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【關鍵詞】汽車底盤 任務驅動 學生主體
一、任務驅動教學法的特點
以學生為中心,以任務為驅動的教學方式,即以完成一個個具體任務為線索,把教學內容巧妙隱含在每個任務之中,學生通過獨立或協作完成任務,學習新知識和新技能的方法目的在于培養學生發現問題 分析問題和解決問題的能力,培養學生獨立探索自主學習及合作學習的能力。
特點是 “以活動為主線、教師為引導、學生為主體”,改變了以往“教師講,學生聽”被動的教學模式,創造了學生主動參與、自主協作、探索創新的新型教學模式。在教學活動中,學習過程成為一個人人參與的創造實踐活動,注重的不是最終的結果,而是完成任務活動的全過程。學生在該活動的實踐過程中,理解和把握課程要求的知識和技能,體驗創新的艱辛與樂趣,培養分析問題和解決問題的思想和方法。
二、任務驅動教學法的實施
在底盤構造與維修課程中的運用時,教師可在教學中把汽車底盤構造與維修的內容分成解為若干任務,以任務驅動為導向,實現中職中技汽車類人才能力本位的培養目標。
(一)項目設置及任務分解
汽車底盤中每個系統部件的結構、工作原理、故障現象、故障診斷、故障排除都體現在汽車底盤的檢測與維修的全過程中。為此按照汽車底盤四大系統的結構特點,每個系統按照“功用à結構組成à工作原理à故障現象à原因分析à診斷à故障排除”的內容設置任務,并將任務分解成“從故障現象入手à分析故障產生原因à提出解決故障方案à實施檢測維修工作à驗收評估維修工作質量”等內容。
(二)教學過程
根據各個任務對學生需要掌握的知識和技能的要求,教師根據已分解的任務組織學生在具備“理實一體”功能的相關實訓室開展教學活動。教師邊講解邊演示,教學內容包括理論與實踐,理論與實踐交叉進行,根據項目內容由淺入深,循序漸進地學習,使每位學生能聽清楚教師的講授,看懂教師的示范操作,有足夠的時間和機會進行實際操作訓練完成各個任務后進行考核,最終實現項目的教學目標。具體教學實施的流程如下:(1)明確項目任務:教師提出任務,同學討論;(2)制定計劃:學生制定,教師審查并給予指導;(3)實施計劃:學生分組及明確分工,合作完成;(4)檢查任務:教師巡回檢查,發現實施計劃是存在的問題,解決問題;(5)評估任務:學生自我評估,教師評價。
以手動離合器異響(踩下離合器才有響聲)故障檢修的任務為例,介紹教學實施過程:
1.任務展示
教師教師根據教學內容設置手動離合器故障,創設情境,根據故障現象引起學生的學習積極性,并將學生分成若干個學習或工作小組,為每個小組配齊教學所需的器件。讓學生明確學習任務,啟發學生尋找解決問題的方法。
根據手動離合器工作狀態并結合汽車工作中離合器產生的故障,教師先引導學生利用所學知識自主分析各類故障產生的部位和原因,鼓勵學生積極思考,然后通過答疑、設問、點評等靈活的教學手段進行輔導。這一過程注重學生自我理解,樹立他們的學習信心。
2.計劃與決策
在學生掌握手動離合器的結構工作原理和故障產生原因基礎上,要求學生獨立進行診斷,制定出檢測排故的計劃,找出故障產生的部位,分析故障產生的原因并明確解決故障的方法。在制定計劃時,操作步驟不是一成不變的,但在關鍵的步驟上必須加以強調,特別是特定的操作、不可回避的步驟一定要給出,否則學生不能達到目的,往往會產生畏難的心理,從而對任務的完成產生負面影響。如本任務須引導學生通過想象故障原因,再組織學生討論制定維修計劃。這一過程培養學生發現問題分析問題解決問題的能力。
3.實施計劃
教師在強調盡量不出現誤操作的情況下,鼓勵學生大膽嘗試,就問題的出現加以引導并給予鼓勵,不因出現問題而責難學生。操作任務的設計應多考慮學生可能出現的操作問題,盡量在操作前給予提示,以節約學生對細小問題的探究時間,提高課堂的效率。由學生分組實踐,自主查明和排除離合器異響的故障。
4.檢查任務
學生實踐操作過程中注意巡查,及時發現問題、解決問題,了解每組學生的動手情況。教師要引導學生對所學的知識進行拓展和細化,并建立起與過去知識的聯系,加深學生對知識的記憶和理解,完成真正意義上的知識建構。
5.評估任務
教師組織學生開展工作成果展示及交流活動,讓各小組在展示本組工作成果,進行充分交流的基礎上對本小組的學習和工作進行總結,課后需上交課程實訓報告。并在在完成本任務后,教師組織學生按小組進行考核,考核分為專業理論考核及專業實踐技能考核。專業理論考核以口頭表達結合書面的實訓報告的方式進行,專業實踐技能以現場解決實際問題的方式進行。在考核過程中應做到每個小組的成員既有分工又有合作。這一過程注重培養學生獨立解決實際問題的能力及團結協作的合作精神。
根據當下對汽車運用與維修類人才的培養目標及要求,汽車底盤構造與維修課程需改變傳統的理論教學占主導的教學模式,運用先進的教學方法,提高課程教學效果。實踐證明,通過任務驅動法的運用,學生掌握了先進的汽車運用與維修的專業知識,把握了新的汽車維修方法和理念,增長了自身的專業知識,提高了專業技能水平,真正做到了學有所獲、學能所用,為今后的就業和發展打下堅實的基礎。
參考文獻:
[1]張志俊.任務驅動教學法與項目教學法在高職教學中的聯合運用[J]武漢船舶職業技術學院學報,2010,(3):114-116.
