應(yīng)用型人才培養(yǎng)下的機(jī)床電氣控制課程教學(xué)改革探索

王權(quán) 劉金濤 趙豪杰 楊晨

摘要：機(jī)床電氣課程主要有繼電器式控制與PLC控制兩部分，在于培養(yǎng)學(xué)生的自動化控制能力。結(jié)合目前應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求，分析課程的實(shí)際情況，進(jìn)行教學(xué)改革探索，提高學(xué)生在本門課中的參與性與學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生具備良好的自動化控制能力，適應(yīng)社會發(fā)展需要。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型人才；電氣控制；自動化；課程改革

1 背景

應(yīng)用型本科教育的目標(biāo)是培養(yǎng)具有社會責(zé)任感、基礎(chǔ)扎實(shí)、知識面寬，具有創(chuàng)新精神，工程實(shí)踐能力強(qiáng)，知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)統(tǒng)一，能夠適應(yīng)本專業(yè)領(lǐng)域發(fā)展需要，具有較強(qiáng)的競爭力和可持續(xù)發(fā)展能力的應(yīng)用型高級工程技術(shù)專門人才[12]。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須在原有的培養(yǎng)模式上更加突出對實(shí)踐能力的培養(yǎng)?！稒C(jī)床電氣控制》課程作為應(yīng)用型本科機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)的一門專業(yè)技術(shù)課，是培養(yǎng)學(xué)生的自動化控制能力的基礎(chǔ)課程，分為繼電器的接線邏輯控制和邏輯可編程控制器（PLC）的編程邏輯控制兩部分。課程用來培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械系統(tǒng)的電氣控制基礎(chǔ)，要求學(xué)生不僅掌握相關(guān)的控制知識，還要具備較強(qiáng)的實(shí)踐動手能力，能夠完成電氣原理圖的設(shè)計(jì)與連線，同時能夠利用PLC實(shí)現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)的自動控制。

2 教學(xué)現(xiàn)狀

2.1 課程教學(xué)情況

目前，《機(jī)床電氣控制》課程開在機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化本科生第6學(xué)期，理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)共計(jì)40學(xué)時，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)占課程總學(xué)時的20%。教學(xué)任務(wù)包括熟悉常用低壓電器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、用途和型號，達(dá)到能正確使用和選用的目的；熟練掌握電氣控制電路的基本環(huán)節(jié)，具有對一般電氣控制電路的獨(dú)立分析能力；熟悉典型生產(chǎn)設(shè)備電氣控制電路的工作原理、分析方法，具有處理一般故障的初步能力；掌握PLC的基本原理、指令系統(tǒng)和編程方法；能正確使用和選用PLC，具有一般程序設(shè)計(jì)能力和調(diào)試修改能力。課程課分為以繼電器為主的電氣控制與以PLC為主的自動控制兩部分，實(shí)驗(yàn)在兩部分的占比是一樣的，都是4個學(xué)時。

2.2 存在問題

教學(xué)內(nèi)容繁瑣，學(xué)生興趣不足。長期以來，這門課程在教學(xué)內(nèi)容上偏重各種電器件的結(jié)構(gòu)以及工作原理等這些理論性強(qiáng)的知識點(diǎn)，以及大量的電氣原理圖分析和邏輯程序編寫，知識點(diǎn)零碎，內(nèi)容深奧，多數(shù)學(xué)生難以接受，學(xué)習(xí)興趣不大。實(shí)驗(yàn)安排存在不合理現(xiàn)象。本課程的實(shí)驗(yàn)課程有兩個部分，一部分是電氣控制部分完成電動機(jī)的啟?？刂?，主要在連線以及原理圖的理解。一部分是PLC模擬控制實(shí)驗(yàn)，通過模擬實(shí)驗(yàn)完成PLC自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。課程的理論采用大班教學(xué)，受實(shí)驗(yàn)室容納學(xué)生能力的限制，實(shí)驗(yàn)課小班教學(xué)，使得單個教師實(shí)驗(yàn)次數(shù)多，時間不好安排，多數(shù)只能排在中午，教師和學(xué)生都是在疲勞的狀態(tài)下完成實(shí)驗(yàn)課程，效果不佳。陳舊的考核模式。作為一門自動化技術(shù)專業(yè)課程，平時成績加最后試卷考試成了這門課的一貫考試風(fēng)格，而能夠體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)只能占平時成績的40%左右，占總成績的10%左右，學(xué)生多數(shù)要應(yīng)對理論例題，對于電氣控制與PLC控制的應(yīng)用很少花心思學(xué)習(xí)。

3 改革內(nèi)容

3.1 優(yōu)化教學(xué)環(huán)節(jié)

