紡織機電技術專業(yè)“氣動控制集中實驗”課程教學的探索與實踐

吳保平，曹成輝

(河南工程學院 紡織學院，河南 鄭州 450007)

紡織機電技術專業(yè)“氣動控制集中實驗”課程教學的探索與實踐

吳保平，曹成輝

(河南工程學院 紡織學院，河南 鄭州 450007)

河南工程學院紡織學院在“氣動控制集中實驗”課程教學中，合理安排實驗內(nèi)容，充分發(fā)揮教師在實驗教學中的主導作用，結合專業(yè)拓展實驗內(nèi)容，為提高學生主動學習能力及培養(yǎng)學生實踐動手能力進行探索與實踐。

紡織機電技術；液壓與氣動技術；氣動控制集中實驗；實驗教學

現(xiàn)代紡織技術以高精度的機械加工技術為基礎，以電子信息技術為主導，綜合運用光、機、電、氣動、液壓和傳感等技術，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的高度自動化。尤其是液壓與氣動技術，在紡織生產(chǎn)中占有相當大的比重，如絡筒機的氣流捻接、整經(jīng)機的液壓傳動與制動、漿紗機的經(jīng)軸退繞張力控制和壓漿輥壓力控制以及噴氣織機的噴氣引緯等。因此，高校的教學內(nèi)容及教學方法應適應紡織技術的發(fā)展。本文探索紡織機電技術專業(yè)“氣動控制集中實驗”的教學改革，以培養(yǎng)滿足社會需求的技術應用型人才。

一、 “氣動控制集中實驗”課程開設目的

調(diào)查顯示，高職機電類專業(yè)畢業(yè)生在生產(chǎn)一線從事機電設備操作、維修及管理工作的占60%以上，從事機電產(chǎn)品設計的較少[1]。因此，在教學中應圍繞職業(yè)教育突出技能型、應用型人才培養(yǎng)目標，加強基礎教學，提高實踐能力。根據(jù)學生所學的紡織機電技術專業(yè)及就業(yè)特點，除了紡織技術及電氣控制技術相關課程之外，我校(河南工程學院)紡織學院開設有“紡織液壓與氣動技術”理論課，結合學校的實驗條件開設了“氣動控制集中實驗”實踐課，在理論課程結束后進行集中實驗。從實際情況出發(fā)，圍繞教學目標探索如何在實驗中嘗試各種教學方法，使理論和實際相結合，提高學生的實踐動手能力，激發(fā)學生學習興趣，增強學生分析問題、解決問題的能力。強化基本知識，加強學生基本技能的訓練，并使實驗內(nèi)容與實際生產(chǎn)相關技術緊密結合，為學生將來的就業(yè)打下基礎。

二、 “氣動控制集中實驗”課程教學改革措施

1. 合理安排實驗內(nèi)容

由于“紡織液壓與氣動技術”課程與生產(chǎn)實踐緊密聯(lián)系，涉及的學科比較多，氣動元件品種繁多，概念及原理比較抽象，加上?？茖W生的基礎薄弱，在課堂上學習理論知識時，部分學生感到不太容易理解與掌握，基礎較差且學習積極性不高的學生更難以接受，理論課教學結束后真正能掌握的知識很有限。針對這一情況，結合我校的實驗條件，在實驗操作之前采用PPT系統(tǒng)介紹實驗所用設備元件的結構及作用原理，使學生系統(tǒng)認識各種設備元件，避免實驗過程中盲目操作。

在實驗過程中要頻繁地用到電磁閥，而電磁閥的輸入輸出信號主要由實驗臺的繼電器控制單元來完成，該單元所用的面板結構如圖1所示。由于實驗過程中經(jīng)常用到電磁閥控制，所以該面板的操作較頻繁。繼電器控制單元的面板結構看似簡單，但如果對控制單元的內(nèi)部結構、控制原理、常開與常閉行程開關所起的作用不熟悉，即對輸入信號的來源與輸出信號的控制對象沒有深入了解的話，就會出現(xiàn)問題。如在實驗過程中常有學生只是一味地盲目操作按鈕，尤其遇到復雜的電磁閥控制回路時，不能很好地把握實驗過程，也不能很好地分析與總結實驗現(xiàn)象，導致多走彎路，浪費時間，收獲甚少。通過總結，改進方法，結合學生所學的電氣控制知識，采用PPT分析繼電器控制單元內(nèi)部電器控制接線原理圖，并與實物相結合，使學生充分認識電磁閥控制的原理，掌握輸入信號的來源及輸出信號的控制對象。通過控制單元與接線原理圖的認識，使這樣一項看似簡單的實驗安排，比實驗前只講解圖1的操作方法更容易讓學生接受，學生在實驗過程中不再盲目操作，收到了很好的效果。

圖1 繼電器控制單元面板

2. 充分發(fā)揮教師的主導作用

我校紡織機電技術專業(yè)的學制為2+1，即在校學習2年，包含理論課與實踐課，在企業(yè)實習1年。由于校內(nèi)的學習時間有限，校內(nèi)實踐必須注重培養(yǎng)學生運用理論知識分析和解決實際問題的能力以及動手能力，為專業(yè)技能的培養(yǎng)和從事技術工作打好基礎。在實驗教學中盡量避免采用教師先講解后演示，然后讓學生動手操作的方法，這種教學方法易使學生形成比較強的依賴性。指導教師在實驗過程中應以引導為主，對學生提出的問題通過啟發(fā)讓學生討論，或者與教師共同探討，充分發(fā)揮學生的積極性與主動性。對于一些難度不大的驗證型實驗項目，通過回路連接很容易實現(xiàn)，這些實驗難以激發(fā)學生的學習興趣，學生處于被動地位，不愿動腦思考，也談不上動手能力的提高。針對這種情況，在實驗之前首先對學生提出要求：實驗過程中哪些元件起關鍵作用，實驗結果如何，通過調(diào)節(jié)相應的元件還可以出現(xiàn)哪些現(xiàn)象等，以此來激發(fā)學生的興趣。