關鍵詞 項目教學法 學生主體地位 教師主導作用
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A
項目教學法”主要由實施的教學項目、教師和學生的活動、模擬的工作情境和實施結果四大要素構成,是通過實施一個完整的項目而進行的教學活動,其目的是在課堂教學中把理論與實踐教學有機地結合起來,實現一體化教學,使學生的創造潛能充分發掘,培養學生解決實際問題的綜合能力。
1 項目教學法中學生的地位和作用
在古代,我國教育家孔子就認識到學生的主體性,曾說:“自行束修以上,吾未嘗無悔焉。”這個論述中,孔子的教育對象是學生要自己愿意求學。而項目教學法中,項目的實施是以學生為中心的,沒有學生的參與積極性,項目教學就難以開展,教學效果就達不到預期的效果。我們根據學生喜歡動手的特點,先讓學生在實訓室動手去拆裝汽車的零部件或總成,讓學生對汽車的零部件產生感性認識,并在動手的過程中產生疑問,并想法去解答。從而激發學生的求知欲,讓學生知道自身缺乏的知識,產生問題“還不能夠處理”的情境。這時,教師就可針對學生的存在問題給予解答,結合教材確定項目,調動起學生參與項目的積極性,讓學生成為學習的主體。項目教學法要求教師從實際出發,采取一系列恰當有效的方法:
1.1 教學項目的選擇
合理確定教學目標是根本,項目的選取是項目教學成功的關鍵。在教學項目設計中,教師如果不注意結合學生、環境及課程特點,容易引起以下教學問題:第一,若教師缺乏實踐及前沿知識,講課就會不透徹。第二,若教師只了解專業內容,不了解學生的認知過程,則課程的進程沉悶。第三,若教師只看到學生的缺陷,不去了解新時代學生的特點,則學生主動學習性較差,達不到課程教學目標。第四,若教師只知道學科體系,不知道按課程的能力目標重組教材,則不能滿足職業能力培養目標要求。第五,若教師不注意授課方法,課堂把控性較差,上課只介紹專業內容,只訓練專業能力,不訓練學習能力,則課程內容缺少“可持續發展”這一重要內容。
因此,教學項目的選擇,要滿足多方面的要求。既要體現專業課程教學目標的要求,又要結合學生的實際情況,根據他們的知識基礎,精選具有發展前景與實際應用價值的目標任務。還要依據學校實訓室的現有資源選擇實踐項目,因為如果選取的項目沒有相應的設備支撐,則不能滿足實操的要求,造成紙上談兵。因此,在項目的選擇上要使學生產生興趣,能真正學到一些知識與技能,成為滿足職業技能基本要求的人才。
我校綜合汽車運用與維修等專業課程設置的要求,又兼顧到職業需求和崗位的設置,將汽車模塊化任務分為汽車機修技術,汽車電子技術,汽車故障診斷技術,汽車車身修復技術,汽車美容與裝飾技術,汽車保養與維護技術六大塊,讓學生在“學”中“干”、在“干”中“學”,使學生的理論知識和實踐能力都得到相應的提高,教學效果也很明顯。
1.2 如何進行學生能力的培養
由于場地和設備的限制,通常項目教學法采用分組教學。小組成員應由學生自我組合為主,體現學生的主體地位,老師根據實際情況再做微調,盡量做到好中差生搭配平衡,防止出現個別組不參與,不動手的極端現象。一般每組3~5人,指定小組長負責領取工具,協調本組同學分工,在項目實施過程中培養學生協作和團隊精神。為明確任務,教師應將事先準備好的書面工作計劃發給每個小組,以便學生有步驟地進行工作。
1.3 考評方式的多樣化
教學評價也就是檢查項目成果,進行成績評定。我們采用了基于工作過程參與的實訓考核方式,在學生考核成績里面體現其全程實訓每一個環節的表現情況。對每一個教學項目,都有相應的考核表格,使學生明白項目考核的基本要求,如對發動機的拆裝實踐操作的測評,除對拆裝過程的每一個步驟是否正確,及對工量具的選取與使用是否合理進行打分外,還要跟蹤觀察學生在整個操作過程發揮的作用,通過小組成員的討論互評,對學生的綜合能力進行全面測評。如有的學生團隊協作精神很好,主動及時傳遞工具,有的學生動手能力很強,準確操作。這樣發現學生的長處,對學生實施有效的評價。教師在點評中要分析各組的優秀之處和不足地方,激發學生的競爭意識,引導學生向優秀的小組學習,改變不足,從而提高學生的綜合技能。
2 項目教學法中教師的作用
