机械工程类专业电工电子技术实训内容体系的构建与优化研究

李双喜 张新伟 柳伟续 黄 敏 张海涛 刘洪霞

安徽科技学院工程训练中心 安徽蚌埠 233000

随着现代工程技术的高速发展，高等工程教育对人才培养的创新能力与实践能力的要求越来越高。实践环节的教学在高等教育人才培养中从传统的从属地位转变为突出地位和关键环节。技术应用、工程建设与用人单位的需求要求高等工程教育必须切实强化实践教学的改革，突出学生的实践能力、工程创新、创造能力的培养。

鉴于现代机械工程技术对电工电子技术的需求和使用日益突出，强化学生电工电子技能的培养对支撑机械类专业人才培养目标的实现具有极其重要地位。因此，切实加强电工电子技能实训内容体系构建与优化既符合《国家中长期教育改革和发展纲要(2010-2020)》的要求，也与我院高水平应用型大学建设和机械类专业国家级卓越工程师项目的培养目标相一致的，是一项值得探索、研究的实践教学改革工作。

1 电工电子技术实训内容存在的问题

由于电工电子技术的日新月异，电工电子新材料、新器件、新设备、新仪器、新的应用工具与开发手段层出不穷，学生的实际电工电子技能与企业、工程实际对电工电子新技术、新设备、新工艺的运用要求存在明显的脱节。传统的电工电子技能实训仅限制在高校现有仪器设备的基础上展开，例如：日光灯电路、继电器-接触器控制电路、电子电路组装、收音机焊接与调试等一些常规项目，虽然满足大多数学生电工电子基本技能的实训教学，学生没有选择，限制了学生在电工电子技术综合运用能力的培养。传统的电工电子技术实训内容存在以下突出问题。

第一，实训项目的内容陈旧性突出，新颖性不足。例如：LED绿色照明技术的发展、普及以及现代家庭、建筑照明的优质、高效的要求，以单一功能的日光灯电路实训显然不能够适应以照明技术加强电工线路能力训练的实践要求，也体现不出照明技术发展的新要求。

第二，实训项目内容的综合创造性缺乏。例如：在继电器-接触器控制环节训练中，常常以点动、自锁、互锁线路的设计、调试为目标进行训练，这一般只能强化对基本控制环节思想的掌握，对学生在机电综合控制系统中综合、创造性地运用继电器-接触器控制技术、PLC技术、触摸屏技术进行系统训练存在明显的不足。

第三，实训项目内容循序渐进性不充分。改革前以项目为导向进行训练，一般是1周时间，项目内容的局限性以及课时的限制难以做到训练内容循序渐进。

第四，实训项目内容工程实践性不强，与专业的结合度不高。由于实训条件的限制以及实训项目开发的不足，在具体训练内容上不论具体的专业类型，实训项目的内容也没有区别。

2 电工电子技术实训内容体系的构建

根据我校机械工程类专业(机械制造及其自动化、机械电子工程、车辆工程、汽车服务工程、机电技术教育)的人才培养方案的2015版新一轮改革以及电工电子技能实训优质实践课程建设的契机，为增强电工电子技能实训课程对人才培养方案的支撑度，我们加大了电工电子技能实训课程教学内容体系的改革力度。电工电子技术技能实训内容体系主要由以下部分组成。

2.1 电工电子通用技能

电工电子通用技能主要包括电工安全与防护、电工仪表与使用技能、电子仪表、仪器与使用技能、电工工具与运用技能、导线、元器件的连接技能、电工电子读图、识图技能。这一部分内容实施，可以充分保证不同专业方向的学生掌握电工电子技能的基本要素，可在后续的复杂的电工电子训练项目中起到基础性支撑作用，并能够充分运用在毕业后的实际工作中(如图1所示)。

图1 电工电子通用技能体系

2.2 电工电子设备、装置、器件检测与运用能力

传感器、执行器、常用低压电器、电动机、控制变压器、PLC、变频器、触摸屏、工业总线是与机械工程技术密切相关的电工电子设备、装置与器件。学生走向社会不可避免地会接触到这些电工电子设备、装置、器件的使用，因此学生对这些通用装置、设备、器件性能的掌握和使用能力的提升对强化学生电工电子综合实践能力和电工电子技术的综合运用能力具有重要的基础性的地位，为毕业后从事实际工作奠定坚实的基础。

图2 电工电子设备、装置、器件检测与运用能力体系

2.3 电子电路仿真、设计、测试能力体系

鉴于光、机、电、液一体化技术在现代机械工程设备的应用与渗透，因此切实强化学生电工电子技能的地位是十分必要的，为综合提升学生的电子技能，强化学生的电子电路仿真能力、设计实践能力和智能芯片MCU的运用与编程实践能力对综合提升学生电工电子实践技能具有重要的意义(如图3所示)。

