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[關鍵詞]電氣運行與控制
實訓教學
改革創新
電氣運行與控制專業培養德、智、體、美、勞全面發展,具備從事電氣技術必需的理論知識和職業能力,在生產、服務、技術和管理第一線從事電氣控制設備的安裝、調試、運行、維護、生產以及供用電系統、電梯控制系統的運行維護工作的中等電氣技術人才和高素質的電氣技術工人。主要從事職業有:電氣設備安裝工、變電設備安裝工、常用電機檢修工、維修電工、電梯安裝維修工、電氣值班員等。實訓教學是提高學生實踐能力,提高學生社會適應能力的必備環節,也體現了職業教育的特點。因此要使職業學校學生得到較好的培養,應做到知識和能力兼顧,其中加強實訓教學尤為關鍵。
一、多措并舉。激發學習興趣
先進的現代教育技術手段、豐富的網絡資源,提升了課程的品質和內涵。把多媒體輔助教學應用到電工教學中來,讓學生與現代化教學手段親密接觸,這樣不但提高了學生學習的積極性,更讓他們知道了學習的重要性和必要性。
項目引入時,教師應創設愉悅的情境,選準理論知識的切入點,精心設計一些與實際生活緊緊相扣的富有啟發性、誘導性的系列問題,并運用直觀、生動活潑的教學手段,誘導學生積極思考,互相討論。在剛上電工課時,學生覺得電是一種非常可怕的東西,一開始就心生畏懼不愿意學。那我們采取的方法是首先通過觀看電工安全操作規程的DVD,通過媒體來介紹這一切,不僅讓學生從聽覺上而且從視覺上初步了解電安全操作方面的概念,這樣可以防止有些學生會胡思亂想,而對電產生排斥感。以此來活躍課堂氣氛,激發學習興趣,引發求知欲望,實現教學目標。實物展示、現場參觀比傳統的“口授+板書+掛圖”的教學模式生動形象得多,帶給學生的感性認識也深刻。在講述低壓電器部分內容的時候,我們可以將熔斷器、接觸器、繼電器、按鈕等元器件展現給學生,在課堂上直接拆開實物,把電器的內部結構展現在同學們面前,邊拆裝邊講解。這樣既增強了同學們的感性認識,提高了學生的學習興趣,也便于學生更好地理解掌握。
二、細化實訓目標,激發學生內在需求
在電氣運行與控制專業實訓教學中,要明確目標。目標明確,就會產生動力,有了動力就能激發他們內在的學習需求,變“要我學”為“我要學”。整個電氣運行與控制專業細化為一是實訓教學目標細元器件的識別與應用。學生認識并熟悉常用器件作用、檢測方法及常用電工儀表的使用方法,并能對某些有故障的器件進行維修和保養,了解各器件的結構與工作原理。二是線路工作過程分析與接線圖熟畫。學生能自行分析線路工作過程,為后續線路故障分析與排除做好理論鋪墊。教師引導學生根據線路圖畫出接線圖,讓學生明確線路的連接方法,在實際動手操作時做到心中有數。三是高精操作工藝。學生掌握了接線方法后,著重強調工藝要求,教師對接線工藝要求進行講解與示范,學生按工藝要求進行裝接練習,逐步提高接線質量。四是操作準快并駕,舉一反三。嚴格要求,反復訓練,提高安裝線路的準確度與速度。舉一反三、觸類旁通,以一帶面,形成能力。
三、嚴格規范要求,循序漸進培養
電氣運行與控制專業實訓中,按照技能考核的要求,制定相應的評價標準,重視實訓過程的評價,突出最終評價。教師要適時抽測,并讓學生從操作過程到技術理論,從主觀到客觀詳細分析自己的不足,肯定長處,充分討論,解決問題,找到操作的訣竅,優化師生關系,提高學生的技能水平。線路板上裝接元器件多、工藝要求多、標準高。針對這一情況應對實訓的每個環節進行嚴格要求,培養學生獨立分析、獨立操作的能力及嚴謹踏實的學習態度。在學生按標準能正確完成線路的前提下,可以適當提高要求,強調其所用時間的重要性,經過反復訓練,提高其熟練程度,以適應社會實踐需要。對每個實訓項目工藝突出、用時少、準確無誤的學生,將其組裝的線路作為樣板,在學生中樹立榜樣,推出典型,增強學生學習的信心。同時也要注意疏導部分學生“片面求快”思想,指導他們循序漸進地進行實訓操作,不可貪多求快,從而造成技能水平得不到提高的不良結果。
四、培養學生獨立思考,促進學生的“自我發展”
創造力是創造意識與動機、創造精神、創造能力和創造個性等因素的復合體。其中創造意識與動機觸及的是“想不想”創造的問題,而“敢不敢”創造主要由創造精神決定,“能不能”創造與創造能力和創造個性相關。我們中職教育在培養學生立足社會、綜合發展的過程中,應將創造力的培養放在首位。線路組裝中的故障排除,在社會實踐中廣泛應用,是首先,教師要立足于理論教學法,使學生熟練掌握線路原理,分析某一器件或某一段線路出現問題,將會出現什么樣故障,這是學生進行故障分析的基礎。其次,教師要向學生介紹多種不同的排故方法,明確其利弊,并指導學生動手排故,培養學生多方位、多角度的探究品質,提高思維能力,使其知道如何避免一般性故障。有時也可由教師故意設立故障,讓學生分析,動手排除故障,提供更多的實踐機會,幫助學生學會排故方法,使其能靈活運用所學知識。
關鍵詞:關聯屬性 電氣控制 設計措施
針對電氣設計工作人員來說,由于受到固定設計習慣以及設計過程中的定性的設計思維的影響,設計工作人員常常采用通過修改以前圖紙的方式來對設計方案進行完善,而并不是通常意義上的重新作圖。在對圖紙進行修改時,往往會出現遺漏等方面的工作問題,最為常見的是元件標記、端子修改以及線號修改等工作。當這些地方被修改之后,再按照原來的設計工程中的原理以及設計的主要思想按照線路的走向進行接線,這樣就會在無形之中增加了設計過程中的難度,雖然這在一定程度上可以減少出現原理圖修改時的錯誤,但是卻不能從根本上解決屏柜圖等方面的問題。因而,若是在電氣控制的工作中采用關聯屬性的下的自動化控制,就能使這一問題迎刃而解。因此,我們要以此作為電氣設計的基礎,在電子實訓教學中進行針對性的訓練。
一、進行電氣控制設計的主要過程
1.準備工作
在對電氣控制設計之前,設計的工作人員首先要樹立起統觀全局的基本概念,針對單項設計之前,就對該工程的概況進行基本了解。像工程的規模以及工程施工中的相關技術等等,從而能夠對工程設計具有全面的了解。特別是在工程設計過程中需要遵循的技術相關標準以及特定的方案等等,因而在對電氣控制進行設計之前,要充分做好設計前的準備工作。
2.確定方案
在對具體的注意事項確定清楚之后,下一步就要考慮電氣控制方面不同的施工工藝,具體包括有對工藝匹配性電動機的設計以及性能調試方面的研究等。在對電氣控制的方案進行優化設計的的同時,制動、調速等方面的工作都對電氣控制的過程具有非常重要的意義。因而,這就要求設計的有關人員一定要對電動機在調速時的精度以及在進行正反轉時的程度進行充分考慮。例如,接觸器可以有效地解決正反裝發生頻繁轉動的問題。在對升降中的具體設備進行選擇時,要依據電氣控制方面的實際特點對其進行優選,另外也可以采用電氣控制方面的設備對其進行選擇。
3.對控制線路進行設計
控制線路的設計指的是通過檢測線路、信號線路等其他類型的輔助工作的進行從而實現對電動機進行控制的最終目的。因而,電氣控制設計的有關人員在對控制線路進行設計的過程中,要對線路中檢測功能的完整性、線路中的信號等問題進行綜合的考量。因此,在具體的電氣控制線路過程中要按照高經濟效益、高技術含量、高安全性的設計原則對控制線路進行設計。