如果“把教學的過程當作知識授受的過程,教育者對受教育者進行單向的灌輸,受教育者只是對教師所教授的知識進行‘無錯誤的復述’,教學過程不僅只成為知性的獲得,而且還扼殺了生命的靈性和創造”。①這顯然不符合現代教育的要求,也不是項目教學法的本意。
我們要處理好發揮教師主導作用與學生主體性之間的矛盾:放棄教師的主導作用,學生無人引導,則使學生放任自流,老師失責,不能使學生有效學習;限制、壓抑學生的積極性,則不能體現學生的主體地位,教學質量的提高就不能實現。
學生積極性的調動是教學過程順利完成的關鍵。這就需要在項目教學法中結合啟發式教學。孔子精辟地論述了啟發式原則:“不憤不啟,不悱不發,舉一隅不以三隅反,則不復也。”②又曰:“可與言而不與之言,失人;不可言而與之言;失言。知者不失人,亦不失言。”③這要求教師在教學進程中,要準確把握學生的思維狀態,如果學生還處于只知其一不知其二的狀態,教師要耐心引導學生,不要在學生未經思考的情況下就把結果告知;當學生已處于告知一而能推知其余的狀態,教師就應該適時誘導,引發學生向更高的思維層次推進。而學生隨著理解的深入,會產生更多的疑問,并力求解答。教師也在學生的疑問中,要不斷更新深化自己的知識,才能滿足學生的求知欲望,達到教學相長的效果。如離合器的拆裝作業,在拆卸認識各部件時,讓各小組討論零件的作用,在使用過程中容易產生什么故障,對汽車行駛造成什么樣的影響,這樣一步一步引導,使學生在討論尋求答案的過程中掌握離合器的檢修方法,既完成了項目,又進一步拓展了知識。
3 總結
以學生為主體全程參與實訓過程的教學方式、考核方式的改革,老師在其中的引導,積極調動了學生學習的主動性,實訓環節學習熱情得到明顯提,實訓教學的效果得到較大的改善。
注釋
① 馮建軍.生命與教育[M].北京:教育科學出版社,2004.
關鍵詞:ARCS模式;課程教學;運用
一、引言
《汽車自動變速器結構、原理和檢修》是汽車檢測與維修專業職業技能培養的核心課程,主要培養學生運用汽車自動變速器的基本原理、檢測方法和對常見故障進行檢修的能力。該課程綜合性較強,專業程度高,學生不易掌握。
就技工學校現狀而言,學生中普遍存在基礎差、底子薄、缺乏學習積極性等現象。如何組織教學?如何激發學生學習興趣,提高該課程的教學效果?這對我們教師提出了較高的要求。如果不探尋學生的學習心理,單純地靠講解理論然后動手操作,就會使學習顯得枯燥,教學難度大,學生不易理解,也就很難獲得預期的教學效果。根據學生的認知規律,采用ARCS模式,在認知―講授―實操訓練的教學步驟中,時刻掌握學生的學習心理,便于學生對專業知識的理解和掌握,也方便老師對學生因材施教,體現了其獨特的優勢。
二、ARCS在教學過程中的運用
學習的主動性是至關重要的,在缺乏學習意愿和學習意志的情況下,學習不會發生。ARCS是一種啟發和培養學生學習主動性的教學模式,這種模式是通過引起學習者的注意(Attention)―使他們感到關切(Relevance)―幫助他們增強信心(Confidence)―使得他們獲得滿足(Satisfaction)來培養學習動機的。筆者在《汽車自動變速器結構、原理與檢修》課程的教學中采用了這一模式,創設了一種輕松、活潑的氛圍,使學生對該課程產生了興趣,同時鍛煉了他們的交流能力和團結協作能力――圍繞學生的注意、貼切性、自信心和滿足這四個方面來設計教學,形成相應的教學策略,激發他們在課堂教學中的學習動機。
(一)第一方面是吸引學生的注意
注意力集中是進行有效學習的前提條件。學生的注意力常會被新奇的、不一致的或不確定的事物所吸引。教師可以運用新奇或意料之外的事情來激發學生的注意力。
1.學習材料的新異性
要引起學生的注意,首先要利用學習材料的新異性。比如在給學生上第一節課的時候,筆者從網上下載了兩幅圖片,夸張地展示了一位司機為應付復雜路面而頻繁換擋的“狼狽”,一位靚女在盤山路上開敞篷車,頭發飄逸的“瀟灑”,使學生在感受到自動變速器的便利和優勢的同時對其產生了濃厚興趣。
2.教學導入課程的趣味性
要引起學生的注意,可以用學生經歷過或正在經歷的事例來引入教學。
比如在講解自動變速器掛擋使發動機制動時,筆者在黑板上畫了一條長長的“坡”然后提問:“從山頂到山下,是掛擋好呢,還是不掛擋(N擋)好呢?”這時,學生中間出現了兩種不同的意見,而且都說出自己的道理,教室變得活躍起來。然后,筆者分析掛擋與不掛擋的區別,并順著思路提出“發動機制動”概念,學生經過自己的思考后很快掌握了課堂上的授課內容。
