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篇1
近年來,中國五大發電公司先后進駐新疆,并且開發建設了多個火電項目,為新疆發電事業的發展帶來了勃勃生機。但電力事業的迅猛發展背后,是大批電力人才的缺乏,這就迫切需要迅速培養出一批高素質的電力人才,以滿足電廠發展的需要。烏熱電廠遠觀這一形勢的發展,在2011年初,本著“成就每一個人”的企業精神,為搭建人才培養平臺,暢通人才成長通道,促進生產運行人員崗位技能和整體素質的快速提升,滿足企業安全生產、持續性發展的需要,積極創新培訓手段,結合培訓工作實際、企業員工特點,結合薪酬激勵機制,在該廠發電運行部即“每月一考”、“每班5分鐘,人人當老師”、“仿真機比武”、“事故大演練”等一系列的活動之后,又開展了“創建星級值班員”活動。
烏熱電廠全廠集控爐、機、電專業及輔控燃、化灰專業,共108人,崗位都是固定。4個班長、8個主值。崗位一般不會變動,也就意味著在一個崗位上工作3年、5年或者更長的時間,勢必會造成人員思想的波動。熱電廠發電運行部,在不斷探索中發現了這一問題的存在,通過不斷研究、深入基層和針對現場實際情況的了解,開展了“創建星級值班員”活動。通過“創建星級值班員”活動的開展,暢通了人才成長通道,使每一個員工都能夠通過自身的努力達到更高的崗位級別,得到更多的晉升機會,提高自身的成就感和歸屬感,使人才在沒有空余崗位的情況下,也能夠有成才和上升的空間,從而激發員工學習業務技術、苦練崗位基本功的積極性、主動性和工作熱情,進一步鞏固全能崗位培訓的成果,提高運行人員獨立操作及事故應變和處理能力,全面實現真正意義上的集控、輔控全能值班員。
形式新穎多樣,實現動態管理考核
本著“公平、公正、公開”的原則,根據烏熱電廠《發電崗位星級員工動態管理》,星級值班員評定每半年舉行一次,實行動態管理考評,評定依據為員工半年綜合測評成績。正所謂“學好了上,學不好就下”,所有運行人員晉星都不受崗位限制,集控、輔控運行崗位均按十星級劃分,基礎星級最低為一星級,最高為十星級。集控星級為金色,巡操基礎星級為一星,副值基礎星級為四星,主值基礎星級為七星;輔控星級為銀色,值班員的基礎星級一星,主值基礎星級為四星,班長基礎星級為七星。參加星級員工評定的人員,晉星期間必須完成發電運行部年度培訓計劃內容和部門規定的專業學習內容,從理論知識、實際操作、仿真機培訓、現場考問等多個層面進行考評,結合“每月一考”、“人人當老師,每班5分鐘”、“每月事故演練”、“仿真機技術比武”等,分別對集、輔控人員能否完成鍋機電、燃化灰專業的日常獨立操作、事故處理進行測評,判斷能否晉星。
“發電崗位星級員工動態管理”活動一經全面開展,班前班后驚喜的發現——身邊問問題的同事多了、翻規程的同事多了、跑現場的次數也多了……一個月一度的考試、專工的現場考問,就像是在搭建實現自我價值的階梯,塊塊青磚砌地平平穩穩。半年學習期滿后,綜合測評成績高于85分者,具備晉星資格,并進入下一專業學習;綜合測評成績在70分—85分者,保持原崗位星級,繼續原專業學習;綜合測評成績低于70分者在原崗位基礎星級上下調一星,繼續本專業學習。同一崗位星級最高的人員優先推薦晉升更高一級崗位。達到晉升崗位對應的星級及培訓積分時,如沒有空缺崗位,推薦成為所晉升崗位的備員,當崗位空缺時,直接推薦上崗。每次評定晉星人員比例控制在15%范圍內,80%的人員保持原崗位星級,5%的人員降星。員工評星結果需經廠長辦公會審議通過,由人力資源部根據廠長辦公會審議結果,對晉星和降星人員按相應的系數發放績效獎。以此激發員工學習業務技術、苦練崗位真功的主動性、創造性。一時間全廠上下形成了良好的培訓意識和濃厚的學習氛圍,使“要我學”,轉變為“我要學”。
思想高度重視,實現“公平、公正、公開”