二、基于關聯屬性電氣控制在教學實訓中的措施
1.端子排的設計
在進行教學實訓的過程中,端子排的設計往往是專業控制軟件教學中容易被忽略的問題,在這之中位置的代號設計是對端子排設計工作的重點問題。因而,在實際的電氣控制的教學過程中,由于在相關的原理圖上并沒有具體畫出電子的大致位置,因而這就造成了軟件設計過程中的信息發生分離的問題。因而,在電氣控制的實訓教學中,要將原理圖作為端子排設計工作中的核心工作,將端子繪制在具體的設計圖紙上,從而仔細處理端子排設計的有關問題。
針對端子設計來說,處理過程中的難點工作就是針對多層端子以及跳線進行設計的工作,目前,國內較為先進的電氣處理軟件端子的處理端在大多數情況下都是依據具置上的代號來判斷是否需要對上端的端子進行操作,而不是僅僅將端子畫到設計圖紙上,采取這樣的方式之后,就會使端子的處理過程變得較為簡單,但同時這樣的方式也會造成信息出現脫節的狀況,也就是實際過程中的原理圖和繪制的原理圖不一致的狀況出現。針對國外設計的軟件來說,又很多都是將原理圖作為工作的核心來進行設計的,因而這就需要要將端子畫在相應的原理圖上,但是設計時沒有對具體的端子排做出詳細的設計,針對現階段常用的多層端子來說,針對此問題并沒有良好的解決的方法。
2.接線圖的設計
2.1接線圖的設計和制作
在電氣控制的實際工作中,接線圖的實際作用往往比接線圖要重要的多。因而在電氣控制的實訓教學中,要對這方面的實訓工作進行加強。目前,在眾多的電氣控制的軟件,都能實現一般類型的接線圖的處理工作。在對接線圖進行設計的過程中,由于受到接線插腳以及電氣元件的影響,就會造成接線圖設計的多樣性和繁瑣性。在對接線圖進行設計的過程中,要嚴格注意對接線符號的編制。定義以及管理的具體難度要求,從而依據具體的要求設計出符合條件的接線圖。因而,在對接線圖進行設計實訓的過程中,首先要選擇具有特定接線圖圖號編輯功能的電氣設計軟件,并依據電氣工程中的實際情況確定接線圖的符號。在實訓過程中應用這樣的教學實訓方法對電氣控制設計人員進行實訓,可以有效地解決未來在實際操作過程中的設計繁瑣性等有關問題。
針對目前國內的接線操作來說,很多類型的軟件都能實現具體的接線工作,但是在對原理圖以及接線圖之間的工作卻還是十分困難。在對接線圖在進行操作的過程中,面對的最重要的難題就是接線圖中接線符號的有關作。由于接線庫中的元件符號是多種多樣的,接線中的插腳類型的也不盡相同,因而針對接線的符號就有很多的定義和編輯。使用接線軟件之后,就能有效地解決這一問題,軟件設計中,通過對工具的具體創建,就能繪制不同種類的接線符號,為接線工作提供了很多的方便。
2.2接線圖的生成
在對接線圖生成的具體實訓過程中,接線圖符號的設定往往通過對屬性值的設定來進行操作的,并且其要能夠獨立保持在隨時都能被提取出來的接線圖的設計處理之中。然后,在地接線圖進行創設的過程中,要將元件的具體清單、接線中的信息以及原理圖作為設計過程中的基本依據,最終利用接線圖的具體設計過程以及元件生產的過程對接線圖以及原理圖等進行關聯性質的設計。
3.關聯方面的更改工作
在對電氣控制工作的原理圖完成具體的修改過后,之后就是進行對連接圖、端子排以及原理圖之間的關聯性質的實訓工作。在對此方面的工作進行實訓的工程中要特別注意對端子排以及接線圖能夠在具體的關聯關系過后,進行信息方面的自動更新工作,因而也就不需要進行二次的具體創建過程。
三、在關聯屬性控制下的電氣控制設計實訓中要注意的問題
1.正確連接電器線圈
在對電器線圈進行連接的過程中,要將電器線圈連接在和電源的同一方向上,電器上的全部的觸頭也要連接在電源中的另外一側,并且保證在每個相鄰的各觸頭之間連接在同一電位之上。采取這樣的線圈接線之后,若是電器中的其中一個觸點出現了問題,也不會造成電源發生短路的問題。在下圖中就是在對電器進行設計時的開關觸點的設計問題,在此電路中,由于常閉以及常開觸頭離得較近,因而,在圖1中的電器線圈的接線方法就是正確的,而在圖2中的接線方法就是錯誤的。
圖1正確接線方法 圖2錯誤接線方法
2.減少連接導線
在對控制電路進行設計的過程中,若是想在原理圖中發現每個原理圖功能的具置,以及其對連接時所造成的影響是十分困難的,但是,在對電氣控制設計的實訓過程中,我們發現若是通過仔細分析或觀察就能在對接線圖進行設計時發現一些具體的設計思路,從而達到同一電器能夠達到同一應用目的的作用。然而,在具體的設計和操作過程中,若是其位置擺放的不合理或是不正確,就會相應的出現接線數量增加的情況。因而,為了在具體設計過程中出現類似的狀況,因而要正確處理好擺放零件之間的具體的位置關系,從而在最大程度上減少連接導線中的數量。
3.減少觸頭數量
在對電氣控制的實訓過程中,要在最大程度上減少觸頭的數量,并在同時對電氣控制中的觸頭進行簡化以及合并,同時在對觸頭進行合并的過程中要特別注意同類觸頭之間的合并工作,并且在觸頭使用的具體實訓中,要遵循可以利用一個觸頭完成的設計一定不要使用兩個觸頭進行設計的有關原則。
4.避免在設計時出現寄生回路
在對電氣控制回路進行設計的過程中,在一般情況下是不會產生寄生回路的,唯有在電路發生故障的時候才出現寄生回路。如下圖所示,當電動機在正常工作狀況下運行時,若是發生過載的現象,熱繼電器就能夠通過自行斷開KM1電路的方式對回路進行控制,但是,在設計的具體過程中,由于受到指示燈的影響,就會形成一條所謂的寄生回路,在這時,KM1電路也就不能進行可靠釋放,從而使電路中的過載保護作用失效,最終使電氣發生相應的故障。因而,為了在根本上避免這種狀況的發生,防止電路中出現寄生式的回路,因而在電氣實訓中通過將接觸器和指示燈進行并聯的方式將FR移到電路中SB1的位置上,從而對這一問題進行了解決。
圖3 發生故障的電流通路
5.防止觸頭之間發生競爭
5.1按鈕以及電磁元件中的觸頭競爭
在下圖中所示的是三相異步電動機與電動控制線路運行之間的線路圖設計。在電動的具體操作過程中,在大多數情況下,常閉觸頭以及常開觸頭SB3在電路斷開的一瞬間,將會使KM出現一定的失電現象導致無法完成自鎖的狀況出現,若是在這一瞬間內,比KM的失電時間要小,那么KM開關就不會出現失電的現象了,而是始終保持在具體的得電狀態之下,若是這樣,那么點動作用就會失效。同時為了避免出現按鈕和電磁元件之間發生觸點競爭的具體現象,可以在電路中添加相應的中間繼電器,其中設計的具置如下圖所示:
(a)加繼電器之前 (b)加繼電器之后
圖4 三相異步電動機運行和點動控制的線路圖
5.2防止電磁元件之間發生觸頭競爭
在對電氣回路進行設計的過程中,有時經常會發生繼電器以及接觸器間發生觸頭競爭的狀況。針對下圖的電路設計來說,在此電路中,每一個具體的步奏都對應著不同的繼電器得電現象,當在設計中工步一向工步二進行轉變的過程中,元件的動作順序可以表示成如下的過程:
SQ1K2發生得電K2會斷開K1發生失電K2支路中的K1開關會斷開,在此過程中,若是SQ1發生閉合直到K1斷開的過程之中,總的用時時間會小于K2的得電時間,因而也會引起K1和K2發生觸頭之間的競爭。針對直流控制線路來說,可以將二極管并聯到繼電器線路位置的兩端之上,從而延遲發生斷電的速度,最終達到消除競爭的目的,具體設計如下圖所示。