3.語言的強度
教師幽默有趣的語言,輕松活潑的表情,抑揚頓挫的聲調都能引起學生的注意。比如在總結自動變速器執行器中單向離合器的作用――“有單向離合器參與工作的檔位就沒有發動機制動,沒有單向離合器參與工作的檔位就有發動機制動”時,筆者將每一句話中的“有”和“沒有”用彩色筆顯示出來,并用突出的聲調表達,同學們很快就記住了這個結論。
4.教學方式、方法的新異性
如在講述豐田皇冠自動變速器時,學生對一種結構比較容易掌握,另外一種結構掌握起來有困難。針對這種情況,筆者找來兩個立體魔方,以白色中心塊做底層,讓同學甲和同學乙同時進行操作,要求達到同樣的復原效果。這樣,學生的注意力自然就被吸引了過來,激起了他們探索和思考的熱情并很快就弄明白了兩種結構的聯系,增強了學習的信心。
(二)第二方面是教學內容的貼切性
學生對某一事物的關切程度能夠決定他們對這一事物的學習深度。通過調查發現,很多學生對為什么要學習這門課程還很迷茫。所以在上第一節課時,筆者就將學習這門課程的意義進行表達,使學生懂得學好該課程將為今后參加工作帶來極大的好處,這樣對提高他們的學習積極性帶來了幫助。可以播放汽車緊急制動轉彎的電影鏡頭,學生會覺得“很好玩”。此時分析檔位狀況和各傳感器的工作情況,教學效率會大大提高。
(三)第三方面是幫助學生樹立學習的自信心
信心是開展有效學習的重要前提,有信心的學生即使遇到了學習困難也會百折不撓地去克服它。這就要求跟學生一起尋找解決問題的方法,并不斷地對他們進行鼓勵。在講述自動變速器工作原理時,一般的原理講解和公式計算難于引起學生的注意。通過設計一些教學工具進行教學卻往往可以收到很好的效果。比如在講述豐田A341E自動變速器行星齒輪排的工作時,要將從動輪與主動輪之間的方向變化和速度變化解釋清楚是不容易的,往往是老師費勁,學生難懂。為了吸引學生主動參與,激發他們探索和思考的熱情。經過課前準備,在上課展示了如圖所示的教具。這種教具的優點是,學生對自動變速器的單排行星齒輪機構的三元件:太陽輪、齒圈和行星架之間的相互運動關系有一個直觀的認識,通過學生上講臺操作,只要留心觀察,學生自己就可以弄明白各輪之間共八種的運動關系,這就使他們克服了學習障礙,增強了學習信心。
(四)第四方面是使學生有經過努力,有所收獲的學習滿足感
如果行為的后果與學生的期望一致,而這一后果又是積極的,那么學生的動機就會被激發。不斷地讓他們感受到學習的價值和樂趣,體會到學習的滿足感,就可以長期地維持學習者的主動性。這就要允許學生在實際情景中盡可能地使用新獲得的技能,而在學生完成了一個較難的任務時,用語言來強化他內部的自豪感,并適時的鼓勵已經掌握了某一任務的學生去幫助那些還沒有學會的學生,使每個學生都覺得受到了注意。在成績評價方面,側重于幫助學生對自己的工作做出評價,避免使用外部的成績表現作為評價標準。以帕薩特B5的01N自動變速器為例,在實訓鞏固階段,本人對以往使用的《自動變速器維修工作頁》進行了改進,加入了兩個項目。一是“我的進步”,為的是讓學生客觀地評價自己的工作狀態,發現自己的每一個進步;“小組成員互評價”項目,為的是讓每一個小組成員在項目實訓中都能充分參與,發現自己是小組里面不可或缺的重要成員。使用新的工作頁后,學生會覺得每一節課都學有所得,并從中得到滿足;而實訓小組的全員參與,使學習氣氛輕松活躍,也鍛煉了他們的交流能力和團結協作能力。
三、結束語
《汽車自動變速器結構、原理和檢修》是一門綜合性很強的課程,重點培養學生動手拆裝能力和分析問題、解決問題的能力。通過參閱大量ARCS文獻資料,結合教學實際情況,筆者認為ARCS模式對技工學校汽車維修專業課的教學開展富有成效。實踐證明,在汽車自動變速器課程中運用ARCS組織教學,能使學生學習興趣得到提高,學習主動性明顯增強,同時對自己的學習效果也有一個比以前更加清晰的認識。學生基本掌握了自動變速器的工作原理和拆裝操作技能后,對疑難問題的解決也有了一定的見地和思路。
參考文獻:
[1]高利明.調動學習動機的ARCS模式和教學方法的選擇.天津電大學報,1997(3):13-16.
關鍵詞:教學目標 教學過程 教學內容 教學評價
中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2013)03(b)-0183-01
1 教學目標
根據《汽車電氣》教學大綱、《汽車空調維修工國家職業技能鑒定標準》、《汽車電氣維修工國家職業資格標準》,考慮到中職學生目前的現狀和以后實際工作的需要,確定本節課的教學目標是以下幾方面。
1.1 知識目標
(1)能敘述汽車空調的基本組成及功用。(2)能敘述汽車空調控制電路常用控制裝置的作用及簡單原理。(3)能敘述汽車空調控制電路常用電路的組成及工作原理。
1.2 能力目標
(1)正確認識和使用汽車空調面板各按鈕。(2)認識汽車制冷系統各部件的位置及作用。(3)通過實踐操作,能夠初步判斷和檢測壓縮機電磁離合器控制電路、鼓風機控制電路、冷凝器風扇控制電路和發動機怠速控制電路的簡單故障。
1.3 情感目標
(1)感受空調給人們帶來的舒適感,激發學生學習知識的興趣。(2)通過實踐操作,培養學生規范操作和文明生產的職業習慣。(3)通過實踐操作,培養學生在工作中嚴謹認真的作風和在檢修中認真做好記錄的職業習慣。(4)通過實踐操作,嚴格落實“整理、整頓、清掃、清潔、素養、安全、節約”的7s管理理念。
2 教學過程
2.1 教材分析
《汽車空調電路的檢測與維修》課程選用的教材為機械工業出版社出版的《汽車電器》。該教材是汽車運用與維修專業――機電維修專門化方向課程教材。
教材采用項目教學,任務驅動的方法編寫的。內容分為汽車電源系統、汽車啟動系統、汽油機點火系統、照明信號系統、儀表和報警系統、汽車空調系統、電動車窗及刮水系統的檢測與維護,汽車解碼器的基本操作,傳感器的檢測九個項目,每個項目由若干個任務組成。
2.2 教材處理
為了更好地適應寧夏銀川市汽車4s企業的需要和教學實際,提高教學效率,我以中等職業學校汽車運用與維修專業學生所必備的汽車電路維修技能為主線,對教學內容進行有效的整合,遵循“實用為主,夠用為度,應用為目的”的原則,降低理論教學難度,簡化以學科知識體系為基礎的知識要點的講述。強調以典型工作任務引領,在“做中教,做中學,做中悟”實現學生對相關知識和技能的建構遷移。
2.3 教法學法設計
(1)教法設計。在教學過程中針對中職學生首先要解決的是如何激發學生的學習興趣的問題。而中職學生的現狀恰恰是缺乏學習興趣,所以教師的教學要以激發學生的學習興趣入手。“興趣是最好的老師”,在教學設計中解決如何激發學生的學習興趣是教學的首要問題。在教學中發揮學生的主體作用,使學生愿意學習,主動學習。
在教學設計中充分體現“理實一體,做中教,做中學”的職業教育理念,讓學生學有所用。“以職業能力為主線,崗位工作任務為起點”,始終把學生放在教學的首位,以學生的全面發展和個性發展為中心,學做合一。
在教學設計中充分體現“因材施教,分層教學”,對于學習基礎較差,學習主動性不強,自控能力欠佳的中職學生采取“先看―― 再模仿―― 最后獨立完成”的學習方法。
在教學設計中充分體現現代教學手段與傳統教學手段的結合。現代教學手段要因效果而選擇,要“適量、適用、適合”。針對性的運用傳統教學手段,實現教學效果的最優化,達到更加關注課堂中學生的情感態度和價值觀發展的目的,使傳統教學手段和現代教學技術有機融合,解決學科教學中的重點和難點。
(2)學法設計。我校2010級汽車運用與維修中職班共有40名學生,全部為男生,本學期(第三學期)開始學習汽車電氣的檢測和維修。學校現有浙江天煌科技實業有限公司生產的THCEZX―1A型汽車整車(帕薩特)電氣系統實訓考核裝置10臺。
為了便于教師指導和學生學習,現將40名學生分為10組,每組4人,每人一份實訓手冊,根據學生的學習能力強弱搭配。
