浅议培养应用型人才下的《机床电气控制》课程教学改革

2022-04-20杨晨李伟

中国设备工程 2022年7期

杨晨，李伟

（郑州科技学院机械工程学院，河南郑州 450064）

1 前言

在现今社会中，电气控制技术已在各行各业中被广泛应用，其电气控制系统已经是实现工业生产自动化的重要技术手段。电气控制技术是工业自动化、电气技术等专业的一门理论性和实践性极强的专业技术课。

随着科学技术迅速发展，企业要求自动化、机电、电子信息类专业技术人才在工作前就具有一定的实际操作能力和创新能力。《机床电气控制》课程作为机械学院本科的自动化控制基础的专业课，是培养学生的自动化控制能力的基础课程,一般分为继电器的接线逻辑控制和可编程控制器（PLC）的编程逻辑控制两部分。该课程用来培养学生在一般机械系统的电气控制基础，要求学生不仅掌握相关的控制知识，还要具备较强的实践动手能力，能够完成电气原理图的设计与连线，同时能够利用PLC实现机械系统的自动控制。

然而，在传统的教学模式中，教材在内容上的“重理论、轻实际”，偏重各种电气原理图的分析、PLC逻辑编程的讲解与指令表的转换，知识点繁杂琐碎，内容深奥,缺少实际生产应用案例的分析，在培养应用型人才方面存在一定缺陷，学习兴趣不大。理论课与实验课课时比例悬殊，且实验课内容陈旧单一，跟不上社会发展的需求，这样也导致了学生的技能得不到锻炼，与社会脱节。

2 目前课程教学中存在的问题

2.1 教材内容“重理论、轻实际”

长期以来，这门课程选用的教材在内容上偏重各种电器件的结构以及工作原理等这些理论性强的知识点，以及大量逻辑编程程序的理论基础知识，知识点繁杂琐碎，内容深奥，缺少实际生产应用案例的分析，学生普遍反映难以接受，学习兴趣不大。

教材内容不够新颖，部分内容与社会脱节，跟不上时代发展的脚步，学生学完之后却在社会企业中用不到，这与我们培养应用型人才的目标不相符。当今社会是个信息化的时代，电气设备更新换代较频繁，跟不上时代发展的电器会被淘汰，而我们的教材却从未更新过，里面很多例子都已经落后于当今时代了，因此对教材的改革也很重要，教材是学生学习的根本，如果教材不更新，学生的思想就会被禁锢，创新能力得不到启发和激发，将来会适应不了社会，跟不上时代的脚步。

2.2 实验课安排存在不合理现象

本课程的实验课共有4个实验，第一个和第二个实验在电机及电气实验室，完成电动机的启动控制，主要以电动机电气控制原理图的接线为主。接线对于已经有一定电方面基础的学生来说很容易，基本上一个小时就能完成，达不到二个学时的任务要求。第三个和第四个实验是PLC模拟控制实验，在可编程控制实验室，完成电动机启动的PLC模拟控制，能进行的实验有：物料搬运的模拟控制、十字路口交通灯的模拟控制、LED数码管的模拟控制。受实验室容纳学生人数的限制，实验课采取小班教学，使得教师实验次数增多，同一个实验可能需要重复讲4～6遍，导致时间上安排不开，多数只能排在中午，教师和学生都是在疲劳的状态下完成实验课程，效果不佳。

2.3 传统的教学模式

传统的教学模式大都以多媒体教学结合板书教学进行的，这样的教学手段可以达到让学生掌握相应知识点，理解本课程的意义和作用，但是对于培养学生的实际能力及操作能力未能起到相应的效果，学生都是安安静静的坐在教室听课，他们的动手能力和创造能力得不到锻炼，从而也达不到培养应用型人才的要求。

3 课程教学改革目标

培养应用型人才是我校的办学宗旨，使学生能够真正的学以致用，使学生真正掌握电气控制原理以及PLC控制的自动化系统，就要将课堂理论教学与实验室的实践教学紧密结合。采用项目驱动式教学方法，通过小组讨论学习，按照分阶段、递进式的教学改革思路，构建递进式的电气控制与PLC控制系统设计项目。

4 课程教学改革措施

4.1 教材内容

教材体系应打破传统教材模式，从理论性向实践性和应用性转变，在教材中增加大量应用实例如图1所示，增强学生动手能力的训练，使学生能从学枯燥的知识中找到学习的快乐，增强他们的实践欲和创新欲。并且让学生在课堂中积极参与谈论，找到身边的电气控制知识与自动化控制的案例，这样既能增加学生的参与积极性，又能让他们对自动化控制有一个更加感性的认识，从而多留意身边的自动化控制系统。另外还要加入当今社会比较热门的电子产品，例如机器人、控制生产线等，研究这些热门产品的控制系统，从而激发学生的学习兴趣和热情，与时俱进，跟上社会的发展趋势，为以后就业奠定了一定的理论基础能力。

图1 工程实例

在课堂上进行大量工程案例分析和讲解，搭建自动化控制系统的电气原理图以及PLC控制系统，课间把电器件发给学生让其观察期原理并进行讨论。使学生明白具体原理，然后进行理论讲解，将理论与实验融合。

4.2 实验教学

依托学校智能制造学院的PLC自动化控制设备，改革实验内容。我校智能制造学院引进了一批由PLC控制的自动化设备如图2所示，有生产线使用的，也有工业机器人试验台，充分利用这些资源，让学生通过操作设备来学习电气控制知识以及PLC控制知识，将理论知识应用于实际操作中，更深刻更具体地理解所学的相关知识点的应用之处。这种试验模式相对于以前的简单接线与PLC模拟控制，可以激发学生的兴趣，提高学生的动手能力与实际操作能力，同时启发学生的创新思维能力。

图2 自动化设备

针对课程实验课程存在的不合理现象，优化现有实验内容，把重复做过的，对学生在自动控制系统中帮助较少的实验去除，依托学校的PLC设备开发新的实验内容，包括控制系统电器柜的设计与连线实验，实际控制系统的实验学习等，让学生真做真体验，把模拟类的实验上升到与现代工业生产环境当中去，提高学生的感性认识，让学生更早的接触到实际生产，理论联系实际，把理论知识应用到实际工程当中。

4.3 教学方法

项目驱动式教学，小组讨论分析教学法。改革教学方法，以项目驱动为引导，引发学生思考问题，将问题融入到课堂中，带着问题去学习，激发学生的学习兴趣，在学习的过程中，以小组讨论的方法，让几个学生为一小组，自由发挥想象空间，以积极主动的态度去解决问题，提高学生的自主学习能力，善于思考问题并解决问题的能力，为培养学生的应用能力奠定了一定的基础。以项目考察作为学生学习的一个良好的手段，可以给学生规定命题，也可以让学生自选命题完成一个控制系统的搭建。命题要联系实际，可以是解决实际生活中的问题也可以是解决工业生产中的某一工艺过程。以比赛的形式让学生完成，提倡学生以此申报学校创新项目，同时可以作为自己的毕业设计课题，让学生在一定的创造氛围内，提高他们的创新能力与团队合作能力，更好的解决实际问题。