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合作學習法(cooperative learning)是一種結構化、系統化的教學策略,由2~6名能力各異的學生組成一個小組,經合作和互助的方式從事學習活動,共同完成小組的學習目標,在促進每個人的學習水平的前提下,提高整體成績,并獲取小組獎勵。合作學習的目的不僅是培養學生主動求知的能力,而且還能提高學生合作過程中的人際交流能力。這種思想來源于杜威集體活動和集體項目(group projects)的觀點,以及他在“民主和教育”中提出的理論,即學生應當在一起學習公民和社會責任。通過新的教學方法的實施,激發了學生在主動中學習,在合作中學習,在競爭中學習的意識,收到了良好的教學效果。現將該教學模式總結如下。
一、對象與方法
1.對象
在2009級機電一體化五年制高級班隨機抽取1個班作為實驗對象。該班共有學生46名,全部為男生,年齡在17~19歲。
2.方法
選用中國勞動社會保障出版社出版的《電力拖動控制線路與技能訓練》教材第三單元的課題五“X62W萬能銑床電氣控制線路檢修”進行本教學實驗。經過教材內容分析,強調理論與實踐并重,將學時重新分配:教師講授部分所占學時適當刪減,增補實訓實踐學時。通過設置典型故障,由學生分組合作展現本組學習成果,以合作學習法教學,并及時以現場測驗和問卷調查了解教學效果。
(1)課前準備。①分組。將學生進行異質分組,每組6人,每組都由6位能力各異的學生組成,并指定綜合能力最強的同學為小組長,負責組織小組成員討論學習計劃、分解學習任務等。②布置任務。教師在授課前要求各組完成兩個任務:一是充分收集銑床資料,了解銑床的主要結構和運動形式,觀察操作的銑床,記錄操作規程。可利用網絡、學校圖書館、學校機加工中心、學校數控協會等資源獲取以上信息。二是根據工作任務,繪制銑床各主令電器元件的安裝位置圖和銑床配電盤電器元件的布置圖,觀察操作手柄處于不同位置時,行程開關的工作狀態及運動部件的工作情況。
(2)實施。①課前檢查。正式上課前,檢查各組課前任務的完成情況,并給予評分。②組間共享與學習目標呈現。將各組收集的材料展示、篩選、點評,對材料收集不全的部分老師給予補充,引導全體同學進一步熟悉機床的結構及運動控制。教師播放事先準備好的有關銑床內部結構及銑床操作的視頻,深入學習機床的機械傳動機構、液壓控制回路,分析機械、電氣、液壓聯合控制部分工作原理。在此基礎上,呈現本課題的學習目標:檢修X62W萬能銑床電氣控制線路。③集中授課。以教師講授為主,重點講解工業機械電氣設備維修的一般要求及一般方法,并在實訓柜上人為設置故障點,由教師示范檢修,邊分析邊檢查,直至故障排除。④合作學習。由組長在本組實訓柜上設置故障點。故障點公開,由易到難,故障點個數不斷增加。在各組長組織下,全組成員共同合作,學習如何從故障現象著手進行分析,如何采用正確的檢查步驟和檢修方法進行檢修。⑤學習效果檢驗。由教師在各組實訓柜上一次設置2~3個故障點,要求采用正確的檢查排除方法,在規定時間內查出并排除故障。⑥學習成果匯報及評價。組長代表本組向教師及其他組同學展示檢修記錄,匯報本組故障排除過程及方法。各組員談收獲,講體會,說心得,臺下的同學可提出建議,提出優秀建議的同學所在組可獲加分獎勵。匯報完畢后,由老師及其他組組長組成的“評委團”對該組的學習成果進行評價打分。表現優秀的小組,組員平時成績給予加分。⑦歸納總結。最后,由教師針對各組學習情況、存在的問題做總結,歸納機床電氣設備檢修的一般要求和常用方法。
二、效果調查
教學評議以問卷調查方式在課后進行。給實驗班學生每人發放一份教學評議表,了解學生對該教學方法的評價。發放46份,回收46份,有效問卷回收率100%。統計結果見下表。
三、總結與分析
1.教學效果
關鍵字:項目 任務 目標 模式 能力 素養
中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2013)04(b)-0166-01
《電氣控制技術與PLC技術》課程是中等職業學校電氣及相關專業的一門專業核心課程,也是一門實踐性和應用性很強的課程。以往傳統的教學過程中一般存在以下幾個問題:一是先理論后實踐,實踐教學往往與理論教學脫節,學生缺乏知識的有效應用能力。二是過于強調教學結果,忽視教學過程,缺少在學習過程中對學生能力的評價。三是教學手段單一,教學方法陳舊,現代化教學資源利用不夠,教學內容與企業實際需求脫節。四是缺乏科學、系統的考核評價體系,不能全面客觀地反映學生對課程知識的掌握及運用程,特別是不能很好地反映其動手應用能力。在此次教學改革過程中引入了項目教學法,項目化教學主要強調工學結合、理實并重、學用一致、"教-學-做"的一體化,通過師生互動來激發學生的學習興趣,培養學生的職業技能、工程實踐創新能力和綜合素質,大大提高了教學質量。
1 明確教學目標
要進行教學改革必須先要明確教學目標,做到有的放矢。項目化教學目標主要包含知識目標,能力目標和素養目標。
1.1 知識目標
常用低壓電器的選擇和整定、基本控制電路、典型設備的控制電路分析及維修;PLC指令系統、PLC的配置;梯形圖程序編制及應用設計、PLC編程軟件和組態軟件的使用。
1.2 能力目標
掌握基本的繼電-接觸器控制線路的安裝及PLC改造,了解常用機床電氣控制線路的故障檢修;掌握PLC的程序錄入、檢查、運行和PLC接線的方法。掌握PLC的工程應用、維護和使用以及PLC在機床電氣控制線路的應用。
1.3 素養目標
了解自動化技術發展的方向和趨勢,樹立積極的人生觀點。培養學生的創新素質和嚴謹求實的科學態度、精神、形成科學的世界觀。良好的語言表達能力,有條理地表達自己的思想、態度和觀點在教學過程中,培養學生信息交流及合作、學習及工作能力、獨立性的責任感、毅力、適應社會能力。
2 改革教學模式
