纺织机电技术专业“气动控制集中实验”课程教学的探索与实践

吴保平，曹成辉

(河南工程学院 纺织学院，河南 郑州 450007)

纺织机电技术专业“气动控制集中实验”课程教学的探索与实践

吴保平，曹成辉

(河南工程学院 纺织学院，河南 郑州 450007)

河南工程学院纺织学院在“气动控制集中实验”课程教学中，合理安排实验内容，充分发挥教师在实验教学中的主导作用，结合专业拓展实验内容，为提高学生主动学习能力及培养学生实践动手能力进行探索与实践。

纺织机电技术；液压与气动技术；气动控制集中实验；实验教学

现代纺织技术以高精度的机械加工技术为基础，以电子信息技术为主导，综合运用光、机、电、气动、液压和传感等技术，实现生产过程的高度自动化。尤其是液压与气动技术，在纺织生产中占有相当大的比重，如络筒机的气流捻接、整经机的液压传动与制动、浆纱机的经轴退绕张力控制和压浆辊压力控制以及喷气织机的喷气引纬等。因此，高校的教学内容及教学方法应适应纺织技术的发展。本文探索纺织机电技术专业“气动控制集中实验”的教学改革，以培养满足社会需求的技术应用型人才。

一、 “气动控制集中实验”课程开设目的

调查显示，高职机电类专业毕业生在生产一线从事机电设备操作、维修及管理工作的占60%以上，从事机电产品设计的较少[1]。因此，在教学中应围绕职业教育突出技能型、应用型人才培养目标，加强基础教学，提高实践能力。根据学生所学的纺织机电技术专业及就业特点，除了纺织技术及电气控制技术相关课程之外，我校(河南工程学院)纺织学院开设有“纺织液压与气动技术”理论课，结合学校的实验条件开设了“气动控制集中实验”实践课，在理论课程结束后进行集中实验。从实际情况出发，围绕教学目标探索如何在实验中尝试各种教学方法，使理论和实际相结合，提高学生的实践动手能力，激发学生学习兴趣，增强学生分析问题、解决问题的能力。强化基本知识，加强学生基本技能的训练，并使实验内容与实际生产相关技术紧密结合，为学生将来的就业打下基础。

二、 “气动控制集中实验”课程教学改革措施

1. 合理安排实验内容

由于“纺织液压与气动技术”课程与生产实践紧密联系，涉及的学科比较多，气动元件品种繁多，概念及原理比较抽象，加上专科学生的基础薄弱，在课堂上学习理论知识时，部分学生感到不太容易理解与掌握，基础较差且学习积极性不高的学生更难以接受，理论课教学结束后真正能掌握的知识很有限。针对这一情况，结合我校的实验条件，在实验操作之前采用PPT系统介绍实验所用设备元件的结构及作用原理，使学生系统认识各种设备元件，避免实验过程中盲目操作。

在实验过程中要频繁地用到电磁阀，而电磁阀的输入输出信号主要由实验台的继电器控制单元来完成，该单元所用的面板结构如图1所示。由于实验过程中经常用到电磁阀控制，所以该面板的操作较频繁。继电器控制单元的面板结构看似简单，但如果对控制单元的内部结构、控制原理、常开与常闭行程开关所起的作用不熟悉，即对输入信号的来源与输出信号的控制对象没有深入了解的话，就会出现问题。如在实验过程中常有学生只是一味地盲目操作按钮，尤其遇到复杂的电磁阀控制回路时，不能很好地把握实验过程，也不能很好地分析与总结实验现象，导致多走弯路，浪费时间，收获甚少。通过总结，改进方法，结合学生所学的电气控制知识，采用PPT分析继电器控制单元内部电器控制接线原理图，并与实物相结合，使学生充分认识电磁阀控制的原理，掌握输入信号的来源及输出信号的控制对象。通过控制单元与接线原理图的认识，使这样一项看似简单的实验安排，比实验前只讲解图1的操作方法更容易让学生接受，学生在实验过程中不再盲目操作，收到了很好的效果。

图1 继电器控制单元面板

2. 充分发挥教师的主导作用

我校纺织机电技术专业的学制为2+1，即在校学习2年，包含理论课与实践课，在企业实习1年。由于校内的学习时间有限，校内实践必须注重培养学生运用理论知识分析和解决实际问题的能力以及动手能力，为专业技能的培养和从事技术工作打好基础。在实验教学中尽量避免采用教师先讲解后演示，然后让学生动手操作的方法，这种教学方法易使学生形成比较强的依赖性。指导教师在实验过程中应以引导为主，对学生提出的问题通过启发让学生讨论，或者与教师共同探讨，充分发挥学生的积极性与主动性。对于一些难度不大的验证型实验项目，通过回路连接很容易实现，这些实验难以激发学生的学习兴趣，学生处于被动地位，不愿动脑思考，也谈不上动手能力的提高。针对这种情况，在实验之前首先对学生提出要求：实验过程中哪些元件起关键作用，实验结果如何，通过调节相应的元件还可以出现哪些现象等，以此来激发学生的兴趣。

