卓越工程师方向电气控制技术课程设计教学改革*

◆赵庆志 赵国勇 李丽 张红岗 张树伟

作者：赵庆志，博士，山东理工大学机械工程学院教授，山东省《数控技术》精品课程负责人，山东省《数控技术》教学团队负责人，2012年被评为山东省高校十大师德标兵，2013年被评为全国师德标兵，研究方向为数控技术、电气控制技术；赵国勇、李丽，山东理工大学机械工程学院（255049）；张红岗，山东华兴机械有限公司技术部（256500）；张树伟，山东淄博质恒工贸有限公司总师办（255071）。

1 引言

教育部出台的“卓越工程师教育培养计划”规定大学生在企业实践教学不少于一年，强调学生的工程实践能力、解决实际问题的能力培养，其实质就是贯彻行为导向教学理念，面向社会需求培养人才。2013 和2014年，笔者与企业电气控制工程师合作，分别带了卓越工程师方向14 位学生的电气控制技术课程设计，取得比较好的教学效果。本文介绍用行为导向教学理念进行课程设计的实施要点和实施过程。

2 以学科理论体系为主导的教学理念和以行为导向为主导的教学理念的区别

以学科理论体系为主导的教学理念我国的高等教育传统上是以学科理论体系为核心组织教学过程，每门课安排有限的实验，教学过程是先理论后实验。电气控制技术课程设计也往往是教师给个题目，学生画原理图，计算设备参数，写计算说明书。尽管教师也认真备课认真教，但学生毕业后很难承担企业设备电气控制设计、安装、调试和维修工作，其原因是这种教学理念没有以就业后的工作过程为导向，教学过程和教学内容在很大程度上脱离企业工程应用。

以工作过程为主导的教学理念德国职业教育界很早就提出并广泛应用的行为导向教学理念也叫以工作过程为导向的教学理念[1-3]，陆续应用于很多国家的职业教育和本科教育教学中，教学效果很好[4-5]。无论是职业教育，还是应用型本科教育，培养的学生最终要从事专业技术工作，所以教学目标就要以工作能力为本位，教学活动就要以教给学生工作过程及其工作能力为主导。工作过程比结果更重要，通过对工作过程中的“教学”，在工作过程中与实实在在的设备接触并施以操作，掌握其原理和应用。教学行动要尽力在工作情境即现实工作场所实施，在这一情境中的教学是一种“有目标的活动”，强调“行动即学习，学中干，干中学”。

陶行知“教、学、做合一”的教育思想体现行为导向教学理念我国近代教育教学专家陶行知先生很早就提出了“教、学、做合一”的教育教学理念，要求教学方法要依据学习方法，而学习方法要依据工作方法，工作是怎样去做就应当怎样去学，怎样去学就应当怎样去教，教和学都要以怎样做为主导。这一理念与行为导向教学理念是一脉相承的，卓越工程师培养计划就是要求“教、学、做合一”，培养大学生的工程实践能力。

3 以行为导向教学理念为主导的电气控制技术课程设计实施过程和实施要点

根据企业生产分三组布置三个设计题目

题目1：大理石切割机及其装料系统电气控制技术设计。

题目2：大理石切割机及其卸料系统电气控制技术设计。

题目3：板类零件加工卧式铣床电气控制技术设计。

布置题目及在企业认识设备后，学生对设计工作感觉无所适从。学校和企业指导教师研究后决定，以行为导向教学理念先组织实训、讲课，补在企业工程设计中缺失的知识，把电气控制技术设计、安装、调试这一工作过程融入教学，打好设计基础后再针对题目进行设计。

让学生实训企业电气控制需要的低压电气设备学生基本能看懂手动控制三相交流电机正转、反转和停转的原理图，但不太了解电气设备的状况。三人一组在企业或学校实验室动手安装手动控制三相交流电机正转、反转和停转的实验台，理解电气设备应用层面的工作原理。

调研学生掌握的知识点与企业需要的差距，在企业结合设备电气控制给予补课学生在学校只学习了较简单的电气控制原理图，基本没有学习带功能区、图区、设备接线端标号等要求的电气控制原理图，对电气安装图、电气安装接线图和接线端子排、号码管等缺乏理解，对电气设计、安装、接线、调试和运行都没有经历过。在学校实验室以一台CA6140 车床为案例，对学生进行理实一体化讲解补课，让学生学习掌握带功能区、图区的CA6140 车床电气控制原理图、电气安装接线图的画法，认识接线端子排、导轨、号码管等设备及其用途，之后让学生拆卸并认识CA6140 车床电气控制柜中的设备，拆除后如图1所示。

按照企业电气控制原理图、安装接线图的画法，画出电气控制原理图、安装接线图让14 位学生对原CA6140车床电气控制原理图、安装接线图略作修改，画出带功能区、图区的电气控制原理图和安装接线图，注意画安装接线图要与图2所示在底板上现场摆布设备同时进行，当设备外形大小不合适或设备造成接线不合理时，可以更换性能参数一样的其他设备。图2所示设备接线不合理，改为图3所示设备，摆放最合理后用铅笔在设备位置划线，即为安装电器和画安装接线图的依据。接线端子排安装在底板最下一横排，注意：