以往的教學模式是以理論和實訓分開進行,學生在理論課上由于沒有實物對照,不容易理解。為加強實踐技能,實現培養應用型人才的目標,在教學過程中以學生的發展為本,采用基于工作過程的項目導向、任務驅動教學模式,重視培養學生的綜合素質和職業能力,以適應企業發展的要求,為學生的可持續發展奠定基礎。教學過程中,教學過程改革:(1)明確目標、適當分組;(2)選擇內容、搜尋資源;(3)項目分析、初定方案;(4)確定方案、仿真練習;(5)項目實施、操作加工;(6)項目答辯、評價總結。教學過程也應融入對學生職業道德和職業意識的培養。整個教學過程體現“做中學、做中教”,積極探索“理實一體”的教學模式,使機床電器控制與PLC這門課的教學過程與實際相結合,通過具體的電氣控制實例的演示,激發學生的學習興趣,讓學生自己動手制作基本的電氣控制線路以及PLC控制的實例,以提高學生的動手能力,激發學生的探索精神。
3 教學內容改革
經過近兩年的企業崗位需求的調研,我們發現企業基本都需要電氣控制線路安裝、調試、運行、維護等應用能力的技能型人才。在內容上跟據企業崗位所需,把個各知識點都融合成了一個個具體的操作項目,項目下會有子項目和完成項目的不同任務。
我們所設計的《電氣控制與PLC》教學內容主要由繼電接觸器控制基本線路的安裝與調試PLC改造、機床繼電接觸器控制線路的安裝與調試、工業PLC控制編程應用一、工業PLC控制編程二四個大項目組成。四個項目總學時為200學時。
其中項目一是基本控制線路的安裝、調試和PLC改造,由電動機點動長動繼電-接觸器控制線路的安裝與PLC改造、PLC的硬件及I/O連接、三相異步電動機順序控制線路的安裝接線及PLC改造、電動機制動控制及PLC改造四個子項目組成,主要讓學生掌握基本機電接觸器控制線路的安裝、接線與調試,認識PLC、了解PLC編程、掌握其接線和控制運行方法。 占用課時70學時。
項目二由CA6140車床控制線路的安裝、接線及PLC改造、T68鏜床控制線路的安裝、調試及PLC改造、X62W銑床繼電接觸控制線路的安裝、調試及PLC改造由三個子項目組成,使學生掌握基本繼電接觸器控制的一個綜合應用。占用課時80學時
項目三和項目四是工業PLC控制編程的應用,由十字路通燈的PLC控制、電鍍生產線的PLC控制、自動送料裝車系統的PLC控制、PLC實現恒壓供水的控制、以及步進電機的PLC控制五各子項目組成,使學生了解來自工業和交通方面的PLC控制應用,進一步激發學生學習PLC的興趣。占用課時50學時。
4 改革考核方式
考核突出對學生基本知識、基礎理論、實踐技能、綜合能力、職業能力、創新能力的考核,充分體現全程化、多元化課程考核的思想,增加課程考核方式和內容的透明度,使教師更加明確教學的針對性。
“電氣控制與PLC”課程考核評價體系項目分析在“電氣控制與PLC”課程考核新評價體系中,學習態度考核占20%,實踐能力考核占40%,期末綜合考核占40%,三項成績之和即為學生該門課程的總評成績。
學習態度考核考核指標包括學生平時上課出勤和作業完成的情況。平時出勤主要由授課教師每次上課點名考核,占課程總評成績10%,學生無故曠課一節扣一分,直至10分扣完為止。作業占課程總評成績的10%。
實訓項目考核成績占總評成績的20%,由10個實訓項目構成,學習時間一周。考核指標主要考核實訓態度、實際操作、實訓報告,在實訓項目實施的過程中,由課程組老師綜合評定每個學生的實訓成績。課程設計考核成績占總評成績的20%學,分組(4~6名學生為一組)進行。
期末綜合考核期末綜合考核于學期末采用筆試閉卷的形式進行,主要考核“電氣控制與PLC”基本理論知識。
總之,為使學生的理論知識能真正與實際操作相結合,為以后從事專業型工作奠定堅實的基礎,項目式教學的確是一種很好的教學方法。項目是教學方法對教師的專業知識和實踐操作水平是一個很大的挑戰,希望教師們多參加培訓多下企業鍛煉,做一名合格的“雙師型”人才,為國家培養出更好更實用性技能型人才。
參考文獻
[1] 齊占慶,王振臣.機床電器控制技術[M].4版.北京:機械工業出版社.
[2] 王兆明.電氣控制與PLC技術[M].4版.北京:清華大學出版社.
1.引言
《機床電氣控制技術》課程是一門理論性和實踐性都很強的職業技術課。該課程的任務是使學生了解電力拖動的一般知識;熟悉掌握低壓電器、電動機的工作原理、特性、應用和選用方法;掌握機床電氣原理圖的讀圖方法,能夠在生產現場分析和排除機床電氣故障;掌握PLC的編程方法及其在機床上的應用;了解最新電氣控制技術在機床上的應用。是一門知識覆蓋面廣、涉及內容多、更新發展快、既強調理論而又偏重實踐應用的課程,是學生走向工作崗位可能直接應用的一門專業知識。
中職教育以就業為導向,是一種直接面向工作崗位的就業教育,而現有的重視理論忽略實踐的教學模式顯然不適應這個導向,對本門課程的教學方法進行必要的調整和改革是必然的趨勢。
2.課程教學存在的問題
首先,該課程內容專業性比較強,內容較深,著重培養學生分析和解決實際問題的能力,而中職學生存在文化基礎差、知識結構不完善的一種現狀,對理論知識的理解和接受能力較差。
其次,教學方法很大程度地影響了學生學習該門課程的興趣。方法不得當,會使學生認為該課程理論性太強,內容很難,枯燥無味。
再次,在目前使用的教材中,理論性太強,缺乏理論和技能相結合的部分,而且教材中所介紹的低壓電器和基本控制電路也逐漸被淘汰或被新型元件和控制方法所代替,教材中很少涉及到近年來出現的新型電子元件及控制方法,不利于學生了解和掌握新產品和新技術。
最后,考核制度和方法也制約學生實際動手能力的提高,該門課程的考核方式還停留在書面試卷考核,考試成績的好壞不能充分反映學生對該課程知識掌握和運用的程度。
綜上所述,沿用傳統教學內容和教學方法難以學生更好地掌握該門課程的內容,無法完成培養目標的要求。因此,必須更新觀念,選取理論和實踐相結合的教材和教學方法,更新理論知識內容、采用計算機輔助教學手段、強化實踐教學和訓練在內的全方位的課程教學新體系,充分調動教師和學生兩方面的積極性,利用各種教學方法和手段,全面提高該課程的教學質量。
3.教學方法探討