烏熱電廠一直以緊抓員工基礎培訓為首要工作,在培訓的道路上不斷探索創新。此次《發電崗位職工星級員工動態管理》一經提出,便引起了廠各級領導的高度重視,即刻便成立以廠長為組長、生產副廠長為副組長、人力資源部主任、教育培訓主管、發電運行部主任、副主任、各專業專工為成員的星級員工評定領導小組,專門負責對星級員工評定全過程的監督、指導,審查,最終確認評定結果,并經廠長辦公會議審議通過。
《發電崗位職工星級員工動態管理》中各部門分工明確,各司其職,堅決做到“公平、公開、公正”。星級員工評定領導小組成員中,發電運行部負責制定發電崗位職工星級員工動態管理的具體實施方案、培訓內容及細則并加以實施,并做好員工星級評定期間日常培訓內容的制定、組織各類考試、閱卷、考試成績及培訓積分的統計、上報等工作。人力資源部主要負責對員工評星期間培訓全過程進行監督、審核,對發電運行部上報的員工考試成績、評定意見等進行審核、備案,提交廠長辦公會列入議事議程,全程進行監督,將“公平、公正、公開”的精神貫穿全程。最后員工評星結果需經廠長辦公會審議通過。由此看出,該廠對促進生產運行人員崗位技能和整體素質快速提升的高度重視,該廠深刻認識到培養出一批高素質的電力人才,是滿足電廠發展的迫切需要。
做細評定內容,實現由點到面的結合
發電崗位職工星級員工動態管理以員工晉星期間的各類考試綜合測評成績為依據。其中各類考試包括月度考試、晉星理論考試、仿真機考試、崗位實際操作、現場考問等。晉星期間,每月出各專業學習計劃,員工月度考試以培訓計劃內容為主,集控、輔控晉星理論考試包括爐、機、電和燃化灰三個專業內容,仿真機、實際操作考試為本崗位所學專業內容。
由發電運行部爐、機、電專工每月對集控主值、副值、巡操分別進行出題考試,燃、化專工每月對輔控班長、主值、值班員分別進行出題考試。考試試題理論部分從試題題庫內隨機抽取專業考題,仿真機部分為必考題和隨機抽取考題。實際操作由部門各專業專工組織,設專業評審人員測評。
晉星期間的各類考試均由發電運行部負責組織,人力資源部全過程監督、審查。考試一般安排在每月25日后進行,15日內所有考試必須全部結束。考試閱卷工作由發電運行部負責,并將考試成績在考試結束后5個工作日內上報人力資源部教育培訓主管審查后予以公布。因各種原因3次未參加月度考試者,則取消該階段晉星評比資格。
員工無論是否具備晉星評比資格,都必須參加部門每月組織的各類考試,綜合測評成績達不到70分者降一星。星級值班員評定工作的開展,調動了一線員工主動參與培訓的積極性,使“要我學”轉變為“我要學”更加具體化,全體員工比學趕幫超熱情高漲、全廠上下創爭氛圍濃厚。
獎懲多元化,“經濟、安全、發展”多位一體
烏熱電廠針對實際情況,以保障機組安全、穩定、經濟的前提下,對做出突出成績的給與獎勵或優先晉級,對工作中安全存在失誤等給以處罰和降星處理,還結合經濟指標的評比,使全員從安全生產、經營管理、節能降耗、等全方位看問題,大大提高了全員素質,落實了創建“星級值班員”的實質。
《發電崗位職工星級員工動態管理》中指出參加華電集團、新疆公司及廠級專業技能大賽、技術比賽獲獎的員工,在星級評定時給予一定的獎勵。集團公司級一等獎晉升一星,二等獎綜合測評成績加3分,三等獎綜合測評成績加2分;新疆公司級一等獎綜合測評成績加3分,二等獎綜合測評成績加2分,等獎綜合測評成績加1分;廠級技術比武、知識競賽,獲技術能手綜合測評成績加3分,一等獎綜合測評成績加2分,二等獎綜合測評成績加1分。
評星期間員工若為人為異常、障礙責任人,予以綜合測評總成績減分或取消評星資格。異常綜合測評成績減1分/次,二類障礙綜合測評成績減4分/次,一類障礙綜合測評成績減8分/次,半年內發生2次一類障礙,取消評星資格。
創新培訓模式,結出豐碩成果
篇2
我們依托承擔的國家自然科學基金課題《高濁高鐵錳礦井水處理研究》,將環境工程專業傳統的混凝沉淀、地表水過濾及反沖洗實驗教學內容改為高濁度礦井水混凝沉淀、高鐵錳礦井水過濾及反沖洗實驗。在實驗教學過程中,不僅講授傳統的混凝沉淀、過濾教學原理和內容,還補充煤礦礦井水的產生、排放和水質污染特征等知識。通過教學,使學生在掌握實驗基礎知識和基本技能的同時,對工業過程、工業污染特征以及工業污染防治有了初步的認識,不僅為學生將來的工作打下了基礎,也增加了學生學習專業知識的興趣。