1）电气安装接线图要求所有电气元件的相对位置与实际安装的位置相一致，接线座的标注要与电气控制原理图中的标注一致；

2）电气安装接线图上应将同一个电器元件中的各部分（如线圈、常开触点和常闭触点等）画在一起，并用细实线框入，线圈和触点接线端标号与原理图一致；

3）原则上都要用细线条绘制，清楚地表示出各电气元件的连接关系和接线方向；

4）在电气控制原理图中未表达的导线型号、规格及截面积需要在电气安装接线图中表达清楚；

5）在电气控制柜外的电气设备要通过接线端子与电气控制柜内部的设备相连，动力线和测量信号线可以直接接到电气柜的接线端子上；

6）画安装接线图完毕，要学生写出完整的CA6140 车床电气控制材料表。

进行电气柜底板上设备的安装接线画完电气安装接线图后就进行底板上设备接线，两个电器中间的线路原则上要安放到线槽中，注意每条线两端要有与原理图、安装接线图对应一致的号码管，底板上设备近处贴上与原理图、安装接线图上一致的设备符号，如KM1、FR1等。如图3所示为CA6140 车床电气柜底板设备接线完毕照片。

将电气柜底板安装到电气柜中，进行外部设备与底板上接线端子的接线如图4所示，将底板安装到电气柜中，按照安装接线图进行外部设备与底板上接线端子的接线，接线过程注意每条线两端要有与原理图、安装接线图对应一致的号码管。图5 为接线安装完毕的照片，检查无误后就可进行通电调试。

通电调试步骤要分段进行通电调试，把三个电机的接线从接线端子上撤下，按按钮观察相应的继电器、接触器带电是否正确，若有误则检查接线故障进行改正；无误后把三个电机接到接线端子上，按按钮观察相应电机运行情况是否正确；无误后把主电机三角皮带接上，通电运行车床运行状态；调试机械方面的问题，如摩擦离合器、制动器等。

4 学生开始进行三个题目的设计工作

以工作过程为导向进行设计工作前述设计、安装、接线和调试过程就是企业电气控制设计与安装调试工作过程的主要步骤，也就是按照行为导向教学理念进行教学的主要过程。因论文篇幅所限，有些知识点没有述及。经过这个与企业工作过程一致的教学过程，学生就掌握了设计内容、设计方法、安装调试等工作步骤，对电气控制技术相关知识点感觉豁然开朗，再在企业熟悉大理石切割机及其装料系统、板类零件加工卧式铣床的功能、工作过程，进行三个题目的设计工作，学生就感觉心中有底气了，并深刻理解了图纸内容、图纸画法、图纸之间的关系等知识点和专业能力，总结起来就是电气控制原理图、电气控制安装接线图、材料表和设计说明书[6]。

评价、答辩考核阶段传统的答辩是学生汇报设计内容，教师定成绩，是教师与学生之间的交流答辩。今改革为在企业学生自评、互评和教师点评。自评让学生展示设计内容和思路，扬长避短，培养大学生的工程素质和表达能力；互评能使大学生倾听别人发言，进行评价交流，为大学生提供发现、研究、探索知识的更大发展空间；教师对学生点评则评价设计是否正确，思路是否广阔，与企业技术工作零距离接轨程度如何，点评起到大海中的航标的引领作用，激发学生再思考、再实践、再创新，促进学生成长成才。

发放故障维修资料为了扩大学习收获，学校教师再发放故障诊断与维修资料，企业电气工程师就售后服务维修案例现身说话，现场讲解，让学生以自学为主，掌握故障诊断与维修，达到举一反三、触类旁通的教学效果，为大学生职业生涯发展提供了更广阔的上升拓展空间。

整理设计资料存档阶段按照企业工作过程，最后还有整理设计图纸、建档工作[7]，在此略。

这次教学改革以工作过程为主导进行教学、安排实验实训、进行设计，教学思路科学合理，切实培养了大学生的工程设计能力和专业素质，也培养了大学生的团队精神，学生感觉能胜任电气控制技术设计工作了，收获很大，明显增强了教学效果，受到学生普遍好评。

[1]张彦娜.行为导向教学理念的应用探讨[J].学理论,2010(15):213-214.

[2]凌漾,李凯.以工作过程为导向的乘用车导购课程设计[J].科教导刊,2013(28):129-131.

[3]姜大源.职业教育学研究新论[M].北京:教育科学出版社,2007.

[4]朱晓海,李娅莉,骆勇.行为导向教学法及其在交通工程专业教学中的应用[J].高等教育研究,2014(1):40-41.

[5]宋婀娜,李娜.行为导向教育理念在电子技术课程中的应用[J].高教论坛,2008,25(4):74-75.

[6 赵庆志,苑章义.机电设备安装与调试技术[M].北京:机械工业出版社,2013.

[7]赵庆志,魏修亭,赵玉刚.在毕业设计过程中注重培养大学生人文素质的理论与实践[J].中国校外教育,2014(4):33-35.