Главная Коллекция "Revolution" Педагогика Применение имитационных образовательных технологий при подготовке квалифицированных рабочих и специалистов

Применение имитационных образовательных технологий при подготовке квалифицированных рабочих и специалистов

Исследование проблемы использования имитационных образовательных технологий в современном учебном процессе. Характеристика границ их применимости и оценка эффективности использования. Нетрадиционные типы уроков. Балльно-накопительная система оценивания.

Рубрика Педагогика
Вид учебное пособие
Язык русский
Дата добавления 07.09.2019
Размер файла 7,1 M
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

- техническая и технологическая направленность применения обучающимися знаний или навыков по предметам профессионального цикла;

- взаимосвязь теории с практикой, теоретического с профессиональным обучением, или двух параллельно направленных теоретико-практических курсов.

Методики проведения традиционного и бинарного занятий имеют различия, заключающиеся в том, что реализующие бинарное занятие педагоги совместно решают задачи теоретико-практического обучения.

Бинарные занятия - одна из форм реализации межпредметных связей, позволяющих объединить знания из разных областей для решения одной проблемы, дающих возможность применить эти знания на практике.

Подготовка и проведение бинарного практического занятия представляет собой междисциплинарный краткосрочный проект, в котором как соавторы и единомышленники выступают не только преподаватели, но и обучающиеся, имеющие возможность стать участниками творческого процесса

Педагогическая сущность урока - совмещение изучения взаимосвязанного материала либо двух взаимосвязанных предметов профессиональной направленности, либо специального предмета (специальной технологии) и производственного обучения.

При проведении бинарного занятия необходимо сочетание личностей педагогов, участвующих в его проведении, их полное взаимодействие между собой и взаимосвязь действий, обусловленная системой обучения, между педагогом и обучающимся.

Цели, достигающиеся при проведении бинарного занятия:

1. Соблюдение единого подхода к рассмотрению возникающих проблем и единства требований к учащимся в процессе их учебно-производственной деятельности.

2. Интерес обучающегося, вызванный общением в трехсторонней группе «преподаватель-преподаватель - обучающийся», вызывает активное восприятие учебного материала, активизирует работу памяти, наблюдательности и воображения.

3. Воспитать у обучающихся умения пользоваться теоретическими знаниями в различных вариантах их практического применения:

-нестандартные ситуации на производстве;

-необходимость оперативного принятия всесторонне взвешенного единственно верного решения производственной проблемы.

Сочетание обучающей деятельности двух преподавателей при проведении бинарного урока

Деятельность первого преподавателя

Деятельность второго преподавателя

Целевая установка обучающихся на урок

Опрос учащихся по материалу предыдущих уроков

Проверка качества выполнения ранее выполненных технологических задач

Изложение теоретических вопросов изучаемой темы. Ответы на вопросы обучающихся

Объяснение способов использования теоретических знаний по теме при выполнении практического задания. Демонстрация способов выполнения изучаемых практических приемов

Контроль качества восприятия теоретического материала урока и показанных преподавателем практических приемов

Контроль осознанности выполнения обучающимися практических упражнений, правильности примене-ния теоретических знаний на практике

Текущее инструктирование обучающихся в процессе их упражнений по отработке изучаемых практических приемов и способов выполнения операций

Проведение заключительного контроля

Продолжительность такого занятия может охватывать значительный промежуток учебного времени без учета времени на перемены. Наиболее эффективно проводить бинарный урок при завершении темы, как обобщающий, закрепляющий урок. При совместной работе педагоги наглядно видят пробелы в знаниях обучающихся.

Практический опыт проведения подобных уроков показывает, что такие формы способствуют более глубокому и качественному усвоению учебного материала по сравнению с традиционными формами. Бинарные уроки помогают обучающимся по-новому взглянуть на теоретическую подготовку и осознать, что их изучение необходимо для лучшего овладению профессией, поскольку обучающимся предоставляется возможность увидеть, как теоретические знания применяются на практике. Такие уроки отличаются наглядностью при обобщении изученной темы.

В настоящее время занятия такого типа успешно применяются в «Промышленно-технологическом колледже» в рамках обучения рабочих по профессии «Наладчик станков и оборудования в машиностроении», а также при выполнении выпускной квалификационной работы по профессии «Токарь» на базе 8 классов.

В качестве наглядного примера рассмотрим бинарное практикоориентированнов занятие для «Наладчиков..», проводимое преподавателями «ПТК» Волченко И.О. и Поляковой А.Е.

Ход бинарной практической работы

Предметы: МДК 03.01 Устройство станков и манипуляторов с ЧПУ;

МДК 03.02 Технология работ по наладке станков и манипуляторов с ПУ

Профессия: Наладчик станков и оборудования в машиностроении

Тема практического занятия: Разработка операционной технологии обработки резанием детали «Поршень». Создание управляющей программы и имитации обработки на МРС.

Цели работы: 1. Научить обучающихся выбирать оптимальную последовательность обработки поверхностей указанной детали.

2. Отработать навыки расчетов режимов резания на операции обработки резанием по эмпирическим формулам.

3. Отработать навыки создания управляющих программ для обработки на МРС с ЧПУ

Наглядные пособия: презентационные и раздаточные материалы по теме

ХОД УРОКА

Организационный момент:

Приветствие обучающихся, проверка готовности, целевая установка на урок.

Актуализация знаний и практического опыта обучающихся:

Знакомство обучающихся с деталью для выполнения работы

Проверка знаний обучающихся по МДК 03.01

Устный блиц-опрос

- Какие методы обработки резанием применяются в промышленности?

- Какое оборудование применяется для реализации указанных методов?

- Способы обработки деталей данного класса

- Элементы для крепления заготовок на выбранном оборудовании

- Материалы режущей части инструментов, исходя из материала изделия

Практическая работа № 1 «Проектирование операционной технологии обработки резанием указанной детали» .