(2)在排水工程實驗教學中
我們結合國家高技術研究發展計劃(863計劃)《電化學氧化-生物強化A/O工藝處理焦化廢水研究》,將原來SBR工藝處理生活污水實驗教學內容改成SBR工藝處理焦化廢水實驗。這個實驗內容的改變,讓學生深刻地認識到工業廢水和生活污水在處理技術方面有較大的區別,防止了課堂教學和實際工程出現較大的偏差,特別是水力停留時間、活性污泥比增長速率、揮發性懸浮固體濃度(MLVSS)等參數選擇,為學生以后從事工業污水處理工作奠定了良好的基礎。
(3)在環境監測實驗教學中
我們結合國家自然科學基金課題《納米RuO2/ZrO2-CeO2催化臭氧氧化深度處理焦化廢水及廢水中的POPs》,將原來的COD分析教學內容中的生活污水換成煤化工廢水。這一實驗內容的改變,使得研究對象由生活污水變成了受氯離子干擾嚴重的煤化工廢水,讓學生系統深刻地體會到了消解過程中沉淀產生的原因及其對分光光度法的干擾,以及滴定法和分光光度法各自的優缺點,并引導學生從一個簡單的COD測試實驗思考到各種環境工程原理。此類教學內容的改變還有很多,比如,將礦井除塵裝置、煤化工廠VOCs催化氧化分解裝置和燃煤電廠脫硫脫硝裝置引入到大氣污染控制工程實驗教學的演示實驗中;將煤矸石簡單制磚的內容引入到固廢處理與處置實驗教學中;將頭發中汞含量的測定引入到環境化學實驗教學中;將煤化工廠受污染土壤的氣提修復裝置引入到環境土壤學實驗教學的演示實驗中。通過這些來自于科研課題的實驗,提高了學生的動手能力,培養了學生的創新思維,為他們將來開展實際的科研打下了良好的基礎。
2開展與煤礦區污染控制相關創新性實驗
我校環境工程中心積極開展與煤礦區污染控制研究項目相關的創新性實驗室,并以此為基礎,確立本科生創新項目和畢業論文設計課題,全面培養學生的創新能力,成為學生完成綜合設計性和研究型實驗的重要基地。學生從大一開始進行查文獻、寫調研報告等基礎訓練,大二和大三開展具體實驗,大四開展成果總結訓練,學習撰寫結題報告并。我們的創新實驗基本來源于科研項目,但是為了不給學生造成難度,又對科研項目進行了大量的改變,基本都是教師自己精心設計的面向本科生的創新性實驗。先根據傳統的混凝和沉淀實驗,添加礦井水污染治理的內容,設計創新實驗的第一個研究內容,即混凝沉淀處理礦井水。然后根據課堂講授的混凝沉淀水力梯度(G值)的理論知識,將混凝部分擴充為多級攪拌混凝實驗;根據淺池理論,將沉淀內容擴充為斜板沉淀池設計。最后將所有的內容合并起來,形成實驗名稱為多級攪拌+混凝+斜板沉淀處理礦井水的創新性實驗。在實驗教學過程中,學生根據下達的科研任務要求,充分發揮個人智慧,設計系統的實驗方案,并在充足的科研經費支持下,開發了用于實驗過程的多套連續裝置;獨立分析整個實驗過程所涉及的實驗參數,完成了一個復雜的工藝實驗研究,并提交系統的研究報告。這些改革既為教師和研究生完成科研任務提供了一定的參考依據和技術基礎,并充分調動了本科生學習和參加科研的積極性,培養了他們的創新素質,既促進了科研任務的順利完成,又提高了本科實驗教學的含金量。
3大力建設企業實踐基地煤炭特色
高校培養的環境工程專業學生,將來主要針對過程污染控制和“三廢”處理,因此在教學過程中首先要讓學生接觸和了解相關專業的典型生產過程污染控制,然后讓他們掌握全面的末端控制技術。這就要求本科生必須到生產第一線參加一個完整的生產管理周期,必須要到實習基地參加實習。實習基地是全面貫徹教育方針的有效途徑,同時為教師和學生理論聯系實際創造了條件;是增強學校科研活力永不枯竭的源泉;是推動科學技術轉化成現實生產力最佳途徑。