“數控機床電氣控制課”中對學生能力培養的探究

趙波

摘 要：目前行動導向學習備受推崇，的確有其先進之處，但在有限的時間內、有限的學習基礎、有限的設備條件下完全實現不太現實。這就要求教師要適當引導，最大限度的發揮設備用處，盡可能調動學生的學習積極性。在適當時候采用行動導向教學，《數控機床電氣控制》這門課理論學時與實踐學時各占一半，在實踐課時主要采用行動導向，而該文所述內容主要是針對為了培養學生在實踐課中所具有能力，如何做好理論鋪墊，并闡述其對學生技能培養的影響。下面分別從課程自身內容的編排及本門課程與其它相關課程的關系，常用教學方法的應用，教學中對教材的處理等方面進行說明。

關鍵詞：能力培養 技能 循環滲透 教學

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）02（a）-0116-02

1 課程標準制定的教學內容符合能力培養規律

其優點是以項目為教學載體，各項目間的內容有各自特殊性，又有一定聯系，如各項目的內容都包含線路與可編程控制器的內容。各驅動器在電氣線路和參數上有一定的制約。而且各項目所含知識及技能是由淺及深，不斷遞進，符合學生能力形成的規律。

2 只有課程編排合理、內容銜接才是認知能力培養的有效途徑

我認為與本課程相關的前修及后續課程的編排和教學內容應適當調整。如學生應先行學習《汽車典型零件數控車生產》和《電氣控制線路設計》《PLC》的內容。

而實際上學生在未學習數控車加工的任何操作時就來學習本課程，學生對一些常用名詞很陌生，對各軸運動方向，速度控制與調節，對刀與刀補一無所知，這時學生來學習數控機床電氣控制課程時，尤其是上本課程中的實踐環節時，就分不清那些是與電氣直接相關的，如學生啟動系統后對系統提示的刀具補償就很迷茫。

學生教材中對常用的繼電接觸器式的控制線路介紹并不全，切不符合常規的分析與識讀習慣，這要求在前修的《電氣控制線路設計》課中進行一定的鋪墊。并且先講兩個學時的三相交流異步電動機的工作原理，這可為我們講伺服電機，電機矢量控制理論節省點時間，而且使學生在溫故知新中得到認識水平的提高。

而且一定要至少先讓學生有6學時《PLC》課程做鋪墊，其中應使學生明確輸入輸出點位設置與程序的關系，明確定時、計數器，明確簡單的輸入與輸出之間的控制可由程序靈活編排，明確PLC的接線與檢修方法。如有計算機與編程軟件及相關硬件，用6學時應能實現上述設想，否則在《數控機床電氣控制》這門32學時的課程要講懂PLC參與控制的內容，耗時且比較困難。學生學過PLC課程后，對我們課程中提到的內置式PLC也會容易理解。

3 要注重學生自我學習意識和能力的培養，這是學生形成有理論基礎的技能的源動力

在教學上要發揮學生的主導學習地位，充分提供和調動學生自主學習的可能性。這是創新能力培養的雛形。這與教學的方法和教學設計息息相關。

加強考核措施督促學生學習，如要求學生看書，在書上要有重點標記，要能分清各章節間的聯系，每一章節里，甚至每一段里說明的是什么問題？鼓勵學生多參看其他資料，對下功夫讀書的（如書上有因翻看變數多而發黑，且有較詳細的標注的）同學在過程考核上多加分。對上課積極發言，實習時積極動手和動腦的同學多加分，對認真完成作業、書寫工整、有自己的觀點、不照抄照搬的多加分。在講課過程中。也要及時指導學生看書，指導學生書中有用的知識點是怎樣和項目對接上的。這也要求教師在教學設計上將項目與教材有效銜接。

對學生讀書能力的培養也很重要，它是學生自主學習的前提。學會讀書益處頗多，不但能形成理論知識體系，而且為能具有自我閱讀資料的能力做了一定的鋪墊。而這是提高維修技能的必要手段。學會讀書的學生必然是愿意讀書的學生，愿意讀書的學生必然是能讀懂書的學生，能讀懂書必然要想辦法教明白學生。這不僅是授課教師的水平問題，還與教師的責任心，課程設置的內容及前后課程的安排有關。