Анализ чертежа детали

Для токарных работ

Для фрезерных работ

2. Выбор оборудования с ЧПУ

3. Составление операционной технологии для обработки на универсальном оборудовании

4. Перевод разработанной технологии на многофункциональный станок с ЧПУ

5. Выбор режущего инструмента и его геометрии

6. Расчет режимов резания по эмпирическим формулам с учетом обработки на станке с ЧПУ

7. Заполнение операционной и эскизной карт для разработанной операции

Практическая работа № 2 «Создание управляющей программы для операции металлообработки на станке с ЧПУ».

Закрепляемые знания: информационные технологии планирования, управления и контроля производственных операций при проектировании операций металлообработки.

Формируемые умения: составлять управляющие программы с использованием систем автоматического проектирования.

Цель занятия: Изучение способов построения управляющих программ токарной обработки в среде SIMCO Edit.

План проведения работы.

1. Получить у преподавателя эскиз детали.

2. Загрузить среду в SIMСОEdit. Перейти в режим обработки CNC - Calc

3. Создать контур детали, сгенерировать проходы для обработки детали.

4. Построить управляющую программу, выбрав сопроцессор по указанию преподавателя.

5. Переписать управляющую программу на тренажёр фрезерного станка.

6. Наладить станок и отработать изготовление виртуальной детали. 6. Наладить станок и отработать изготовление виртуальной детали.

7. Снять размеры полученной детали.

Деятельность первого преподавателя

Контроль осознанности выполнения учащимися задания, применение теоретических знаний в практической работе

Деятельность мастера

Текущее инструктирование учащихся в процессе выполнения задания по созданию управляющей программы и проведению измерения изделия после имитации обработки.

Заключительная часть

Преподаватель первый: обобщение и подведение итогов выполнения учебных задач урока.

Преподаватель второй: анализ выполнения учебно-практических заданий обучающимися, разбор типичных ошибок и недостатков.

Оценки за урок.

9. Применение симуляторов станков с ЧПУ

В данном разделе рассматривается применение ИМО при подготовке высококвалифицированных рабочих в машиностроительной отрасли. В частности, при подготовке по профессии «Наладчик станков и оборудования в механообработке» сложно обойтись без применения ИМО.

Сам по себе симулятор (компьютерная модель, имитирующая ту или иную деятельность) едва ли способен привнести нечто уникальное в образовательный процесс. Как ни банально, образовательный результат будет зависеть от того, каким образом имитационная модель встроена в образовательный процесс.

Тренажер - техническое средство профессиональной подготовки человека-оператора, предназначенное для формирования и совершенствования у обучаемых профессиональных навыков и умений, необходимых им для управления материальным объектом, путем многократного повторения обучаемыми действий, свойственных управлению реальным объектом (из ГОСТ 21036-75).

Использование тренажеров в учебном процессе требует учета некоторых моментов.

Во-первых, обучение на тренажерах (тренажерную подготовку) следует планировать на практических занятиях после изучения устройства и правил эксплуатации реального объекта, а также требований техники безопасности работы на реальном объекте и на тренажерах.

Это позволяет закрепить приобретенные знания и сформировать (или совершенствовать) компетенции по управлению реальным объектом.

Работа на тренажёре производится поэтапно.

1-ый этап: на этом этапе осуществляется теоретическое изучение технологического процесса (его особенностей) реального объекта, его устройство (если это необходимо) и всех вопросов, связанных с техникой безопасности. Это изучение может быть произведено на лекциях или самостоятельно (под руководством преподавателя).

2-ой этап: на этом этапе производится изучение "Руководства по эксплуатации" тренажера и всех прилагаемых к тренажеру учебно-методических материалов (лекций, описания задач и ситуаций и т.д.). Изучение производится, как правило, самостоятельно отдельным обучаемым (или в группе) при консультации преподавателя.

3-ий этап: на этом этапе выполняется непосредственная работа обучаемого (группы) на тренажере под контролем преподавателя, который определяет порядок и количество решаемых задач, производит выбор ситуаций и выделяет приоритеты технологического процесса.

Кроме обучения на практических занятиях, тренажеры должны использоваться и при контроле компетенций обучающихся. В этом случае действия обучаемого должны быть направлены на решение проблемных ситуаций, которые возникают при решении нештатных задач.

В любом случае использование тренажеров позволяет в большей степени активизировать учебный процесс и исключить субъективность оценок.

При организации тренажёрной подготовки следует обратить внимание на то, что:

- выбор используемых задач (ситуаций) для подготовки рабочих и специалистов производит преподаватель;

- управление тренажером и организация действий обучаемого при решении той или иной задачи производится согласно "Руководства по эксплуатации тренажера», поэтому обучаемые перед работой на тренажере должны изучить этот документ;

- прохождение тренажерной подготовки не заменяет полной подготовки специалиста в рамках определенной профессии, а позволяет формировать (совершенствовать) определенные (т.е. некоторые) навыки и умения специалиста.

При разумном использовании симуляторов в учебном процессе удаётся повысить эффективность учебного процесса за счет:

знакомства обучающихся с УЧПУ различных типов;

на одном рабочем месте получения части профессиональных компетенций в вопросах обработки деталей на станках различных групп с использованием УЧПУ различных производителей;

сведения к минимуму материальных затрат при обучении;

проведения занятий в условиях с высоким уровнем безопасности работ;

сокращения времени на освоение определенных действий за счет параллельного использования компьютерных симуляторов и станков с ЧПУ;

повышения уровня успеваемости по смежным предметам за счет большего объема практических действий;

повышения эффективности принятия решений при решении производственных задач;

повышения интереса к занятиям.

Тренажеры (в первую очередь тренажеры-имитаторы) могут быть использованы преподавателем при чтении лекций как иллюстративный материал.

Однако это предполагает высокий уровень профессиональной подготовки самого преподавателя и наличие определенного опыта по использованию ПЭВМ.

Поэтому молодым преподавателям до накопления определенных умений целесообразно воздерживаться от использования тренажеров для иллюстрации отдельных положений лекции.

Но эта рекомендация не относится к использованию тренажеров на практических занятиях, где ограничений нет.