圖5 順序控制部分的線路圖
結語:
電氣控制工作作為一項工藝性十分復雜的工作,若是在設計過程中想以最快的速度達到最佳的設計成果,就要采用基于關聯屬性的電氣控制設計。另一方面,由于在具體的設計過程中,所涉及的影響因素較多,除了本文提出的注意問題之外,在進行設計的過程中,還要按照設備中具體的工作方式電壓以及電流的等級,以及具體操作的頻率等一些具體的操作要求,從而對電器進行優先選擇,與此同時,還要充分考慮設計過程中出現的線路的具體工作現狀以及成果,同時要充分考慮故障發生時的具體后果。唯有這樣,才能使關聯屬性的電氣控制設計措施過程變得更加有效且經濟。
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【關鍵詞】電氣控制技術;多種教學方式;提高學習興趣
中職生學習電氣控制技術知識的一些概念、電路原理及控制環節時難以理解和掌握,久而久之有些學生會對這門課失去興趣。教師針對這種情況要設法增強這門課的吸引力,提高學生的學習興趣。偉大的科學家愛因斯坦說過:“興趣是最好的老師。”這就是說一個人一旦對某些事物有了濃厚的興趣,就會積極主動去求知、探索、實踐,并在求知、探索、實踐中獲得愉快的情緒和體驗。一旦學生的學習興趣得到激發,就會主動學習,變“要我學”為“我要學”。那么如何提高學生學習電氣控制技術的興趣呢?可以從以下幾個方面入手。
一、創設情境
在教學過程中,教師應利用日常生活中的實例進行創設情境,提高學生的學習興趣。因為學生在日常生活中,常會接觸許多電氣控制技術應用方面的知識實例,只是沒有跟這門課聯系起來或不知道是應用了這門課的知識。教師要善于利用學生已有的生活經驗創設良好的情境,使學生對電氣控制技術概念、控制原則及電路原理等知識,產生一定的感性認識和濃厚的學習興趣。學生的求知欲就會變得強烈,從而積極主動地學習,不斷地克服困難,學好這門課的信心也會增強。
例如講到“熔斷器”的時候,筆者創設了這樣的學習情境:小明家里添置了空調、電磁爐、洗衣機等家電,可是這些家電一起使用時,家里就會斷電,這是為什么?學生們很積極,個個七嘴八舌地討論、搶答,學習興趣頓時被激發出來。在講到“漏電保護開關”時創設這樣的學習情境:夏天熱雷雨多,打雷時為什么有的人家里的漏電保護開關會跳閘呢?同樣給時間讓學生討論,有些學生碰到過這種情況,紛紛發表自己的看法。筆者繼續提問:“為什么打雷時漏電保護開關跳閘后,開關推不上去?”學生們更是興趣濃厚,像炸開鍋似的討論個不停,課堂氣氛非常好。
這樣創設情境可以讓學生進行輕松愉快地思考,教學內容不再是枯燥、抽象的“死知識”,而是生動的、具體形象的“活知識”。因此教師創設適當的情境,能很好地激發學生的求知欲,提高學生的興趣,從而取得良好的教學效果。
二、運用多媒體教學,化抽象為形象
電氣控制技術中一些基本環節及電路工作原理較為抽象,在實際教學中,由于實操室沒有相應的設備,不能現場操作演示。若再采用傳統的照本宣科的方法講授,會讓學生感到枯燥乏味,毫無興趣。但運用多媒體教學,化抽象為形象,運用動畫、圖形、聲音及文字等相互結合的模擬演示,圖文聲像并茂,多角度調動學生的學習積極性,再加上教師深入淺出的講解,這就可以大大提高學生對電氣控制技術的感性認識和學習興趣,學生也會在不知不覺中學到知識。
例如講電氣控制線路的工作原理時,由于控制線路的電路復雜及低壓電器的工作狀態發生變化,再加上線路中的電流、電壓是看不見、摸不著,因此有些學生感到內容很抽象,難以理解,不太會分析電路的工作過程或常常出錯。因此筆者制作了相應的課件,把電流的路徑及各種開關和低壓電器的狀態用動畫模擬展現在學生面前,課程內容就變得非常直觀,學生看得津津有味,學習興趣盎然,理解起來就容易多了。
三、運用項目實訓教學,讓學生體會到學習電氣控制技術的樂趣
電氣控制技術實踐性較強,有很多抽象的概念、控制規律及原理單憑教師講授,學生難以理解和掌握。因此在教學過程中可以運用項目實訓教學,讓學生自己動手完成整個項目,通過實訓去歸納與總結,從而更好地掌握所學知識。
例如在講正反轉控制線路時,單單靠教師講解,學生難以理解,筆者采用了項目實訓教學。筆者先介紹這個項目的任務及要求,然后講解原理并做操作演示。接著讓學生自己動手完成項目實訓,教師從旁指導,并指出學生實訓過程中應掌握的知識:接線工藝、主電路和控制電路的接法以及自鎖與互鎖的原理。同時把學生按能力強的帶弱的分成幾個小組,由教師考核評選優秀小組。由于要考核評優,有競爭比賽,學生們都毫不認輸,紛紛興致勃勃地按要求動起手來。雖然學生們在實訓中遇到不少問題,但通過教師的指導,排除了故障,完成了項目,使學生產生了強烈的成就感,同時深刻感受到學習的樂趣,提高了學習的興趣。
在電氣控制技術教學中,教師要根據教學實際的需要,采用多種方式方法,如創設情境;運用多媒體教學,化抽象為形象;通過項目實訓教學,讓學生深刻感受到學習的樂趣,從而提高學生的學習興趣。充分調動學生的非智力因素,激發其探究知識的欲望和動力,引發學生積極思考并主動學習,使他們在快樂中學到知識、培養能力。
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[關鍵詞]大時段 電氣控制技術 實踐教學
[中圖分類號]G [文獻標識碼]A
[文章編號]0450-9889(2013)02C-0128-02
電氣控制技術是電氣自動化技術專業的技術基礎課,是偏重實踐教學的一門重要課程。如何處理好理論和實踐教學的關系,是學好這門課程的關鍵,直接關系到學生綜合實踐能力的培養和崗位能力的形成。經過幾年的探索和思考,筆者嘗試使用大時段教學,用3周時間,共計84個課時完成課程的教學任務,以期在短時間內快速提升學生的專業認知能力和實踐操作能力,進而形成在電氣控制領域的崗位能力,并為后續課程的學習及畢業設計打下良好的基礎。
一、教學目標的確立
全面貫徹教、學、做一體化教學,課程更名為電氣控制系統設計與安裝,把本課程分為三個基本模塊。一是常用低壓電器應用系統的學習與安裝;二是常用機床與起重設備控制系統的學習與安裝;三是電力拖動系統的設計與安裝。學生通過本課程的學習,達到以下目標。
1.掌握由低壓電器構成的基本電路,實訓設備的接線和基本的故障查找方法。
2.掌握典型生產機械的電氣控制線路、電氣設備的選配、安裝的規范及方法。
3.掌握根據控制對象進行電氣原理設計和工藝設計的方法。
二、具體做法與要求
編寫適用于大時段教學所用的教學大綱和教學計劃,采用邊講邊做的方法,把課程分解成若干個任務下達給學生,由學生根據電氣控制實訓指導書中相應的任務,由淺入深地進行電氣控制系統的安裝與調試,進而完成一個電力拖動系統的設計和安裝。學習結束后要求學生具有以下五項能力。
1.能夠根據控制要求,提出正確、可行的電氣控制方案。
2.能夠看懂電氣控制圖紙。
3.能夠根據被控對象及控制要求,正確選用低壓電器。
4.能夠對照電氣控制圖紙進行電氣控制系統的安裝和調試。
5.能夠對電氣控制系統進行維護。
對傳統的教學內容進行整合,編制實訓指導書和更為適用的教材。把整個課程分為三個階段。
第一階段,識別低壓電器元件和其符號,識讀電氣控制圖紙,要求學生能看懂電氣控制原理和電氣控制線路的連接情況,經過這一時段的實訓,學生能夠熟練識讀電氣控制圖紙。學生必須完成的任務包括電動機的點動控制電路、順序控制電路、自鎖控制電路、互鎖電路的接線和安裝。
第二階段主要有兩個任務。一是典型控制電路的安裝與調試,主要是三相籠形異步電動機控制電路、三相籠形異步電動機制動電路、減壓啟動電路、電動機調速控制電路、直流電動機控制電路、同步電動機控制電路等電路的安裝與調試。二是特定生產設備的電氣控制電路的安裝與調試,如6140車床和3050搖臂鉆床電氣控制電路的安裝與調試,以及故障分析處理。學生必須完成的任務是分組完成電氣柜整體的安裝、調試。
第三階段是選擇一個控制對象進行控制系統的設計、安裝和調試。其中包括拖動系統主電路的設計和控制電路設計、保護電路設計,包括元件及參數的選擇。學生根據被控電動機的額定電壓正確選擇接觸器、熱繼電器等低壓電器的額定電壓,根據被控電動機的額定電流正確選擇接觸器、熱繼電器等低壓電器的額定電流,選擇合適型號的電動機,確定所用材料的數量及備用件的數量等。
三、教學的組織實施
這是大時段教學改革中最為困難的部分,如果在實施過程中不能充分完成理論和實踐的有效結合,就不能幫助學生完成知識的自我構建、生成,達不到培養人才的目標。
人類對未知事物的認知是一個螺旋上升的過程,知識的構建和生成也不是一蹴而就。電氣控制系統設計與安裝課程分為三個基本模塊,也是一個循序漸進的過程。
第一階段是基礎知識模塊,是構建整個課程的基本理論知識和能力的基礎,學生在學習過程中不能片面理解為學習只為技能,忽略理論,導致學習只追求實用,在理論課上情緒低迷,雖然操作興趣高,但碰到理論問題又感覺困難,難以提高水平。第一階段先通過一定課時的理論課,夯實學生的基礎,使用直觀形象的多媒體課件講授各低壓電器元件的結構、原理、參數和圖形,用元件構成電路,分析典型電路。下一步完成電路的接線配線,把基礎的理論知識以實物的形式體現出來,也是學生由感性認知到理性認識的一個提高,老師通過操作演示達到傳授知識和方法的目的,學生通過效仿接受知識,進而產生疑惑和探究欲,此時學生已經開始構建知識,但能力還沒有得到鞏固和提高。
進入第二階段,進一步加深理論。通過分析各個典型控制電路,講解電動機的減壓啟動原理,電動機速度控制原理,制動電路的原理,直流電動機的控制原理等。然后就是安裝與調試的具體典型電路了,老師做好組織工作,及時糾正學生的錯誤操作,適當進行引導,同時做好觀察和評價。這個階段學生加深對知識的理解,同時掌握技能,提升職業能力和職業素質。因此,不強求學生不犯一點錯誤,鼓勵學生在認真思考的前提下進行探索,直到熟練掌握知識和技能技巧。老師也可以通過設置常見故障讓學生處理,讓學生提高技術應用能力。最后進行電氣柜的組裝,學生分組進行,分工協調,教師對每個環節進行考核,得到成績,檢驗了前一階段的教學效果,也進一步提升了學生的工程施工能力、專業技術水平、組織協調能力,培養他們團結互助的精神。
第三階段又是一個理論知識的加深過程。老師通過一個具體的設計案例,分析電力拖動系統的組成、主電路設計原則、元件選用原則、控制電路設計、邏輯關系分析設計、保護環節的設計等。此后由學生完成整個電力拖動系統的設計、施工安裝,同時完成電氣原理圖、電氣安裝配置圖、元器件明細表。通過這個階段的學習和訓練,營造了自主思維的學習氛圍,激發學生創新意識。這個階段旨在培養學生的設計能力和開放的思維,學生通過討論,展示自己的方案和提出自己的獨特意見。各個項目和任務都可以供學生探索和研究。
關鍵詞 數控機床;電氣控制系統;安裝與調試;教學改革
中圖分類號:G712 文獻標識碼:B
文章編號:1671-489X(2013)24-0081-03
工作過程為導向的職業教育理論核心是從職業需要的角度出發,以職業崗位典型工作任務為內容,開發出工作過程系統化的學習領域課程體系。課程體系以職業能力培養為主要目標,以典型工作任務為載體,將學習過程、工作過程與學習能力有機結合起來,在逼真的企業環境中邊學邊做,充分體現工學結合的高職教育特征,有效解決企業所需與學生所學之間的矛盾,提高學生“零距離”上崗的就業競爭力[1]。
數控機床電氣控制系統安裝與調試課程是數控設備應用與維護專業的核心課程。借著國家示范院校建設改革的精神,2009年,包頭職業技術學院數控設備應用與維護教研室對該課程進行全方位的教學改革,取得良好的教學效果。現在該課程已建設為自治區級精品課程。
1 課程定位
確定了專業人才培養目標后建立課程體系。數控機床電氣控制系統安裝與調試是為電氣裝調與維修崗位開設的一門課程,該課程實踐性強,與生產實際聯系緊密,知識覆蓋面廣,是強電與弱電的結合,對于培養學生的工程實踐能力、綜合素質及創新能力具有重要的作用,要求通過該課程及前續課程的學習,學生能獨立進行整臺數控機床電氣控制元件的布置、連接、調試及電氣故障排除、維修。
數控機床電氣控制系統安裝與調試課程開設在第三學期,共88學時,在電氣工程基礎1與2、機械技術應用基礎及相關實訓課程完成的基礎上,以數控機床裝調維修工國家職業技能鑒定要求為依據,選擇數控機床為載體,通過基于工作過程項目訓練,使學生根據數控機床電氣原理圖計劃、決策電器元件布置圖及接線圖,以決策結果實施元器件的布置、接線、電氣調試、機電聯調,掌握數控機床電氣裝調知識、技能,具有數控機床電氣安裝、調試、維修及設計的綜合能力,為后續課程數控機床PMC控制與調試、數控機床故障診斷與維修、數控機床裝調維修工中級工、畢業頂崗實習等奠定堅實的基礎。
2 課程開發思路
根據高職數控設備應用與維護專業職業崗位(群)中的數控機床電氣裝調與維修的任職要求,參考數控機床裝調維修工中級工考核模塊之一——數控機床電氣裝調與維修的考核要求,并且結合包頭職業技術學院該專業人才培養方案的培養目標,經過多次走訪數控機床制造及應用企業,對其工作崗位的實際任職要求、典型工作任務及職業相關技能、知識、素質、能力需求進行分析、歸納、整合,進行數控機床電氣控制系統安裝與調試課程基于工作過程的完整工作任務的開發,設計教學過程,通過情境顯現、模擬仿真等方式組織教學,建設典型工作任務為主體的理實一體化教材及相關教學資源。課程開發思路設計如圖1所示。
3 工作過程系統化的課程教學內容設計
工作過程系統化的課程體系強調工作過程的整體性,強調方法能力、社會能力與專業能力的培養融為一體,在分析、整理典型職業活動工作過程的前提下,按照由簡單到復雜的工作任務進行重構。
3.1 崗位職業行為能力分析
在深入理解工作過程系統化后,本專業教師經過對包頭及周邊地區數控機床制造及應用企業的電氣裝調工崗位的職業能力進行分析與總結,確定數控機床電氣裝調崗位的崗位職業行為能力如表1所示。
數控機床電氣控制系統安裝與調試課程在進行崗位職業行為能力分析的基礎上進行教學內容的整合,原則是凡是與工作任務有關的知識都納入教學中,無關的知識盡量不講,針對其預設能力目標進行學習情境的設計。
3.2 學習情境設計
