关于一体化教学设备和教学方法的思考与启发

陈拓

◆摘 要：2019年6月14日，我参加了我校举办的刘建大师主讲的机电一体化快速培训体系示范课的听课活动。作为国家级技能大师、广东省爱国奋斗模范、惠州仲恺高新区技师协会会长、广东省技师学院智能制造大师工作室主持人，他从实践出发，见多识广后形成的独特的思维方式，和培养工程师式学生的教育理念深深的启发了我，短短一上午的示范课，让我受益良多。

一、刘建大师一体化教学设备引发的思考

首先，他肯定了目前一体化课程中的任务驱动法教学是国际公认的有效方法，并认为当下的驾校教学就是一种成功的任务驱动法教学。随后，抛出两个针对教学设备的启发式问题：教练车为什么不用劳斯莱斯？教练车为什么不用电脑仿真？他的想法是机电一体化教学设备同样也要用实物教学，这样学生到了工作现场才不会一头雾水。教学设备的价值不用太高，教会学生思考的能力才是最重要的。这一点我深以为然，一体化教学的初衷就是要把学生充分的调动起来，让学生自主学习，学会思考。而如何让学生自主学习，学会思考，就是我们一体化老师在备课中需要比传统教学备课多准备的至关重要的那部分。同时刘建大师讲到教学设备和工作实际的设备原理结构要基本相同，但为了保证学生安全，需要把一些不安全因素降到安全范围内，如他的公司的教学产品电压就降到了36V，甚至专门做了36V的三相电机，这让学生和老师都少了后顾之忧，让学生在一体化教学过程中真的能够“玩”起来。但对于这两个问题，我也有自己的想法。对于教学是否用“劳斯莱斯”，确实要从学生的基础和将要达到的技能等级出发，中职教育确实不必太高，能跟对口企业相适应为最佳;对于是否使用电脑仿真，我还是认为不能一棒子打死，因为电脑仿真可以用在容错率较低的课程教学中，如工业机器人操作、无人机操作等误操作会带来大量设备维修成本的课程中。

二、刘建大师一体化教学方法带来的启发

然后，刘建大师提出了他的机电一体化快速培训体系，即设备教学加方法教学。这里重点说，他的方法，确实有画龙点睛的作用，让从事几年一体化教学的我有种茅塞顿开的感觉。刘建大师总结了一种由一到五的电路分析方法，即“一个思想”、“两脚原理”、“三种方法”、“四个代表”、“五个问题”。就是用这种分析方法，把各种简单电气元件组合成不同的设备去实现不同功能。所谓“一个思想”，就是在机电一体化设备中，把PLC比作城市，开关、电源、传感器、电机等元件比作农村。没有农村，就没有城市，它们是一个整体。这是机电一体化中设计的基础。那么，怎么能把不同的元件运用好，去组合成不同的设备实现不同的功能呢？就用“两脚原理”、“三种方法”、“四个代表”、“五个问题”来解决。所谓“两脚原理”，就是简单元件都有两个引脚，把这两个引脚用导线连接，就可以构成电路。“三种方法”包括电气回路法，通过已知求未知法，综合应用设计法。再说“四个代表”，它们分别是：负载、电源、开关、导线。记得《电工基础》第一课讲的就是电路回路的这四个要素，但是我并没有认识如此深刻，没想到能用来进行电路的设计。“五个问题”就更具启发，分别是：1.直流/交流;2.三相/单相;3.电压多高;4.电流多大;5.功率多少。前三个必须匹配，后两个能够兼容，这样就可以先出相应类型参数的元件。最后，用综合应用这几点把前面分析出的元件用导线连接，这样电路图就被设计出来了。刘建大师就是用这五点分析方法把原理复杂的PLC端口接线深入浅出的在短时间内讲明白了，不得不让人佩服。

示范课的最后，刘建大师又针对“PLC控制三相异步电动机正反转”这一项目，他强调课程按照选元件，设计电气图，接线，编程调试来一步一步完成。由于时间有限，重点进行了设计电路图部分的实战教学，请老师和学生一起到黑板上进行电路图设计，很好的实践了刚才所讲的理论。

听完全部教学过程后，再看刘建大师设计的工作页，我不禁联想到我下学期将要开课的《机械手系统操作与调试》的工作页设计。简单介绍下机械手设备和我开发的课程。机械手实训装置，由机械结构部分、电气控制部分、电机驱动部分、气泵驱动部分等组成。该设备为坐标式机械手，可完成机械手旋转，手臂竖直、水平移动，气动手指旋转四个自由度的位置精确控制。通过晶体管式PLC可编程控制器，可以对气动手指进行较复杂的空间移位控制。设备的构成上有刘建大师的设备有相通的地方，但是我的这个设备偏机械运动控制，刘大师的设备偏电气元件控制，也更全面一些。该课程包含了诸如步进电机驱动、机械传动、气动、可编程控制器、传感器等多种知识，为学生提供了一个综合机电一体化的练习环境，让学生学过的诸多单科专业知识在这里得到全面认识、综合训练和相互提升。通过该课程的一体化训练后，学生可更多理解传感器、步进电机、直流电机、气动装置在精确机械位置控制中的应用。并根据PLC程序和各电器元件的技术要求进行现场接线操作实训，同时培养学生对PLC高级指令的应用能力、通过接线提升对电气元件的功能认知和运用的能力。

在听这节示范课以前，我想把整理好的包括名称、符号、PLC地址的机械手I/O地址分配表整个发给学生让他们照着接线，但看过刘建大师的工作页后，我决定只给学生名称，其他让学生自己通过思考和实践摸索完成，这样学生会真的动脑，动脑后再动手，这样才能学到真本领，而不是机械式的“临摹”老师的设计。我也想效仿刘大师的教学方法，由于设备的不同，我总结的步骤是：1.在我引导下，让学生通过自己搜索资料，了解各个元件在系统中所起到的作用;2.通过接线、编程、调试来发挥各个元件的功能;3.通过编程让机械手从局部动作到整体动作，从手动到自动。让学生一点点看着眼前的机械手一步一步动起来，相信学生的成就感和自信心也会得到提升，体验把知识用到实践中的快乐。这也算是我对一体化教学方法上的一次实践吧，但是考虑到我是一位普通教师，没有刘大师那样的光环，现场的经验也沒那么多，到底能达到什么样效果就等下学期见分晓了。我会多多的准备，争取做到更好的效果。