在教育部關于制定中等職業學校教學計劃的原則意見中提到,中職教育必須堅持“做中學、做中教”,突出職業教育特色,高度重視實踐和實訓教學環節,強化學生的實踐能力和職業技能培養,提高學生的實際動手能力。針對該培養目標和《機床電氣控制技術》課程教學中存在的問題,對本課程教學方法作了如下探討。
3.1上好第一節課,激發學生的興趣
興趣是最好的老師,激發學生學習興趣、調動學生自主學習的策略興趣是成功的先導。因此第一節課顯得尤為重要,怎么才能更好的吸引學生的興趣?在教學中發現,采用結合生活、生產實際中電機及拖動的應用案例展開教學效果最好。用提問和分組討論的方式引導學生發現和總結電機和拖動的案例并加以解釋,學生會恍然大悟:原來校門口卷閘門的開、合是靠電動機正反轉控制的;原來冰箱的門一開就能亮燈是有行程開關在工作;原來生活中有很多的電器是需要各種電動機來帶動的。一旦學生對該門學科感興趣,他們就會愿意深入地、興致勃勃地學習這門課程。
3.2加強直觀教學,活躍課堂氣氛
在教學中采用實物、現場演示等直觀教學手段,利用實物和多媒體課件教學相結合的模式,可以增加學生感性認識,提高學習興趣。例如在介紹常用低壓電器時,講實物帶進課堂,結合多媒體課件顯示低壓電器的內部結構和動作的動態效果,既可以幫助學生理解電器的結構,又可了解它的工作原理,將枯燥的電器變得有趣。老師在講解理論知識的時候,增加和學生的互動環節,引導學生結合自己看到的實物和多媒體課件,總結歸納,提高學生的分析能力。
3.3采用新的教學方法,提高學生的動手能力
理論課堂內容再豐富,都不如學生親自動手驗證。本門課程采用理論和實踐一體化教學,做中學,學中做,摒棄傳統的理論為主,實訓為輔的教學方法,引進項目教學管理,效果比較好。
項目教學法是以實際應用為目的,通過師生共同完成教學項目而使學生獲知識、能力的教學方法。以小組為學習單位,步驟一般為:咨詢、計劃、決策、實施、檢查、評估。項目教學法強調學生在學習過程中的主體地位,提倡“個性化”的學習,主張以學生學習為主,教師指導為輔,學生通過完成教學項目,能有效調動學習的積極性,既掌握實踐技能,又掌握相關理論知識,既學習了課程,又學習了工作方法,能夠充分發掘學生的創造潛能,提高學生解決實際問題的綜合能力。
以學習三相交流異步電動機正反轉控制電路為例。首先,根據學生的學習能力、性格特點、知識結構的情況,對學生進行合理化的分組,每組設置一名組長(項目經理)。由組長負責組織小組成員討論項目要求,落實項目分工并實施,形成教師、組長、小組成員的三級管理體制。其次,下達任務書,老師將本次實訓需要完成的項目進行簡單扼要的介紹,講授相關知識點,并組織學生討論。明確目標后,將任務下達給各個小組,組長進行細化和分工,項目由整個小組合作完成。第三,引導學生按照項目管理的方法完成各個步驟。
咨詢:由學生自行收集該項目所需要的元器件的相關資料,電路圖,相關理論知識。主要鍛煉學生收集資料的能力。
計劃和決策:對資料收集情況的檢驗,列出元器件明細表,繪制電氣原理圖、元件布置圖和安裝接線圖,并設計工作步驟。引導學生發揮主觀能動性,培養學生獨立思考、獨立工作的能力。
實施:按照圖紙和設計出的工作步驟進行工作,培養學生的動手操作能力,并在這個過程中,學習如何處理工作過程中的各種問題,提高總結歸納的能力。
檢查和評估:項目完成后,根據項目任務書中需要達到的標準,由學生自查,以此培養學生發現問題和自我評價能力。之后,教師再對學生自查結果進行檢查和評價。在評價的時候,適當表揚和鼓勵學生,激發他們的學習興趣和創新精神。對于項目完成較差的小組,指出他們的不足和改進的方向,鼓勵學生向項目完成較好的小組學習,幫助學生共同進步。
除此之外,要求學生必須做好實訓前的準備,強化自學實驗的效果,要求學生在動手的同時多思考,并對實訓結果做出簡要分析,得出結論。另外,鼓勵學生進行課外實踐,積極參加興趣小組,以培養學生的創新能力。
3.4調整考核方式,促進學生全面發展
傳統的考核方式多是筆試的方式,不能很好地反映學生掌握這門課程的程度,而且這個導向也不利于鼓勵學生多動手實踐,因此應把理論考核是實操考試有機結合,提高學生的動手能力。同時注重學生平時的考核,把平時學生課外作業、課堂討論發言等作為考核內容。考試題注重知識運用和能力的考核,減少死記硬背的考試內容,增加綜合性、應用性試題比率。
3.5加強教師專業技能的培養
《機床電氣控制技術》是一門應用性很強的專業課程,為此要求任課教師除了具有較高的理論水平外,還必須具有很強的實操能力。為了適應這一要求,教師除了完成理論課講授任務、同時應多了解企業的人才需求,多了解各種機床的電氣原理和操作,還要積極參與實訓中心的各項工作,從整體上提高自身素質。
4.結束語
筆者通過對《機床電氣控制技術》課程的分析,結合中職學生的實際情況,針對教學中存在的一些問題,對目前的教學方法提出一些自己的建議和措施,力求通過調整以解決該課程教學中存在的這些問題,提高學生的學習熱情,充分調動教師和學生的積極性,培養合格的符合專業培養目標和社會需求的技術人才。
參考文獻:
[1]連賽英.機床電氣控制技術(第2版).機械工業出版社,2006.
[2]電力拖動控制線路與技能訓練(第四版).中國勞動社會保障出版社,2007.
關鍵詞:數控機床;故障診斷;維修;教學方法
Exploration and Practice in NC machine diagnosis and maintenance
Guan Wei
Dalian vocational technology college, Dalian, 116033, China
Abstract: By analyzing NC manufacturing and maintenance course approaches, the author explores some new teaching methods in order to maximize teaching effects in NC manufacturing and maintenance class.