图3 电子电路仿真、设计、测试能力体系

3 电工电子技术实训项目内容的优化

科学、合理的电工电子技能实训内容体系需要吻合度高的实训项目作为平台推进学生电工电子技能的训练和学生综合实践素质的提升、强化训练。为改革传统的电工电子技能实训项目的综合性、工程性、创新性不足，我们对以前的电工电子技能实训项目进行了升级改造与拓展，在丰富实训项目内容的同时，提升了实训项目的可操作性、综合性、复杂性、渐进性，极大地改善了实训效果。

3.1 机床控制电路实训项目内容的优化

机床作为机械工程类专业学生最为熟悉的一类工程机械，机床的操作技能与机床的电气维护技能是机械工程类学生必须掌握的基本技能。我们以CA6140机床为基础，设计优化了机床控制电路实训项目内容。传统的机床控制线路实训项目主要以机床控制线路的控制环节展开，以继电器接触器控制系统的“点动”“自锁”“互锁”控制环节为主要内容，脱离机床本体，实训内容的局限性非常明显。改革与优化后的机床控制电路实训项目包括以下主要内容。

机床电气原理图、电气接线图、电气布置图的读图、分析、识图能力训练；常用低压电器的规格、性能、结构的认知(低压断路器、熔断器、控制变压器、热继电器、接触器、按钮、行程开关)与对照训练；电气控制线路的测绘，电气线路线标识别能力训练；继电器-接触器控制系统装配技能训练；机床电气故障检测、分析、排除实践能力训练；CA6140机床PLC改造设计与控制仿真(创新部分)。

通过以上内容的优化，可以让学生在电工电子电路图纸认知技能、电气线路测绘技能、低压电器性能检测与结构认知能力、电工测量仪表(万用表、绝缘电阻测量仪、钳形电流表、测电笔、接地电阻测量仪)使用技能与电气故障分析能力、PLC硬件电路设计、程序编写、仿真调试能力、电工工具使用能力以及导线连接工艺实践方面得到综合运用。同时可有效增强学生进行机电系统联合调试与分析的能力培养。

3.2 数字电路设计、仿真与组装项目-转速表内容的优化

传统的数字电路技能训练项目以数字抢答器、数字电子时钟的组装实现达到训练的目的，学生往往根据项目的线路图进行连接获得结果就结束了训练，学生数字电路应用技能训练效果不明显。为使训练内容与机械类专业紧密结合，我们设计了数字电路设计、仿真与组装-转速表项目，该项目包括以下主要内容。

成品机械式转速表、光电数字转速表对机床主轴转速测试使用训练；基于中小规模数字集成电路光电转速表电路设计、仿真实训；中小规模数字集成电路光电转速表电路组装工艺实训；基于MCU(单片机)光电转速表电路设计与仿真训练(创新部分)；实训样品(全数字、智能转速表)的误差与成品表对比测试训练(工程测试部分)。

该项目内容优化以实际工程应用产品为出发点，在激发学生的训练兴趣的同时，最后通过实训样品(全数字、智能转速表)的误差与成品表对比测试训练可有效检验学生实训的效果，增强学生的工程意识。可以使学生在“数字集成电路芯片的使用”“数字电路设计、仿真与测试能力”“传感器应用能力”“电子工艺组装、调试能力强化”“MCU芯片使用与C语言编程能力”等方面得到较综合性、系统性、工程性的训练，改善了纯理论性的训练的缺陷。

在我院电工电子技能实训课程优质实践课程建设中，中心以电工电子技术实训内容体系的构建为核心，完成了电工电子技术实训项目内容的优化与设计，改善了机械工程类专业学生电工电子技能训练的实际效果，在一定程度上激发了学生实训的兴趣以及可操作性，相信通过后续的优质课程建设措施以及实施过程，对促进应用型高水平机械工程技术人才的培养起到积极的促进作用。

4 结束语

综合、优化电工电子技术工程实践实训教学内容既体现实践教学的能力和知识目标，同时也能够有效激发学生进行技能训练的积极性、创造性。通过系统化的课程内容体系的优化与重构，在实际教学实践中能够体现出。

第一，优化重构后的内容具有更好的可执行性，工程训练实训教学内容执行的针对性更强。第二，实训内容深度、复杂度的递进性加强，学生深入学习的兴趣更浓，更高的激发了学生学习的兴趣。第三，实训设备的利用得到更好的发挥，利用率上升，更好地体现了设备投资的使用价值。第四，实训内容与工程实际的结合度加强，工程训练的实践性得到体现与加强。

改革电工电子技能实训教学中存在的诸多问题是项系统工程，需要学校和学院相关部门的密切配合和共同努力、支持。2014年，电工电子技能实训优质实践课作为安徽科技学院首批特色质量工程项目立项建设，将会有力促进我校机械类工程专业学生电工电子实践能力的全面拓展与提升，课程建设各方面的成果将对社会产生积极的引导作用，对促进高水平应用型大学建设和卓越工程师项目的实施起到积极作用。

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