Опыт применения ИМО позволил выявить следующие особенности:

- занятия на симуляторах должны быть закреплены работой реальном оборудовании;

- в квалификационном экзамене обязательно должно учитываться портфолио обучающегося, так как ИМО не в состоянии охватить все профессиональные компетенции;

- отсутствие методического обеспечения (разработок уроков, описаний приёмов работы на тренажёрах, учебных пособий);

- не определены границы применения предлагаемых методик (уровень подготовки обучающихся, преимущественные способы усвоения материала и т.д.);

- слабая информированность о имеющихся средствах и методах обучения;

- отсутствие у ряда преподавателей мотивации и слабый уровень их подготовки;

- можно проверить только часть профессиональных и общих компетенций;

повышение требований к квалификации преподавателя;

- большой объём подготовительной работы (подготовка управляющих программ, настройка компьютеров, подготовка и оформление КОС и т.д.);

- недостаточный опыт в использовании симуляторов;

- повышенные требования к уровню подготовки обучающихся (знание компьютера).

В учебном процессе симуляторы использовались для:

1. Проведение практических занятий на темы:

- изучении УЧПУ различных типов;

- установка заготовки и инструмента;

- привязка инструмента;

- обработка виртуальной детали;

- контроль выполненных работ.

2. Приём экзаменов (квалификационных).

3. Самостоятельная работа при изучении спецдисциплин.

Занятия проводились с применением имитационных образовательных технологий на тренажёрах станков, в процессе работы на которых воспроизводится деятельность наладчика станков и оборудования в механообработке. Работа проводится на тренажёре SwanSoftCNC Simulation Version 6.500.

Соответствие электронного образовательного ресурса требованиям, предъявляемым к программным продуктам этого класса:

Дидактические компоненты анализа программного продукта показателей

Общая сумма баллов по группе показателей

Процент соответствия программного средства критериальным требованиям

Место (ранг) компонента

Нормативный

5

45%

4

Психолого-педагогический

9

56%

5

Содержательный

9

69%

3

Инструментальный

12

75%

2

Процессуальный

20

80%

1

В процессе внедрения симуляторов определялись требования по их использованию:

Занятия на симуляторах обязательно должны закрепляться работой на станках с УЧПУ;

Квалификационный экзамен должен проводить опытный преподаватель, хорошо подготовленный для работы на симуляторе;

Управляющую программу следует разрабатывать и отлаживать не на симуляторе, а средствах, например CIMKOEdit;

Для проведения практических и самостоятельных работ необходима разработка соответствующего методического обеспечения.

Описание работы на тренажёре

Выполнение операций на тренажёре УЧПУ FANUC OTD

Вид эмулятора токарного станка с УЧПУ FANUC OTD приводится на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1.

На нём изображены: тренажёр станка (слева), пульт ЧПУ (справа) и пульт станка (внизу). Пульт ЧПУ (рисунок 1.2) состоит из дисплея, программных клавиш, клавиш ввода данных, клавиш редактирования программ, клавиш перемещения курсора, клавиш перемещения страниц, клавиши сброса.

Тренажер станка имеет верхнее меню, верхнюю и левую кнопочные панели и окно отображения станка. Пульт станка имеет секцию выбора режимов работы, секцию операций, секцию управления шпинделем, грибок аварийного останова, ключ защиты программ и секцию управления охлаждением.

Занятие № 1.1. Настройка установочного размера токарного станка с УЧПУ FANUC.

1. Установка нуля станка.

1.1. Запустить файл SSNC.EXE

1.2. В открывшемся меню выбрать тип устройства ЧПУ - FANUC OTD, нажать надпись Run. После этого загружается тренажёр.

1.3. Для установки нуля станка активизировать соответствующий режим (кнопка Home секции OPERATION).

1.4. На пульте станка в секции AXIS/DIRECTION нажать кнопку «+Z», затем - « +X». На дисплее координаты X и Z должны принять нулевые значения.

Рисунок 1.2 Пульт ЧПУ

2. Установка заготовки и инструмента.

2.1. На левой кнопочной панели нажать пятую кнопку снизу (№1 на рис.1.1 - Workpiece Setteng), в открывшемся меню выбрать пункт «Stock Size». В открывшемся диалоговом окне установить:

- диаметр заготовки (Diametr);

- длину заготовки (Length);

- материал заготовки (Worckpiece Material);

- способ закрепления заготовки (Penlace или Tailstock).

2.2. На левой кнопочной панели нажать шестую кнопку сверху (№2 на рис.1.1 - «Tools Manadgment»), открывая меню выбора инструмента.

2.2.1. Для выбора инструмента надо из данного меню выбрать требуемую строчку с указанием параметров выбранного инструмента. После этого в правой части окна появится вид выбранного инструмента. Если геометрические характеристики инструмента не соответствуют требуемым, то их можно откорректировать, для чего надо на строке сделать двойной щелчок мыши. Открывается панель настройки параметров инструмента, где можно изменить его следующие характеристики:

Shank - длина;

Diametr - диаметр;

Shank Width - ширина.

Если инструмент имеет режущую пластинку, то можно определить её геометрию через окно «Insert Parameter» и определить материал режущей части. В завершении настройки инструмента нажать кнопку «ОК».

2.2.2. Для установки инструмента в револьверную головку нажать кнопку «Add to tool turrent» и выбрать нужную позицию установки инструмента. Для примера выбираем первую позицию (Tool Station 1). Слева в окне появится номер установленного инструмента (001).

2.2.3. Для того, чтобы данный инструмент занял рабочую позицию необходимо нажать кнопку «Mount Tool» и инструмент готов к использованию. Затем нажать кнопку «ОК».

2.3. Закрыть дверцу защитного кожуха станка - третья снизу кнопка левого меню (№ 3 на рис.1, Close Mashine Door).

Чтобы лучше наблюдать за процессом обработки заготовки на верхней кнопочной панели нажать 8-ю кнопку слева (2D View). Затем, с помощью кнопок Zoom Out и Zoom In (2-я и 3-я кнопки верхнего меню) установить нужный размер рабочего поля. С помощью кнопки «Pan View» можно переместить заготовку в удобное место.