根據數控機床電氣裝調崗位職業行為能力擬定該課程教學目標,包括應知知識、應會技能和應具備素質三大項教學目標,其中歸納出如數控機床電氣原理圖識讀與分析等15項應知知識,能夠獨立完成數控機床電氣控制系統的安裝與調試等9項應會技能,強化安全生產意識,具備發現、分析和解決問題等5項應具備素質。
以課程教學目標進行學習載體的選擇,載體選擇的原則是強調工作過程的完整性,以數控車床、數控銑床、加工中心等3種典型數控機床為載體,為了保證教學內容的循序漸進,劃分5個學習情境,每個學習情境又分為3項任務,共計15項任務。
情境1 簡易數控機床電氣控制系統安裝與調試,實現1開環進給軸、1主軸及刀架換刀控制功能運行,計劃學時18學時;
情境2 簡易數控車床電氣控制系統安裝與調試,實現2開環進給軸、1變頻主軸及刀架換刀功能運行,計劃學時14學時;
情境3 數控車床電氣控制系統安裝與調試,實現2半閉環進給軸、1變頻主軸及刀架換刀控制功能運行,計劃學時16學時;
情境4 數控銑床電氣控制系統安裝與調試,實現3半閉環進給軸、1伺服主軸功能運行,計劃學時24學時;
情境5 加工中心電氣控制系統安裝與調試,實現4進給軸,其中3直線軸、有1直線軸是全閉環控制、1旋轉軸、1主軸、1刀庫換刀功能運行控制,計劃學生16學時。
4 課程實施過程
教學內容的組織遵循六步法原則:教師下發任務并提出相關問題;引導學生分析電氣原理圖;學生咨詢,提出問題、查閱資料,進行自主學習;學生分組討論,進行計劃與決策,主要是繪制電器元件布置圖和接線圖;教師給予指導、答疑、評價;根據下發的元器件清單和工具清單進行準備,依據計劃和決策的內容進行任務實施,即將數控機床電氣系統安裝調試好,實現該任務的功能運行。在計劃、決策、實施過程中貫穿小組及教師的檢查與評價。
4.1 教學方法及手段改革
在教學方法與手段上改變傳統的“一言堂、一張黑板”教學,堅持“教師為引導,學生為主體”的思想,采用行之有效的多樣化教學方法及手段,使教、學、做融為一體,提高學生的學習興趣,增強學生操作技能,達到理實合一、交互滲透、逐漸遞進的教學效果。下面以情境1的任務1“刀架控制電路”為例,來說明使用的教學方法及手段。
教師用任務驅動法引出任務1“刀架電路連接與調試”,用引導文法引出任務1需掌握的知識點和能力,可為學生自主學習提供方便;在進行刀架控制相關知識點傳授時用主講教學法;用演示法向學生演示刀架動作過程,可直觀形象地說明刀架動作過程;采用教師示范、學生實練法可以提高學生動手能力,消除學生心理害怕的顧慮。同時采用多種教學手段,在知識點傳授時采用經典板書、PPT課件相結合;用數控機床調試維修教學軟件進行模擬、仿真,可增強學生對元器件的布置和接線的感性認識;實物真做法可以提高學生實施的可操作性;學生可通過學院該課程精品課網站及其他相關資料進行自主學習。
從情境1至情境5的學習中,學生的主體性逐漸增多,教師的主導性逐漸減少。
4.2 考核方式改革
在課程教學中改變了傳統的“一卷定成績”的考核方式,考核方式分為過程考核和終結考核,并且過程考核占最終考核結果的70%。過程考核強調學生素質和能力,每一學習情境對學生每個工作過程進行評價,如表2所示。
5 教學質量保障
為了更好地達到改革后預想的教學效果,用學校現有的條件完成企業真實工作崗位的任職要求,需要有相應的教學保障,分別是師資隊伍、實訓中心及教學資源。
5.1 具有“雙師”素質的師資隊伍
首先,教師要具有強烈的敬業、團隊和開拓創新精神,不斷研究和運用先進的職業教育理念和方法服務于課程開發與實施;其次,把握角色的轉變,強調學生學習的主體性,引導學生學會學習,成為學生困難的解決者、學生學習的協助者;最后,能運用各種教學方法與手段,了解學生的現狀,因材施教,把握所授知識的重點和深度,引導學生運用電腦、網絡等新型學習工具進行小組合作學習、自主學習。
5.2 具有企業真實環境的理實一體化實訓中心
需要有與企業合作,共同設計建設的具有企業電氣裝調工真實工作環境和職業氛圍的實訓中心,為學生提高實踐技能及資格證書考核建立一個良好的學習和實訓平臺,能夠創造良好的工學結合、教學做一體的理論、實踐教學環境和職業氛圍。除此之外,還應該充分利用校外實訓基地的有利資源,建設穩定的校外實訓基地,充分保證該課程及電氣裝調工崗位實訓、畢業綜合技能訓練和頂崗實習等。
5.3 豐富可利用的教學資源
為了保證該課程順利進行,需配套相應教學資源以滿足教師的教學和學生的自主學習。現在該課程已為省級精品課程,配套資源有自編講義、項目任務書、引導文、考核評價標準、習題庫、PPT課件、配套說明書、精品課程網站、多媒體教室、網絡平臺等。
6 改革前后比較
“數控機床電氣控制系統安裝與調試”課程基于工作過程系統化教學改革后,與改革前的情況比較,主要有3個方面的不同,如表3所示。
7 結論
基于工作過程系統化的數控機床電氣控制系統安裝與調試課程教學內容、教學方法與手段、考核方式等的改革,經過筆者教學實踐證明,通過在教學內容上創設工作過程的完整性、應用性,教學方法與手段上強化工程能力的培養,考核方式中注重過程考核,是體現以能力為本位的學生的主體性逐漸增多、教師的主導性逐漸減少的詮釋,在整個教學過程中激發了學生的學習興趣,提高了學生的操作技能,達到了良好的教學效果。
參考文獻
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【 關鍵詞 】 仿真技術;電氣控制技術;仿真教學
1 引言
近年來,各大高校開設了機電一體化、電氣自動化等專業,電氣控制技術課程的教學必不可少。就電氣控制技術課程而言,這是一門實踐性很強的學科,在學習這門課程的時候,受客觀條件的限制,電氣控制技術的實踐性教學難以開展起來。仿真教學方案在很大程度上彌補客觀條件的不足,提出了真實現場實物演示的教學模式,有利于提高電氣控制技術教學的教學水平。如何在電氣控制技術教學中應用仿真技術,是電氣控制技術教學關注的重要課題。
因此,研究仿真技術在電氣控制技術教學中的應用具有十分重要的現實意義。鑒于此,筆者對仿真技術在電氣控制技術教學中的應用進行了初步探討。
2 概述電氣控制技術課程中的仿真教學
電氣控制技術課程中仿真教學的基本內涵,可以從仿真控制系統的結構與工作原理和仿真技術在電氣控制技術教學中的意義兩個方面進行深入了解。
2.1 仿真控制系統的結構與工作原理
仿真控制系統軟硬件由MCGS組態軟件、計算機、PLC、通訊電纜和輸入信號板等組成,如圖1所示。
2.2 仿真技術在電氣控制技術教學中的意義
電氣控制技術的實踐性,要求在教學過程中培養學生的專業技能。但是受高校實際條件的限制,在電氣控制技術教學過程中,開展真實的現場實物演示教學成本較高,不能應用到電氣控制技術教學中來。
仿真技術在電氣控制技術中的應用,對于高校節約教學經費具有重要的現實意義。具體說來,仿真技術在電氣控制技術教學中,利用仿真軟件,模擬真實的實驗設備,更容易使學生掌握電氣控制技術教學的內容,便于電氣控制技術教學目標的實現。
3 仿真技術在電氣控制技術教學中的應用
在電氣控制技術教學中應用仿真技術的策略,可以從確定仿真教學的目標、轉變教師的教學方式、突出教學的實踐環節三個方面入手。
3.1 確定仿真教學的目標
仿真技術在電氣控制技術教學中的應用,確定仿真教學的目標是關鍵。在進行電氣控制技術教學中,電氣控制技術課程的教師應首先向學生介紹電氣控制技術的相關內容,如低壓電氣元器件的介紹。然后在具體的電氣控制技術設計中,對元器件進行控制系統設計,設計完成后利用仿真軟件實現現場模擬。
需要注意的是,在設計電氣控制技術的過程中,應注意引用典型工程控制環節。這樣做便于學生理解和掌握電氣控制技術。
3.2 轉變教師的教學方式
轉變教師的教學方式是仿真技術在電氣控制技術教學中應用的重要環節。對電氣控制技術教師而言,為實現仿真教學在電氣控制技術中的應用,應轉變傳統的以課堂為主的教學方式,綜合應用各方面的資源,融合多種技術進行電氣控制技術教學。
具體說來,電氣控制技術的仿真教學要確立學生的主體地位,教師在學生學習過程中加以適當的引導。這樣通過轉變學生的學習方式,可以實現電氣控制技術教學的教學目標。
3.3 突出教學的實踐環節
突出教學的實踐環節,可以使仿真技術在電氣控制技術教學中應用取得事半功倍的效果。電氣控制技術課程與工程實際聯系緊密,必須增加實驗實訓課時,強化實踐性教學環節,應當在實踐條件有限的情況下,通過機電仿真軟件進行仿真教學,使學生親自體驗設計的整個過程,培養學生的綜合運用知識的能力,增強學生的工程意識。這樣可以不受場地和經費的限制。
更重要的是對于在危險場合和故障分析中具有獨到作用,沒有實際接線中可能存在的潛在危險和資源浪費。
4 結束語
仿真技術在電氣控制技術教學中的應用是一項綜合的系統工程,具有長期性和復雜性。在電氣控制技術教學過程中,仿真技術的應用應根據電氣控制技術課程專業實踐操作的特征,提高學生的實踐能力,激發學生的創新思維,不斷探索仿真技術在電氣控制技術教學中的應用策略,才能提高電氣控制技術教學的教學水平,實現電氣控制技術教學的教學目標。
參考文獻
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【摘 要】根據社會對技能型人才的需求,結合高職院校的學生綜合素質,對機電一體化專業《電機與電氣控制技術》課程進行整改,提出“理實一體化”的教學模式,在實際的教學過程當中取得了良好的效果。
關鍵詞 理實一體化;電機與電氣控制;高職教育
中圖分類號:G642.4 文獻標識碼:A 文章編號:1671-0568(2015)08-0073-02
作者簡介:江琴,女,工程師,主要研究方向為電子、機電自動化教學。
一、研究背景
目前高職院校的專業課授課過程還是按照傳統的三部曲:理論、實驗、實習來完成,理論跟實踐過程完全分開。理論課教師的側重點是講解知識點,實驗指導教師的側重點則是實際的操作。由于理論與實踐的不合拍,常常給學生帶來很多困惑,學習效率不高,學生的積極性上不去,影響了教學的效果。所以,如何從根源抓起,將理論與實踐結合為一體,成為高職院校教學的首要任務。為了適應社會的需求,現代職業教育推出“專業基礎理論與技能實踐一體化”的新模式,簡稱“理實一體化”。我校積極在各專業采用這種教學模式,使教學更加直觀,學生更容易接受,真正實現了一體化。
二、“理實一體化”教學模式的構建
《電機與電氣控制技術》是高職院校機電和電氣專業開設的一門實踐性很強的專業課。通過本課程的學習,學生應該掌握典型電氣控制電路的基本原理組成,能夠動手設計、安裝、調試控制系統。該課程涵蓋的知識面很廣,如果按照傳統的教學方式,采用課堂教學,學生學起來會感到非常吃力,繼而乏味,沒有興趣肯定不會有好的學習效果。理實一體化教學模式打破了這種讓人昏睡的局面,將教室和實訓場地一體化,首先給學生一個新鮮的感覺,激發他們的興趣。比如在講到常用低壓電器的時侯,對照實物讓學生自己觀察外形、內部結構、銘牌數據等參數,這樣學生就將枯燥難記的知識點通過親身接觸加深了印象。
《電機與電氣控制技術》教學過程中采用項目教學法,根據專業人才培養計劃的要求,本著“必需、夠用”的原則,以培養學生的綜合能力為目標,將本門課的理論和實踐課時比例調整到1∶1,加大實踐的力度。將教學內容項目化,重點突出知識點到技能的轉換,使學生通過系統的、逐步的訓練后達到對本課程的理解和掌握。根據機電類專業畢業生所從事職業的實際需要,設置的項目應該讓學生具備應有的能力結構與知識機構。為此,項目的設置應遵循以下幾條原則:①符合學生的認知規律,便于激發興趣。②注重動手能力的培養,難度適中。③涵蓋國家職業標準的知識和技能要求。
三、“理實一體化”教學模式的實施
1.制定任務。“理實一體化”教學模式中,根據教學內容和電工考核知識點將項目劃分為三大模塊的內容:模塊一為常用低壓電器的識別和檢修。要求學生能正確識別常用的幾種低壓電器:熔斷器、開關、交流接觸器、熱繼電器,熟知分類、功能、基本結構、工作原理,熟記圖形符號和文字符號。模塊二為電動機典型控制線路的安裝,此模塊是整個教學過程的重點,具體教學內容和課時安排如表1所示。模塊三為常用機床電氣控制電路的分析。主要內容包括CA6140型車床電氣控制電路的分析及檢修;M7120磨床電氣控制電路的分析及檢修;Z3040搖臂鉆床的分析與檢修;X62W型臥式銑床電氣控制電路的分析及檢修;T68臥式鏜床電氣控制電路的分析及檢修。
2.分組實施。任務布置下去之后,下面就是組織學生分小組,每個小組分3~4人。分小組的時候,考慮到學生的層次不同,要求按照動手能力的強弱合理分配。考慮到原來的實驗環節中,學生依賴心理比較強,等老師示范之后再動手,主動性不高,效果也不好。這次在《電機與電氣控制技術》實踐教學過程中采用了一些新辦法,事實證明學生的積極主動性得到了很大的提高,整個教學環節中洋溢著求知好學的氣氛。師生共同發現問題、解決問題,收獲頗豐。
具體的實施過程就是首先打破過去的“組長化”,不再固定哪個學生講解、匯報,人人都有可能是組長。這樣的話,學生就不會再抱著等靠的心理,因為每個人都可能被抽到,所以每個人都會認真地對待理論課和實踐課,學習的積極性顯著提高。在給學生布置任務的時候,要培養他們獨立思考問題,用實踐去驗證理論的好習慣。
通過實踐,學生會發現每次項目在實施過程中都會出現一些問題,在不斷的發現問題過程中,學生積累了很多解決問題的經驗,將理論知識點也掌握得更加牢固。由于每次都能將所學知識實用化,學生的積極性也得到了提高。
3.教師隊伍一體化。“理實一體化”教學模式對教師隊伍的建設提出了更高的要求。要實施一體化教學,要求教師不但具有扎實的理論基礎,更要有嫻熟的實踐技能,豐富的現場解決問題的能力。我系的專業教師95%以上都取得了雙師證,50%以上的教師有過企業頂崗鍛煉的經歷。同時為了加強教師素質,系里積極與企業建立聯系,聘請專業技術人員來學校實訓中心輔導,將積累的大量實踐經驗傳授給教師,真正做到教師隊伍的理實一體化。
4.項目考核。傳統的教學考核主要是平時占40%,期末考試占60%,體現不出實踐的考核成績,學生純粹為了考試而學習。采用一體化的模式之后,考核中也量化了實訓的成績。平時成績按照小組打分,參照各組平時的理論講述,動手能力,合作情況,競賽結果逐一給分,占30%;課程設計實訓成績占30%;期末考試卷面成績占40%。通過這種考核方式,綜合反映出學生的掌握情況,促進了學生的學習積極性。