因此,我們先后同潞安集團司馬礦、開灤集團、冀中能源集團、神華包頭煤化工公司、華能高碑店熱電廠、中關村環保科技園、北京市排水集團(北京高碑店污水處理廠、北京酒仙橋污水處理廠和北京清河污水處理廠)、邯鄲東污水處理廠、邯鄲西污水處理廠、首鋼焦化廠、太原焦化廠、北京燕山石化總公司煉油廠、北京市垃圾渣土管理處和北京市鷲峰森林實習場等建立起長期穩定的合作關系,為學生進行專業實習創造有利條件。在實踐基地的學習過程中,我們盡可能安排學生輪流開展相應的工業性生產實驗。如在首鋼焦化廠實習時,學生在指導教師和工程師的指導下,采集并分析焦化廢水處理構筑物中水樣和泥樣的化學需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、懸浮固體(SS)和MLVSS等參數,在顯微鏡下觀察活性污泥中的微生物。在工人師傅指導下,學會記錄工藝參數、維護現場運行的工藝設備,調整水處理過程的藥劑投加量、分析水處理裝置自動化控制系統。在處理現場,充分了解污染防治工藝設備和單元構造,并進一步掌握污染控制過程工藝參數的基本取值范圍和變化規律,幫助學生完成了“理論-實踐-理論”的積累過程,全面提高了學生分析現場問題、解決實際問題的能力,培養了學生的創新意識和創新精神,有助于未來成為一名優秀的環保工程師。
篇3
基金項目:本文系中國機械工業教育協會2011年度職業教育課題(課題編號:ZJJX11ZY006)的研究成果之一。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)13-0084-02
一、“過程控制裝置”課程的定位
“過程控制裝置”課程是生產過程自動化技術專業的核心課程,主要講授過程控制技術、控制儀表及裝置等相關知識,與“儀表調修實習”課程相配合。2010年,保定電力職業技術學院對本課程進行了顛覆性改革,將“過程控制裝置”課程和“儀表調修實習”課程進行整合,課程改名為“控制裝置安裝與檢修”,其主要教學內容包括各種熱工控制裝置的安裝、校驗、調試、運行維護與異常處理等操作技術,使學生達到熱工儀表安裝檢修中級操作工技術水平。教學組織形式由傳統的理論教學與實踐教學分開進行調整為理實一體的情境教學模式,學生通過課程學習過程中的操作實踐,積累解決實際問題的工作經驗并學習深入的專業理論知識,在自我設計和管理過程中,培養了團隊協作、溝通表達、工作責任心、職業規范和職業道德等綜合素質和能力。
二、課程設計的基本思路及教學實施情況
1.企業參與,基于控制裝置安裝與檢修工作過程重構課程
本課程開發的第一步是與企業共同分析確立崗位職業能力與工作過程,課程組教師通過以下形式與企業建立了密切聯系:走訪河北電力研究院、保定熱電廠、保定石油化工廠、定州發電廠等多個企業,深入企業進行崗位職業能力與工作過程調查;與控制儀表及裝置安裝與檢修人員交流,共商課程標準,共同建立更能貼近和滿足實際應用能力需求的情境教學體系;與企業一線從事儀表安裝檢修的畢業生進行交流,聽取他們對本課程建設的意見,幫助分析以往課程體系中存在的問題,并對教學情境的構建提出建議。
上述幾種形式的深入交流,確立了面向熱工控制儀表及裝置安裝與檢修崗位應具備的職業能力,從系統化的學習情境設計入手,遵循“以職業行為獲得知識”的認知規律,全面進行課程體系解構和重構,見圖1。
通過典型的工作任務分析,本課程設計了6個學習情境。情境1:控制系統的認知,情境2:變送器的安裝與檢修,情境3:調節器的安裝與檢修,情境4:執行器的安裝與檢修,情境5:調節機構的安裝于檢修,情境6:控制系統綜合調試。重構后的課程體系以控制裝置安裝與檢修工在崗需要完成的典型工作任務為依據確定學習領域。教學過程采用任務驅動,“情境、任務、教、學、做一體”的教學模式。
2.遵循認知規律,教學內容序化采用由簡單到復雜、由單一到綜合的原則
從認識控制系統與檢定一簡單儀表是否合格開始,讓學生建立起自信心,之后著手不同控制儀表及裝置的安裝、調試、投運、檢修,每個情境中由單一的任務逐步遞進到復雜的任務,有效激發了學習興趣,最終在自我開發的過程檢測與控制情境教學實訓裝置上完成大部分儀表設備的綜合調試與檢修任務。