3. Установка нуля детали.

3.1. Включить режим JOG (соответствующая кнопка секции OPERATION панели станка).

3.2. С помощью кнопок «-X» и «-Z» подвести инструмент к заготовке. На панели станка в секции SPNDLE нажать левую кнопку «SPDC CW» которая запускает шпиндель на вращение по часовой стрелке.

3.3. С помощью кнопок «+Z» и «-Z» подвести резец в позицию «подрезание торца» и с помощью кнопки «-Х» подрезать торец. Кнопкой «+Х» отвести инструмент от детали.

3.4. На секции функциональных клавиш пульта ЧПУ нажать кнопку «MENU OFSET», затем третью кнопку слева на секции «Программные клавиши» пульта ЧПУ. Изображение на экране должно быть таким как на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3.

Затем с помощью клавиш перемещения курсора выбирается строчна соответствующая номеру инструмента (например G01), курсор устанавливается в столбец Z этой строчки и с клавиш ввода данных вводится значение W. Например, для случая рис.3. вводится следующая информация: Z-396.037 и нажимается Input. Размер по оси Z установлен.

3.5. Для установки размера по оси Х переходим в режим JOG и перемещаем резец по оси Х к детали так, чтобы снять слой металла примерно 1 мм. С помощью клавиши -Z перемещаем резец на 5 - 10 мм снимая металл. С помощью клавиши +Z отводим резец от заготовки. Кнопкой «SPDL STOP» пульта станка останавливаем шпиндель. В верхнем меню тренажёра выбираем пункт «Mesure», в нём подпункт «Measure Disnance». Открывается окно измерения (рисунок 1.4).

Рисунок 1.4.

Замеряем диаметр проточки и вычитаем его из величины текущей координаты Х. Полученное значение запоминаем (обозначим его через Х1).

Вызываем меню «Mesure» и выбираем в нём подпункт «Exit Mesure» для завершения измерений. Величину Х1 записываем как значение оси Х. Привязка детали завершена.

3.6. Устанавливаем рабочие органы в нуль станка (пункты 1.3 и 1.4). На панели станка в секции «PROGRAM SOURSE» активизируем режим «MDI» и нажимаем клавишу «PROGRAM» на панели УЧПУ и программную клавишу 1 (рисунок 1.5).

Рисунок 1.5

На экране отображается режим MDI - ввод и непосредственное выполнение кадров управляющей программы с клавиатуры.

Вводим следующие адреса:

T0101 «Input»

G0 «Input»

Z0«Input»

X0«Input»

На экране должно появиться изображение как на рис.5. Нажимаем на клавишу «Output». Рабочие органы переводятся в нуль детали, что отображается на схеме обработки детали. Настройка установочного размера завершена.

Настройка установочного размера токарного станка с УЧПУ SINUMERIK 810/840D М

Для начала работы надо отжать кнопку аварийного выключателя , затем кнопку и кнопку . Лампочка над кнопкой «RefPoint» должна погаснуть. Пульт готов к приёму команд.

Рисунок 2.13

2.3.1. Для установки нуля станка нажать кнопку «RefPoint» и последовательно на «Х», «+», «Y», «+» и «Z», «+». На тренажере рабочие органы станка установятся в нуль. На пульте станка должны зажечься лампочки X,Y,Z.

Отжать кнопку «RefPoint». Установка заготовки и инструмента проводится аналогично пункту 2 занятия 2.1.

2.3.2. Установка нуля детали.

Включить режим JOG. С помощью кнопок «Х», «-», «Y», «-» и «Z», «-» подвести инструмент к нулю детали. На панели станка нажать левую кнопку «SPNDLE Start» которая запускает шпиндель.

Нажимаем кнопку и, с помощью кнопки, переводим тренажёр в вид, изображённый на рисунке 2.14. Нажимаем клавишу «OFSET PARAM». Затем нажимаем программную клавишу «Work ofset». Получаем окно, изображенное на рисунке 2.15.

Рисунок 2.14

Рисунок 2.15

С помощью клавиш переводим курсор в позицию «Х» и нажимаем клавишу . В соответствующей позиции появляется значение координаты «Х», например, -502.172. Затем повторяем эти действия соответственно с координатами «Y» и «Z». Нуль детали установлен.

2.3.3. Проверка установки нуля детали.

Рисунок 2.16

Для проверки установки нуля детали переводим рабочие органы в нуль станка (в соответствии с пунктом 2.3.1) и включаем режим MDA соответствующей кнопкой на пульте станка. С помощью кнопки переводим тренажёр к виду, изображённому на рисунке 14. Нажимаем кнопку и в окно MDI введите следующую команду: G0 X0 Y0 Z0 (рисунок 2.16). Затем переведём тренажёр в отображение пульта станка и нажмём клавишу . Рабочие органы переводятся в нуль детали.

10. Оценка эффективности использования имитационных методов обучения

В ГБ ПОУ «Промышленно-технологический колледж» внедрение ИМО в учебный процесс по профессии «Наладчик станков и оборудования в механообработке» началось с 2011 года. Реально ими охвачены были выпускники 2013 и 2014 годов.

В данном разделе проводится анализ результатов защит письменных экзаменационных работ в 2011 - 2014 годах.

Год выпуска

2011

2012

2013

2014

Кол.выпускн.

41

19

23

27

Средний бал

3,65

3,57

4,17

3,92

Ср.кв.откл.

0,76

0,69

0,72

0,62

Анализ этой таблицы позволяет выдвинуть гипотезу, что средний балл выпускников в 2013 и 2014 годах выше, чем в 2011 и 2012 годах по причине внедрения ИМО.

Для доказательства этой гипотезы проведем сравнение средних значений двух выборок с оценкой значимости их различий. Результаты сравнения представлены в таблице, в которой отражается вероятность (в процентах) того, что имеются существенные различия в средних баллах:

2011

2012

2013

2014

2011

0

30

96

98,7

2012

30

0

99

99,2

2013

96

99

0

81

2014

98,7

99,2

81

0

В этой таблице жирным выделены результаты, когда не рекомендуется считать существенными различия между двумя средними. Это различия между 2011- 2012 и 2013- 2014 годами.