Key words: NC machine tool; fault diagnosis; maintenance; teaching method
近年來,隨著我國數控技術的普及和數控設備的大量應用,大多數高職院校在數控技術專業或機電專業都開設了數控機床故障診斷與維修課程,在本課程教學中主要面臨的困難有如下兩方面:(1)課程教學中涉及的知識較多,如機械結構、電氣控制、液壓與氣動、數控編程與工藝等,而高職學生底子薄,課程教學安排時間又有限,學習會有一定的難度。(2)數控機床維修要求學生有較強的故障判斷分析能力和實際動手能力,在傳統的教學模式下很難培養出來。因此如何保證數控機床故障診斷與維修課程內容的實用性、實效性?如何引導學生掌握該課程學習方法,提高技能?在有限的時間和空間內如何提高課堂教學效率?如何進行理論與實際相結合?如何加強現場管理,提高學生的綜合素質?筆者針對以上幾個問題在教學中進行了一些有效的探索。
1 教學內容選取
作為教師,只有了解現場維修人員的工作,才能知道我們教學中的重點是什么。20世紀七八十年代的數控維修人員要對模擬電路、數字電路有較深刻的理解,他們通過電烙鐵、萬用表、示波器修理損壞的電路板。但今天的數控技術緊隨IT技術發展,電路板已被專用的大規模集成電路所取代,數據傳送也由“并行傳送”為主改為“串行傳送”為主,目前示波器、萬用表僅作為一些并行信號或靜態信號的檢測工具,對于CNC本身和數字伺服部分維修幫助非常有限。可以這樣認為,今后現場維修人員能夠處理的硬件將越來越少,取而代之的是借助各類軟件及相關技術資料(廠家和數控系統提供),及時準確判斷故障類型,確定維修方法。為了達到上述要求,必須建立“理”“實”一體化教學體系,在教學內容設計上應注重數控機床結構和數控系統的多樣性,課堂上注重培養學生的自主學習能力,使學生能夠觸類旁通,由于新技術、新工藝、新產品的不斷應用,要有一定的學習能力,跟上現代數控機床的發展。為了體現這一思路,可以將數控機床故障診斷與維修課程的教學內容體系設計如下:
(1)注重3個層面訓練:即學生閱讀電氣圖紙的訓練;查閱相關維修資料的訓練;故障檢測與排除的訓練。(2)6個教學內容模塊:即數控機床低壓電器部分的故障分析;數控系統的硬件裝接;數控機床機械拆裝及故障;可編控制器的應用;數控機床機電聯調;數控機床常見故障排除。
通過上述教學內容的安排,使學生掌握數控機床維修的基本技能和方法。
2 做好相關知識拓展的教學
筆者總結自己多年數控機床調試維修的經驗,認為要想快速準確地判斷故障,適應數控技術的發展,必須拓展相關知識,加強理論基礎。如本課程所需的一些專業基礎知識包含在計算機原理、電子技術、電氣控制與PLC、數控原理、液壓原理、數控機床結構等課程中。學生如果在學習數控機床維修之前,對上述相關專業知識缺乏了解或者遺忘,在上課時會感到很吃力,聽不懂,更談不上有自己對故障現象的分析理解,在實踐中無從下手,逐漸喪失對課程的學習興趣,缺乏專業知識,也不利于學生今后的職業發展。對于這種情況,教師在典型故障分析過程中,對所涉及的有關專業知識,要進行適當的補充和拓展,使學生能夠理論聯系實際,掌握所學內容,拓寬維修思路。如在講解數控機床回參考點故障時,就必須增加數控原理中光電編碼器的知識點,這樣學生才能理解回參考點工作原理。而講解電動刀架常見故障分析時,需補充霍爾開關的相關知識,學生才能理解刀架轉不停的故障檢測方法。有理論做基礎,能收到事半功倍的效果,數控機床故障才能快速準確地定位,增加學生學習該課程的自信心和興趣。在數控故障中,往往是同一現象,原因卻很多,沒有理論作基礎,光靠經驗是不行的,這也是目前部分企業在崗電工,至今仍無法承擔數控維修的原因。
3 教學中合理安排實踐教學
由于數控機床采用的數控系統專業性非常強,不同品牌數控系統,其結構、診斷方法、參數設置差異非常大,作為職業技術教育,數控維修授課及實訓設備應該有針對性,由于各種原因,大部分學校實訓設備不能完全跟上數控系統的更新,因此很難培養走出校門就基本滿足企業需要的數控維修調試人員,在教學環節中必須注重加強學生實踐環節的培養,可以采用如下方式:數控維修仿真─數控系統連接調試─數控機床整機故障維修。
【關鍵詞】高職院校 數控設備故障診斷與維修 教學方法
【中圖分類號】C42 【文獻標識碼】A 【文章編號】1009-9646(2008)09(a)-0134-01
《數控設備故障診斷與維修》是高等職業類院校數控技術專業的一門核心專業課程。其任務主要為培養學生具有數控機床管理與維護、數控機床的選購、安裝、調試及驗收的能力,同時掌握數控機床的結構原理,常用的故障診斷與維修方法等綜合能力。數控機床是典型的機電一體化產品,其功能由微處理技術、液壓與氣動技術、機械技術及電子技術、信息技術等多領域有機結合而成,這就決定了在學習數控設備維修時,具有涉及領域寬、技術面廣、難以掌握的特點。
為了使學生能夠更好的掌握這門課程,以便將來能夠順利走向工作崗位,同時拓寬就業面,筆者根據這門課程的特點,總結了以下幾點,供大家參考。
1 培養興趣,認清目標,提高學生學習的主動性和積極性
由于高職類院校學生的基礎知識相對薄弱,學習本課程相對吃力,學生普遍有畏難情緒,認為自己學不好。作為教師首要做的就是培養學生的學習興趣,幫助學生認清當前人才的需求形勢,從而提高學生學習的主動性和積極性,打消學生的畏難情緒和不自信的心理。教師要充分利用多媒體和網絡技術,通過視頻、錄音、動畫演示(如電動機工作原理動畫)等,使學生建立起學習興趣。帶領學生到維修現場參觀,使維修操作以直觀的形式展現在學生面前。