綜上所述,“高職院校采用理實一體化”教學模式可以改善多年以來一成不變的教學方式,改變學習環境對提高學生的學習積極性,激發學生的學習興趣,提高教學質量。這種模式不但適用于《電機與電氣控制》這門課,還可以用于機電類其他實用性較強的專業。只有不斷的摸索創新,才能找到更適合高職高專院校學生的教學模式,使學生更能得到社會的認可。
參考文獻:
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關鍵詞:電機控制線路; 單片機; 故障診斷系統; 智能考評
中圖分類號:TN914.2 文獻標識碼:A
文章編號:1004-373X(2010)13-0156-03
Diagnosis System for Connection Fault of Electrical Control Circuit
Based on Single Chip Microcomputer
ZHENG Fa-tai
(Department of Electrical Engineering, Guangdong Construction Vocational Technology Institute, Guangzhou 510450, China)
Abstract: The checking and appraisal is a cockamamie thing for teachers in the class teaching on electrical control. The electrical control circuit wiring fault diagnosis system can automatically checking and prompting the existed wiring problems, and marking automatically. It is composed of MCS-51 single chip microcomputer, node switching matrix, decoding circuit, question number identification circuit, power supply controllers and voltage regulator. The electrical control circuit wiring fault diagnosis system and intelligent electrical control training room with accurate, fast and efficient performance, who increases teaching efficiency.
Keywords: motor control circuit; single chip microcomputer; fault diagnosis system; intelligent appraisal
0 引 言
在電氣控制類課程的教學中,常規的訓練項目主要有三相異步電動機的點動控制線路、連續運行控制線路、正反轉控制線路、順啟逆停控制線路、降壓啟動控制線路、接觸器聯鎖正反轉控制線路的安裝、接線與調試等實訓項目[1]。在教學過程中,教師對學生訓練結果的檢查和考評是一件很繁瑣的事,人工檢查效率低、安全性差,稍有不慎就會造成跳閘、燒毀線路等電氣事故。電氣控制線路接線故障診斷系統能夠自動檢查學生接線所存在的問題,并能提示接線故障的所在,禁止帶故障合閘通電試驗,保證訓練過程的人身安全和設備安全。另外,配合接線故障診斷系統管理計算機以及相應的管理軟件,可組成智能化的電氣控制實訓室,能夠方便快捷地對每個學生的接線情況自動記錄、自動檢查評分,使教師有更多的時間指導學生提高接線能力及排出故障的能力,從而提高教學效率和教學效果。
1 電氣控制線路接線故障診斷系統的組成
電氣控制線路接線板的正面排列著電氣控制線路所用的各種交流接觸器、繼電器、開關按鈕和狀態指示燈等電器,供學生進行接線、故障排除和通電試驗等方面的訓練,通電試驗前的檢查過程則由電氣控制線路接線故障診斷系統替代教師自動完成。電氣控制線路接線故障診斷系統的組成如圖1所示,該系統主要包括MCS-51單片機[2]、節點切換矩陣、譯碼電路、題號識別電路、電源控制器和穩壓電路等部分。
圖1 故障診斷系統組成框圖
接線故障診斷系統的電路隱藏在接線板里面,用隱藏的導線把接線板上各種電器的接線樁與切換矩陣相連接。從表面來看,接線板沒有任何異樣,不影響學生進行正常的接線訓練,只在學生接線完成后接通三相交流電源時才啟用接線故障診斷系統。接線故障診斷系統能快速地對接線板正面的實際接線情況進行自動檢測,如果接線正確,接線板上的無故障指示燈和允許通電指示燈點亮,按下通電按鈕即可接通電源對電氣控制線路進行試驗;否則有故障指示燈和禁止通電指示燈點亮,通電按鈕無效。如果接線板聯網在線,則按下提交按鈕便把本次接線訓練診斷結果的所有數據發送給實訓室的管理計算機,由管理軟件繪出實際接線圖,標出故障所在反饋給學生,同時根據故障級別統計評分。
2 接線故障診斷系統的工作原理
接線故障診斷系統的核心為節點切換矩陣。節點切換矩陣通過微型繼電器將接線板上各電器的接線樁依次接至檢測總線,由單片機判別檢測總線之間即接線板上兩個接線樁之間有無導線相連,再把檢測結果與儲存在單片機中的正確接線的相關數據進行比較,即可判別出接線的正確性以及接線錯誤的數量和位置。
2.1 電機控制線路節點編碼
節點是電氣線路中導線的連接點,接線故障診斷系統將接線板上各電器的接線樁進行編碼。節點編碼采用8位二進制數,高4位為器件編碼,低4位為器件中各接線樁的編碼。以電機正反轉控制線路[3]為例,如┩2所示,電源接線柱為0號器件,電機接線柱為15(十六進制數F)號器件,學生接線只限在此二接線柱以內。各節點的編碼結果見表1(添加其他器件時,編碼方法類同)。
表1 電機控制線路節點編碼表
器件名稱器件編碼
(十六進制)主節點編碼
(十六進制)輔助節點編碼
(十六進制)
電源接線柱001,02,03
交流接觸器KM1111,12,13,
14,15,1617,18,19,1A,1B,1C
交流接觸器KM2221,22,23,
24,25,2627,28,29,
2A,2B,2C
熱繼電器FR331,32,33,
34,35,3637,38
常閉按鈕SB3441,42
常開按鈕SB1551,52
常開按鈕SB2661,62
…………
【關鍵詞】電氣自動化;教材建設;高職教育
引言
電氣自動化專業教材是高職高專院校電氣自動化專業教學工作的重要組成部分。與目前電氣自動化領域的發展相比,高職院校在電氣自動化專業教學中的教材建設方面顯然遠遠落后與該領域應用方面的發展。編寫有利于促進地方高職學生崗位能力、培養學生職業素質的教材,特別是具有“地方”特色的教材,是電氣自動化專業教學改革的一個根本性問題。
一、高職高專電氣自動化專業教材存在的問題