Таки образом, можно считать наличие значимых различий в средних баллах при использовании ИМО и без них.

Окончательная проверка результатов осуществлялась при сравнении суммарных выборок 2011+2012 и 2013+2014 годов. В первом случае средний балл 3,63, во втором - 4,04. Вероятность наличия существенных различий - 99,7%.

Вывод: с большой степенью вероятности можно утверждать, что внедрение ИМО повлияло на увеличение среднего бала при защите письменных экзаменационных работ.

11. Особенности внедрения ИМО в учебный процесс

Широкое использование компьютерных средств в сферах деятельности современного рабочего предъявляет к его профессиональной квалификации ряд дополнительных требований, заключающихся в овладении новыми технологиями труда.

Однако сущность квалификации современного рабочего и специалиста остается прежней и заключается не только и даже не столько во в освоении профессиональных компетенций, сколько в развитой интуиции, так называемом чутье, опирающемся на знание свойств технических объектов и процессов и умение использовать их в профессиональной деятельности.

Чтобы правильно производить наладку станка на обработку детали, необходимо четко понимать физическую природу технологического процесса.

Для принятия технически грамотных решений при работе на станках с ЧПУ, необходимо уметь правильно воспринимать и осмысливать как карту наладки станка, так и результаты отработки управляющей программы, учитывать наличие возможных ошибок в технологическом процессе и управляющей программе, находить правильную замену режущих инструментов (при отсутствии требуемых), при необходимости, грамотно изменять режимы резания.

Автоматизация трудоёмких учебных работ ряде случаев создает предпосылки для более глубокого изучения свойств технических объектов на математических моделях, проведения в учебном процессе исследований и оптимизации.

Более того, развитие новых информационных технологий в некоторых дисциплинах достигло такого высокого уровня, что позволяет, перенести акцент в обучении с освоения формализованных методов труда на углубленное изучение физических закономерностей.

Так, появление и развитие систем компьютерной разработки управляющих программ, позволяет существенно упростить работу по их написанию.

Применение средств создания электронных чертежей позволяет не акцентировать внимание на допуски (которые могут проставляться автоматически), исключает использование линейки и карандаша.

Но при всей несомненной полезности автоматизация технического труда в учебных задачах не всегда приводит к повышению качества собственно подготовки.

Относительная легкость получения результата с применением ЭВМ снижает интерес к самому результату. Так, целеустремленный поиск путем ряда проб различных вариантов управляющих программ наглядней и поучительней для будущего наладчика, чем получение только одной оптимальной управляющей программы, которую нельзя улучшить и не с чем сравнить.

Плохую услугу иногда оказывает и скрытность вычислительных процессов, выполняемых на ЭВМ. Процесс написания управляющей программы, который мы нередко объявляем рутинной работой, обладают большим обучающим эффектом, так как позволяют проследить и понять технологический процесс обработки детали (например, расчёт коррекции инструмента, расчёт проходов при нарезании резьбы резцом и др.).

Любопытным примером двойственного влияния компьютеризации обучения (позитивного и негативного) на подготовку наладчиков станков с ЧПУ является применение визуальных кадров, стандартных циклов и шаблонов.

Их применение приводит, как показывают наблюдения, к ускоренному расслоению пользователей этих систем, на две группы.

Первая, к сожалению, меньшая группа рабочих быстро повышает свою квалификацию благодаря быстрому созданию различных управляющих программ. При этом настройка шаблона или визуального кадра осуществляется с высоким уровнем понимания хода технологического процесса.

Эти рабочие без труда вносят корректировки как в шаблон, так и добавляют кадры в управляющую программу.

Квалификация второй группы пользователей, в основном из молодых рабочих, развивается интенсивно в престижной сфере овладения сложными техническими и программными средствами станков с ЧПУ.

При этом осваиваются преимущественно методика работы с шаблонами и визуальными кадрами. Умение их корректировать, добавлять кадры в управляющую программу, оказывается на втором плане, вследствие чего профессиональный опыт в предметной области, несмотря на большое количество решаемых задач, накапливается медленно, и рабочий порой перерождается в своего рода пользователя конкретной стойки устройства ЧПУ.

Следовательно, использование шаблонов или визуальных кадров обладают как обучающими, так и противоположными свойствами.

Причем, их применение в учебном процессе приводит к такому же расслоению обучающихся, но с еще более малочисленной группой, проявляющей склонность к корректировке управляющих программ.

Именно это обстоятельство и является в ряде случаев причиной осторожного отношения преподавателей к использованию визуальных кадров в учебном процессе.

Резюмируя сказанное, можно сделать вывод, что, наряду с освоением будущими рабочими новых информационных технологий, в ходе компьютеризации обучения необходимо не только сохранить, но и усилить традиционную подготовку в конкретной предметной области, делая упор на практическое освоение технических средств производства.

12. Метод последовательных приближений и его результативность при использовании имитационных технологий

Эпиграф: Знания в училище давали прочные потому, что их повторили столько раз, сколько было нужно для того, чтобы научить всех.

Лидия Чарская «Приютки»

Педагогическая технология есть продуманная во всех деталях модель совместной учебной и педагогической деятельности по проектированию, организации и проведению учебного процесса с безусловным обеспечением комфортных условий для учащихся и учителя. Педагогическая технология предполагает реализацию идеи полной управляемости учебным процессом.[9]

Имитационные технологии - это современные технологии продуктивного обучения. В частности, технология имитационного моделирования является средством познания и представления будущей профессии, в которой отражаются профессиональные задачи, профессиональная компетентность и личностные качества специалиста. Технология имитационного моделирования как средство профессионального обучения раскрывается в формах имитационной ситуации, учебной деловой игры, профессионально ориентированного проекта.

