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以系统工程思想指导专业课程的教学初探——以电气控制与PLC应用课程为例

  • 投稿百花
  • 更新时间2015-09-18
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文/杨洪钱

摘 要:当前,中职学校的专业教学与生产实际应用脱节,教学中各学科的横向联系松散、知识零碎、结构欠严密,知识体系处于片面的、纵向的、孤立的状态,本文试图以系统工程思想为突破口,把系统工程思想引入到专业教学中,以系统工程思想指导教师开展教学改革,运用系统工程的思想优化教学内容、教学设计与教学实施,构建基于实现工作任务需要的综合知识技能体系,提升学生综合职业能力。

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关键词 :系统工程思想 知识技能体系 技术与工程素养 综合职业能力

2015年5月国务院发布的《中国制造2025》是全面推进实施制造强国,把中国建设成为引领世界制造业发展的强国的战略文件。其中,健全多层次人才培养体系是确保完成目标任务的8个战略支撑和保障之一。

中职教育是健全多层次人才培养体系的重要组成部分,中等职业教育改革、人才培养要与制造强国战略需求相适应。加强对中职学生技术与工程素养的培养,使学生不仅有一定的理论知识和操作技能、较强的综合职业能力,还应该在专业教学中加强工程应用思维能力的培养,帮助学生有意识地、科学地、系统地构建自己的知识、技能体系,并应用到实际工作中,以适应国家制造业发展对相关工作岗位的从业要求。把系统工程思想引入到专业课程的教学规划与设计,以系统工程思想解决问题的方法,实现课程教学的整体优化,提高教学质量,是值得深入探索和实践的课题。

笔者依据系统工程的思想,结合教学实践经验,以培养学生的系统工程思想为主线,提升综合职业能力为目标,对电气控制与PLC应用课程的教学进行初步探索。

一、深入调查研究,更新教学理念,树立系统工程思想

1.对毕业生就业的追踪调研分析

毕业生的就业质量、就业稳定性、专业技术能力、职业能力的后续发展、企业对毕业生的使用与评价情况,是衡量中职教育办学成效的主要方面。笔者采用与企业技术员、管理员的座谈、问卷调查等方式,通过对近五届毕业生的就业跟踪调查,主要问题如下。

一方面,学生抱怨工作岗位技术含量低、工作辛苦、工资低、所学专业知识用不上、对岗位不满意、工作换岗率较高,许多学生多次换岗跳槽也没能找到自己满意的工作。另一方面,企业反映中职毕业生对岗位薪酬要求高、职业素质低,表现在工作中表达能力、沟通能力、协调能力弱、纪律性差、缺乏团队协作精神和合作能力;特别是中职学生所学的专业知识不能很好地应用于生产实际,存在不愿从事技术性不高的流水线工作,技术性要求高的岗位又不能胜任,频繁转岗、更换工作单位等现象比较突出。

综合分析认为,用人单位对中职毕业生的职业素质和职业技能更重视,对人才的需求表现在,要有一定的理论基础、动手能力强、会思考,能够运用专业知识和技能解决与岗位直接相关的生产技术问题的综合职业能力。学生发现问题的能力、查找原因的能力、解决问题的能力是中职教育的薄弱环节。

2.教学现状需要教学改革

长期以来课程的教学组织模式存在几个方面的不足。

首先,教学内容的选取。教师通常按照既定的教材内容进行教学,教学中可能实现的只是对教材罗列出的基础理论知识和对应的实验操作技能的掌握,学生所学知识技能与生产实际关联性差。

其次,各学科教学横向联系松懈、知识结构涣散,教师通常只对所教学科负责,对知识体系的构建仅仅限于对本学科知识的简单整合。而这一知识结构体系是片面的、纵向的、孤立的,与其他关联学科知识体系的横向联系不深,知识体系零碎涣散,学生因缺乏把各学科知识技能有机、有效整合的能力,不能独立构建应用于实际工作过程所需的综合知识技能体系,也导致学生不明白自己能用所学知识从事什么工作。