同時要向學生介紹當今數控領域的就業形勢,如我國企業急需一大批數控技術應用人才,廣東省勞動和社會保障廳的數據顯示[1],我省的數控高級技術人員缺口達50萬,而在全國范圍內缺200萬(2006年),根據我國現階段數控人才的培養規模和速度,在未來幾年十幾年內數控人才仍將嚴重缺乏。而對人才的要求則有較大變化,所需求的不僅僅是操作人員[2],更重要的是集數控編程、操作及維修一體化的高技能人才,即未來工廠數控機床要求操作、編程、保養及維修都由一個人來做。從廠家來講是寧缺務濫,即必須有真才實學,具備全面的能力,否則很難適應未來的需要。這是學好這門課程的現實背景和最大動力之一。
2 扎實基礎,模塊式講授,采用分類式的教學方法
針對學生基礎知識相對薄弱這一特點,在教學過程中要充分抓住新舊知識相互鞏固這一環節,在回顧基礎知識同時,適當加以擴展,形成現在所要講授的知識點。針對某一知識體系的相對獨立性采用模塊化教學法:如在講授主軸直流伺服系統的故障與維修時,在回顧電工學中直流電機的分類、結構、工作原理及控制原理的基礎之上,自然引出其常見故障點,從而導出故障診斷及維修方法。使學生沿工作原理―控制方式―常見故障點―診斷方法―維修方法這一線索進行學習。這樣就避免了學生由于對知識鏈的某一環節缺失而導致的學習困難。造成學習信心不足,興趣不夠,出現難學―學不會的惡性循環。并且在講解過程中要做到深入淺出,一些繁雜的公式推導可加以簡化甚至不講,讓學生作為已知來應用,新知識鞏固之后再對該公式進行講解和強化。對于基礎知識較牢固的同學可同時進行單獨推導講解,做到根據學生的特點進行分類教學。
3 理順教材,統籌知識,優化課程資源
授課之前一定要理順教材,要做到繁簡適當,重點突出。同時要根據自己的實際情況適當調節教學內容[3],如SIEMENS810系統數控機床的基本操作和SIEMENS810系統的故障診斷與維修這兩章,對于數控機床多是日本FANUC系統的院校,在講解SIEMENS810系統的知識時可以只做一些常規性的了解,而根據自己的實際狀況,通過查找相關資料,對FANUC系統機床的操作及故障診斷與維修進行詳細的模塊式講解,以便學生能夠充分利用現有資源進行實際操作,強化學習效果,即做到講授靈活。對于電器系統的故障與維修及可編程控制器模塊的故障診斷與維修部分,可在前修課程《電氣控制與PLC》的基礎上,直接進入其故障診斷與維修部分,對其結構及原理部分做簡要介紹即可,從而避免知識的重復性講授。
4 仿真模擬,實驗臺演練,加強理論與實踐的結合
實訓是本課程的重要組成部分,直接影響著學生綜合能力的提高和職業素質的形成,因此本課程必須強化實訓環節,同時注重與理論的結合。實訓課設為仿真訓練和綜合實驗臺訓練兩部分,首先要求學生使用仿真軟件對數控機床的機床模型、電氣、故障的設置與診斷進行模擬訓練,能夠在仿真軟件中熟練進行各種拆卸組裝、電氣回路的連接與接線及故障設置與診斷,然后在到綜合實驗臺上進行實際訓練,使學生通過實訓扎實而靈活的掌握數控機床電氣回路的原理與設計、數控機床電氣回路的整體接線與調試、數控機床電氣回路的故障檢測和排除技術、高速電主軸電氣回路的連接和維修、限位傳感器接線和維修、變頻調速綜合實驗和維修技術、步進系統的硬件設計(包括電機、驅動器和控制器)、步進電機系統選型和電纜連接等維修所必需的技術。在實訓后期教師設置一些故障,要求學生能夠進行正確的診斷與維修作,并以此為對學生考核的憑證,以增強對學生的量化考核和監督。
5 總結
本文以高職高專院校新人才培養模式及提升產學結合水平為理論指導,針對高職院校學生在學習《數控設備故障診斷與維修》課程中遇到的困難,在教學方法上提出了四點改進意見,通過對傳統教學方法的改進,改善了學生的學習興趣不高及有畏難情緒這一狀況,便于提高本門課程的教學質量。
參考文獻
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【關鍵詞】LBL;TBL;CBL;PBL;電機與電氣控制技術;教學效果
《電機與電氣控制技術》是我校機電一體化專業的一門主要專業技術課程。該課程主要包括,三相異步電動機、直流電動機、控制電機、常用低壓電器、繼電器―――控制系統基本環節、典型設備的電氣控制、電氣控制系統設計等。它不僅為后續專業課程(如機電裝調等)準備必要的基礎知識,又可以作為一門獨立的專業技術課,直接為工農業生產服務。但是該課程對高職二年級的學生來說,學習該課程還是有一定的難度。這給我們任課教師就探索該課程的教學方法提出了思考,接下來筆者就LBL、TBL、CBL與PBL的實際應用談談自己的觀點。
1、LBL教學法的弊端
《電機與電氣控制技術》與《電路》相比,不僅有電的物理量又有磁的聯系,難度加大;不僅有時間向量又有空間向量,物理概念多,且比較抽象。因此學生時會有畏難情緒。本課程若還是只采用傳統的以LBL(lecture-based learning)教學方式,采用“黑板+粉筆”的教師為主導方法,學生只是被動接受教學內容,對于元器件結構、電動機原理、電氣控制等過程等是死記硬背,專業課的學習對學生來說是痛苦的和枯燥乏味的。
2、TBL、CBL與PBL的特點
TBL(Team-Based Learning)是以團隊為基礎的教學法。TBL主要以一個小型組織化的學習環境為條件,以小組團隊討論合作為形式,以提高學生自主探究、合作學習、語言表達和溝通能力等綜合素質為目標的一種學習模式,同時還具有課堂氣氛活躍,師生互動性好的優點,在提高學生學習效率和綜合素質上的有較大的優勢。
CBL((Case-Based Learning)是一種以案例為基礎的教學法。由于案例教學法要求學生直接參與對案例的分析、討論和評價,為鍛煉學生的語言表達能力、解決問題的能力以及創新能力創造了條件。因此,在給高職二年級學生上課時使用比較合適。