Подробное описание методов имитационного моделирования можно найти в работах И.Г. Абрамовой, Н.В. Борисовой, Р.Ф. Жукова, В.Ф. Комарова, В .Я. Платова, А.П. Панфиловой, Б.Н. Христенко, Г.П. Щедровицкого и других известных разработчиков. Возможности применения деловых игр как формы имитационного моделирования в профессиональной подготовке специалистов и повышении квалификации кадров исследовали П.П. Блонский, Н.В. Борисова, В.В. Глухов, A.A. Голос, О.В. Козлова, Ю.П. Красовский, Е.А. Литвиненко, A.JI. Лифшиц, Н.М. Платонова, И.М. Соколов, И.М. Сыроежин, Е.А. Хруцкий и др.[10]

В настоящее время в игровом имитационном моделировании широко представлены: деловые игры (военные, политические, производственные, исследовательские, учебные); аттестационные игры для подбора и назначения кадров, для оценки уровня их квалификации; ситуативно-ролевые игры; производственные деловые игры; исследовательские деловые игры; а также учебные игры. На них мы и остановимся.

Преподавание таких предметов как физика, электротехника, а также ряд других в соответствии со стандартом образования требуют от преподавателя выполнения лабораторных работ с каждым обучаемым. Очень дорогой и объёмный труд как для преподавателя, так и для ученика.. В связи с этим таких работ проводится все меньше. Учитель бережет оборудование от неопытных, порой грубых рук обучаемых. Как следствие, навыкавыполненияработ с дорогостоящим оборудованием у учащихся нет. От этого оборудование страдает еще больше в тех редких случаях, когда детей к нему подпускают. Проблема настолько остра, что тратятся серьезные деньги на замену лабораторного оборудования его виртуальными аналогами. Таких разработок достаточно. Имеются виртуальные лабораторные работы, например, в курсе «Открытая физика»(3). Для курса электротехники разработаны такие электронные тренажеры как ElectronicsWorkbench,Ванюшин М. Мультимедийный курс «В мир электричества как в первый раз». 2009 , КашкаровВ.А.и др. «Начала электроники» [12]. Они позволяют достаточно хорошо подготовитьученика к работе с реальными приборами.

Нами разработаны и проведены несколько уроков по основам электротехники с использованием компьютерных тренажеров. В качестве примера приведем одну из таких практических работ.

Практическая работа № 8

Принцип подключения и снятие показаний различных видов приборов учета электроэнергии по предложенным схемам

Цель работы

Получение основных навыков работы с программой «Основы электроники» и изучение библиотеки компонентов. Работа с мультиметром в предложенных цепях электрического тока. Определение различных электрических параметров прямыми и косвенными измерениями.

Оборудование: тренажер « Основы электроники», компьютерный класс, описание работы, тетради для практических работ

Ход работы

Загрузить схему из файла на диске «Fuse 1»

Рис.1

К1 Н1 К2 Н2

Зарисовать в тетради ее принципиальную схему, указав места включения мультиметра для определения силы тока и напряжения на нагрузке Н1

Записать в таблицу номинальные значения параметров нагрузки Н1, предохранителя и батарейки

Номинальные значения

I (А)

U (В)

R (Ом)

P(Вт)

нагрузка

предохранитель

батарейка

Провести измерения параметров тока в цепи с первой нагрузкой Н1, замкнув ключ К1, и записать результаты в таблицу

метод

I (А)

U (В)

R (Ом)

P(Вт)

Прямые измерения

Косвенные измерения

Сравните их между собой и сделайте вывод.

Контрольные вопросы:

А) Расшифруйте символы на приборе

Б) Определите цену деления стрелочных приборов

СА. =….. СV=….

Творческое задание.Включите ключ К2 на схеме тренажера . Объясните результат. Внесите исправления в схему.

Источники:

1.Конспект занятий;

2.Тренажер «Начала электроники» КахГУ;

3.Наглядные задачи по физике.УшаковМ.А.

Тренажер работает действительно.Мультиметры подключаются. Ими можно измерить напряжение, силу тока, сопротивление. С полученными данными можно делать расчеты. Результаты разумны. Тренажер включает игровые моменты в процесс своей работы. Например, перегорание предохранителя сопровождается хлопком и его потемнением.Также перегорает плитка.

Если посмотреть на цель работы, она громоздка. Опытный учитель с первого взгляда скажет, что она невыполнима.И будет прав, если мы не сообщим об использовании еще одного метода в организации нами экспериментальной работы.

Метод последовательных приближений в педагогике реализуется, например, в заданиях с вариативным содержанием [13]: добавляется новый пункт в целях работы, с сохранением предыдущих.Например, только чтопредставленной практической работе с параллельно включенными плитками предшествовалаработы про параллельное соединение резисторов на этом же тренажере.В ней уже были поставлены цели «Получение основных навыков работы с программой «Основы электроники» и изучение библиотеки компонентов. Работа с мультиметром». Представим ее.

Практ.раб. № 1а «Параллельное соединение потребителей» Тренажер № 2

Цели работы: работа сцепью на тренажере «Начала электроники» при параллельным соединением потребителей, с мультиметром для получения законов параллельного соединения.

Оборудование: компьютерный класс, тренажер электронный «Начала электроники», описание работы ( 15 экз.), тетради для практических работ.

Рисунок схемы рис.1 (а)

Показания приборов

рис.1 б, в, г

б)

в)

г)

Соберите схему по рис.1а без электроизмерительных приборов

Резистору поставьте сопротивление 100 Ом.

Используйте первый мультиметр как амперметр. Измерьте силу тока на разных участках цепи. Для этого ( 3 раза)удалите одно звено провода, в место разрыва подключите клеммы мультиметра, соблюдая полярность . Не забывайте размыкать цепь, делая переключения! Результаты запишите:

Iобщ = Iлампа = Iрезистор =

Сравните их между собой и сделайте вывод о силе тока на разных участках.

Напишите в общем виде соотношение между токами на участках при их параллельном соединении. Iобщ I1I2

Второй мультиметр используйте как вольтметр. Измерьте им напряжение на лампе, на резисторе, на мультиметре в режиме амперметра, на участке провода, на лампе и резисторе вместе, на всей внешней цепи. Результаты запишите в таблицу.