例如,电力拖动控制线路与技能训练与PLC技术应用两门课程的关联紧密。前者关注传统的继电控制技术的教学,为后者的学习提供基础,后者关注PLC先进自动控制技术的应用,是前者知识技能的延续、提高、深化。

通常这两门学科都是作为独立的学科安排教学,因而在课程教学中的关联极少,教学的结果就是学生既不懂如何实现把PLC技术应用于传统继电控制系统改造,又不懂如何把继电控制线路知识技能应用于PLC控制系统的设计、安装、调试。学生在继电控制技术学科中可能掌握的只是继电控制线路中基本的、典型的知识和技能;在PLC控制技术学科中可能掌握的只是基于理论层面上的PLC控制编程,当这些单一的、孤立的、低层次的知识技能在面对数控机床等科技含量较高的设备时,根本无用武之地。

再次,学校的教学内容、教学组织与企业的实际生产组织关联程度低,学生很难把所学知识自如、准确的应用到实际工作任务中,这也是为什么许多企业会产生误解,即中职学生在校学习的知识、技能对企业而言,可利用率低下、没有多少是有价值的错误认识。

为了破解或改善这样的局面,许多教师做了诸多方面的教学改革探索实践,但大多数还是围绕对某一知识技能的教学过程进行优化改良,没能根本解决如何帮助学生构建基于工作实际的知识与技能体系和思考解决问题的方法这一根本问题,所以当前的教学现状需要改革。

3.树立以系统工程的思想指导教学的理念

所谓系统工程,指设计新系统的科学方法,为系统的规划设计、试验研究、制造使用和管理控制提供科学方法的科学,是对所有系统都具有普遍意义的科学方法。它的最终目的是使系统运行在最优状态。

系统工程思想是“从整体出发合理开发、设计、实施和运用系统科学的工程技术,它通过各学科横向的综合,提出解决问题的方法和步骤,因此它是跨越不同学科的综合性科学”,可以认为系统工程的思想核心就是解决问题的方法论。

教师作为教学过程的组织者、设计者、咨询者、指导者,树立系统工程思想教学观,把系统工程思想引入到专业教学中,以系统工程思想指导我们开展教学改革,以强大的实践能力和教学设计能力,运用系统工程的思想优化教学内容、教学设计与教学实施,能够较好帮助学生构建基于实现工作任务需要的综合知识技能体系,提升学生的综合职业能力。

二、以系统工程思想指导教学改革的探索

当前中职专业课程教学最流行的教学理念是行动导向教学。在这一理念的指导下,开展以综合能力培养的项目教学法、引导教学法、案例教学法、项目与迁移教学法等为主要模式的教学,较好地实现了教学实施与企业生产实际相联系、专业实践实训学习与企业生产行动相结合,在对应职业岗位的知识、技能和关键能力方面的培养具有实效。

实施行动导向教学中,因受到学校师资、实验、实训设备配置等方面的制约,教学中仍然存在着学科知识技能体系纵向联系较深、横向联系不足,对知识、技能系统的综合构建力度较弱,综合职业能力培养意识还较弱。以系统工程思想指导行动导向教学设计,可以比较有效地解决这一问题。

1.以整体性、联系性观点进行课程整合,科学制定课程标准

系统工程思想解决问题的方法要求对任何对象都从整体性观点出发进行考察研究,把所研究和处理的对象视为有机联系的系统,在把握系统全局的同时,要特别注意各个部分、各个环节以及系统内部和外部环境之间的相互联系、相互影响、相互制约和相互作用。在处理问题时需遵循从整体到部分进行分析,再从部分到整体进行综合的途径,并把握和利用这种整体性和联系性,以提高整个系统的最优化水平。

课程标准是规定学科的课程性质、课程目标、内容标准、实施建议的教学指导性文件。以系统工程思想的整体性、联系性观点为指导,开展课程设计理念、办学定位、职业岗位需求、培养方向等方面的研究,科学规划课程教学体系、确定课程的地位、关联基础学科、课程用途、就业及未来发展的关系,提出课程整体设计原则,科学制定课程标准。