第一步,老師在實訓臺上事先設置好故障(一),老師先進行示范,再由能力較強的1名學生,根據故障現象和老師在課堂上的講解,進行故障檢測及維修,其余3名學生在一旁觀摩和思考。故障排除后,由這名學生向其他3名學生講述發生故障的原因和檢測故障的思路和方法。然后,其余3名學生按照同樣的方法排除同樣的故障每人做一遍,能力強的學生在一旁指導。使每一位學生對電氣故障的檢測維修有一個入門。知道根據故障現象先做什么,后做什么。
第二步,為了使每一個學生的動手能力都能得到鍛煉,采取輪流的方法,由老師設置故障(二)、故障(三),每一個學生獨立去排除故障,同時記錄每個學生排除故障的時間。
第三步,每個學生將自己所排除的故障的過程進行整理,按實訓手冊上的要求進行填寫。然后進行小組討論和總結,將在檢修中弄不明白的問題列出,并反饋給老師。
第四步,老師根據每一個小組反饋的問題,集中在教室進行講解。
2.4 教學流程
五步教學流程圖符合中職學生的認知規律,體現了專業教學的科學性、客觀性的要求,在感官認知、行動體驗、反思內化過程中完成學習任務,掌握技能(見圖1)。
2.5 教學反思
(1)激發興趣,項目導入。汽車電路的檢修是一個比較難學的內容,根據教學經驗,在教學中創設情景推出項目任務,引導學生梳理知識儲備,激發興趣,完成項目任務,能起到事半功倍的作用。
(2)先模仿,后獨立完成任務。在汽車電器檢修中,針對故障現象,如何下手檢修,對中職學生來說確實是一大困難。檢修思路是通過模仿開始,動手去做,深入理解,最后提高。
關鍵詞:發動機生產線 流水線工藝 PLC控制器 現場總線 自動線實訓系統
中圖分類號:U464 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2014)05(a)-0001-03
Abstract:The engine manufacturing technology is very important to the quality of the car. The car engine production conveyor line in a sequential operation of the assembly line process. The automatic control system using PLC of the Germany Siemens company - 300 series controller as the main body of the whole conveyor line controller, I/O system as a control signal acquisition system, the Profibus field bus technology to communicate, automatically moving engine parts for linear, rotating, lifting, flip, and so on.Using WinCC software interface to form into a system operating monitor product quantity, production rhythm of monitoring. The team members on this basis, according to the actual production to make the corresponding transfer machine is suitable for school teaching practice system, the development of teaching equipment.