где

Uлампы

Uрезстора

Uамперметра

Uпровода

Uлампа+резистор

Uвнешн. цепи

сколько

Сравните их между собой и сделайте вывод о напряжениях на разных участках цепи.

Uлампы UрезистораUамперметра Uпровода Uлампа+резистор Uвнешн.цепи

Напишите в общем виде соотношение между напряжениями на участках при их параллельном соединении. UобU1U2

Второй мультиметр используйте как омметр. Измерьте им сопротивление на лампе, на реостате, на мультиметре в режиме амперметра, на участке провода, на лампе и реостате вместе, на всей внешней цепи. Результаты запишите в таблицу.

где

Rлампы

Rрезистора

Rамперметра

Rпровода

Rлампа+резистор

Rвнешн. цепи

сколько

Сравните их между собой и сделайте вывод о напряжениях на разных участках цепи.

Rлампы Rрезистора Rамперметра Rпровода Rлампа+реостат Rвнешн. цепи

Напишите в общем виде соотношение между сопротивлениями на участках цепи

Rоб R1 R2

Вывод: параметры тока при параллельном соединении подчиняются следующим соотношениям: а) б) в) .

Доп. вопрос. Найти цену деления приборов на рисунках 1б),в),г).

Как видим целей опять много для наших учеников. Поэтому двум представленным работам предшествовала еще одна. Представляем ее. С этим же рисунком работаем как с тренажером. Идея ненова .Подобные рисунки часто используется в материалах ЕГЕ по физике (6).

Практ.раб. № 1 «Параллельное соединение потребителей» Тренажер №1

Цели работы: цепи с параллельным соединением участков; аналоговые приборы: знакомство.

Оборудование: тренажер и описание работы ( 15 экз.), тетради для практических работ.

Рисунок схемы рис1 (а)

Показания приборов

рис.1 б, в, г

б)

в)

г)

Рис. 1(а,б,в,г)

Начертите принципиальную схему избраженной на рис.1 а) электрической цепи и отметьте на принципиальной схеме знаками ( +, -) полярность зажимов электроизмерительных приборов,

Укажите стрелками направление тока в цепи на схеме.

Определите фактическую силу тока лампы. Рис. 1(а,б).

Определите силу общего тока в цепи. Рис. 1(а,г).

Определите силу тока в резисторе . Рис. 1(а,б,г). Ответ объясните.

Определите фактическое напряжение на лампе. Рис.1 (а,в)

Определите фактическое значение сопротивления параллельного соединения лампы и резистора, пренебрегая сопротивлением электроизмерительных приборов и проводов.

Определите номинальное значение сопротивления параллельного соединения лампы и резистора по их паспортным данным, пренебрегая сопротивлением электроизмерительных приборов и проводов.

Вывод: (формулы параллельного соединения)

Доп.вопрос 1. Какими формулами пользовались в работе?

Доп.вопрос 2. Определите цену деления приборов 1б,в,г.

Источники:

Наглядные задачи по физике. Ушаков М.А.

Главной целью данной работы является отработка понятия: параллельное соединение участков электрической цепи, работа со знакомыми из курса физики стрелочными (аналоговыми) приборами. Итак, мы попытались показать работу с имитационными технологиями по двум профессиям применительно к нашему контингенту для отработки знаний и умений приведенных ниже..

Выписка из ФГОС СПО по профессии 151902.01 Наладчик станков и оборудования в механообработке" по предмету ОП.03. Основы электротехники

№ блока

уметь:

знать:

ОК

ПК

1

читать структурные, монтажные и простые принципиальные электрические схемы;

свойства постоянного и переменного электрического тока; методы расчета и измерения основных параметров простых электрических цепей

ОК 1 - 7

ПК 1.1 - 1.3

ПК 2.1 - 2.3

ПК 3.1 - 3.3

ПК 4.1 - 4.4

2

рассчитывать и измерять основные параметры простых электрических схем

единицы измерения силы тока, напряжения, мощности электрического тока, сопротивления проводников

ОК 1 - 7

ПК 1.1 - 1.3

ПК 2.1 - 2.3

ПК 3.1 - 3.3

ПК 4.1 - 4.4

3

использовать в работе электроизмерительные приборы;

электроизмерительные приборы (амперметр, вольтметр), их устройство, принцип действия и правила включения в электрическую цепь;

ОК 1 - 7

ПК 1.1 - 1.3

ПК 2.1 - 2.3

ПК 3.1 - 3.3

ПК 4.1 - 4.4

ОП.04. Охрана труда и техника безопасности

№ блока

уметь:

знать:

ОК

ПК

1

выполнять технологические требования на рабочем месте и в производственной зоне,

правила техники безопасности и охраны труда при работе с электрооборудованием;

ОК 1 - 7

ПК 1.1 - 1.5

ПК 2.1 - 2.4

2

нормативные документы по использованию средств

вычислительной техники и видеотерминалов;

Результаты за ряд лет по предметам «Электротехника» и «Охрана труда и техника безопасности» в группах 17,18 и 39 за 2011-2012,2012-2013, 20013-2014, 2014-2015 учебные годы

Уч.год

группа

Число уч.

5

4

3

2

н/а

Успева

емость

Успеш

ность

Ср.балл

Проверяемый раздел

11- 12

17от

24

4

9

10

0

1

100

56

3,7

электробезопасность

18от

100

электробезопасность

12-13

17от

25

1

8

12

0

4

100

43

3,5

электробезопасность

18от

27

5

8

10

0

4

100

56

3,8

электробезопасность

13-14

17от

27

0

11

16

0

0

100

41

3,4

электробезопасность

14-15

39э

25

2

4

17

0

2

100

27

3,2

электрический ток

Сравнение результатов входного и выходного контроля

Представлено процентное распределение результатов входной и выходной ДКР (раздел: электробезопасность), среднее по 2011-2014 годам.

Предмет : Охрана труда и техника безопасности.