3.在教學的組織和實施中采取基于工作過程的行動導向教學模式
“過程控制裝置”主要以培養學生職業能力為核心,以學生實踐教學為主線,構建基于工作過程的教學理念。由于本課程的專業性和實踐性都很強,根據實際情況采用了六步教學法、任務驅動法、討論教學法、現場教學法、多媒體教學法等多種教學方法,充分體現高職教育的職業性、實踐性和開放性。
“六步教學法”要求每個工作任務的教學均包括“資訊、決策、計劃、實施、檢查、評估”這一完整的“行動”過程序列,讓學生在自己“動手”的實踐中,掌握職業技能、習得專業知識,從而建構屬于自己的經驗和知識體系。
4.以評促學,建立了“過程考核與綜合考試相結合”的課程評學模式
(1)考核依據。目標考核和過程評價相結合;學生互評和學生自評;考核注重實踐能力,培養創新精神。
(2)考核方式。為了實現課程的目標,也為了客觀、全面、公平考核學生的職業能力、方法能力和社會能力水平和程度,建立科學的考核制度,改變過去教師一人評價的一言堂制度,而是圍繞以學生為中心的綜合教學評價,包括自我評價、成果呈現、學生互評、教師評價等多種形式,結合過程性考核成績多元全面地考核學生的真實水平。本課程采用工作過程考核、綜合考核兩種考核評價方式,分別占本課程總成績的60%和40%,考查學生的綜合素質和創新能力。
過程考核包括課前資料的收集、任務工單的填寫,實施過程的規范及團隊協作,課后作業的完成質量等。采用多種方法形式,如提問、觀察、抽查、教師對學習小組評價、教師對學生個人評價與學生自評、學生互評等,對學生的專業能力、方法能力和社會能力進行評價。綜合考試是在完成全部學習情境后,依據所覆蓋崗位對本課程的知識、能力要求,設計考核任務,編制試卷,采用技能操作、筆試、口試相結合的考核方式。做到考核內容崗位化,與職業技能鑒定對接;操作過程規范化,與現場安裝檢修規程對接。
5.積極開展技能競賽,引導學生自主深入學習
以控制裝置安裝與檢修工職業標準為依據,以職業技能競賽活動為載體,引導學生解決實際工程問題。通過競賽,檢驗了各參賽學生的團隊協作、計劃組織、工程實施等能力,促進了工學結合的人才培養模式改革與創新。
6.引入企業文化元素以及6S管理,以培養高素質技能人才為最終目標
通過各種展板、宣傳欄等方式引入企業文化元素,在教學過程中積極引入6S管理理念,培養學生甘于奉獻、愛崗敬業的職業道德,培養學生良好的團隊合作與溝通能力,培養學生良好的安全、規范、認同意識。
三、課程資源建設
1.實訓條件建設
由專業教師開發的“過程檢測與控制情境教學實訓裝置”投入使用后,為學生提供了更接近生產現場的可以實現教、學、做一體化的教學環境和實踐條件。學生可以通過本實訓裝置,獨立完成各種檢測儀表、自動控制裝置、過程控制系統的現場安裝、調試、運行、維護和檢修等學習性工作任務,能夠能較快掌握操作技藝,積累實踐經驗,提升競爭力,較快適應工作崗位。
本實訓裝置在滿足教學需要的的同時,也可進行熱工儀表檢修工、熱工儀表安裝工、自動控制裝置安裝工、自動控制裝置試驗工和自動控制裝置檢修工等多個工種的專業技能鑒定和職工培訓,對培養“雙師型”教師隊伍也起到了很好的促進作用。
2.課程資源建設
目前已建成的課程資源見表1。
表1 課程資源
序號 資源名稱 資源內容
1 學習資源 課程標準、校本教材、實訓指導書、多媒體課件、教師手冊、學生任務工單、自測題庫、理論試題庫、技能鑒定題庫、儀器儀表使用手冊、職業技能大賽題庫
2 拓展學習 參考書目、技術期刊、課外閱讀資料、崗位職責、相關網站
(1)構建了適用的校本特色教材。結合高職高專教學的特點以及控制裝置安裝與檢修工考證的需要,與企業專家共同研討、合作開發了適合高職學生的基于工作過程的校本教材。該教材打破了傳統教材以介紹原理性知識為主的學科式體系,完全以工作任務為核心,引進了企業標準和操作規范,學習內容與真實的校內實訓環境相結合,便于開展情境化教學。教材中每個情境分別由9大版塊構成,見表2。