(一)缺少符合高等職業技術教育特色的“教學做”一體化特色教材。大多數教材仍然強調“如何教”?“如何學”?而沒有突出“如何做”的問題。不能很好地體現以學生能力培養為中心,缺乏高等職業技術教育特色,不能實現培養“高職業素質的應用型人才”的教學目標。部分教材缺乏對電氣自動化專業職業崗位(群)所需的專業知識和專項能力的科學分析,缺少科學課程理論的支持,編寫的教材難免出現脫離企業生產實際,針對性不強等問題。
(二)實踐性教材嚴重不足
電氣自動化專業實踐教學在教學中分量極重,其教材建設在高職教育中也應占有非常重要的地位,然而現實中,電氣自動化專業基礎課與地方經濟建設所需崗位合適的實訓教材較少。
(三)教材建設滯后于地方教學和專業改革
我校承擔著為四平地區培養應用型人才的任務,對人才的需求有地方特色,對人才的培養也有特色,在課程設置、教學內容、教學方法等方面與非地方院校有所不同。我校電氣自動化專業開設的特色課程在市場中沒有或很少有合適教材,而這些課程的教學正是我專業的優勢。例如:我專業開設的《換熱器機組控制》課程,以其實用性強,最貼近企業實際(四平地區換熱器行業特有技能),但目前,國內仍無適用的教材。
(四)教材內容與實行職業資格證書制度不銜接
“雙證制”是高等職業技術教育的特色所在,它的實施要求學生不僅要獲得學歷證書,而且要取得相應的專業技術技能等級證書,重點掌握從事本專業領域實際工作的技術和技能。但目前的高等職業教材的編寫與勞動部門頒發的職業資格證書或技能鑒定標準不銜接。
二、高職高專電氣自動化專業地方特色教材建設思路
通過分析高職高專電氣自動化專業現階段教材建設存在的問題,我們總結了在新的形勢下高職電氣自動化專業教材建設應與地方應用型人才培養方向保持一致,把握教學改革方向,堅持地方特色教材建設的思路。
(一)理論知識要區別于普通高等教育的教材,以基礎知識和基本理論“必需、夠用”為度。“夠用”指的是能完成目標要求即可。
(二)教材建設不僅要注重內容和體系的改革,還要注重方法和手段的改革。把以任務驅動、項目導入為主的基于工作過程的思想滲透到自動化教材的內容中,在教材中體現出“教學做”一體化的編寫原則。
(三)深入企業,對校企合作開發教材的進行了深入的調查研究。高等職業教育是直接為經濟建設培養高等技術應用性人才的教育,其生命力在于不斷滿足社會特別是行業和企業對人才的需求。因此,緊密依托行業或企業,建立產學密切結合機制,合作開發校企合作教材是高職教材建設的必由之路。
(四)大力推進了“雙證”制度,即學生畢業時不僅能夠拿到高等教育畢業證書,同時還取得相應的職業資格證書或職業技能證書。
(五)教材的編寫要強調學生的實踐能力的培養。電氣自動化專業是實踐性很強的一類專業,理論大多來源于實踐,教材內容容易與生產實際相聯系,在地方建設中容易找到一些典型案例,把它們編入教材,在教材內容中穿插相關的實訓內容。
三、高職高專電氣自動化專業地方特色教材具體落實措施及研究成果
(一)組建了電氣自動化專業系列教材編寫小組
我校組建了電氣自動化專業系列教材編寫小組,集中人力、有組織有步驟完成電氣自動化系列教材的編寫任務。電氣自動化教材編審委員會先后出版了《電子CAD技術-PROTEL電路設計》、《數字電子技術》、《自動控制原理及應用》、《單片機原理及應用》、《電路原理》、《電工學》、《PROTEL例題精解與上機習題精選》等十幾本電氣自動化技術專業地方特色教材或校本教材。
(二)將高職高專電氣自動化專業實訓教材的編寫做為重點
在電氣自動化專業教材中,加大了實習、實訓教材的開發力度。一是開發專門的實訓課程教材,比如《電力電子技術實訓》教材是根據我校的電力電子實訓室(漸大方圓DDSX-X電力電子實訓系統)的設備及配套的理論教材進行編寫的。做到“學到的理論都能通過實訓來驗證及強化,實訓設備都能發揮作用”;二是在主干課程的教材建設中,加強實踐性教學環節的內容,比如《PROTEL例題精解與上機習題精選》就是將理論與上機實訓有機結合的一門教材,并制作了多媒體課件做補充,教材內容中有許多工程案例彩四平市艾斯克機電開發有限公司的工程實例。
(三)將高職高專電氣自動化專業教材內容與職業資格證書制度相銜接
我校電氣自動化教材內容不但做到了針對一定的崗位(群),還從學生整個職業生涯考慮,適應更換工種,擴大就業面,增強未來適應性的需要,體現了教材的科學性、職業性和實用性。比如:在《電氣設計AUTOCAD》教材的配套習題中,增加了“AUTOCAD高級制圖員”國家職業技能鑒定統一考試內容;在《電工學》教材中著重強調“中、高級電工證”職業考核內容;在《PLC可編程控制技術》教材中融入了“CEAC智能工程師”職業考核內容;在《PROTEL電路設計》教材中融入了“PCB工程師”職業考核內容。使學生的課程學習與職業證書的獲得緊密相連,相互融合,學習更具目的性。
(四)高職高專電氣自動化專業教材建設體現了“地方性”
我們把握住職業教育具有地方性特點,在教材的編寫中也體現了地方性特點。四平地區是全國換熱器行業集中地,換熱器產量占全國的75%以上,四平市現在每年為換熱器行業配套制作的電氣控制柜數量達近萬臺,而從事此類工作的專業人才缺口較大。盡管這個行業只是換熱器行業的一個“副業”,可我們抓住這個機遇,把電氣控制柜的崗位培訓做“主業”來抓。于是我們將與之相關的《電氣控制技術》、《可編程控制技術》、《觸摸屏技術》、《組態監控技術》、《換熱器機組》等教材做了相應的整合。使我專業的畢業生在校期間就能夠掌握從事換熱器電氣控制柜及相關產品的制作、調試能力。目前,我專業畢業生占四平市電氣控制柜從業人員50%以上。我專業的校企共建教材也體現出了地方特色,我專業已經和四平慧宇儀表廠、四平巨元換熱器等十余家企業簽定了合作開發教材及課程協議。在《檢測與轉換技術》課程教學中使用四平慧宇儀表廠的自編培訓教材,在《組態監控》教學中使用紅嘴鋼鐵有限公司自編的培訓教材。同時將上述兩門課程的實訓安排在以上單位進行,把實訓室建在企業,充分發揮企業的資源優勢。
(五)將高職高專電氣自動化專業教材建設與教學教革相結合
在教材建設中,我們強調了學生創造能力、創新精神和解決實際問題能力的培養,并不斷把教學改革的新成果、新技術 、新工藝、新方法在教材中反映出來。在《工廠電氣控制技術》教材內容上體現了理實一體化教學,體現了實踐性,該課程在原有一周校內實訓的基礎上,增加了校外企業實訓和校企合作制作電氣控制柜的培訓項目,實現了“教中學”、“學中做”、“做中學”。《PLC可編程控制》課程教學采用工學結合、工學交替的方式,以項目為導向,以任務為驅動,采用課堂與現場交替,仿真與真實銜接。將典型的PLC可編程控制項目引入課堂,合理設置和序化教學內容;同時將課堂延伸到校外實習基地,延伸到工程現場,并通過《PLC可編程控制》教材中的綜合項目學習,讓學生在真實的編程控制崗位頂崗實習,使學生綜合素質和能力得到全面提高。
四、結語
我校電氣自動化專業堅持教材建設與學校專業人才培養方向一致,教材建設把握了教學內容和課程體系改革的方向,體現了地方院校教學風格、教學水平、教學成果,走出了電氣自動化專業地方特色教材建設之路。
參考文獻:
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