ДКР \ оценка

«1»

«2»

«3»

«4»

«5»

н

вход

20%

40%

24%

16%

0%

0%

выход

0%

0%

66%

30%

0%

4%

Динамика результатов проверки знаний и умений по разделу «Электробезопасность» в 2012-2013 уч.году. Приведены средние результаты по гр.17 и 18.

когда

Входной контроль(сентябрь)

Выходной контроль (декабрь)

Контроль остаточных знаний (апрель)

Результат

3/ 14

8/14

5/14

Сравнение результатов входного и выходного контроля

Представлено процентное распределение результатов входной и выходной ДКР (раздел:Электрический ток) в 2014-2015 учебном году в группе 39..

Предмет : Основы электротехники.

ДКР \ оценка

«1»

«2»

«3»

«4»

«5»

Ср.балл

Вход

52

43

0

5

0

1,6

Выход

0

63

23

14

0

2,5

Проведение экзамена (квалификационного) с использованием ИМО

Необходимость применения симуляторов на экзамене (квалификационном) диктуется следующими особенностями профессионального образования:

- предметом оценки выпускника, в соответствии с ФГОС, являются компетенции (способность применять знания, умения и практический опыт для успешной трудовой деятельности) профессиональные и общие;

- оценка уровня освоения компетенций не возможна при проведении устного вопроса или тестового контроля, требуется, требуется демонстрация умения решения производственных задач;

- не всегда выгодна и возможна реализация производственной ситуации во время экзамена;

- симуляторы позволяют моделировать работу различного оборудования в различных ситуациях с минимальными материальными затратами и высоким уровнем безопасности.

В данной работе приводится пример использования ИМО на экзамене (квалификационном) для ПМ 03 «Наладка станков и манипуляторов с программным управлением» профессии 151902.01 «Наладчик станков и оборудования в механообработке».

Проведение экзамена

Экзамен (квалификационный) проводится с применением имитационных образовательных технологий на тренажёрах станков, в процессе работы на которых воспроизводится деятельность наладчика станков и оборудования в механообработке. Работа проводится на тренажёре SwanSoftCNC Simulation Version 6.500.

Каждый обучающийся получает задание, в котором представлена технологическая карта изготовления детали на станке определённой группы. В соответствии с картой, обучающие выбирают требуемый имитатор, заполняют инструментальный магазин необходимым инструментом. Определяют требуемые размеры и способ базирования заготовки. Осуществляют установку нуля детали. Настраивают инструменты на размер. Вводят управляющую программу, проверяют её и осуществляют обработку детали.

По окончании обработки снимают размеры полученной детали, которые записывают в соответствующую таблицу.

Пример таблицы:

Наименование размера

По чертежу

На тренажере

Отклонение

Диаметры детали

12

14

16

25

28

Длина левого участка

5

Длина крайнего правого участка

16

Дина конуса

12

Длина шаровой часть

11

Ширина фаски

1.2

Длина детали

54

Разрабатывают инструкцию оператору по обслуживанию станка при обработке детали.

Условия выполнения заданий.

Требования охраны труда: Инструкция № 8 по охране труда в кабинете информатики. Оборудование: персональный компьютер.

Литература для экзаменующихся (справочная, методическая и др.): Руководство оператора (для УЧПУ различных типов)

Рекомендации по определению оценки

1. Ознакомьтесь с заданиями для экзаменующихся, оцениваемыми компетенциями и показателями оценки (обязательный элемент).

2. Наблюдайте за выполнением заданий, проверяя последовательность действий по настройке имитатора станка на обработку детали, умение читать чертежи, знание инструмента и оснастки, умение пользоваться УЧПУ требуемого типа. Отмечать все неправильные действия обучающихся.

3. Отметьте действия обучающегося по измерению полученной виртуальной детали, правильность выбора измерительного инструмента, соответствие снимаемых размеров тому, что получилось, проверьте максимальные отклонения размеров на предмет соответствия их допустимым значениям.

Профессиональные и общие компетенции, которые возможно сгруппировать для проверки

Показатели оценки результата

(показатели ПК и ОК)

Результат

осуществления процесса/полученного продукта

Выполнил

«+»

Не выполнил

«-»

ПК 3.1. Осуществлять наладку обслуживаемых станков.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, исходя из цели и способов ее достижения, определенных руководителем.

Составление простейших управляющих программ.

Соблюдение правил сдачи налаженного станка оператору.

Применение способов корректировки режимов резания по результатам обработки пробной детали.

Ввод корректоров инструментов.

Творческий подход при выполнении заданий.

Выбор и применение эффективных методов и способов решения профессиональных задач в процессе обработки деталей на различных станках.

Выбранные размеры заготовки, правильность её установки.

Последовательность действий при наладке станка

Выбор режущего инструмента, правильность измерения виртуальной детали.

Применение рациональных траекторий движения инструмента.

Анализ ошибок при наладке тренажёра станка и обработки детали.

Соблюдение техники безопасности при работе на станке.

ПК 3.2. Проводить инструктаж оператора станков с программным управлением.

ОК3. Анализировать рабочую ситуацию, осуществлять текущий и итоговый контроль, оценку и коррекцию собственной деятельности, нести ответственность за результаты своей работы.

ОК 4. Осуществлять поиск информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач.

Составление простейших управляющих программ.

Соблюдение правил сдачи налаженного станка оператору.

Применение способов корректировки режимов резания по результатам обработки пробной детали.

Ввод корректоров инструментов.

Эффективное и качественное выполнение профессиональных задач.

Осуществление самоанализа и коррекции результатов собственной работы.

Нахождение и использование необходимой информации для эффективного выполнения профессиональных задач

Выбор инструмента и способа базирования заготовки.

Внесение изменений в настройку инструмента на размер при изменении условий обработки.

Соблюдение правил техники безопасности.

Установка нуля станка, привязка детали по каждому инструменту.

Точность и правильность определения параметров привязки детали.

Поиск информации о режимах резания, способах получения заготовки, приёмах работы с УЧПУ.

Обсуждение с коллегами качества обработанной детали.

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены