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天津市劳动经济学校:自主研发实训设备 助推师资队伍建设
作者:周峰 李卫国 王建峰出自:天津市劳动经济学校发布时间:2017年10月31日

摘要:创新能力是信息时代教师素质的基本内涵和社会发展的迫切需要。天津市劳动经济学校在企业专家的指导下,以知行合一为原则自主研发的“四层式程控电梯实训设备”,充分融合了机械设计、电力拖动、可编程控制(PLC)等专业技术,该实训设备既可作为专项模块化训练,同时作为一套机电一体化设备,又可进行综合职业技能实训,提高学生的综合技能水平。研发过程中既锻炼了教师的意志、提高了他们的科研能力,又使所有参与研发的教师不同程度的获得成长,提升了师资队伍的整体水平,同时也为学校机电技术应用专业的建设与发展起到了积极的推动作用。

关键词:程控电梯;创新教学;师资队伍;自主研发

天津市劳动经济学校机电技术应用专业开设于2002年,2010年被评选为天津市骨干专业,2013年成为学校示范校重点建设专业。共有专业教师35人,目前研究生毕业9人,在读11 人,高级技师占65.71%,“双师型”比例达100%。建立并完善教师培养机制,打造了一支专业技能强、教学水平高、综合素质优、结构合理、专兼职结合的“双师型”教师队伍。

目前,机电技术应用专业有实训车间、实训室19个,校外实训基地15个,具有“教学、实训、鉴定、培训、生产”五位一体的多功能。与天津三星集团、天辅机电设备安装有限公司等16家企业签订校企合作协议,形成了“定岗订单、校企融合”的人才培养模式,构建了“两大模块、四大平台”的课程体系,推行“任务驱动、项目导向”的教学模式。建立由学校、企业和学生三方参与的,适应校内专业知识、实训教学和校外企业实践三个层面教学的“三方三面”学生评价模式。明确了机电产品维修和机电设备安装与调试两个专业建设方向,拓展了天车工和叉车工两个技能培养方向。充分发挥专业建设指导委员会作用,完善了校企合作、工学结合运行机制。积极参与社会服务与交流,提升了学校办学实力。历经十几年的专业建设,尤其在国家中职改革示范校建设期间,逐渐形成了自身的特色,并取得了较好的成效。

一、创新教学内容  提升教师水平

中职学校的教学要适应社会发展,教学内容应紧跟行业发展动向。在充分调研的基础上,聘请行业、企业专家论证分析,原有的教学内容比如电力拖动,钳工工艺,机械知识等教学内容已相对落伍,而适用于企业当前生产实际的新内容,如可编程控制(PLC)、传感器、自动化设备安装与维修等,正被开发为新的教学项目。学校机电技术应用专业虽然有多个实训室,能满足教学的基本需求,但每个实训室只能完成相对独立领域的功能,如“气动液压实训室”只能进行机械方面知识的认识和巩固,“PLC实训室”只能重点进行编程训练,均无法满足对学生进行机电综合技能的训练要求,市场上尚无理想的实训设备用于教学训练。为破解实训教学效率这一难题,必须尽快研发与新教学内容配套的高效实训设备。

为了更好地从事教育教学工作,教师的知识储备需要有一定的宽度和深度,这就需要教师不断更新、扩展自己的科学视野和知识领域。而科研是带动教学的最佳途径,没有科研的教学是没有生命力的。科研是知识创新的源泉,可以使教师获得更多的信息和技能,更好地开展教学工作。随着近年来中职教育的快速发展,教育科研能力也逐渐成为衡量中职教师教育教学水平的重要标准。提升中职教师的教育科研能力,对提高学校教育质量、提升学校办学实力、增强学校竞争力、促进学校发展将产生重要的影响。学校决定由机电技术应用专业教师自主研发,在资金、场地、人员绩效考核等诸多方面大力支持。

二、自主设计制作  促进队伍建设

1.多次论证自主研制

为解决机电技术应用专业教学中综合技能训练实训设备不足的问题,同时也为了提升机电技术应用专业教师的技能水平,提高机电技术应用专业的实训教学能力,加强青年教师科研创新能力,学校教师集思广益,在企业专家的指导下,经过多方、多次研究论证,集合了机电技术应用专业的大部分知识点,确定了研制方案——“四层式程控电梯模型”实训设备。

2.推动“教、学、做”一体的课程改革

设备研制成功促进了机电技术应用专业学生的综合技能的获得,同时对学校采用“任务驱动、项目导向”的教学模式提供了保障。设备的研制也促进了学校“教、学、做”一体化的课程改革,计划基于此设备开发《程控电梯实训指导说明》和相关资源。

三、准确定位目标  效果不断升级

1.以工学结合为教学目标

通过调研,确定了典型工作任务,再将工作任务转化为学习项目,以让学生学会工作为原则,拟定的“四层式程控电梯模型”实训设备,可完成如下工作任务:

1)电梯井框架安装、调试;

2)曳引部分安装、调试;

3)轿厢的安装、调试;

4)电气控制部分的安装、程序设计、调试;

5)保护部分安装、调试。

2.团队合作科学设计

1)团队构成。2013年11月初,成立由九名教师组成的研发团队,其中一名教师任组长,两名青年教师作为骨干。组长负责协调团队成员分工,指导、分配、落实团队成员工作,团队成员由机电技术应用专业理论及实训教师组成。他们的研发任务既相对独立又相互依存。

2)边学习边研究。2013年11月到2014年1月期间,各位参研老师,充分利用课余时间,查阅相关资料,了解电梯的控制原理,内部结构,控制过程和保护措施等,并通过实际乘坐电梯,掌握了电梯的外部结构和功能,为研发积累了大量的素材。设备的设计,不是将电梯简单的缩小复制,而是根据教学、场地、材料等多方面因素重新设计,参研教师根据分配的任务,认真研究,仔细设计,并组织7次会议进行研讨。轿厢及门的设计涉及外形尺寸、重量、控制等因素,李卫国和陈志刚老师不计报酬,经常加班加点研究、探讨,修改设计方案4稿,最终达到了理想的效果。

在研制过程中,企业给予了大量的帮助与支持,比如教师到电梯生产企业进行参观学习,企业技术人员给予技术上的指导等。

(3)确定设计方案。在专家的指导下,经过参研教师们的集思广益,反复论证设计,最终确定了采用四层作为制作标准,包括了一层上,四层下,以及二、三层的上下,既充分展示电梯的功能性,又将电梯的动作过程全部覆盖,同时也充分考虑学校实际使用情况,在有限的空间中尽可能完整的展示电梯的电气特性,最终完成了既能满足教学要求,又经济可行的“四层式程控电梯模型”实训设备的设计。

1  设计方案的相关资料

3.成功试制投入教学

1)修旧利废。按照设计方案,2014年2月起团队教师开始分步实施制作,为了节约成本,教师充分利用学校现有资源。陈志刚老师,不顾已近退休年龄,身体有病,亲自到学校仓库找寻学校装修剩下的合适的型材,并按制作尺寸要求切割、拼装电梯井的框架;李卫国老师充分利用维电实训的控制板、线槽、器件等,经合理设计制作完成了电梯控制电路的安装;王辰宸老师利用电子实训用的数码管、发光管精巧的拼装组成电梯楼层及上下箭头显示等等,正是老师们的不辞辛苦,勤俭节约,为设备的研制节约了大量的开支。

2)师生互动。在设备研发期间,老师都有自己的工作,都是利用课余时间研发制作,时间紧、任务重,为了尽快完成任务,参研教师组织课外技能小组的学生参与制作,在制作中,老师悉心指导,学生也积极动脑、动手参与制作,通过参与提高了他们的技能水平,也进一步提升了他们处理问题解决问题的能力,收到了很好的效果。

4.积累经验改进升级

教师们把制作完成的“四层式程控电梯模型”实训设备,应用于教学实践中加以验证,在应用中继续改进,以保证教学效果的最优化。2014年4月,在机电技术应用专业138班实训课使用中,实训教师发现电梯的显示控制中,安装量大且学生安装较困难,提出问题后,实训教师与参研教师课后经反复设计实践,改进了显示控制的安装,减少了控制线路的安装量,同时也能达到进一步提升学生单片机电路安装与编程能力。2014年5月,在机电技术应用专业139班实训课使用中,实训教师发现电梯的升降有时有不到位的现象,经过教师的反复观察,发现是由于配重不匹配造成的,后经3次调整、修改,解决了问题。通过改进升级的过程,使更多的教师参与进来,也提升了他们的专业能力。

四、发扬优良传统  加强校企合作 

1.学校政策的导向激励自主创新

学校早就有对于与教学改革、教学研究创新相关项目的制度保障,政策的支持,研制项目提出后,由学校审核批准成立项目研发团队,确定研发团队的组长,并协调多部门共同配合,同时在资金上给予大力支持,对团队教师,给予各方面的照顾,有利的政策提升了教师自行开发制作实训设备教科研的积极性,保证了设备研制的顺利进行。

2.爱岗敬业的传统促进自主创新

设备的研制,从论证、调研、开发、制作、调试到投入使用,都是教师在完成本职工作后利用业余时间,花费了他们大量的精力才完成的。设备的制作,必须依靠教师对本职工作的满腔热忱,只有教师具有强烈的责任感,事业心以及对教育事业的忠诚和热爱,才会不计报酬、不怕辛苦、甘于奉献完成任务。

3.校企合作为自主创新提供了技术支持

在设备研制的过程中,校企合作为学校提供了有力的支持。为了更好的研发设备,专门派教师去校企合作的单位浙江亚龙参观、学习、培训。从设备研制提出的肯定,调研阶段的配合,设计阶段的指导,到安装、调试阶段的专业咨询,再到专利的申报等,校企合作的企业给予我们强有力的支持与帮助,促成了学校自主研发的成功。

五、实际成果、成效及推广情况

1.实训效果显著提升

研发设备采用可拆卸的铝合金作为骨架,具备实际电梯的所有功能,便于学生直观、透彻地了解、掌握其结构及动作原理。该设备既可作为PLC、传感器检测、电气安装等专项模块化训练,同时作为一套机电一体化设备,又可进行综合职业技能实训,提高学生的综合技能水平。

2.学校科研能力得到肯定

实训设备的研制提高了学校教师的科研水平和能力,极大地促进了学校教师的创新精神,提升了学校教师的技术实力和研发实力,有效改善了实训教学条件。

在由共青团中央、教育部等共同主办的2014年“挑战杯——彩虹人生”全国职业学校创新创效创业大赛中,《四层式程控电梯模型》荣获大赛特等奖。同时,实训设备获得实用新型和外观设计两项国家专利,充分展现学校教学科研能力的不断提升。

3.青年教师快速成长

从研制开始到结束,参研教师增强了团队意识,拓展了知识领域,提高了动手能力,提升了综合技能教学水平,特别是两名青年教师,在“挑战杯——彩虹人生”全国职业学校创新创效创业大赛决赛中被评为优秀指导教师,促进了青年教师的快速成长。  

4.助推学校的教科研活动

通过自主研发设备的成功,激发了教师们教科研的积极主动性。教师在普通车床实训教学中,发现功能单一,经过教师的研究和探讨,提出加入多主轴,可以在实现普通车床的基本功能之上,高效完成成型零件加工、零件的打孔。整个设备结构简单,便于拆卸,也可作为课程的教具拆解组装,让学生们更加直观了解机械、电路结构,可谓一举多得。

六、体会与思考

自主研发教学设备是提高教师科研能力的一种良好途径, 通过教师自主开发新型实训设备,优化了学校的专业教学实践环节,同时也成为学校加强师资队伍建设的一项重要举措。

1.有利于提高教师的科研开发和实践动手能力

按照中职培养专业技术人才目标的要求,对学校师资水平提出了更高的要求。中职教育要求教师必须具备相应的教育教学能力、科研能力、实践能力和创新能力。专业教师既要较好地运用已具备的知识、技能,有效地进行教学工作,又要不断地获得新知识和调整自己的知识结构,使自己的知识结构处于最佳状态,以适应中职教学和教学科研的需要。

2.有利于优化实训教学资源

通过教师自主开发新型实训设备,能够针对教学中的实际需要,结合科研开发及课程实施,并及时补充教学中急需的、有利于教学优化的新型实训设备,这样可以使学校的实训教学资源获得优化配置,在新型实训设备的补充下获得最优的教学效益,从而更好地贯彻课程实施,提高学生的技能水平。

3.有利于降低实训教学的投入成本

通过自主研发“四层式程控电梯模型”实训设备,不仅使教师在开发的过程中获得业务能力的提升,而且,使学校在实训教学方面的投入成本大大减少。由科研骨干教师、机电教师和机械加工技师组成的设备开发团队,能充分利用学校的自有资源,把“教学—开发—教学”联结成流动循环系统,立足于教学,服务于教学,投入成本大大缩减的同时,又能给实践教学带来更大的效益。

4.有利于打造学校的专业品牌

中职教师不仅应该认真完成好教学工作,而且应该根据教学实践需求开发多种适合教学的设备,从而更好地服务于教学,并在可能的情况下申请专利产品,专利产品的开发和申请,并不只是企业的事务,也是职业学校科研成果的重要标志。本设备的研究工作,有利的推动了专业教师更好地进行实训教学的反思。成功开发的实训设备,即可成为专利产品,获得国家知识产权法的保护,更有利于学校进一步打造机电技术应用专业的品牌。

参考文献:

[1]孙连栋李晓敏.职业院校校内实训基地建设的研究.[J].职业教育研究.2006.(7);

[2]丁金昌校内生产性实训基地的探索.[J].中国高教研究.2008.(2);

[3]常秀文,赵华.中等职业教育“双师型”师资队伍建设综述. [J].中等职业教育(理论)2009年6月。

(责任编辑:毕艳莉)
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