優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，選擇合適的教材，必要時根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況于學(xué)校自身實(shí)驗(yàn)設(shè)備，編寫適合本校學(xué)生的教材。由于本門課程的內(nèi)容尤其PLC控制部分隨著當(dāng)今自動化控制的發(fā)展，不斷出現(xiàn)新知識，以往的教學(xué)內(nèi)容很容易跟不上現(xiàn)在自動化的控制要求，造成與實(shí)際生產(chǎn)相脫節(jié)的現(xiàn)象，因此要定期調(diào)整教學(xué)計(jì)劃，根據(jù)實(shí)際情況編寫配套教材，同時為學(xué)生提供必要的參考資料，讓學(xué)生的課余學(xué)習(xí)有一定的目標(biāo)與對象，提高效率。合理調(diào)整實(shí)踐課程，提高學(xué)生動手能力，必要時根據(jù)學(xué)校自有設(shè)備開發(fā)新實(shí)驗(yàn)。目前課程包含四個實(shí)驗(yàn)，兩個電氣控制分別為“三相異步電動機(jī)點(diǎn)動與自鎖實(shí)驗(yàn)”、“三相異步電動機(jī)Y/△降壓啟動控制”，兩個PLC控制分別為“PLC控制電動機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)”、“PLC控制十字路口交通燈”。教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在做前兩個實(shí)驗(yàn)的時候接收能力較強(qiáng)，能夠較快的完成，而對于后兩個實(shí)驗(yàn)就比較困難。原因在于學(xué)生在學(xué)本門課程之前已經(jīng)學(xué)習(xí)了電工電子和電工實(shí)訓(xùn)兩門課程，對于繼電器接線類實(shí)驗(yàn)已經(jīng)很熟悉，而PLC控制對他們來說是一門全新的技術(shù)，之前沒有接觸過類似控制思想，因此學(xué)習(xí)較為吃力。因此可以將電氣類實(shí)驗(yàn)縮減為一個，也就是把實(shí)驗(yàn)一去掉，PLC類做三個實(shí)驗(yàn)，這樣可以讓學(xué)生有更多的時間去學(xué)習(xí)PLC控制。優(yōu)化考核方案，考核目標(biāo)以讓學(xué)生學(xué)到有用的自動化控制相關(guān)知識為前提，去除無用的，重復(fù)性的考核內(nèi)容。

3.2 課程聯(lián)系項(xiàng)目

將教學(xué)與實(shí)際項(xiàng)目相結(jié)合，提高學(xué)生的參與性，充實(shí)學(xué)生的課余生活，同時提高他們的學(xué)習(xí)興趣，這樣既能夠降低學(xué)生對課程的陌生感，也能增加學(xué)生的參與性。

實(shí)現(xiàn)一：給學(xué)生布置一定的應(yīng)用案例，以小組為單位解決問題，并給出方案，總結(jié)報(bào)告等，以此作為成績評定的一部分。項(xiàng)目可以是幾種典型機(jī)床或起重機(jī)等電動控制機(jī)械的電氣控制設(shè)計(jì)，而后講這些繼電器式控制系統(tǒng)改為PLC控制。也可以是PLC控制一些典型的工業(yè)生產(chǎn)、家用小系統(tǒng)等。

實(shí)現(xiàn)二：聯(lián)系學(xué)校雙創(chuàng)要求，創(chuàng)建一些相關(guān)課題供學(xué)生選擇，讓學(xué)生在完成這些創(chuàng)新項(xiàng)目的過程中把課程的學(xué)習(xí)應(yīng)用與實(shí)際應(yīng)用。同時提供一些相關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，供學(xué)生選擇，讓畢業(yè)生和正在學(xué)習(xí)的學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作共同完成。

實(shí)現(xiàn)三：依托學(xué)校制造學(xué)院的PLC自動控制設(shè)備，開發(fā)實(shí)驗(yàn)課程，把傳統(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生對PLC控制的熟悉程度，提高他們實(shí)際解決問題的能力。

實(shí)現(xiàn)四：任課老師積極參加PLC控制相關(guān)培訓(xùn)，提高自身的能力，傳授給學(xué)生新技術(shù)、新方法。

4 總結(jié)

電氣控制是自動化控制的提前準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，PLC控制是自動化控制的一個典型的控制方式，它們作為機(jī)床電氣控制課程的主要內(nèi)容是實(shí)現(xiàn)學(xué)生自動化控制能力的一門重要課程。以應(yīng)用為重點(diǎn)提出課程的改革內(nèi)容，是實(shí)現(xiàn)對學(xué)生應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求的重要內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)：

[1]王青林.關(guān)于創(chuàng)新應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)模式的若干思考[J].中國大學(xué)教學(xué)，2013（06）：2023.

[2]薛玉香，王占仁.地方高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)特色研究[J].高等工程教育研究，2016（01）：149153.

項(xiàng)目：受鄭州科技學(xué)院2018年校級教改項(xiàng)目“《機(jī)床電氣控制》課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)改革”支持（項(xiàng)目編號：2018JGYB10）

作者簡介：第一作者簡介王權(quán)（1989），男，河南開封人，碩士，主要研究領(lǐng)域：工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、自動化控制。