非电类专业“电工实训”课程教学改革探索

肖 凤，刘会霞，王富良，杜 怿

(江苏大学工程训练中心，江苏镇江212013)

0 引言

“电工实训”是普通高校和高职院校针对工科专业开设的一门重要的实践课程，需要教师根据课堂教学内容，结合实训设备，设计实训内容，以巩固课堂讲授的理论知识，使学生认识和掌握各类常用低压电器及电工设备的功能和使用方法，并增强学生动手能力、工程实践能力和创新能力，是一门真正意义上的理论与实践相结合的综合性实践课程。为提高该课程的教学效果，国内各高校已进行了各种深入的研究与改革［1-3]。

我校非电类工科学生的“电工实训”课程由工业中心机电实验室负责开设，经过多次修订实训教学大纲，调整实训项目，逐渐形成了由基本电工设备认识，基于PLC的电动机控制平台综合性实验，全自动化MPS模块化生产系统及物流系统观摩，和由学生自主选择的开放性创新实验等组成的一整套多层次、全方位的实训课程。

本文主要针对我校“电工实训”课程教学中的常见问题，提出了一些课程改革的方法和途径，并进行了实践，实际教学成果证明了课程改革的有效性。

1 我校电工实训基本情况

我校工业中心是以电气信息、机械工程为核心，以机械、电气、汽车交通和能源动力为主干的国家级实验教学示范中心。工业中心下属的机电实验室从2004年开始面向我校机械、模具、车辆工程等13个非电类工科专业开设“电工实训”实践课程，总学时为20学时(不包括开放性创新实验)。目前机电实验室拥有GDXS-4电工实验实训装置、物流系统、MPS模块化生产系统等多种电工实训平台。

我校电工实训内容主要包括:常用低压电器及电工仪表的工作原理和使用方法、三相异步电动机的常规控制、S7-200 PLC控制的三相异步电动机正反转控制、制动控制、Y-Δ降压启动控制、小车定向运动控制、基于变频器的异步电动机控制和物流系统和MPS模块化生产系统参观等项目。

2 课程教学存在的问题

笔者在近6年的“电工实训”课程教学实践中，发现了诸多问题，它们对电工实训课程的教学效果产生了不容忽视的影响，总结如下:

1)学生安全意识薄弱

电工实训课程几乎都是在市电环境下进行的，尽管实验台上已经设置必要的触电、短路等保护设备和安全警示标志，每次实训操作之前，教师也都会进行用电安全教育，然而由于很多学生都是第一次接触强电实验，特别对于非电类专业学生，用电安全意识薄弱，因此，几乎每次电工实训课程中，均会发生强弱电接错、交直流接错或盲目上电等问题，导致烧毁仪器仪表，甚至是价格昂贵的PLC等事故。

2)学生重视程度不够，学习主动性缺乏

由于我校“电工实训”课程主要面向机械等非电类工科专业学生开设，因此学生会理所当然地认为本课程与其专业关系不大，常常作为一门“副科”来对待，不够重视，学生学习缺乏主动性。动手实践时，学生往往是按图接线，机械操作根本不考虑实验系统的工作原理;出现问题后，第一时间想到的是求助教师，而不是结合课堂学到的理论寻求解决办法，无法真正实现理论与实践结合的教学目的。

3)课时少，内容多

我校的电工实训课程主要围绕基于GDXS-4电工实训平台开设的数项异步电机控制实验展开，这些项目内容不仅涉及到常用低压电器和仪器仪表的使用，而且还与PLC、三相异步电机等较为复杂的控制器和控制对象有关。虽然理论课上已经对大部分设备做了介绍，但是由于学生本身对“电工学”课程就不重视，导致实训前学生的基础知识相对薄弱，加之实训的总学时仅为20课时，这就形成了基础知识的复习与学生动手实训在时间上难以兼顾，给整个实训的时间安排带来了较大的困难。

4)理论课程与实训教学脱节

由于我校非电类学生的“电工学”理论课和电工实训分在两个不同的学院开设，导致理论课程和实训课程分头进行，教师之间沟通困难。甚至学生的“电工学”课程尚未完全结束便进入电工实训的现象屡见不鲜，学生对一些实训涉及的设备工作原理理解尚不透彻，便投入实训，这些问题增加了电工实训顺利开展的难度，最终导致实训效果较差。

3 实训教学改革探索

1)重视安全教育，增强安全意识

教学安全是实践教学的重中之重。中心打破传统安全教育课程完全以教师讲解为主的单一形式，利用多媒体工具让学生接触一些真实发生的安全事故案例，特别播放企业单位发生的重大安全事故视频，以达到从思想上引起学生高度重视的目的，并建立“今天的实验安全就是今后踏上工作岗位后的生产安全”的观念。

2)更新教学观念，改变教学模式

非电类专业的电工实训课程授课对象往往对电类课程重视程度不高，因此，对非电类专业电工实训改革，激发学生学习主动性尤为重要。

非电类电工实训教学应改变传统的以教师为主体的教学模式，重视学生在教学过程中的主体地位，讲解内容不能由教师全盘“倒灌”，学生被动接受，而应提出问题，分析问题，让学生自行解决问题。

中心引进多种电工设计、分析测试软件，例如EDA软件、电机有限元设计软件等，借助于多媒体手段，以动画的形式向学生讲解电路、电机等抽象设备的工作过程，演示各元件的连接和电气特性参数，使学生预先了解实训内容;在学生容易出错的地方有意设置电路故障，演示异常情况，便于学生实训过程中的查错和错误故障的排除。此外，多媒体动画便于存储和传播，可以挂在网站上供学生随时下载学习。这一举措不但可以让学生更加形象地理解电工设备的工作过程，更能激发学生的学习兴趣，提高学习的主动性，有效降低指导教师的工作压力。

3)更新教学内容，实行分层教育

传统的电工实训往往采用全班学生在同一个平台上完成相同项目的形式进行，由于学生个体在学习兴趣、学习方法等方面存在差异，导致传统电工实训项目设置降低了学生学习兴趣，容易产生部分学生不能积极投入，只有少数学生得到了动手、动脑的实训锻炼的情况。

为了激发学生兴趣，防止滥竽充数的情况发生，中心在电工实训教学过程中，实行分组、分层的教学模式，设置了多层次的实训项目［4-5]。

(1)基础层次设置的项目是三相异步电动机的常规控制，主要是指传统三相异步电动机的继电接触器控制，包含继电接触器点动控制、启停控制和Y-Δ降压启动控制三个项目，所有学生必须选做两个项目。基础层次的实训项目教学目的是使学生熟悉设备，了解常用低压电器，是后续实训项目的基础。

(2)中等层次设置的项目是三相异步电动机PLC控制，包含PLC控制的点动、启停、正反转、延时返回、反接制动、自耦调压器降压启动、Y-Δ降压启动和双电动机联锁控制等八个项目，所有学生必须八选五，即完成五个项目。中等层次实训项目可使学生掌握常用低压电器的原理和工业生产三大支柱之一的PLC控制器的简单使用方法。

(3)高等层次设置的项目是更具趣味的小车定向运动控制、基于变频器的异步电动机速度控制、双作用气缸顺序动作控制及十字路口交通灯控制等，这些项目要求学生在完成基础和中等项目后，根据自己的兴趣选择。这种分层选做的措施解决了“电工实训”课时少和内容多的矛盾，满足了不同层次学生的需要，有效改善了“电工实训”的教学效果。

4)设置开放型创新实践课程，实现优生优培

我校“电工实训”课程课时较少，课时范围内的实训效果有限，特别对于那些对电工实训内容深感兴趣的学生来说往往会觉得意犹未尽，为此，中心依据现有设备开设了多种开放型创新实践课程［6-8]，例如，电梯模型设计与编程、小型爬杆机器人设计、小型直线运载装置设计、3D8光立方创意设计和自动化生产线控制系统设计等，各创新课程的课时设置为80学时，学生可以自由选择合作伙伴进行选修，并可以自由选择课余时间随时到实验室进行实践，极大增加了课程完成的自主程度。完成课程并经过认定后，学生可以得到2个学分的创新学分。这一举措不仅可以满足学生按兴趣选择课题，将所学理论知识应用于实际项目的意愿，又可以较好地增加学生就业时的社会竞争力。

中心从2010年开始试点开放型创新实践课程，2010年共有33名机械、模具、光信息等专业的学生选课，通过开放型实践课程平台，完成了小型爬杆机器人的作品。有学生受到启发进一步开发了可投球式娱乐机器人，并参加了江苏省机械创新大赛，获得了二等奖。随后的几年里，选课人数逐年增长，到2013年，全校共有280名参与过电工实训课程的非电类专业学生选修本实验室的开放性创新实践课程，陆续完成了电梯模型设计、小型爬杆机器人设计、小型直线运载装置设计、3D8光立方创意设计和自动化生产线控制系统设计等创新项目。从选课人数和课程项目均可看出本课程改革的显著成效。

4 结语

本文基于我校工业中心开设的非电类专业“电工实训”实践课程的实际情况，分析了本课程教学中存在的一些问题，提出在现有条件下，通过设置分组分层教育、充分利用多媒体技术和开设开放型创新课程等方式来实现改善“电工实训”教学效果的目的。就已经完成的部分实践效果来看，这些改革措施均能有效的激发学生对“电工实训”课程的兴趣和创新设计的欲望，实践改革教学效果令人满意。

［1] 裘君英，宋建成.构建电工电子实验教学新体系的探索［J] .武汉:高等工程教育研究，2003，5:81-82.

［2] 化晓茜，王紫婷.改革电工电子实验教学培养学生的创新能力［J] .上海:实验室研究与探索，2011，30(6):151-153.

［3] 周斌英，蒋晟.电工实训教学模块的研究［J] .长春:长春理工大学学报(高教版)，2009，4(9):119-120.

［4] 卢波.“四阶段七步教学法”在电子电工实训中的探索与应用［J] .北京:中国电力教育，2010，18:136-137.

［5] 于文波.电工实验课程分级教学改革研究与实践［J] .沈阳:沈阳工程学院学报，2013，9(1):119-122.

［6] 石光明，王松林，周佳社，等.塔式电工电子实验教学新体系的建设与探索［J] .上海:实验室研究与探索，2006，25(12):1543-1546.

［7] 郑家茂，熊宏齐，潘晓卉.构建开放创新实验教学体系推动学生自主学习［J] .北京:中国高等教育，2009，5:39-41.

［8] 郑家茂，熊宏齐.围绕研究型大学人才培养，建设开放创新的实践教学体系［J] .武汉:高等工程教育研究，2008，3:94-97，116.