模块化教学单元平台在教学中的应用探讨

黄頔 向加佳 周灿 秦磊

摘 要：目前，实习实训教学在实施过程中以提高学生实践操作能力和创新能力为目标，设计并研制了一套模块化教学单元平台实训装置。装置的灵活性及可扩展性解决了对接多元化生产现场的问题，同时，也提升了学生的创新能力。

关键词：模块化;实训装置;自动化应用

一、引言

目前，自动化技术高速发展、日新月异，设备、生产方式不断升级变化，电气控制技术在日常生产岗位中的应用越来越广泛。高职院校的定位是要培养生产、建设、管理、服务一线需要的技术应用型人才。如何提高学生的岗位适应能力、创新创业能力对地方高职电气工程类专业建设、促进应用型电气工程人才培养具有重要意义。

实训教学已成为高职教育中不可或缺的一个重要环节，实训教学的效果直接影响了教学质量。据用人单位反馈，许多高职的毕业生参与实际工作的动手能力较差，所学的理论知识与现场的实践工作脱节严重，这也反映出高职教育的实践教学在教学内容和教学方法、教学手段等诸多方面都存在着不少问题，导致毕业生难以适应工作岗位的需求。

实践教学离不开实验、实训设备的支撑，而传统的教学仪器设备相对固化，应变生产现场变化的能力不强，在这样的形势下，教师需要积极探索新型的实训教学装置，并应用于实训教学环节中。

二、目前实训教学中存在的问题

随着自动化技术高速发展，不同生产领域的生产现场任务出现多元化、多样化趋势，学生光靠在学校接受实训项目训练是无法适应生产岗位需求的。为了适应社会生产方式的改变，自主学习能力与创新能力的培养必不可少。因此，需要有一个能让学生自由发挥且能实现多样化控制电路设计的平臺存在。

纵观现有教学实训设备，限于场地、资金、建设周期等因素，无法紧跟生产现场的变化而及时变更，原有的教学实训设备功能固化，应变生产现场变化的能力不强，可能会随生产现场的变更导致整机淘汰。且目前现有的电工实训柜仪器、仪表以及内部连线均已作固化处理，学生仅能利用插接孔进行相关导线的连接，同时，学生在相应的场地只能依照设备固有功能进行简单、重复的训练操作，这束缚了学生的创新思维，导致学生的学习效果欠佳。

三、模块化教学单元平台实训装置简介

模块化教学单元平台可根据不同课程进行模块开发拓展，目前已投入使用的模块主要是继电保护原理教学模块以及电气控制回路实训教学模块。

（一）继电保护原理教学模块装置组成

继电保护原理教学模块由底板（含导轨）、标准化底座、相关元器件、定制端子排、导线、导线接头组成。其中，继电器线圈回路插孔用白色表示;开关插孔用黑、灰区分常开、常闭，继电器本体可直接抽出替换，且继电器封闭面板采用透明可拆卸的塑料壳;继电器标准化底座可容纳大小相同、功能各异的继电器，标准化底座上的接线柱可使继电器之间实现插拔式连接;底座底部设置卡口，可与导轨连接。底座采用材质轻便、承重能力强的工程塑料，底板与底座利用导轨进行组合，便于元件的固定，各底板块可通过拼接进行扩充使用，根据不同大小分别定制两种大小各异的底座。底板上留有交直流电源接入模块，可使用空气开关进行电路通断。

（二）电气控制回路实训教学模块装置组成

模块由底板（含导轨）、标准化底座、定制端子排、导线、导线接头、低压断路器、熔断器、陶瓷保险丝管、交流接触器、热继电器、时间继电器、中间继电器、行程开关、转换开关、指示灯、按钮盒等相关元气元器件组成。

底板采用网孔板，正面上下均有不锈钢把手，背面有卡槽，可与现有PLC实训台配合使用。底板上均匀分布导轨，导轨能与底座卡口契合，元器件底座可利用导轨挂接在底板上，底板上留有交直流电源接入模块，可使用空气开关进行电路通断。（如下图所示）