PBL(Problem-Based Learning)是以問題為導向的教學方法。PBL 將學習與實際的任務或問題(driving question)掛鉤,以問題為學習的起點;學生的一切學習內容是以問題為主軸所架構的,通過學生自主探究和合作來解決問題,從而學習隱含在問題背后的科學知識,形成解決問題的技能和自主學習的能力。
3、電氣控制技術課程采用聯合教學法的可行性及方法
該課程的很多教學內容都會安排在理實一體化教室或相關實訓室里面上。一般來說,教室里都是大的實驗桌,這樣比較方便分組進行團隊教學。以各種電氣控制案例為中心,采用循序漸進的探究式提問為導向,通過團隊合作的方法來探討每次課的知識點,這樣不僅提高了學生的學習興趣,而且,更易于每次課知識點的內化。
聯合教學法包括準備、實施和總結三個階段。現以CW6163B型車床電氣控制原理分析為例。
(1)課前準備 : ①將學生分組:根據每個學生的學習習慣和性格特點,一般將一個班分為6組。②布置項目任務書:要求學生根據任務書在課前做好充分準備,通過書面或電子等方式來收集機床資料,了解機床的加工特點和運動方式以及主要組成部件。
(2)實施階段:①探究式提問:以車床分析該電氣原理圖的構成,并思考為何要如此設計?每個元器件在原理圖中的作用是什么?請每小組分析電氣控制原理 ②學生對以上提問進行小組討論,教師巡回指導③每組派一名代表來回答小組討論結果,教師引導全班同學共同思考分析④全班同學對問題的正確答案達成共識,使本次課知識點逐漸內化。車床三只電動機的作用,他們之間的控制關系,以及每只電動機控制原理和控制特點。
(3)歸納總結:這個階段教師通過對探究式所提問題進行循序漸進的歸納,通過對車床電氣控制原理的分析,使學生對該課程的前后知識點形成一個系統的概念;并對每組在本次課的表現及討論情況做出客觀的評價。
4、聯合教學法的實用性
通過學生對教學評議表的測評,大部分學生較贊成教師在該課程中采用聯合教學法。主要要以下優點:
(1)激發了學生學習的積極性:采用TBL教學法后,把教師講授為主導的課堂轉變為團隊研究工作小組,把被動接受轉變為主動探究,使得枯燥難懂的專業課變為學生的探索案例課。
(2)真正使知識點內化:只有學生自己動腦思考、分析后的內容,他才會有深刻記憶;用聯合教學法從一開始的準備到課堂討論到歸納總結,這些過程都以學生為主體,培養了學生自主學習的意識以及分析問題、解決問題的能力。
5、聯合教學法在應用中存在的問題及解決辦法
(1)聯合教學法雖然在課堂上體現出來的是以學生為主導,教師似乎很輕松,其實不然,采用這種教學方法,要求老師更多的是“功夫在詩外”。從一開始的準備到導入,課堂討論到歸納總結,案例的采用、項目任務書的編制,都體現了老師的用心良苦。這需要教師在課外花大量的時間精心準備。
(2)采用這種聯合教學法,在課堂中往往會出現這樣一種情況:活潑大膽、自主學習能力較強的學生在課堂上比較踴躍,而內向害羞的學生卻會“冷落”在一邊。所以教師在小組分配任務要考慮到“事事有人做,人人有事做”,激發每個學生學習的積極性。
通過教學實踐,筆者認為《電機與電氣控制技術》該課程合理地采用TBL、CBL與PBL聯合教學不僅激發了學生自主學習的內動力,而且便于學生溫故而知新、融會貫通地掌握學習內容。更重要的是通過這種學習環境中,培養學生團結合作的團隊精神和勤于動腦、勤于思考的好習慣。在教學中是一種值得推廣的教學模式。
參考文獻
以專業培養目標為中心建立理論教學體系,以專業崗位能力培養為中心,以實訓基地為基礎建立實踐教學體系,理論教學與實踐教學雙線并行,既相互獨立,自成體系,又通過生產實際緊密結合,理論教學為實踐教學服務,實踐教學以生產項目為載體,以生產實際為主線編排教學內容。
我們在近幾年的教學實踐中,根據不同性質的專業課通過不同的方式方法實踐"專業理論與專業技能的雙向同步教學法"教學模式,努力貫徹"按需施教,學用一體"的原則,積極探索教學方法與教學手段改革的新路子,不斷研究和嘗試行之有效的教學方法,取得了良好的教學效果,對于培養中職學生的創新能力和實踐能力提供了比較好的教學方法與教學手段。
1 采用形式多樣的教學方法
1.1 啟發式教學
采用啟發式教學可以調動學生的主動性、積極性和創造性,使課堂教學充滿活力,我們把它歸納為由淺入深式啟發、思考性啟發、實踐性啟發、總結式啟發的教學方法。比如:通過舉出淺顯的例子啟發學生理解抽象的概念;采用提問的方式巧妙地引入新課;在課內實訓中,由實際現象啟發學生去理解課堂教學中的理論問題;而課堂小結、階段總結總能啟發學生進行溫故知新的回顧,取得了良好的教學效果。
1.2 融合式教學
融合式教學是融"理論、演示、練習、反饋"于一體,提高學生學習興趣與效果。比如《單片機技術及應用》課程就是在實驗教學中,運用仿真軟件,讓學生編程并運行,觀察內部RAM的內容變化以及內部寄存器的內容變化,將理論運用于實際中;在視頻展臺,展示老師在演示實驗中的運行效果,以演示來直觀地反映教學內容;在實訓教學中,運用單片機仿真器和接口目標板,仿真運行接口程序,通過練習掌握學習的難點,加深對硬件的了解和學會簡單的編程。
1.3 行為導向式教學
行為導向式教學就是通過規范的實訓,培養學生的某一方面專業技能。比如《設備電氣控制與維修》課程中,由專業教師自行研制的40臺實訓柜,為學生實踐技能訓練創造了規范、仿真的教學環境。教學實施過程中,既有理論教學、隨堂實踐教學,還有專用實踐訓練周。其中,隨堂實踐教學方法靈活、課時充足,實踐技能訓練按照"簡單-復雜-綜合"的順序進行。實踐課時與理論課時的比例達到了1:1,理論與實踐得到了充分的結合,學生在該項知識技能方面基本可以實現零距離就業,用人單位對該課程的教學表示滿意。
