基于大賽設備的變頻器教學探討

陳艷 陳英 李永

【摘要】變頻器真正實現(xiàn)了電動機的無機調速，所以使用變頻器的最主要優(yōu)勢是節(jié)能環(huán)保，而節(jié)能是當前世界產(chǎn)品的主流趨勢，其普遍應用在風機水泵行業(yè)、恒溫供水行業(yè)以及中央空調行業(yè)中?；诖?，首先分析了變頻模塊的教學現(xiàn)狀，然后介紹了基于大賽設備的變頻器教學設計，最后提出變頻器教學的有效方法，希望可以為有需要的人提供參考意見。

【關鍵詞】職業(yè)院校?大賽設備?變頻器?教學探討每年一次的全國職業(yè)院校技能大賽備受全國所有職業(yè)院校的關注，作為中職院校組機電一體化設備組裝與調試項目比賽設備，YL-235A在每個中職院校中的普及率不斷提升。然而，因為設備價格昂貴、維護成本高等原因，許多院校的YL-235A只是供比賽訓練使用，幾乎不會在平時教學中應用。一方面，設備長期擱置，無法讓所有學生都可以接觸;另一方面，盡管采用原來比賽時主要采用的PLC模塊，但是忽視了實訓器材上觸摸屏以及變頻器等模塊的應用，在很大程度上導致很多教育資源被浪費。因此，必須要針對這些問題做出適當?shù)恼{整，否則會影響課堂教學效果。

一、變頻模塊的教學現(xiàn)狀分析

近年來，隨著變頻技術的不斷成熟，變頻器的價格也越來越合理，應用范圍更加廣泛。作為YL-235A實訓平臺的必選模塊，變頻器模塊為學生提供了一個完善的平臺，有利于學生加深對變頻技術的認識和了解，可以初步掌握變頻器的接線及調試，為將來的就業(yè)創(chuàng)造更多的機會。但是在平時的教學活動中仍舊存在諸多問題。首先，設計教學內容時，傳授的理論知識不符合工作崗位能力，中職、高職的變頻器教學內容和大學之間的差別很小，無法充分突出中職院校學生以就業(yè)為導向的專業(yè)人才培養(yǎng)目標。其次，教師講授的內容不符合學生實踐，學生自身缺乏課堂主動性和積極性，實踐環(huán)節(jié)也沒有創(chuàng)新意識，再加上中職學生自身缺乏較強的專業(yè)理論技術，造成學生不僅不會做題目，而且不懂得怎樣干活。最后，設計教學環(huán)節(jié)時，絕對評價和相對評價是相脫節(jié)的，教學評價通常采用試卷的形式較為單一，教學全過程缺乏不同角度、不同層次的總體評估。

二、基于大賽設備的變頻器教學設計

（一）變頻器模塊教學方案

對于以上的問題，根據(jù)YL-235A的變頻器實訓模塊，需要從教學內容、教學方式以及教學評價等方面精心設計教學方案。結合中職學生專業(yè)人才培養(yǎng)目標，教學目標不能簡單地定位在講授專業(yè)理論知識，還要進一步增強專業(yè)技能培養(yǎng)，最關鍵的是提升學生的綜合能力。在選擇教學內容時可以將變頻器使用說明作為課本，根據(jù)全國技能大賽的有關操縱要求及技能鑒定的有關理論要求，依照任務驅動從簡單到繁雜設計項目練習。

一般來說，變頻器模塊參考課時有7個學時，結合任務驅動的教學手段，將課程劃分為兩大部分：一是使用三菱E5540變頻器模塊，5個學時;二是使用變頻器E740模塊，2個學時。徹底沖突傳統(tǒng)以教材為主的教學模式，對工作環(huán)境進行現(xiàn)場模擬，課本以變頻器產(chǎn)品所配的產(chǎn)品使用說明書為主，科學引導學生學習查看使用說明書，有效解決實際生產(chǎn)過程中所遇到的問題。在講授三菱E540變頻器的使用說明書時，在各個子任務下根據(jù)理論實踐一體化的教學思路，首先要求學生在使用說明書上發(fā)現(xiàn)相對應的知識點。然后，由教師向學生演示變頻器的正確使用方法。最后，教師提出一個問題，認真考核學生對知識的實際掌握情況。在講解三菱E740變頻器時，必須要改變方法，以學生為課堂教學的主體，模仿E540的使用方式，自己主動探索E740的使用方式，有效完成和E540一樣的任務設置。