（三）模块化教学单元平台功能特点

模块化教学单元平台具有以下三个特点：

1.接线迅速

该模块能进行不同控制回路的拔插式接线，并能带电检验接线的正确性，相比传统的二次回路接线安装，可以节省大量的时间，主要用于培养学生的创新意识和自主设计理念，为学生的自主设计成果提供了快速检验平台。

2.结构灵活

该模块的元器件均固定在底座上，元器件的所有接线点均引至外部插孔式接线柱，根据元器件的实际大小和需要的插孔数量定制了不同规格的底板尺寸，针对不同的回路类型可以组装元器件底座。针对不同的回路类型可以组装元器件底座，且设置端子排底座可与外电路实现连接。

3.可扩展性强

该模块的底板能进行多个典型元器件底座的组合，各底板块可通过拼接进行扩充使用，底板采用网孔板，另附10根35mm导轨，可任意固定在网孔板各位置上。

该模块使用香蕉头导线连接回路，根据主、控回路的不同配置不同型号的导线，导线头采用可用水性笔擦写的材料，配置带插槽孔的鳄鱼夹接头以及铜鼻接头，方便与外电路元器件进行连接。

四、模块化教学单元平台在教学中的应用

（一）模块化教学单元平台在实训课堂中的应用

为了让学生进入企业以后能够适应生产现场任务的多元化，教师需要对训练项目背后的知识点进行引申和必要的讲解，使知识点之间相互交叉和渗透，让学生真正掌握技能、技巧知识，实现举一反三。

模块化教学单元平台，可以让知识点彼此渗透，课程之间实现无缝连接，使学生在进行操作之余知其然也知其所以然，为今后知识点的融会贯通与现场应变能力的培养打下了良好的基础。

以“二次回路安装与测试实训”为例，本次实训将实际安装三段式电流保护二次回路，通过回路的安装使学生充分了解二次回路识图的相关知识以及安装要求，同时，可以进行二次回路的故障排查及处理。在此基础上，加入继电保护原理的相关理论内容，将继电保护与二次回路相关知识串联，并与实际工况结合。在授课过程中，指导教师可利用继电保护原理教学模块装置进行继电保护动作原理分析，同时，将二次回路与保护装置的动作情况结合起来，使学生完成对继电保护二次回路原理图的解读;还可利用模块化教学单元平台快速接线特点，让学生实际连接其他原理的继电保护二次回路，通电并进行动作情况分析，检验学生对本次实训任务的接收情况，从而激发学生的学习兴趣，培养学生的自学能力和独立解决问题的能力。

（二） 模块化教学单元平台在创新教学中的应用

目前，学生上课出现的主要问题是只能模仿不能创新，缺少自己独立思考的空间。模块化教学单元的每一个模块都具备自己的基本功能，但又可以任意组合，形成不同电气回路。学生既可以对单独的模块进行学习，也可以自由组合出其他功能的电气回路，开拓创新思维。学生创新精神与实践能力融会贯通的平台搭建，可促进学生基本操作规范的养成，激发学生的创新热情，这有利于深入开展以培养学生社会责任感、创新创业精神和实践能力为导向的创新创业教育。

以“电气控制电路”为例，学生在课堂上学习到点动控制回路，电气控制回路实训教学模块可提供平台使学生联系生产中的实际问题设计更有难度的连动回路，也可以让学生自由发挥实现多样化电路设计，同时，可进行通电检测，进一步提升学生查找问题和解决问题的能力。

五、结语

模块化教学单元平台可解决现有电工实训台（柜）功能固化、变电设备普遍体积庞大等问题;且模块化单元的自由组合以及开放性设计理念可以模拟各种不同的生产任务，能够有效对接目前自动化生产方式的不断升级以及不同生产领域的生产现场，同时，有助于学生根据自身的能力以及自我发展需求主动设计实训项目，有利于学生开拓创新思维，大大提高电气控制类专业人才的培养质量。

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