常見低壓電器認知性教學的重難點探討

劉暢羅 林劉磊

[摘 要] 在機電類各專業(yè)的職業(yè)教育體系中，強電類的課程是必不可少的，而強電領域相關的教學又以低壓電器為主，高壓電器只做少量介紹。常見低壓電器不超過十五種，雖然工作原理相對簡單，但對于初學者仍有很多難以理解和接受的地方，這就要求教師精準把握重難點，做出最有效的講解和生動的詮釋，讓學生的認知性過程清晰明了，方可達到令人滿意的教學效果。

[關 鍵 詞] 籠統(tǒng)分類；阻性元件；通性元件；類比教學法

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）24-0060-02

強電類的專業(yè)核心課程首推的便是《電氣控制技術》，該課程為機電類各專業(yè)最常開設的一門專業(yè)核心課程。其主要內(nèi)容分為各種常見低壓電器的結(jié)構和原理以及基本電控線路兩大部分。如果對接觸器和繼電器沒有一個全面的認識，后續(xù)的控制線路，乃至可編程控制器的教學則無從談起?？梢妰纱蠡A低壓電器在整個知識體系中的重要作用。

一、教學過程中的問題與反思

筆者從事《電氣控制技術》和《電工技術基礎》教學工作長達十余年，在前五年的課堂教學中，由于實訓條件等客觀因素的制約，一直以線路原理分析為教學重點，而忽略了對構成電控線路的基本元器件的講解，教學效果并不理想。以“正反轉(zhuǎn)互鎖控制線路”為例，因缺乏對交流接觸器原理的充分闡釋，導致大多數(shù)學生對調(diào)相并限制的過程無法理解。而后的幾年經(jīng)過反思與總結(jié)，本人把大量的教學課時轉(zhuǎn)移到兩大基礎元件的講解上，利用常見的教學手段，如：拆解實物，多媒體放映動作原理示意動畫，課堂討論與思考等形式，盡可能讓每位學生都能掌握各類開關電器的動作原理及運行特性。一旦掌握了這些知識要點，后續(xù)的教學內(nèi)容便水到渠成，控制線路的工作原理也迎刃而解，加之系統(tǒng)化的實操實訓，教學效果理想。

下圖為經(jīng)過系統(tǒng)化的教學改革并實施后，高職生在短時間內(nèi)順利完成的電氣控制線路。

二、接觸器的教學重點

因接觸器在教學大綱中只涉及交流接觸器的相關知識，且電磁式接觸器的工作原理直觀易懂，并不存在難以理解的技術環(huán)節(jié)。故本知識模塊重點突出而無難點，只需充分講解和演示電磁機構、觸電機構及滅弧機構的工作原理即可達到教學目標。

首先電磁機構作為接觸器的動力來源，應作為重點講解。而它的三大部分則是重中之重，應著重講解銜鐵和鐵芯異于鑄造鋼體的疊裝結(jié)構、交流勵磁和直流勵磁的本質(zhì)區(qū)別、線圈的材料和繞法以及附件，如：復位彈簧、短路環(huán)的作用等。再分發(fā)若干個接觸器實物和螺絲刀，讓學生現(xiàn)場拆裝，加深印象。

其次，觸點機構因教學實物不宜破壞性拆解，可借用透明控制按鈕的觸點作相似性分析，讓學生掌握動斷動合的特性。并圖示觸頭的三種接觸形式（點接觸、線接觸、面接觸），同時讓學生手持不同規(guī)格的接觸器從側(cè)下方觀察觸點的面積、厚度、材質(zhì)的區(qū)別。

再次就是滅弧機構，可以先講解在電路接通過程中電弧的產(chǎn)生和危害，從而引導學生重視滅弧的必要性。因滅弧機構在整個設備里占比小，不易取出，拆解操作也不直觀，因此選取一些生產(chǎn)生活中的常見事物做比喻，在此可以起到類比聯(lián)系的教學效果。筆者一般以海塘防浪堤的消浪原理作為對比切入點，利用傳統(tǒng)的黑板粉筆的手繪過程，較為淺顯地描述滅弧過程。

最后用多媒體課件將電磁機構運行，并帶動觸點機構平移的整套動作以動畫示意的形式演示一遍，七對觸點（三主四輔）的標準接觸器原理便可教授完成。

以上只是大綱規(guī)定的教學內(nèi)容，而實際生產(chǎn)和平時實訓時遇到的兩大常見問題，教材卻從未提及，應單獨補充。特別是線圈接口的“兩進一出”，一旦混淆則會造成嚴重的生產(chǎn)事故，以及與三對主觸點并列的配用觸點的作用和特征。

