可以用萬用表測量電阻、電壓等,用示波器測量相關波形,如曲軸信號、點火線圈、噴油器等波形;在板上設置發光二極管,可以直觀反映發動機運行時的噴油器工作狀況;另外再設置燃油表、真空表,可以分別觀察燃油壓力、真空度。
在整個制作過程中,學生查閱汽車維修手冊,逐步提高自主學習能力,分析、解決問題的能力,對汽車專業知識做到融會貫通。學生能熟練運用汽車檢測儀,讀取故障碼、數據流,并結合示波器的功能,檢查傳感器、執行元件的輸出波形,最終達到分析故障原因、排除故障的目的。參與設備制作的學生職業技能有明顯提高,也包括實際操作能力、調試能力、綜合設計能力、創新能力。
六、開展生產性實訓,提高學生的綜合職業能力
在完成理實一體課程教學的基礎上,為打造真實的職業情境,培養學生工作的綜合職業能力,需以實際工作任務為載體開展生產性實訓。教學中,教師和學生都是雙重身份,采用教師指導、學生自主的教學方式;引入企業工作流程、標準化技術規范、技術手冊、工作任務書,培養學生的職業道德和職業素養。
在現有實訓條件的基礎上,增加維修設備,可以開展真實性的汽車服務。由于我們汽車教學團隊教師大部分來自汽車維修組企業,有企業工作經驗,按照企業模式開展教學,汽車維修流程有:預約、接待、診斷車輛、制作工單、車間派工、檢修車輛、質檢驗收、清洗交車、服務跟蹤。按維修流程作業,讓學生體驗到真實工作任務。
以“汽車協會”為依托,在汽車實訓樓,添置汽車美容設備,學生利用課余時間,為校內老師的車輛進行美容服務。在此基礎上,針對需要保養或有故障需維修的車輛,我們組織了有強烈的責任心、綜合素質高的學生,成立維修、保養班組,按企業的要求開展業務。遇到典型故障時,我讓學生用相機拍下照片,做成課件,詳細為學生講述故障原因、技術標準、排除的方法。
我曾維修過一臺本田飛度轎車,該車在急加速或上斜坡時,加油不順。經檢查油電路時,發現火花塞間隙明顯過大,己達到1.5mm,遠超過標準值1.0mm,更換火花塞和清洗噴油器后,故障排除。另外我們也維修過一臺豐田佳美發動機,該車油耗大,加速變差。經檢查:第三缸汽缸壓力為8.3bar,低于標準值12bar,經拆解發動機,按照大修標準維修;維修后,壓力恢復到標準值,歷時五天,我拍下詳細的照片,制作成教學錄像,增加學生的成就感。
在校參加過維修組的成員己積累了一定的經驗,綜合職業技能得到迅速提升,無論是安全生產意識、故障診斷能力,還是團隊溝通、協作能力,都遠遠走在前頭,因此,這些畢業生,成了用人單位的搶手貨。下一步,我們構想:增加場地和設備的投入,按照企業經營的方式,開展對外汽車服務,輸送更多技術型、管理型的汽車人才。
七、開展校企合作,加強實踐教學,教師跟蹤頂崗實習
開展校企合作的意義在于校企雙方互相支持、互相滲透、優勢互補,體現了“以就業為導向”的職業教育辦學方針。通過校企合作,可使學生獲得實際的工作體驗,并順利解決就業。
汽車專業的學生頂崗實習安排在三年級的第五學期,頂崗實習的學生需要完成崗位工作任務,同時還有實習周記、實習報告等課程任務。汽車發動機電控系統課程也穿插在其中,在4S店或綜合維修廠,發動機保養、維修的工作量占機電工種工作量的三分之一以上,因此,學生在真實的工作環境中,遇到各種不同的故障。由于企業追求工作效率,班組長或技術主管對故障的答復不全面,學生在工作存在的疑惑問題,難于歸納、總結。我們采用的方法是:將實習學生分組,指導教師分組負責,并為學生提供參考書目、網站和遠程幫助,定期巡回指導,使學生順利完成頂崗實習,并為畢業設計、畢業論準備。
我院汽車專業與東風柳汽公司、廣汽本田北部灣店等多家企業簽訂了校企合作協議,與廣州華勝汽車服務公司建立了校企合作關系。這些企業每年都接納頂崗實習的學生,學生到企業后,能夠安全、順利地完成頂崗實習,畢業后,在企業發揮自己一技之長,有些畢業生己經成為企業的中堅力量。我們汽車教學團隊教師經常深入企業調研,探討專業課程改革的方向,雙方建立了良好的合作關系。
八、教師到企業鍛煉,提高職業能力和水平
教學模式的改革關鍵在師資隊伍的建設,教師是課程的設計者和組織者,也是教學過程的實施者和執行者。工學結合的教學模式要求“雙師型”的教師,教師不僅有教師的基本能力和素質,而且有職業能力和素養,“雙師型”的教師來源有兩個,一是從企業招聘,二是自主培養,校內專任教師定期到企業掛職實踐。