课程整合是课程标准制定的研究重点,课程整合就是基于整体性和联系性的观点把两门或两门以上学科有机地整合和融入,对课程体系的内容、结构进行重组,解决各学科教学中存在的割裂和对立问题,以联系的观点强化各门学科的联系,理顺知识的衔接和互补,以知识、技能为载体,改善学习资源和环境,提高学生获取、处理和应用专业知识的能力,革新传统的学习观念,改善学生的学习方式,提升学习能力,提高教与学效率,构筑面向未来社会的学习思想。

例如电力拖动控制训练与技能训练和PLC技术应用两门课程是机电技术应用专业的核心课程,它们的教学内容分别侧重传统继电控制和PLC控制,两者在内容和实践技能方面具有很强的互通和互补性,两门课程的整合要从学习领域确定教学内容、教材建设、教学计划、教学模式、评价模式等几个方面进行全方位的改革。构建系统的知识体系是否有助于师生在教与学中更好地完成学科知识体系有机融合,是系统工程思想在教育教学试验中成败的衡量标准。

2.以综合性的观点探索学科体系内知识与技能系统教学体系的构建

所谓综合性的观点,就是在处理系统问题时,把对象的各部分、各因素联系起来加以考查,从关联中找出事物规律性和共同性的研究方法。

根据电气控制与PLC学科的特点,以综合性的观点提出学科体系构建的基本框架及实施细则。电气控制与PLC课程是一门涉及计算机、电气控制技术、计算机控制技术、传感器技术等多门学科知识的课程,在机电技术应用类专业的课程体系中处于核心的地位。它横向综合了电工技术基础、电子技术、电气控制技术、气动与液压技术、变频控制技术、步进驱动技术、传感器技术等专业课程知识,是典型的系统工程。从培养目标、教学内容和知识体系结构等三个方面加强本学科纵向知识技能与其他学科及生产实际应用的横向联系,使学生学会构建对应工作岗位所需要的知识、技能体系,并能够迁移应用到其他工作任务中,实现教学实效最优化、最大化。对于教师来讲,也是学习实践新的教育教学思想提升教学综合能力的有效途径。

3.以系统工程思想合理构建专业课程教学资源

立足于技术与工程实践,以系统工程的思想整合现有的教学资源,将本课程的教与学特点融入到教学资源库的建设,充分发挥教学技术力量,将课程教学改革与专业建设结合,一体化运作,合理构建专业课程教学资源。

教学资源的构建应以开放式资源建设为目标,侧重师生对知识学习应用的意义建构,使教学设计从以知识为中心逐渐转变为以资源为中心,实现在丰富的教学资源的基础上完成学生各方面能力的培养,让学生成为学习的主体。是否有助于师生在教与学中更好地获取、处理和应用信息的能力是教学资源的再构建质量的评价标准之一。

4.教师是系统工程思想指导下教学改革的关键

教师是系统工程思想指导下的课程改革的实施者,教师对系统工程思想内涵的认识直接影响到课程教学改革的效果,调动教师的教研积极性、能动性和创造性是关键。教师深入学习系统工程的理论,加强对模型案例的学习研究,理解系统工程的概念、思想、方法,把系统工程思想贯穿于教学实施过程中,并注意培养学生的系统工程思想,提升学生的技术与工程素养,让学生学会应用系统工程理论和方法解决问题,使学生能够站在更高的角度,把握整体,统筹全局,学以致用,成为企业欢迎、自己满意的技术人才。

三、小结

总之,开展系统工程思想指导下的专业课程教学,对教学成效的提升具有重要的意义。作为教师积极探索和尝试新的教育教学思想,并在教学中身体力行、积极实践、积累经验,努力提高教育教学实效。

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参考文献:

[1]李惠彬,张晨霞.系统工程学及应用(北京理工大学“十 二五”规划教材)[M].北京:机械工业出版社,2013.

[2]喻湘存,熊暑初.系统工程教程[M].北京:清华大学出版社,2006.

(作者单位:福建省尤溪职业中专学校)