Key Words:Engine Production Line;Assembly Line Process;PLC Controller;Fieldbus;Automatic Line Training System
汽車的動力來自發動機。為了提高了工作的效率和優化了工作流程我們將發動機生產線分為5個子系統,包括缸體生產線、缸蓋生產線、曲軸生產線、凸輪軸生產線及發動機裝配線,以便對發動機主要零件進行機加工和裝配。在每一條生產線上有多個完成不同作業的工位,在一定工位上安裝的轉臺,舉升臺,翻轉機等設備。如發動機總裝工藝流程就包括:機體上線翻轉涂膠、裝后端蓋裝活塞連桿翻轉擰緊連桿螺栓裝機油泵、水泵裝飛輪裝離合器總成測定曲軸驅動力矩裝油底殼裝汽缸蓋裝機油濾清器、發電機裝凸輪軸裝變速箱裝啟動電機總成泄露試驗送試驗。在汽車發動機裝配過程中,汽車發動機裝配線是一個對發動機順序裝配的流水線工藝過程,每個工位之間是流水線生產。本文研究的任務就是對發動機生產輸送線進行規范化,模塊化設計。這樣對使用者來說,既簡潔又節省時間。每個環節設計最優的自動控制系統才能保證生產的連續性和穩定性。
1 輸送線設計方案
我們設計生產輸送線主要采用摩擦輥道和啟停式動力輥道、自動升降機系統、機械手。在線上為了方便在不同的工作面上裝配,配備自動翻轉機以提高效率。一條發動機裝配線要保證發動機的裝配技術條件,要保證裝配節拍,實現高效率;要多機型同時裝配,實現高柔性;要有效地控制裝配精度,實現高質量。要實現以上幾個方面必須從生產線的規劃開始著手。要在總裝線和分裝線上設計柔性輸送線。
1.1 現動機生產輸送線應該具有如下功能
該輸送線方案如圖1所示。
1.2 設計輸送器件
(1)軌道:軌道是整個摩擦輸送系統的運行基礎,平滑、順暢的輸送軌道是系統平衡可靠運行的關鍵。
(2)道岔:道岔是改變載貨小車的行走路線的裝置,按走向又分為分流、合流道岔兩大類。
(3)停止器:停止器是用來控制工件在輸送線路中的安全準確停放位置,通常布置在工件轉掛處及輸送線路發生變化的道岔處,主要是安全阻車的作用,防止臺車因慣性或其它原因發生時,造成系統的損壞。
(4)止退器:通常和停止器配合使用,布置在停止器后邊,用于防止小車運動慣性后退。止退板以本身的自重復位。
(5)移載軌道/升降軌道:因摩擦輸送機有工位節距上的單元驅動,所以很容易實現物品(軌道)的平移、旋轉和升降功能。
(6)升降機:升降機在輸送系統中起著關。
1.3 輸送線工位設計
(1)具體設計正常加工過程(各工位沒有不合格):走主干線,如下:
ap10ap…ap45..ap60D02D06D07ap80ap90D10AP80AP90ap95..ap900
(2)自動工位加工不合格時(以Ap80工位為例)走返修路線如下:
不合格時走:D10D9M80,M90(ap80,ap90返修工位)。如返修合格時D8D7D10ap95;如返修不合格時從轉臺D8下線維修下線維修后D8D7AP80AP90D10AP95AP900。為了提高效率,節省空間和資源我們將兩個自動工位Ap80,ap90設計成共用一個返修工位m80,m90。
2 汽車自動生產線實訓裝置設計
結合發動機生產線工作原理和工藝,項目組成員開發了適合學校教學的汽車自動生產線實訓裝置本實訓裝置貼近工業現場要求,是典型的汽車自動生產線,設備從選材、工藝、流程、結構、控制等各方面都從實際工業現場出發,考慮工學結合要求,有機融合了機械、電氣、氣動、傳感器、交流電機變頻調速、步進電機驅動控制、伺服電機驅動控制、直流電機控制、PLC控制及工業通信等多種技術。通過該實訓系統的工作任務訓練,能較好地鍛煉程序編寫設計能力、自動線設計開發能力、自動線連接與調試能力、工程實施能力和安全意識。引導高職院校、機電及自動化等專業教學改革,滿足汽車生產制造、自動化技術專業的核心能力訓練要求,突出強調技術的綜合運用。
2.1 傳感器
首先選擇能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用信號的傳感器。在發動機生產線上主要采用了光電傳感器和電感傳感器。
(1)光電傳感器是通過把光強度的變化轉換成電信號的變化來實現檢測物體有無的接近開關;當光電傳感器檢測到發動機缸體時,氣缸將發動機缸體推入存儲貨道。
(2)電感式傳感器由三大部分組成:LC高頻振蕩器、開關電路及放大輸出電路組成。因為發動機零部件大多數具有鐵磁性質,就可以用電感傳感器檢測轉臺旋轉到位與否,當檢測到轉臺旋轉到位時給PLC提供輸入信號。
(3)光電編碼器:用光電編碼器來對升降的速度、距離、方向進行檢測,以脈動信號的形式向PLC反饋,PLC根據輸入的反饋信號來控制升降距離實現精確定位。
2.2 電磁閥控制
在實訓裝置中應用了大量氣動控制技術如:
(1)無桿氣缸:由單控電磁閥控制。當氣動電磁閥得電,帶動機械手向后移動。
(2)帶導桿氣缸:由單控電磁閥控制。當氣動電磁閥得電,帶動機械手向下伸出。
(3)雙導桿平行氣夾:由雙控電磁閥控制。當氣動電磁閥一端得電時,氣動手指張開或夾緊。
2.3 實訓裝置模塊化設計
該裝置采用導軌式型材,其上安裝有上料臺、行車機械手、輸送輥床、提升機、循跡搬運車、堆垛機、轉臺站、4軸搬運機械手等工作站及相應的電源模塊、按鈕模塊、PLC模塊、變頻器及交流電機模塊、步進電機驅動模塊、伺服電機驅動模塊、直流電機模塊和各種工業傳感器等控制檢測單元。采用西門子S7-300 PLC實現系統控制,真實再現汽車工業自動生產線中的輸送、搬運、暫存、協調生產的過程。它在接近汽車工業生產制造現場的基礎上又針對教學及實訓目的進行了專門設計。如行車機械手站主要由伺服電機及驅動器、步進電機及驅動器、繼電器、限位開關、磁性傳感器、渦輪蝸桿減速傳動機構、齒輪齒條傳動機構、滾珠絲杠傳動機構、高精直線導軌、雙導桿平行氣夾、雙控電磁閥、工業鋁型材、鈑金結構件、機械零部件構成。
2.4 接線端子設計
該實訓考核裝置PLC模塊I/O端子、變頻器接線端子、各常用模塊接線端子,均采用安全型插座,使用帶安全插頭的導線進行電路連接;各指令開關、光電開關、傳感器和指示元件的電路通過端子排進行連接。插拔線連接電路與端子排連接電路相結合,既保證學生基本技能的訓練、形成和鞏固,又保證電路連接的快速、安全和可靠。用于教學,可按工作過程導向、工學結合的模式規劃教學活動,可完成多種工業現場環境下的技能培訓任務。
3 實訓裝置軟件設計
以行車機械手為例進行說明軟件設計(見圖2)。
4 WinCC的監控能力開發及Profibus總線的運用
PLC的程序設計能力、WinCC的監控能力和Profibus總線應用能力是自動化技術的專業技能人才不可缺失的知識,本課題對控制結構、硬件連接、軟件開發現場總線、系統接口、人機界面進行了設計。采用Prifibus現場總線網絡技術完成各工位間的通訊。組建的現場信息監控系統,完成了裝配線上的信息采集、生產下達、工位監控及裝配提示等功能。
西門子S7-300PLC作為控制器,其本身集成MPI及PROFIBUS DP通信口,在發動機生產輸送線上用德國西門子公司的可編程控制器S7-300直接將控制數據傳遞到控制系統中,而且有上位機的實時監控,真正做到自動控制。
本課題Profibus的成功運用對生產廠家的經濟效益提供幫助很大。由于系統運行平穩,通訊可靠性好,從而減少了維護的必要性,同時又保證了產品的質量,大大節約了生產成本;而從另外一個方面來看,由于Profibus現場總線使得建設期間工程量也大大減少―― 包括布線工程量和工程師操作編程工作量,所以對生產廠家來說,真正做到了投資少見效快。
5 控制系統的調試
雖然本項目龐大,通訊點很多,但是各個子系統設備很大部分是相同,也具有一樣的控制要求,因此,我們將整個項目按照設備劃分成的不同的功能組,這樣可以增大一次開發的利用率,避免了重復開發,節省時間和成本。
升降機的自動控制是項目中的難點,主要是因為升降機的自動控制如果故障就有可能將設備以及車體損壞,對一次調試成功的要求很高。升降機雖然有硬件保護措施,需要特定條件,比如升降機只有在失電后,抱閘將會抱死,因此,對于升降機控制程序的編寫需要反復修改,模擬試驗,才能保證調試中的萬無一失,不會出安全事故。
6 總結與評價
(1)提高了生產效率和管理質量。由于該項目大量應用了先進的西門子自動化驅動系統,從畫圖、硬件、軟件和培訓實現標準化、模塊化,這樣可以將項目細化,大家分工合作。由于自動化系統提高通訊速率使發動機輸送線的工藝水平得到提高產品質量好也增加了企業的效益。
(2)提高了生產的安全性,減少了事故的發生。由于該項目方案中對生產安全相當重視,設有很多急停按鈕,在編寫程序中,對重要設備有多重保護,從而保證了設備、人身的安全。
(3)加大了設備可靠性。傳感器使用時對設備的輸入輸出點都是雙重對比的,保證點的信號都是真實可靠,設備的故障率降低了,生產的安全性就提高了。
(4)交流電動機啟動和停止更加平穩、準確。由于起動器在轉臺控制系統中的使用,使電動機平滑升高端子電壓,可以實現無沖擊起動,因此可以最佳地保護電源系統以及電機。變頻器不僅僅是改變電機的轉速,因為轉速的下降,勢必帶來力矩的改變,使轉臺的帶載能力大大提高。
(5)通過三屆學生的實訓驗證,課題開發的實訓設備在工作的狀態下說使用的各種傳感器、控制電機、機械設備能夠達到規定技術指標,并且具有短路過載保護。
參考文獻
[1] 胡云萍,劉文婷.汽車發動機原理課程教學改革研究[J].科技創新導報,2013(7):180.
[2] 俞云強.傳感器與檢測技術[M].北京.高等教育出版社,2008.