表2 教材中學習情境的版塊組成
教材組成 主要功能
職業能力特征 通過本情境的學習和實踐訓練,學生所要達到的專業能力目標
情境描述 描述本情境通過學習之后必須掌握的技能和知識
子情境描述 描述本子情境學習的主要內容
相關知識 敘述了完成任務必須知道的理論知識和基礎知識,理論知識以必需、夠用為度
學習性任務 給出基本操作步驟和技術要求,作為學生行動領域工作的指導性操作規程
請你做一做 下達操作任務,學生采用“六步教學法”完成任務,提交報告和成果
知識、技能歸納 對本情境所學的知識和技能進行了歸納和總結,便于學生復習和鞏固所學的知識技能點
工程素養培養 知識技能的拓展
課后思考題 幫助學生自我檢查本情境內容的學習情況
(2)基于工作過程,適合六步教學法的教師手冊和學生任務單。教師手冊:任務實施的指導性文件,解決了教師怎么教和教什么以及如何評價的問題,是教師標準化教學應遵循的重要參考資料。教師以教師手冊為指導,可以按著“資訊、計劃、決策、實施、檢查、評估”六步安排教學。根據教師手冊上的評價標準考核學生的操作正確與否。
學生任務工單:解決了學生學什么、怎么學、如何工作的問題,是學生學習的重要參考資料。通過引導文法,學生自主學習完成工作任務所需要的知識。在學生任務單的指導下。通過“資訊、計劃、決策、實施、檢查、評估”六步驟完成工作任務。
四、課程進一步改革設想
發揮企業辦學的優勢,加強校企合作;“走出去、請進來”,通過多種途徑提高青年教師的教學水平和實踐能力;以典型工作任務為核心完善工作過程系統化的具有工學結合特色的教材和實訓指導書;建設該課程的網絡教學資源;跟蹤新技術發展,及時補充更新教學內容。
五、結束語
“過程控制裝置”是生產過程自動化技術專業的重點建設課程。該課程顛覆傳統教學模式,以職業崗位需求為根本,以實際工作任務為載體,以職業技能鑒定標準為參考,實現了基于工作過程導向的教學新模式,激發了學生的學習興趣,學生自主學習和終身學習的能力得到了增強,促進了學生專業、方法和社會等綜合能力的培養。
參考文獻:
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[3]姜大源.職業教育學基本問題的思考(二)[J].職業技術教育,
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篇4
文章編號:1004-4914(2014)08-247-02
一、背景
控制理論課程群包括自動控制原理、計算機控制技術、現代控制理論、智能控制技術等專業基礎理論課,重點研究自動控制系統的一般規律,包括控制系統的模型建立、系統分析、系統設計的基本理論和相關技術。其特點是概念多、抽象,理論分析和數學計算比重大。在講授過程中,若不注重教學理念、方法和手段的改革,就會讓學生感覺似乎在學一門“數學”課{1}。特別是在以信息化帶動工業化的進程中,信息技術日新月異,作為電氣信息類本科專業重要基礎的控制理論類課程教育如何應對,如何講授好“理論性強”的課程?讓學生不僅僅學習、掌握好基礎知識、基本理論和基本方法,更應該注重應用知識的能力與創新思維的培養,這也成為自動化及其相關專業教育研究和改革的重點。
針對于此,國內外很多高校對控制理論類課程的教學改革進行了積極的探索。{2}{3}其中,將“項目驅動”引入控制理論教學是教學改革的一種大膽嘗試,“項目驅動”教學法也成為近年來控制理論課程教學研究的熱點之一。{4}{5}
二、“項目驅動”在控制理論課程群中的教學改革實踐
項目驅動教學法是以項目任務為教學單元、通過完成項目來開展的一種教學方式。“項目驅動”教學法將傳統的學科體系中的知識內容轉化為若干個“教學項目”,圍繞著項目組織和開展教學,使學生全程參與,體驗、感悟、論證和探究。{6}黑龍江科技大學自動化專業是黑龍江省重點專業,專業教學組歷來非常重視控制理論課程群的教學改革。多年來教學組以“面向工程、項目驅動,夯實理論、能力培養、全面發展”的教育理念為指導,著力對控制理論課程群的課程體系,教學模式、教學內容、考核模式和成績認定方式等方面進行了多方位的深化改革。建立了現階段符合本校特色的“項目驅動”模式下分層分類的控制理論課程群的課程體系,充分把學生轉為學習的主動體,提高學生自主學習能力、實踐操作技能和創新應用能力,使學生具備在控制領域和相關工作中的工程應用能力,促進學生個人發展,為社會用人單位培養應用性和適用性人才。
1.科學合理地選擇項目。項目要和生產或生活實際密切聯系,具有探索的價值。項目所涵蓋的理論知識要能夠反映課程教學內容。項目的難度要適中。項目太簡單,學生會感到乏味,沒有興趣;項目難度太大,不僅會超出課程教學要求,還將打擊學生學習知識的信心和積極性,產生消極影響。學生通過翻閱資料、調查研究、總結分析等提出自己的觀點,要求這些觀點具有創新性,不能抄襲別人的觀點,學生完成作業的情況最后要和該學科的考試成績掛鉤。授課教師要認真控制理論課程的教學內容和教學目標,深入分析教學內容和目標,并結合學生的能力水平,精心選擇合適的研究項目。例如,自動控制原理部分的教學,選擇了“永磁式直流電動機PID閉環調速控制系統”項目設計。該項目要求利用電阻、電容等無源器件和運算放大器等有源器件搭接針對固定被控對象的PID控制器,并根據計算出的性能指標分析系統的控制性能。項目涉及了控制系統建模、系統分析及系統校正等方面的知識,完全可以覆蓋教學內容,且難度適中,學生興趣很大。
又如計算機控制部分的教學,選擇了“畢杯”全國大學生電子設計創新大賽題目――“自動循跡小車控制裝置設計”項目,要求用數字PID、最少拍控制等算法完成控制任務。對大滯后被控對象的控制,我們采用“某熱電廠二級鍋爐汽包溫度控制”項目,通過設計Smith預估補償器、達林算法控制器等驗證控制算法的有效性。為降低設計的難度,可將部分項目采用Matlab仿真的方式說明設計方案。設計較好地覆蓋了課程教學內容。學生感覺通過努力可以完成工作, 應用效果較好。
2.優化構建“項目驅動”模式下分層分類的課程體系。實施“項目驅動”教學必須合理調整現有的課程體系,構建從簡至繁,從基礎到應用的分層分類的課程體系,否則學生會感覺無從下手。“分層分類”的課程體系是將“項目驅動”按課程性質及學生類型分為三個層次,層次一:控制理論基礎通識教育;層次二:面向專業的控制技術教育;層次三:拓展學習與創新能力教育。每個層次都有其基礎教學內容和目標,形成一個完整、獨立的控制理論課程體系。課程設置如表1所示。
3.針對不同課程層次改革課程教學模式。“項目驅動”教學法是一種探究式教學方法,根據建構主義學習理論,學生掌握知識不是通過教師傳授得到的,而是學生在一定的情境下,借助老師和同學的幫助,利用必要的學習資料,通過意義建構方式獲得的。{7}因此,必須改革以往的“填鴨式”教學模式,讓學生自己去構建仿真、實踐系統開發的知識框架,才能真正掌握知識,形成能力。
(1)第一層次課程。第一層級課程主要針對剛入學的新生開展教學,因此教學中可采用“課堂理論教學為主,項目仿真為輔”的教學模式,重點內容精講精練,目的是夯實控制理論分析和設計所需的數學基礎,熟練運用控制理論分析仿真和設計工具,根據項目任務要求,學生將所學數學知識利用MATLAB仿真的形式完成項目的數學建模、性能分析、項目設計等過程,最后由教師對項目效果進行驗證。
(2)第二層次課程。在教學設計上,把項目實驗實習貫穿于整個課程的教學過程中。采用“項目導學+理論研究+仿真、實踐助學”三位一體的教學模式。所謂的項目導學,就是使學生接觸一個典型的研究項目,讓學生帶著問題學習所需的控制理論,明確項目任務、設計方案后,循序漸進地過渡到實驗仿真及實踐操作過程中。例如,在現代控制理論教學中,可引入倒立擺控制案例,教學前引導學生思考“如何設計控制器使一階倒立擺能保持平衡?”在該項目驅動下學生將學習和理解建立狀態空間模型,狀態空間求解、可控性、可觀性、李雅普諾夫穩定性判據,極點匹配、狀態觀測器設計等相關知識。在理論分析的基礎上,利用MATLAB控制系統仿真工具箱LTI進行項目驗證。有能力的學生還可以到國家級精品課教學基地――電氣工程實踐基地中現場設計和調試倒立擺控制器。
(3)第三層次課程。對于已經完成第一、第二層次課程的學習、具備了一定專業理論基礎的學生,應將第三層次課程的教學由課堂內拓展到課堂外,可采用基于“課堂+機房+實踐基地+網絡”的立體化教學資源的混合式教學模式,滿足起點不同、學習方式不同、學習能力不同的各專業、各層次學生的學習需要,提高學生自主學習的能力、創新應用能力、協作學習能力與自我管理能力,可進一步保障和提高課程教學質量。
4.改革課程考核與成績認定方式。考核方式采用單項考核與綜合考核、形成性考核與終結性考核相結合的方式。學生成績包括平時學習紀律、職業道德、學習情境考核、理論考試等方面。課程性質不同,考核方式也可以不同。
考試課:增加項目設計在總成績中的比重,課程成績=筆試成績+項目設計成績;選修課:選擇性考核,對于設計能力強的學生可采用“項目設計+答辯演示”的方式,“以評代考”;對于理論基礎比較扎實的學生可參考考試課成績評定方式改革。課程免修:素質高,能力強的學科可將技能競賽成績、參與導師科研情況與課程成績結合,采取自愿申請參加課程免修通過考核,以競賽成績、參加科研表現作為考核的依據。
三、項目驅動教學法的實施效果
幾年來,控制理論課程群課題組通過在授課過程中實施“項目引導、任務驅動”教學改革,取得了較為滿意的效果,控制理論教育教學質量有了明顯的提高。以黑龍江科技大學自動化專業為例,課題組在自動控制原理、現代控制理論、計算機控制技術等課程中分別引入了“電阻絲溫度自動控制系統設計”、“一階倒立擺控制器設計”、“煤礦井下通風機變頻控制系統設計”等十余項工程項目。在此過程中,學生自覺地參加到教學中來,從任務的理解,資料的收集,問題的分析和解決,學生都能獨立思考和獨立工作,而后再小組討論拿出解決方案。學生從原來的不敢發言到現在的主動發言,學生從被動學習變為主動學習,同時提高了搜索資料能力和自學能力。既鞏固了項目研究所需的控制理論知識,又激發了學生的鉆研精神。在2013年“瑞薩杯”全國大學生電子設計競賽中,我校自動化專業選送的參賽隊伍共獲國家獎3項,省一等獎8項、二等獎5項、三等獎6項。競賽獲獎率在獲獎的17所省內院校中排名第一,總成績全省排名第二。在全校評選的10篇電類專業優秀畢業設計論文中自動化專業優秀畢業設計4篇,占總數的25%。可見,這種教學模式不但使學生深刻理解控制理論的知識內涵,提高理論聯系實際、動手操作和解決實際問題的能力,而且有利于畢業生提前進入科研或工作狀態,直接獨擋一面地承擔科研或工作任務。畢業生深受用人單位歡迎,就業率在黑龍江省一直處于首位。
四、結論
“項目驅動”教學法創造了學生主動參與、自主協作、探索創新的新型學習模式。通過在課程中實施“項目驅動”教學法,不但鞏固了學生的控制理論專業基礎,而且讓學生接受工程和團隊工作的實際訓練,提高了應用專業理論知識解決實際問題的能力和創新能力,探索出了控制理論教學的新模式。
[基金項目:黑龍江科技大學校內科學研究基金項目,課題名稱:“項目驅動”教學法在控制理論課程群教學中的改革探索(項目編號:JY13-21)]
注釋:
{1}李昌春,韓力.自動控制原理課程建設的體會與思考.電氣電子教學學報,2010(2):74-78.
{2}趙可外.國外大學實踐教育的理念與實踐.國教育研究,2005(11):33-38.
{3}李東旭.對斯坦福大學的課堂教學模式的思考.高等教育研究學報,2000(4):81-82.
{4}梁曉明.項目驅動在《過程控制技術》課程中的應用.科技信息,2010(28):215.
{5}張正強.現代控制理論課程的教學探討.電氣電子教學學報,2009(31):31-32.
{6}傅四保.建構主義學習理論指導下的項目教學法初探.中國大學教學,2011(2):56-58.