例如，驗證型實驗內(nèi)容之一的過載保護回路，學生在實驗時按照回路正確連接，但是不同實驗臺出現(xiàn)三種不同的現(xiàn)象：(1)活塞桿伸出未觸碰到行程閥即返回；(2)活塞桿伸出后碰到行程閥即返回；(3)出現(xiàn)過載時活塞仍不易返回。針對這些情況，提醒學生首先要讀懂回路，明確過載現(xiàn)象如何產(chǎn)生，回路中哪些元件對過載有保護作用，如何實現(xiàn)過載保護，根據(jù)回路分析正確的現(xiàn)象應該是什么，不正常現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是什么，如何解決。經(jīng)過教師的啟發(fā)，不同實驗臺的學生根據(jù)各自的實驗現(xiàn)象相互討論，甚至互相調(diào)換實驗元件觀察實驗現(xiàn)象，總結出順序閥在此回路中的作用及順序閥在什么情況下出現(xiàn)不正常的現(xiàn)象。不同的順序閥由于壓力調(diào)節(jié)的大小不同，甚至順序閥的靈敏度不同，實驗結果完全不同。在教師的引導及學生的努力下，當學生自己找到不正常現(xiàn)象的原因并正確處理后非常有成就感。一個普通的驗證型實驗不僅幫助學生鞏固了理論知識，還提高了學生的學習興趣，使學生獨立思考解決問題的能力及動手能力得到顯著提高。

3. 結合專業(yè)拓展試驗

學生所學專業(yè)為紡織機電技術，因此實驗內(nèi)容除了基礎實驗以外，還要與紡織設備緊密結合。為了達到這一教學目的，通過實驗要讓學生真正掌握相關元件及回路在紡織生產(chǎn)中的應用。例如結合噴氣織機的生產(chǎn)工藝及過程，了解早期噴氣織機引緯過程中主噴嘴與多組輔助噴嘴順序打開與關閉的控制方法主要是通過機動閥控制，機動閥的動力源是在織機主軸上按一定角度錯位安裝若干個凸輪，即通過機械方法控制噴嘴的開閉。凸輪控制噴嘴的開閉順序不能實現(xiàn)自動化，限制了織機速度的提高，織機效率與織物質(zhì)量的提高也受到限制?，F(xiàn)代噴氣織機引緯過程中主噴嘴與多組輔助噴嘴的開閉采用電磁閥控制，由此極大地提高了織機的自動化程度和生產(chǎn)效率。

又如實驗過程中通過對噴氣織機噴嘴供氣原理圖的認識與比較，使學生系統(tǒng)掌握機動閥與電磁閥的應用，結合所學的紡織專業(yè)知識認識到紡織生產(chǎn)過程中，要提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率，機電一體化技術的應用非常重要，而引緯過程將原有的機動閥改為電磁閥是實現(xiàn)機電一體化的關鍵。為了節(jié)氣，降低能耗，現(xiàn)代噴氣織機的主要技術特征大多采用一個電磁閥控制兩個輔助噴嘴[2]。根據(jù)織機幅寬，引緯過程中需采用多個電磁閥控制多組輔助噴嘴開閉。如何控制電磁閥的動作在課堂上講過，實驗過程讓學生結合所學知識利用PLC編程控制電磁閥動作，模擬主噴嘴與多組輔助噴嘴的開閉順序。噴嘴引緯時間的設置在平時講課過程中不易理解，在生產(chǎn)現(xiàn)場又很難觀察到，通過實際編程與操作，使學生在實驗臺上得到了實現(xiàn)并取得了良好的效果。這樣的實驗教學為學生走上工作崗位打下了良好的基礎[3]。

三、 結語

通過“氣動控制集中實驗”課程教學的探索與實踐，幫助學生實現(xiàn)了從理論學習到實踐應用的過渡，激發(fā)了他們的實驗興趣，鍛煉了動手能力，提高了分析問題與解決問題的能力。同時增強了學生對所學知識的綜合運用能力，突出對學生綜合素質(zhì)、實踐能力的培養(yǎng)，達到了培養(yǎng)高質(zhì)量、符合要求的技能型、應用型人才的目標，為學生進入后期的社會實踐奠定了基礎。

[1] 吳萍.高職高?！耙簤号c氣動技術”實驗教學探討[J].高教高職研究，2015(36)：168-169.

[2] 馬崇啟.紡織機電一體化[M].北京：中國紡織出版社，2010：242-244.

[3] 吳保平，趙春生.紡織機電專業(yè)實驗室建設與實驗教學[J].實驗科學與技術，2011(3):171-172.

吳保平(1964—)，女，河南鄭州人，教授，碩士，研究方向為織造技術及紡織機電技術。E-mail:wbpp0628@163.com

G642.423

A

2095-3860(2017)05-0422-03

(責任編輯：吳文英)