三、繼電器的教學重難點

繼電器種類繁多，性能各異，但始終把握一個教學重點：“把不同物理信號轉(zhuǎn)化為開關動作的低壓電器”即可?？梢韵忍岢鰡栴}，讓學生思考繼電器和傳感器的本質(zhì)區(qū)別和共同點。

在這個教學環(huán)節(jié)上，教師可手持熱電偶和溫度繼電器在課堂上做直觀對比，向?qū)W生闡述熱電偶這種典型的傳感器只是把溫度信號轉(zhuǎn)化為0～12mA的弱電信號并顯示，而無后續(xù)行為；溫度繼電器同樣存在感應轉(zhuǎn)換機構，這與傳感器一致，但溫度繼電器把溫度信號轉(zhuǎn)化成電信號后無需顯示，但經(jīng)放大電路作用后變?yōu)殚_關動作輸出。并可總結(jié)為：傳感器只顯示不動作，繼電器不顯示只動作。雖然不是絕對嚴謹，但符合大多數(shù)繼電器的特點，淺顯易懂，知識印象進一步得到加深。

在講解繼電器分類時務必把兩種不同工作原理的分類方法作為切入點并展開。而非課本上羅列的電磁式、電子式、電動式、感應式等功能性分法。這樣可刪繁就簡，避免使初學者混淆概念。

無論課件上是否說明，教師此時應在黑板上用大括號書寫繼電器的兩大基本分類：機械式和半導體式。機械式可等同于電磁式繼電器，并以典型的中間繼電器（KA）為例講述，而選擇展示樣品時，最好將器材上標印“接觸式繼電器”字樣的KA作為首選，這樣有助于對比交流接觸器，并向?qū)W生說明：中間繼電器就是一種沒有主觸點的接觸器，其機械動作與交流接觸器完全一致，只是使用場合不同而已；半導體式，可將其形象地稱為“芯片型繼電器”，因為此類繼電器主板上或多或少裝有單片機，而機械式繼電器則沒有類似的集成電路芯片。同時拿出溫度繼電器、光敏繼電器、濕度繼電器等典型的半導體式繼電器做展示，進而補充說明此類繼電器多為電子式繼電器。這類型繼電器還需要讓學生認識NO、NC與COM的接口關系，及未標注字母時的符號表達方式。最后需強調(diào)的是，這類繼電器工作時往往都依賴專用驅(qū)動電源，故應將常見的DC12V，24V直流電源模塊配合講解。

在講解完各種常見的繼電器類型后，再選取個別典型的電控線路原理圖，使學生了解不同類型的繼電器應連接在電路里的什么位置，某些繼電器的感應機構應如何與執(zhí)行器配合使用等。

四、其他元器件的教學注意事項

除接觸器、繼電器以外，各種低壓電器元件，如：熔斷器、按鈕、空開、端子排，甚至最基本的導線，不論常開常閉的狀態(tài)，一概歸類為“通性元件”，即視為零電阻導通；而電機、勵磁線圈、電阻絲、各類照明器材等，均歸納為“阻性元件”，即電阻無窮大，視為斷路。

更重要的是讓學生明白，無論主電路還是控制電路，都必須在相線之間設有阻性元件設備，否則必然發(fā)生火火、火零斷路。

五、結(jié)束語

只有充分理解所有常用低壓電器工作原理之后，才能進一步把各種元件以邏輯關系和用電規(guī)范，通過導線串接成一個有機的整體，后續(xù)的典型電控線路教學即可順利開展。經(jīng)過多年摸索，筆者認為：理論教學與實踐教學課時應以1∶2的比例分配。實踐教學中驗證性教學和訓練性教學應1∶1分配，此為最優(yōu)課時配比。

當下由于生源質(zhì)量下滑，高職高專生往往基礎偏差，本人深刻體會到：使用生澀的書面語言和過于嚴謹?shù)亩x往往不利于學生的理解和歸納，從實際出發(fā)，則不必過多考慮個別特殊情況下造成籠統(tǒng)分類表述時的不科學性。只有通過簡單的分類，形象的比喻和現(xiàn)場進行的實物拆解與觀察，方可達到理想的教學效果。

本文除作為個人多年來的教學經(jīng)驗總結(jié)外，亦可為部分新任專業(yè)課教師改革教學方法提供參考。

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