（二）教學方案實施——教師指導和學生自主學習相互滲透

教師在教學全過程中必須要充分發(fā)揮學生在課堂學習中的主導作用，指導其獨立思考和自主學習，訓練學生按照設計圖紙進行操作，以及查找資料信息的能力。鼓勵學生不斷探索模塊上所有端子的使用方式，在最大限度上發(fā)揮變頻器模塊的優(yōu)點。讓學生成為課堂教學的主體，教師對學生實施考核應該結合學生互相知道、互相點評，考核方法靈活多變。但是必須要注意的是，專業(yè)理論的相互滲透以及掌握控制實驗時間，確保課程穩(wěn)定有序進行。

該課程采用任務驅動法的優(yōu)點在于學生能夠在教師的指導下完成每項子任務，而且最終自己嘗試完成一個新型號的變頻器調試。在該過程中，學生能夠接觸到現(xiàn)場安裝調試變頻器的所有環(huán)節(jié)，為其將來在工作崗位上碰到各種型號的變頻器奠定良好的知識基礎，并提高學生有效解決問題的自信心，提升自身的專業(yè)素質。而理論實踐一體化教學法的主要優(yōu)勢是教師可以將變頻器保護方法、參數(shù)含義以及工作原理等枯燥乏味且晦澀難懂的知識點，通過利用多媒體教學課件的演示和學生的及時鞏固，使學生對知識點有更加深刻的認識，對突破課程難點有重大的幫助。再加上YL-235A變頻器模塊具有接線方便、保護措施合理等特點，大幅度提升了教師的教學質量，也提高了實訓的安全系數(shù)。

（三）教學反思——學生數(shù)目和實驗器材保持統(tǒng)一

某校擁有41臺YL-235A實訓儀器設備，每次實訓中，班級學生容量盡量不要超出50人，兩個人一組，學生能力科學搭配。有些教師采取一人一組的教學模式，但因為指導教師自身時間和精力有限，并且學生自主學習能力存在差異，而且不可以達到顯著的教學效果，實訓設備維護保養(yǎng)成本也不斷提升。若其他中職院校實訓器材不夠，也可以選擇四個人一組或者三個人一組，但是最好不能超出5個人。也可以50%學生學習E540變頻器的使用，50%學生學習E740變頻器的使用，之后再交換學習。

三、變頻器教學的有效方法

（一）多方位認識變頻器的結構，深層次理解其工作原理，是真正學好變頻器的關鍵

通常情況下，變頻器主要是由驅動單元、微處理單元、濾波、制動單元以及整流等多部分構成。變頻調速器和外界的關聯(lián)大致上劃分為兩個部分：控制端子和控制面板;主線路接線端，主要包括電動機的頻率以及接工頻電網(wǎng)的輸入端。教師可以利用車間的各項設備，讓學生有一種身臨其境的感覺，對變頻結構有更加全面的了解，為接下來的接線訓練奠定堅實基礎。變頻器是利用轉變電動機工作電源頻率方法對交流電動機的電力控制設備進行控制。其依賴內部IGBT的斷開對輸出電源的頻率及電壓進行適當調整。結合電動機的實際需求提供其所需的電壓，進而實現(xiàn)節(jié)能調速的目標。在不同類型的異步電動機調速控制系統(tǒng)中，當前性能良好、工作效率較高的系統(tǒng)屬變壓變頻調速控制系統(tǒng)。對于變頻裝置，應該在轉變輸出頻率的同時轉變輸出電壓的幅值，只有這樣才可以滿足對這種類型電動機變頻調速的最基本要求。變壓變頻是利用SPWM控制技術原理進行實現(xiàn)，對于該部分抽象化知識的學習，教師必須要利用動畫演示方法以及多媒體教學手段，化抽象為直觀，讓學生對變頻器工作原理有更加深刻的理解。

（二）綜合運用，綜合練習，正確理解由通用變頻器構成的調速系統(tǒng)

學生在全面掌握變頻器的功能選擇以及參數(shù)設定后，教師應該明確控制要求，安排學生進行分組實驗，在實驗中讓學生對電動機的多段速控制方式進行更加深入的理解，利用實驗提升學生的操作技能水平。在教學過程中可以設置一些欄目，比如：“學習目標”“項目學習”等，這樣有利于學生在學習中鞏固知識，進而提高學生的學習效率，保證課堂教學質量。

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