1.4 案例式教學
案例式教學就是通過舉一反三的案例教學,培養學生的歸納與演繹能力。
利用教學電梯進行案例教學,為提高學生對PLC技術的應用能力,專門編制了3層3站簡易教學電梯的實訓課題,結合電梯生產廠家的實際生產圖紙,培養學生對PLC課題的設計思路和設計方法,對照教學電梯,學生很容易了解電梯的控制原理,明白控制要求,能夠按要求編制控制電路梯形圖,提高了學生學習PLC的興趣和系統調試能力。
運用機床電氣排障柜進行案例式教學,為了使學生能在模擬的實踐環境中練習機床電氣控制線路中常見故障的排除,以實際機床控制線路為例,進行故障排除的分析和練習。例如,采用M7120平面磨床主電路和控制電路以及照明電路和信號電路、C650-2車床電氣原理圖等實際控制電路進行分析,并在實訓柜上進行配線,實現相應控制,使學生能結合實際直觀地進行演練。
在工廠供電課程中的案例教學,在介紹完基本的供配電系統設計和計算知識以后,我們以我校新實訓樓供配電系統為實例,借用學校檔案室的圖紙,讓同學了解實訓樓的供配電系統組成,相關設備,如:變壓器、母線等的選型辦法,供電線路等。并結合對工廠配電站現場的參觀增加學生的感性認識。
2 充分開發多種教學手段
(1)制作多媒體課件進行《電力電子技術》、《可編程控制器》和《單片機技術》的部分內容的教學。
(2)在《工廠供電》課程中采用投影儀進行實物教學,以直觀形象地講解提高學生的學習興趣。
(3)在《工廠供電》課程中講解發電內容時,放映錄像片,讓學生了解從發電到用電的整個過程,更好地將理論與實踐相結合。
(4)對于專業課程的教學內容,采用課堂教學、課內實驗、課外實訓、畢業設計、畢業實習相結合的方式,使學生能夠融會貫通地掌握專業知識,提高綜合運用專業知識的能力。
3 結束語
《數控技術》課程的目標是:使學生對數控技術的基本理論,基本知識和基本編程方法有一定的認識,為以后從事數控機床加工技術工作及開拓新的技術領域打下必要的基礎。該課程涉及的知識面廣,需要信息量大,且實踐性強。同時由于該課程在整個機械類課程體系中一般在最后一學期講解,相應的學生的學習積極性不高,致使學生畢業后接觸到數控加工時感覺很吃力。我校《數控技術》課程的教學采用先純理論教學,后實訓教學的方法。講解理論時基本上使用靜止的圖片解釋復雜的電氣組成和機械組成的時空關系,而學生對機床的電氣元件和機械零件理解不深,沒有感性認識,所以理解就很困難。例如在講述機床的電氣控制工作原理時,其復雜內部控制以及在工作狀態下的控制關系是非常抽象的,單憑教師的口述,根本無法連貫地將元件及系統運動情況展現,而現有的數控電氣實訓設備也由于師資力量的薄弱而無法發揮應有的作用。學生對結構、工作原理的理解還是存在很大的問題,對于想象能力較差的學生根本無法提高其學習的興趣,給教師的教學也帶來了很大的壓力。所以,如何提高《數控技術》課程的教學質量,已成為我校課程教學改革研究的一個重點。
2《數控技術》課程教學模式改革的幾項措施
2.1合企業需求和職業學校學生特點,合理安排教學內容
我校作為一所職業學校,學生來源廣泛,學習基礎參差不齊,對知識的理解和掌握能力有差距,這給教學工作帶來了一定的難度。《數控技術》課程目前采用的教材一般先對電氣和機械部分講解,理論知識強調過多,到后面的電器控制回路和機械系統控制分析時,感覺聯系不大;同時學生基礎較差,對高深理論知識的理解也很有限。我校數控專業學生大多數畢業后進入一些從事機械加工和電子產品生產的公司,而目前的《數控技術》教學數控技術理論部分的知識內容和實踐知識部分分開在不同的學期進行教學,學生學完理論知識不能及時的付諸實踐,等到另外一學期上實訓時,理論的內容基本上都遺忘了,兩者嚴重脫節。因此,結合生產實際,應將理論和實訓操作部分放在同一學期內建議分前十周后十周的教學方式,增強學生學習的連貫性。
2.2過程中多媒體課件的廣泛使用,提高課堂教學效果
多媒體以其全面生動的聲、像、圖、文等綜合課程信息顛覆傳統的干巴巴的文字教學,有利于提升學生學習的注意力。同時,豐富多彩的多媒體課件也能激發學生的學習興趣,提高學生學習的主動性。因此教學中應制作大量易于學生學習和理解的電器和機械控制系統課程動畫素材,運用多樣的教學載體,從掛圖、教具到實物、動畫;從板書到多媒體課件;努力營造真實的教學環境以追求最好的教學效果。
2.3強實訓教學,提高學生的創新能力
課程實訓教學的目標是通過加強實訓環節的教學,使學生掌握基本的實訓方法和實訓技能,能熟練地運用電器基本回路和機械系統組合滿足實際需要的數控加工系統以及編制數控程序和進行加工操作。同時加強實訓教學,能加深學生對一些基本理論的理解。在理論講解過程中穿插實訓教學環節,使學生更容易更直觀地理解復雜、難懂的結構和原理,同時在理解的基礎上可以引導進行改進設計,提高學生的創新能力。我校現有的機械加工設備和電氣實訓設備為我們的實訓教學提供了有力保證。比如介紹機床的結構及工作原理時,由于內部具有復雜的結構,學生僅僅通過看圖和教師的講授往往不易看懂、弄明白,可以在課堂講授過程中穿行機床結構拆裝實訓,變抽象為具體,使學生形象的了解各類零件工作的實質。同時數控技術應緊跟時代潮流,與時俱進,充分利用計算機設備及軟件進行仿真加工,對復雜零件利用計算機仿真軟件進行自動編程,通過相應的數據傳送通道將其輸入到數控機床內,進行自動加工。
2.4建立試題庫,學習評價,考核標準多樣化
通常在機械類專業及其它相關學科專業的班級開設《數控技術》課程,工作量由幾位老師承擔,考試一般是各任課教師各自出題,難免具有片面性,且題目保密性差,因此各班成績也無可比性,教學效果不明顯。考試的目的是通過教師的“教”與學生的“學”的雙向互動過程,通過考試學生、教師以及教學管理人員可以及時發現教學中存在的問題,進而改進課程教學,提高教育質量。通常實行教考分離是比較有效的措施。因此建立試題庫并使用試題庫進行考試是非常必要的。建立試題庫既能為課程教學改革服務,使的考試科學化、規范化,減輕教師的工作強度,又有利于監控教學質量,是加強教學管理工作的重要手段之一。在考教分離同時還必須注重平時學習成績考核,利用理論成績、課堂表現、課后作業和實訓并重的學習評價考核方式。例如對學生平時課堂參與狀況、回答問題情況、作業完成情況,特別是實踐教學中的能力表現等情況進行全面考核,記入成績。
3總結
“教學做”一體化教學模式,旨在培養高技能應用型人才。著名教育專家弗雷德?海因里希教授“給你55分鐘你可以造一座橋”的實例向世人介紹一種新的教學方法――項目教學法。本文以項目教學法為主,以案例教學、分組教學、“探究式學習”等為輔,講述3M9730產品的電氣安裝過程,以此介紹項目教學法在產教結合產品中的應用。
1、項目任務的選取
3M9730是機床中第三類汽車、拖拉機專用磨床,用于汽缸平面的磨削,加工直徑是300mm。它是機床廠完善的電氣產品,能與書本知識緊密結合,以教學內容為依據,又有一定的實踐空間,使理論教學在實踐中得以證實并升華。項目的內容既能吸引學生的興趣,使學生身臨其境的體驗一線生產員工成就感,體味學有所用,拓寬學生的思路,激發了學習欲望,所以選取《3M9730磨床電氣安裝與調試》進行項目教學,水到渠成。
2、項目的實施
要想完成3M9730磨床電氣控制線路的安裝與調試,從理論上要熟知3M9730磨床的主要運動形式和控制要求,會熟練分析電路圖,從實踐上準備工具、儀表和器材,選取正確的電器元件型號。按照安裝工藝要求,合理布線、接線,從而體現理論與實踐的完美配合。實訓伊始,教師可以利用多媒體手段,利用視頻、課件,講述3M9730的運動形式,控制要求,工藝要求等,同時也可以用以前學生所做的優秀作品,進行案例教學,激發學生的興趣和學習動能。
2.1 劃分小組、制定項目計劃
學生參與電氣產品安裝實踐開始,我習慣對學生根據平時的綜合表現對學生進行分組,提名組長負責制,并把全面反映職業資格標準和崗位規范要求及時提出,使項目計劃能有效的嵌入學習目標和專業課程標準。然后由組長牽頭,激勵學生到現場參觀,收集資料,獲取信息。這樣極大地激發了學習自覺性,進行“探究式學習”,自己討論制定項目工作計劃,確定工作步驟、分工、程序,以小組合作的方式實施計劃,使學生的主體地位充分體現。
2.2 過程考核、組織項目實施
此階段中,任務驅動,學生協作完成項目。學生依據項目計劃中遞進性和連貫性的單元項目,明確自己在小組中的任務分工及合作形式,然后按照已確定的工作步驟和程序工作。作為教師,我們還應該及時適當地提醒學生任務順序和配合工廠的進度進行有效的調整和統籌,由淺入深地把知識和技能滲透到項目實施過程中,而不流于形式。學生從簡單緊固件、元件檢測識別、布線工藝、點滴開始,層層推進,恰當設置過渡性問題,引導學生從原理上理解,做好電路原理圖,再轉化到接線圖,安裝元件、最后接線、通電檢驗。
項目實施時間進度要求,指導教師要對項目實施環節認真檢查,確保項目實施的真實性和嚴肅性,并及時實行過程考核。組長配合教師檢查以下任務:(1)根據項目內容繪制出電氣原理圖及電器布置圖,提交給指導教師,經老師審核后方可接線。(2)小組成員按組內所繪最佳電氣原理圖接線,要求嚴格按評分標準,從元件規格、型號選擇、質量檢測、器材固定、按圖接線。(3)通電前檢查:實訓教師在電路檢查方面給予適當指導,如主電路的“通路、短路、缺相”的檢查;控制回路中的“自鎖、聯鎖、啟動、制動”等項目的檢查,讓學生在通電前對電路的正確性已了然于胸,能胸有成竹地通電試車。(4)通電試車:此過程中注意安全用電規范。
3、表達交流,總結評估
在項目完成后要及時進行總結評價,促進學生的可持續性發展。學生整理編寫技術總結報告,記錄項目實施過程問題,解決方法和技巧,梳理歸納項目草圖、心得體會并進行自評,形成實訓報告,提交老師。教師公布項目過程考核數據,進行項目小組之間的交流、共享、評價。教師和學生討論,評判項目工作中出現的問題,學生解決問題的方法以及學生行動的特征。通過對比師生評價結果,找出造成結果差異的原因,從學生角度發現問題,提出改進意見,教師要引導學生盡量客觀地從正面進行互相評價,了解自己的優勢和不足,學習別人的特長和優點。選出優秀小組,向全班進行成果展示,并存檔為以后的“產教結合”留取一線資料,同時優秀成果也被全校師生共享。
4、注意事項 過程剖析
通過3M9730的電氣安裝,我深知作為實訓指導教師,項目式教學在生產任務中,必須做到以下幾點:(1)教師應具有良好的專業素質,教學過程做好教師角色的轉換,由灌輸轉變為組織、引導,使學生探究式自主學習。精心設計好單元教學中的內容和問題。教師指導要恰到好處,教師對學生的成果進行點評,對完成任務好、有創新內容的小組,教師要及時加以肯定與鼓勵。對任務完成有欠缺的小組,則要與小組進行討論分析,找出問題予以解決。(2)項目實施計劃要細致有序,項目教學選題必須結合教材調用學生已有的知識與生產實際相結合,達到教學目的。學校教學資源和設施要達到項目教學法實施要求,項目實施要激勵學生興趣,實現“探究式學習”激發學習自覺性。(3)項目實施過程要任務驅動,團結協作。任課教師要過程考核,檢查和督促每個學生任務的完成情況,注重教學目的和效果。(4)項目完成后要及時評價,學生和教師都做好總結分析。學生梳理歸納技巧和工藝,教師反思教學過程得失,總結經驗,拔高技能,促進可持續性發展。
參考文獻
[1]吳言.項目教學法,職業技術教育,2003.7.