近年來,汽車教學團隊教師在學院的支持下,利用假期時間,到企業鍛煉。在維修企業,教師可以接觸到汽車最新技術,了解汽車發展的方向,熟練使用檢測儀器、設備。通過實際操作,能夠學會書本之外的知識和能力,掌握故障排除的技巧。在企業,每天維修的車輛種類較多,可以拓寬教師的知識面,掌握不同車型的維修方法。到企業,教師能深刻感覺企業文化,這種文化是企業長期發展過程積累下來的,體會到企業經營的哲理,了解企業對人才的需求。反過來,正是企業的需求,又會影響到教學模式的改變。
九、小結
綜上所述,課程的改革能促進專業迅速發展,發動機電控系統課程教學要從學校的實際情況出發,包括設備、師資、培養目標、教學計劃、教學手段等因素,抓好校內的課程教學;同時要開拓多渠道,讓企業參與辦學,深入開展校企合作,兼顧雙方利益,培養企業所需的人才。重點抓好教學三個環節:理實一體化課程、生產性實訓、頂崗實習,環環相扣,以能力為本位,注重培養學生的職業道德和職業綜合能力,使學生成為一名合格的高技能應用型人才。
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作者簡介:
嚴景明(1967—),男,廣東湛江人,大學本科,廣西電力職業技術學院工程師,主要從事汽車機械、電子領域的科研和教學工作。
在技工院校,機械專業的學生在進行普通車床實習操作過程中常發生以下三種實習教學安全事故:
1.案例一
不少初學者在車床卡盤上裝夾工件后,由于安全意識薄弱,違反操作安全規程,沒有立即取出卡盤匙,就去安裝車刀或做其他的準備工作,把卡盤匙還插在卡盤中這事給忘記了,之后就去啟動機床,導致卡盤匙從高速轉動的卡盤中飛出,極易造成擊中位于機床前后附近的人員或砸中機床,甚至卡盤匙也被摔斷。如06機電班的一位學生在實訓時就出現過上述情況,萬幸的是卡盤匙沒有砸到人,而是被猛摔到車床導軌上,卡盤匙被摔斷及嚴重變形。
2.案例二
當學生根據零件加工工藝,需要在靠近卡盤端進行切削加工時,常因緊張或經驗不足,眼睛只顧看著車刀切削工件,沒有注意到方刀架與卡盤爪之間的距離,同時,由于卡盤在高速旋轉時,眼睛容易產生錯覺,感覺卡盤爪與刀架之間還有距離,結果使方刀架撞到高速旋轉的卡盤爪上而導致刀架和卡爪被撞崩:另外,在近端切削加工時,初學者由于操作不熟練,操縱剎車或反車不及時,也會造成方刀架撞到卡盤爪上。這種情況發生最多,本校三十多臺車床在未安裝該安全裝置前,96%以上的方刀架都有不同程度的撞傷情況。
3.案例三
個別學生在操作換向手柄反向縱行快速自動走刀時,因違反安全操作規程或操作失誤而停機不及,導致溜板箱反向逆行時撞擊到車床尾部的三桿支架,致使溜板箱被撞壞。如07機電一體班的一名學生,出于好奇,違反實訓指導教師的操作要求,用絲杠帶動溜板,掛上高速擋,以高速反向走刀,結果剎車不及,導致溜板箱猛烈撞擊車床尾部三桿支架,使溜板箱被撞壞報廢。
多年來,學生在普通車床實習過程中時有發生上述事故,造成實習教師上實訓課時精神較為緊張,有一定的心理壓力,擔心發生實習課堂安全事故。據統計,在未安裝該裝置前兩年時間內,本校三十多臺車床在學生車工實訓過程中,因學生操作不熟練、操作失誤或違反安全操作規程等原因,導致發生撞機等事故十幾起,共計卡盤匙飛出被摔斷、摔至變形9支;溜板箱撞爛報廢2只、撞傷修復2只、中度碰撞5起;96%方刀架有不同程度的撞崩撞傷。這給學校造成了一定的經濟損失,同時也影響了實習教學的正常順利開展。
為確保實習教學安全順利開展,杜絕事故發生,筆者對實訓車床進行了安全技術改造的創新設計。2008年初,通過研發設計與制作,完成了“車工實訓多功能綜合安全保護裝置”的技術改造,經過2年多的實踐驗證,取得了顯著的效果,實現了“普車實訓教學無事故”的目標。
主席在2003年12月召開的全國宣傳思想工作會議上明確提出:“要宣傳和弘揚解放思想、銳意改革、艱苦創業、開拓創新的精神,不斷增強中華民族的創造力……” 我們正處于與時俱進、改革開放的時代,在技工教育戰線上要承擔起教學改革、技術改革、管理改革的重任,更重要的是培養學生的安全文明生產意識、勇于創新的能力、嚴謹的工作態度與團結協助的精神。作為一名技校實習指導教師,筆者針對學生在車工實訓過程中由于緊張或操作不慎而造成人身和設備安全事故等情況,通過分析和總結學生在普車實習過程中出現安全事故的成因,對車床進行了技術改造,設計和制作出具有綜合多種防護功能的安全保護裝置。
二、車工實訓綜合安全保護裝置的主要結構與作用
該裝置由三大部分組成,分別為“卡盤匙啟動安全保護裝置”、“方刀架防撞保護裝置”、“溜板箱防撞保護裝置”,這三套裝置分別安裝在車床正面床頭箱左下方、車床背面導軌前端下方、車床背面導軌后端下方三個部位(圖1、圖2、圖3)。
1.“卡盤匙啟動安全保護裝置”的主要結構和作用
該“裝置”由按壓式微動電控開關、卡盤匙插座、塑料壓塊等零部件組成,如圖1所示。當卡盤匙插入圓筒插座,按壓到電控開關后, 機床方能啟動;當卡盤匙忘記從卡盤取出時,機床啟動失效。 該“裝置”有效防止學生將卡盤匙留在卡盤插口上就啟動車床的意外發生,起到保護學生人身和機床設備安全的作用。
2.“方刀架防撞安全保護裝置”的主要結構和作用
該“裝置”由微動電控開關、可調式壓鐵、終極限位檔鐵、緩沖彈簧等零件所組成,如圖2 所示。
當學生在靠近卡盤端切削工件或自動走刀至終端極限位置(即卡盤爪與方刀架的相觸點)還有3~5mm距離時(此距離可自由調整),可調式壓鐵就會碰到微動電控開關,此時機床就會自動停機,避免了方刀架碰撞到高速旋轉的卡盤,實現了停機保護。但由于急速停機慣性力的作用,溜板上的刀架仍會前沖,此時該裝置的緩沖彈簧和終極限位擋鐵起到緩沖作用及頂停定位作用,使溜板在終極位置前完全停止,起到絕對安全可靠的保護作用。該裝置有效地防止了方刀架與卡盤之間撞擊事故的發生,起到保障設備安全的功能。
3.“溜板箱防撞保護裝置”的主要結構和作用
該“裝置”是由微動電控開關、可調式壓鐵、開關支架和螺栓等零件組成,如圖3所示。
當操作換向手柄反向縱行快速自動走刀,因大意或操作失誤而不及停機時,可調壓鐵觸及微動電控開關,機床斷電自動停機,防止了溜板箱逆行碰撞支架的事故發生,起到了保護設備安全的可靠作用。
三、車工實訓綜合安全保護裝置的主要創新點
“車工實訓綜合安全保護裝置”是通過分析和總結歷年來學生在車工實習過程中出現常見安全事故而設計制作,該裝置具有“卡盤匙啟動安全保護”、“方刀架防撞安全保護”、“溜板箱防撞保護”三位一體的全方位安全保護功能,其安全可靠、效果顯著,保護了學生人身和設備安全,實現了實習課堂“零事故”的目標。
據了解,目前在各所職業院校的實訓車床中還沒有發現裝備是具有三功能為一體的“多功能綜合安全保護裝置”。該項目創新并填補了技工院校車工實習多功能安全防護裝備發明的空白。由于該“裝置”作用明顯、效果良好、經濟效益和社會效益顯著,故該設計創作在參加2010年廣州市人力資源和社會保障局主辦的“廣州市屬技工院校首屆師生創新設計大賽”和中國職協舉辦的“第九屆全國技工院校技術開發優秀成果評選”活動中皆榮獲二等獎。
四、車工實訓綜合安全保護裝置的使用效果
通過近三年來的實踐證明:自08年在本校的普通車床上全部安裝了“多功能綜合安全保護裝置”以后,沒有發生過一例卡盤匙飛出、方刀架被撞和溜板箱被撞等方面的實習課堂教學事故,有效防止了學生在車工實訓過程中因操作不熟練、不規范、違反安全操作規程而導致事故的發生,確保了學生人身安全和設備安全,避免了事故發生而造成的經濟損失,取得了良好的經濟效益和社會效益。該“裝置”確實起到綜合防護、安全可靠、作用顯著的效果。該裝置也為今后對其他實訓機床等教學設備的安全性能技術改造作出了有益的嘗試和很好的示范作用。
五、推廣應用價值
受傳統教學模式的影響,如今教育教學方式較為單一,大都以理論課程講解為重點,這是應試教育的一個基本途徑,學生能夠獲取到非常高的學習分數,但是理解知識并運用知識的能力缺失。由此,綜合創新實訓課程被提出來,并在不斷改革,這是新時期實施素質教育的一項重要舉措,實施改革的目的就是提升學生的實踐能力。下面將重點闡述創新訓練目標、意義以及改革內容。
一、設置綜合創新訓練課程的作用
隨著知識經濟時代的到來,市場競爭日趨激烈,并對人才各方面能力提出了更高要求,促使高校不斷創新改革教育教學模式。我國在2010年正式啟動了“卓越工程師教育培養計劃”項目改革,在項目中將10年卓越培養目標綱要制定出來,成為我國教育史上的一次變革與發展,是傳統教育向工程教育轉折的一個舉措。工程訓練將培養學生的工程實踐能力作為中心,更是培養優秀工程師必不可少的途徑,在這種背景下,綜合創新訓練課程改革方案被提出來,對培養學生工程意識與創新意識起到了重要作用,讓學生在學習與實訓中提高了實踐能力與創新能力,真正成為一名創新型人才[1]。
二、綜合創新訓練課程教學目標
很多技術類專業具有非常強的實踐性與綜合性,比如,某航天大學工科專業開設了幾門必修課,這些必修課融合了電控、機械方面的知識與技術指導,學科的實踐性與綜合性非常強。課程建立在工程訓練基礎上,融合機、電、控等專業設備,幫助學生構建一個真實的工程實踐環境,通過學習這些課程需達到以下教學目標:充分發揮學生的能動性與創造性,提高學生的創造能力;重點培養學生系統工程的認知與操作,熟練運用電控一體化技術,使學生掌握單片機與可編程控制器的運行與應用方法;培養學生的獨立學習能力、獨立解決問題的能力;培養技術創新能力、工程實踐能力以及團隊協作能力。
三、綜合創新訓練課程改革主要內容
(一)改革教學內容
過去,工程類教學一直將機械設計作為重點,為了達到課題目標就會不斷加強設計教學內容,但如果課題智能化強僅依靠機械工程不能達到教學目標。由此,在原有的教學基礎上增設了監控與電控兩項技術內容,課題學習不再單純以機械設計為主,使學生各方面知識得到均衡發展,實踐技能掌握更多[2]。
(二)改革教學模式
傳統教學模式采取學生制作課題的方式,其他學生僅對內容進行創新訓練,而將“個性化培養”作為改革的實訓模式與核心內容,就是學生先申報一個課題,可以是教學科研課題,也可以是課業的拓展課題或者企業科研項目,教師對學生一對一指導教學,使學生獨立完成課題方案設計、硬件設計等,能夠自主調試與測試軟件、系統。在完成以上實訓以后總結實訓方法、知識,完成論文編寫與答辯。
四、對改革綜合創新訓練實踐未來發展的思考
即使機電一體化創新實驗已經成為機電學院的一種創新體系,也是重要的實踐訓練基地,但是在機電一體化產品創新設計上依然存在很多不足,設計實驗的條件以及實驗管理都需要不斷完善,進而從實驗為主轉為探索性實驗模式。要想充分發揮機電一體化創新實驗室在人才培養過程中的重要性,就要先對過去“填鴨式”教學模式進行改變,引導學生從實踐中獲得思考動力。具體可以從以下幾方面入手:
首先,將課程體系創新實驗條件及其相關實驗體系建立起來,先將機械設計制造與自動化學科相關實踐環節打通,更好地依據機械原理對機械設計和創新實驗條件進行完善,使機電產品設計課程體系關聯的實驗系列開設出來,比如,驅動部件設計、機械裝配、驅動部件設計、傳感器測量技術、控制器接口技術等,還要掌握控制編程制造知識,引導學生主動學習,使機電一體化技術知識獲取更加系統。
其次,多組織學生進行實踐訓練,比如,自主研發或者設計,體會機電產品設計與制造過程,更好地掌握機電系統運行與裝配方法[3]。比如:SPCE061A單片機音效彩屏液晶顯示貪吃蛇游戲:這是一款益智類游戲,主屏幕顯示一條貪吃蛇,隨機獲得食物,游戲玩家可以操作鍵盤對貪吃蛇的方向進行控制,每吃到一個食物便增加相應分數,一旦貪吃蛇碰到邊界,游戲便失敗。游戲使用了單片機功能,貪吃蛇每到一個位置計算坐標;兩個鍵盤玩的游戲是創新內容。項目創新總結:在完成了項目研發以后,學生要對項目做出總結,學生運用了在綜合創新訓練實訓課程中學習的知識與操作方法,邊研究邊查閱資料,逐步分析各個研究難點,在教師指導下完成了游戲制作[5]。最后總結出:“獲得的創新想法來源于實踐,創新成果服務于實踐。”
五、結束語
本文結合教學經驗與教學實踐,探討了綜合創新實訓課程的意義、課程教學目標以及課程改革方案。可見,素質教育改革下只有提高學生的實踐操作技能,不斷培養學生的創新能力,才能更好地適應未來學習與工作,使教學改革作用得以真正發揮出來。
【參考文獻】
[1]牛鎖良,李平,張紀勇,等.基于“培養創新思維”的線切割實訓中教學模式的研究[J].寧波職業技術學院學報,2014(01):31-34.
[2]邵文冕,都維剛.電氣工程訓練課程體系的構建與實施――電工技能訓練課程改革的研究與實踐[J].中國科教創新導刊,2010(08):179.
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2013)35-8118-02
空調器電控系統是空調器組成環節中非常重要的部分,它關系到整個空調器的正常工作。這個部分的教學既是教學上的重點又是教學難點。在教學實施上采用有效的教學思路和方法是保證學生獲得良好職業能力的必要條件。從現有的高職院校和中等職業學校的教學情況來看,該部分內容的教學十分重視理論知識,缺乏對學生實踐動手能力的培養,學生在知識體系上也沒有形成完整的邏輯框架,也就是說學生的知識建構是十分混亂的,在遇到具體的電器與控制系統故障時,學生就不知所措,理論依舊是理論,理論沒有與實際聯系起來,導致學習任務的失敗。
由于空調器教學主要是為了解決實際生活工作中遇到的問題,即圍繞著動手實踐能力展開的,所以我們應避免采用高等院校制冷工程專業課程的教學要求。我們培養的學生應該主要定位于使用者的角度,而不是定位于設計者的角度。所以使學生獲得空調器電控系統故障檢測和維修基本技能作為根本目標。
一般地,學生對制冷系統知識的掌握和制冷系統故障排除掌握的比較好,這主要是因為學生對于這部分內容可以撇開許多理論化的知識,只需要掌握純粹的技能就可以了。但是空調器電控系統情況就不同了,首先學生必須掌握電控系統中關鍵元器件的物理性質和它的基本功能;其次,學生必須要對各個模塊的功能要相當熟悉;最后,學生對整個電控系統要形成完整的認識。為了達成這三個目標,筆者通過實踐教學思考,成了幾點認識。
1 合理設計,優化教學內容
根據我們的教學定位,學生是以專業崗位為導向的,所以學生應該重點掌握電控系統的故障檢修和排除等技能上,根據空調行業的統計,空調電控系統方面的故障占到總故障的六成以上,所以這塊內容是教學的重點。
通過對空調制冷系統的學習,我們發現學生絕大多數對理論上要求不是很高,且純粹的操作技能都能很好的掌握。但是,讓學生學習較為復雜的電路和控制方面的內容就十分困難了,主要是由于大多數學生的物理基礎較差,學習電工電子技術十分吃力,從而造成了學生知識結構方面的缺陷。由于先修的電工電子課程學習效果不好,容易給學生帶來挫折感,導致他們在具體學習空調電控系統時,產生畏懼心理,厭學心理增強,最終導致學習失敗。
為了增強學習效果,我們建議電工電子課程做出適當的調整,根據制冷專業特點,增加制冷設備中常用的一些電氣控制所涉及到的基礎知識,盡量避免電工電子部分繁瑣理論分析和計算部分,同時也刪除一些用不到的基礎知識,增加主要電路元器件外特性的教學,忽略內部結構和原理的闡述,盡可能地提供不同廠家、不同型號的元器件實踐辨識,增加元器件檢測檢修技能的訓練內容。所以,在教材內容的選擇上,應該不拘一格,要根據學校實際情況和現有的設備條件,編寫合適的講義,而不是泛泛采用市面上的教材。
2 各個擊破,突出功能模塊
在掌握元器件知識的基礎上,我們根據空調電控系統的特點,設置了十個模塊內容:濾波電路模塊、電源電路模塊、傳感器電路模塊、單片機電路模塊、操作顯示電路模塊、供電開關電路模塊、驅動電路模塊、過流保護模塊、蜂鳴器電路模塊和遙控接收電路模塊。我們同時注意到學生在掌握好單個元器件的基礎上,就可以適當引導,充分調動學生的積極性,充分挖掘學生潛力,變被動學習為主動學習,從而達到增強學習效果的目的。為此,我們要求學生采用自主學習和討論的學習方式。首先,學生要搞清楚每個模塊的主要功能,比方說傳感器電路模塊,就要求學生知道一是為單片機提供室內室外溫度信號,控制壓縮機、風扇電機的運行時間;二是知道防冷凍、防冷風控制;三是知道除霜時控制加熱器的加熱時間等等。其次,要求學生知道功能電路具體包含哪些元器件,弄清楚這些元器件所起的具體作用,比方說學習濾波電路模塊時,就要認識到在輸入回路中串聯的熔斷器起到的作用,即當后面的線性濾波器或過壓保護電路有元件擊穿,使電流超過熔斷器標稱值后,熔斷器的熔體過流熔斷,避免過大故障范圍,實現過流保護。最后,掌握這些元器件之間的連接方式,找出整個模塊的輸入和輸出具置,能夠對照電路原理圖,認準每個實物在什么位置,能夠正確判斷每條線路的具體走向等等。
3 項目引導,貼近實踐教學
根據課程標準對知識、能力的具體要求,設置了典型電控系統故障:整機不工作、壓縮機不轉、制冷效果差、顯示屏字符故障、蜂鳴器不發音、電加熱器不加熱以及故障代碼等項目。這部分內容教學事先不給出解決方法,而是采用較為開放的教學模式,學生可以獨立從互聯網上找到故障項目的排除方法,然后動手實踐,逐一排除故障,最后討論總結是什么原因導致的故障,這些故障現象之間有什么異同。我們對學生的考核方式也相應做出調整,變過去籠統的筆試加操作的模式以小組為單位排除故障的整個流程的考察上,讓其他學生也參與打分,如在故障的排除過程中,有無法解釋或是讓評分人不理解的地方,考核成績要適當扣分,這樣做的目的是讓人知其然,還要知其所以然。
我們設置的項目基本上是很典型的,但是也難免有所遺漏,所以我們加強了與空調售后服務中心的合作聯系,一方面請有豐富實踐經驗的維修師傅上門傳授經驗,一方面派出學生去售后中心直接參與現地教學,讓學生獲得更多的感性認識,讓他們多體會,看看有經驗的維修人員是如何排除故障的。我們也嘗試自己示教板,并讓學生參與其中,充分發揮學生在項目教學中的積極性,在實踐中鍛煉學生能力。
4 加強建設,實現仿真教學
由于受到客觀條件的制約,空調專業實訓教室還有許多不足,諸如配套設施部完備,數量也不足,導致在實踐教學中,學生人多,而實際可操作的設備不足,經常出現少數人動手,而大多數人旁觀的情況,影響了教學效果,而且一個項目完整做完也要花很長的時間。另外,學生接觸到的機型也比較單一,面對未接觸過的品牌貨型號的空調器時,學生顯得力不從心。為此,必須獲得上級有關部門支持,加強專業教室建設,建立有定頻空調、變頻空調、中央空調和汽車空調等電氣實驗室,增加實訓器材的配套設施數量,增設制冷專業空調仿真訓練器材,通過仿真器材訓練可以大大減少日常所需好處部分的訓練內容,同時可以增加學習效果。我們依托學校網絡平臺,建立空調專業網站,首先要豐富圖書資料,實現專業書籍的數字化;其次,豐富網絡教學視頻,實現教學儀器、設備、教育信息的共享,最大限度發揮網絡資源的利用率,提高教學效率和質量。
5 主動作為,提升教師水平
教學的最重要因素還是在人,空調制冷的教學好壞主要在于教師的理論水平和實踐經驗,有的教師理論素養很好,但是實踐動手能力不行,有的教師理論說不出一二三,但是動手十分在行。作為專業教師,不僅要精通專業理論知識,而且還要具備豐富的實踐能力,不關能對電控系統原理做到明察秋毫,而且能以精湛的技藝給學生做示范做表率,因此必須千方百計提高教師的理論和實踐能力。
首先,派出教師參加制冷企業舉辦的培訓班,比如格力空調,他們定期都有學習培訓班,教師可以實地參加他們的學習班,緊跟產品更新步伐,同時也可以企業維修師傅一同學習,隨時隨地向他們學習請教;其次,外派教師去制冷企業學習,從源頭學習制冷設備的設計生產,提升理論素養;最后,派出教師去售后服務中心“打工”鍛煉,在實踐中鍛煉動手能力。
6 結束語
在我們的理論實踐教學活動中,我們遇到了許多問題和困難,一方面需要上級主管部門主動協調,為一線教學排憂解難,另一方面需要我們的教師主動作為,克服困難,積極探索適合自身情況的教學模式,努力提高教學效果。
參考文獻:
[1] 李志鋒.空調器電控系統維修完全圖解[M].北京:人民郵電出版社,2010.
[2] 高增權.制冷與空調維修工問答390例[M].上海:上海科學技術出版社,2009.
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2016)10-0107-02
一、引言
據麥肯錫咨詢公司( McKinsey Global Institute) 的研究報告統計[1],我國的工科畢業生只有不到 10% 適合在跨國公司工作。高素質工程技術人才的缺乏是不適合跨國公司工作的關鍵。與歐洲等國家工程類大學畢業生相比,中國高等教育在培養高素質工程技術人才方面存在三大弊端:一是教育重理論、輕實踐,工程教育的師資隊伍普遍缺乏行業背景,二是課程設置僵硬,缺乏知識的融合與交叉,創新教育不足;三是缺乏對工程科技與創新的興趣培養,缺少職業能力及職業道德教育。這樣的狀況導致培養的工程技術人才創新能力不足,缺乏動手和解決問題的能力,團隊合作意識和人際溝通能力不強。中國提出在2020年前完成建立創新型國家的目標,這就需要培養出基于工程實踐的新型工程技術人才,因此,更新教育觀念、實施工程教育改革成為第一要務[2]。實現第一要務要從最基本的課程教學改革和創新開始,課程創新是教育改革的關鍵,沒有課程教學創新,教育改革就是空中樓閣。
2000年,美國愛德華?克勞利教授研究組開始對工程教育改革進行研究。經過四年探索和實踐,他們合作苑⒊雋說囊桓魴灤偷墓こ探逃模式――CDIO[3]。CDIO代表構思(Conceive)、設計(Design)、實施(Implement)、運行(Operate),以CDIO教學大綱和標準為基礎,讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習和獲取工程能力。CDIO模式為國際工程教育提供了一個新的思路和研究方向,也為我國的工程教育改革提供一些有益的借鑒[4]。
將CDIO模式應用到課程教學上進行改革和創新,是課程改革和創新的新嘗試。“概念車制作”是新開設校級綜合性專業校選課程,所涉及的內容是概念車制作的整個過程,教學方法采用學生主動研究和學習,教師指導方式。將CDIO模式應用到“概念車制作”課程中,以學生團隊在工作室(課堂)針對概念車為情境的理論學習、分析、思考為重點,構建一個“構思-設計-實施-運行”的重理論又重實踐的工程教育環境。
二、課程設置的目的
設置“概念車制作”課程,旨在培養學生綜合運用專業知識的能力;培養學生思考問題的邏輯性、靈活性與廣泛性,培養和提高學生的科研素質、工程意識和創新精神。該課程要求學生樹立工程的概念,同時了解在完成工程的過程中,所涉及到的相關內容,使學生了解作為一名工程技術人員,不僅需要具有相關的技術技能,同時更重要的是具有良好的職業道德、團隊合作能力、書面及口頭交流能力、資料的使用及查閱能力等,還有自我學習和管理等相關能力。使學生在系統分析與設計、制作、調試、信息處理、文檔寫作和團隊合作等方面的能力都有一個質的飛躍,為從事技術和管理工作積累實踐經驗,為造就出高素質工程技術人才打下良好的基礎。
三、課程的組織
“概念車制作”是一個復雜的設計、制作和調試的過程,將概念車制作分成多項目(或系統)。該課程分成五組,每組學生 3~5人,包括車身組、傳動組、轉向及車架組、發動機組以及電器組。要求汽車服務工程和車輛工程專業學生基本安排在傳動組、轉向及車架組、發動機組以及電器組,成型專業學生安排在車身組,機械制造及自動化專業分派到各組承擔零部件的制作。
四、CDIO模式下的課程
1.課程的構思(C)
概念車就是最先進、前衛、環保、最能代表造車工藝的技術與科技發展設計的未來汽車。教學內容的構思是以概念車制作為平臺,課程教學內容包括技術和管理兩個方面。
該課程技術內容構思是概念車的制作項目,制作概念車要求每循環教學都有創新,在汽車節能、環保,輕量化等方面進行改進和創新。概念車主要包括發動機、底盤、電器和車身四大部分,每循環教學創新都要從這四個方面考慮。基于比賽和教學規律的考慮,每循環教學項目都在變化,構思概念車的系統創新是關鍵,這就是項目任務書。如2015年是轉向系統的優化,2016年是發動機電控系統的開發。
該課題管理內容構思以質量管理體系ISO9001進行管理,使學生團隊受現代企業管理方式的熏陶。
2.課程的設計(D)
根據構思的項目任務書,對構思課程教學進行設計。
(1)教學過程的設計
“概念車制作”教學過程的設計與傳統的課程教學過程有很大差別,時間不固定,按照項目計劃時間運行。主講教師不站在講臺上將知識或技術灌輸給學生,深入到學生團隊中去,引導學生去思考和解決問題。學生團隊按照項目計劃書去學習和研究,推動項目逐步接近技術指標。
(2)教學方法的設計
“概念車制作”授課在 CDIO 模式框架內進行,需將 CDIO 精神靈活地貫穿于教學活動中,突出以學生為中心的觀念。采用以學生動手和自行思考為主,教師指導為輔的教學方式。在整個教學過程中學生學習、研究和思考自行完成,遇到問題,教師引導學生思考研討,和學生一起尋找解決問題的方法和手段,最后解決問題。在教學過程中教師不僅要引入工程的概念,而且還要按照ISO9001質量管理體系嚴格要求學生。
(3)教學內容的設計
教學內容包括技術方面和管理方面的教學內容。技術方面包括,調研、構思、設計、制作、調試和比賽(若有比賽)或總結等內容;管理方面包括大學生日常管理、經費管理、數據管理、設備管理以及基地管理等。
(4)實訓基地的設計
實訓基地設計是按照ISO9001管理體系進行現場設計,將占地面積500平方米制作基地劃分為車身成型區、學習區、加工區、組裝臺架調試區以及設備存放區。
3.課程的實施(I)
(1)技術方面的實施
實施過程按照項目計劃時間進行。制作過程主要在實訓基地。首先,學生團隊調研和檢索材料,了解和掌握該任務的技術動態和發展趨勢。如2016年的主要任務是發動機電控系統的開發,就要了解發動機電控知識和技術,掌握電控技術動態和發展趨勢。學生團隊要出去調研,記錄和撰寫調研報告。
根據比賽和教學的要求,撰寫項目任務書。首先,設定本學期概念車需要解決的關鍵問題。如2016年關鍵技術是發動機電控部分,其他系統進行優化。其次,對概念車進行總體布局,如2016年概念車采用三輪行駛系統,轉向系統采用阿克曼轉向方式,車架采用前一字后井字結構以及車身采用錐形流線型等。第三、零部件設計采用CAI設計并進行仿真車身強度、剛度進行有限元分析和計算。第四、按照已經學過的《機械零件》的知識,對零部件選型。
按照零部件的要求以及計算分析結果,對零部件進行繪制,設計零部件的加工工藝和工裝夾具。根據圖紙的內容進行制作,制作大部分都是學生團隊在學院加工中心自行完成。
零部件全部制作完畢進行組裝,組裝后進行調試,調試先進行臺架測試,臺架測試通過后,再進行路試,如果有問題或效果不理想,再進行零部件優化,然后再調試,直到達到比較理想狀態為止。學生團隊在計算分析、制作以及調試過程中遇到技術問題查資料或看講義以及教師指導。
課程技術內容講義總計九章,主要包括車架設計與制作、車身設計與制作、轉向系統的設計與制作、制動系統設計與選型、傳動系統的設計與選型、電動車動力系統的設計與選擇、燃油車動力系統的設計與選擇、電動車測試過程以及燃油車測試過程。
(2)管理方面的實施
大學生日常管理、經費管理主要管理者是學生輔導員承擔。數據管理、設備管理、以及管理實訓基地的管理按照ISO9001質量管理體系實施,主要管理者由主講教師或其助教承擔。
4.課程的運行(O)
逐步建立較完善的“概念車制作”教學體系和實訓體系,構建與現代企業較為一致的行業質量管理體系(ISO9001),使“概念車制作”課程能夠正常運行,并逐步完善,實現培養學生創新能力和人文素質的目標。
五、課程考核方法
考核方式按照平時考核、平時記錄情況、月匯報情況、會議紀要、以及總結報告相結合考核方法實施。即每階段或過程都有記錄,記錄作為考核的依據(20%);不定期或定期討論問題和措施有會議紀要,紀要也作為考核的依據(20%);每月有各組匯報,匯報情況也是考核依據(20%);最后總結報告也是考核依據(20%)。平時有考核記錄(20%),平時考核成績由學生輔導員確定,其他考核由主講教師確定。
六、結語
“概念車制作”課程經過2015年的試驗,取得了一些成績和效果,積累了一些課堂教學經驗,為2016年正式確定校級選修課程打下良好的基礎。2016年開課已經開始,制定了教學大綱和考試大綱,自編了課程講義,制定了課程考勤管理辦法以及定期匯報制度,基本建立了課程教學體系和實訓體系,構建與現代企業較為一致的行業質量管理體系(ISO9001)。僅一年的課堂教學經驗只是雛形,持續的改進并逐步完善“概念車制作”課程,才能培養出更多的高素質工程技術人才。
參考文獻
[1] 麥肯錫.Addressing China's Looming Talent Shortage,McKin-sey Global Institute,October 2005