例如，验证型实验内容之一的过载保护回路，学生在实验时按照回路正确连接，但是不同实验台出现三种不同的现象：(1)活塞杆伸出未触碰到行程阀即返回；(2)活塞杆伸出后碰到行程阀即返回；(3)出现过载时活塞仍不易返回。针对这些情况，提醒学生首先要读懂回路，明确过载现象如何产生，回路中哪些元件对过载有保护作用，如何实现过载保护，根据回路分析正确的现象应该是什么，不正常现象产生的原因是什么，如何解决。经过教师的启发，不同实验台的学生根据各自的实验现象相互讨论，甚至互相调换实验元件观察实验现象，总结出顺序阀在此回路中的作用及顺序阀在什么情况下出现不正常的现象。不同的顺序阀由于压力调节的大小不同，甚至顺序阀的灵敏度不同，实验结果完全不同。在教师的引导及学生的努力下，当学生自己找到不正常现象的原因并正确处理后非常有成就感。一个普通的验证型实验不仅帮助学生巩固了理论知识，还提高了学生的学习兴趣，使学生独立思考解决问题的能力及动手能力得到显著提高。

3. 结合专业拓展试验

学生所学专业为纺织机电技术，因此实验内容除了基础实验以外，还要与纺织设备紧密结合。为了达到这一教学目的，通过实验要让学生真正掌握相关元件及回路在纺织生产中的应用。例如结合喷气织机的生产工艺及过程，了解早期喷气织机引纬过程中主喷嘴与多组辅助喷嘴顺序打开与关闭的控制方法主要是通过机动阀控制，机动阀的动力源是在织机主轴上按一定角度错位安装若干个凸轮，即通过机械方法控制喷嘴的开闭。凸轮控制喷嘴的开闭顺序不能实现自动化，限制了织机速度的提高，织机效率与织物质量的提高也受到限制。现代喷气织机引纬过程中主喷嘴与多组辅助喷嘴的开闭采用电磁阀控制，由此极大地提高了织机的自动化程度和生产效率。

又如实验过程中通过对喷气织机喷嘴供气原理图的认识与比较，使学生系统掌握机动阀与电磁阀的应用，结合所学的纺织专业知识认识到纺织生产过程中，要提高产品质量及生产效率，机电一体化技术的应用非常重要，而引纬过程将原有的机动阀改为电磁阀是实现机电一体化的关键。为了节气，降低能耗，现代喷气织机的主要技术特征大多采用一个电磁阀控制两个辅助喷嘴[2]。根据织机幅宽，引纬过程中需采用多个电磁阀控制多组辅助喷嘴开闭。如何控制电磁阀的动作在课堂上讲过，实验过程让学生结合所学知识利用PLC编程控制电磁阀动作，模拟主喷嘴与多组辅助喷嘴的开闭顺序。喷嘴引纬时间的设置在平时讲课过程中不易理解，在生产现场又很难观察到，通过实际编程与操作，使学生在实验台上得到了实现并取得了良好的效果。这样的实验教学为学生走上工作岗位打下了良好的基础[3]。

三、 结语

通过“气动控制集中实验”课程教学的探索与实践，帮助学生实现了从理论学习到实践应用的过渡，激发了他们的实验兴趣，锻炼了动手能力，提高了分析问题与解决问题的能力。同时增强了学生对所学知识的综合运用能力，突出对学生综合素质、实践能力的培养，达到了培养高质量、符合要求的技能型、应用型人才的目标，为学生进入后期的社会实践奠定了基础。

[1] 吴萍.高职高专“液压与气动技术”实验教学探讨[J].高教高职研究，2015(36)：168-169.

[2] 马崇启.纺织机电一体化[M].北京：中国纺织出版社，2010：242-244.

[3] 吴保平，赵春生.纺织机电专业实验室建设与实验教学[J].实验科学与技术，2011(3):171-172.

吴保平(1964—)，女，河南郑州人，教授，硕士，研究方向为织造技术及纺织机电技术。E-mail:wbpp0628@163.com

G642.423

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2095-3860(2017)05-0422-03

(责任编辑：吴文英)