4 教材處理與教學方法合理運用同樣對學生形成有理論基礎的技能有重要作用

在校生雖然形成的是初級技能，但是應該是學生一生中與其技能相關理論知識的主要來源地，學生在校學習的理論知識是他日后自學的基礎，因此如何傳授知識，如何使理論知識與其技能相銜接至關重要。

合理處理教材內容，講清楚教材對學生能力培養非常重要。有理論基礎的技能是可持續發展的技能，這也是高職學生的培養目標，這種理論的來源一定是準確、可理解并能有一定的文本材料（如教材）以供查閱，這就要求在實訓室上課時教師要適時抓住時機聯系實際講清楚書本上的知識點，這有助于學生理解。同時要指導學生在書中做好標注，便于學生日后復習鞏固，加深理解。這樣才能在很短的學時內，提高學生理論聯系實際的能力。

教學方法很多，在本門課程理論教學中主要采用了小范圍對比與大范圍對比兩種方法。對比法能清晰地使學生對教材編排有深入的理解，對學生的實踐操作也有指導意義。舉例如下。

數控機床的控制主要是針對主軸和進給軸，要從它們的驅動要求，驅動器的類別，驅動器的接線及參數設置、常規操作方面加以介紹。要從它們與數控裝置的連接，包括控制指令信號的種類與性質、反饋原件與反饋信號的區別等方面進行介紹。這些內容貫穿整個教材，要從全局角度進行大范圍對比講授。

教學中大量運用了循環滲透教學法，循環滲透教學法不是簡單地重復，要有不同的去反復提醒學生，使學生對它們的異同有深入的認識。

（1）第一次課就介紹數控系統的組成，明確開環、半閉環、閉環的含義、組成形式和對數控機床控制作用的不同。從而使學生明確數控機床的分類和發展的方向。

（2）第四章介紹進給伺服時，對開環、半閉環、閉環三種控制形式進一步說明，對三個環是否采用檢測元件、檢測元件的安裝位置要求，檢測元件工作原理及應用場合、三種控制環應用場合、調試的難易程度、控制精度的對比做進一步講解。

可見前面的鋪墊不但能完善教學過程，而且啟下。

同時對伺服驅動器的內部有位置環、速度環、電流環三個控制環路進行介紹。使學生對自控原理在數控機床控制中的應用有一定的理解，這樣的適時比較，可使學生明確這兩個三環的本質區別。使知識結構在遞進和加強。

（3）第四章中步進驅動器與伺服驅動器之間對比，如接口數量，電源性質：包括電源的電壓高低；電源是交流還是直流；電源接入的數量，除強電電源外，是否需控制電源，是否有先上控制電的要求等；第五章中有數控機床主傳動系統的要求、主軸驅動系統的要求、主軸傳動的要求。應明確三者之間的包容關系，明確它們之間的側重與聯系。顯然這里應用小范圍對比講授為好。這里不但要對比講授，還要指導學生看書，以便學生理清頭緒、讀懂教材，學會看書。這也對學生的自身素質提高有很重要的影響。

5 采用理論和實際相結合使學生理解所學知識，為技能培養做好理論鋪墊

教材中內容與實際設備上有很多可以相聯系的地方，舉例如下。

（1）導線的顏色線纜的種類，中間繼電器的結構與作用，斷路器的型號選擇。

（2）開關電源變壓器的結構與作用，變頻器的恒壓頻比控制。

（3）步進驅動器細分后運行的噪聲、平穩性。

（4）系統對部件的控制過程的設計與實施，如按下主軸正轉按鍵，KA1得電，利用其常開點的閉合對變頻器設置好的啟停信號點位輸入正的24V電壓。而且通過輸出繼電器板的信號燈亮滅的指示、用萬用表測量PLC輸入輸出點位等實際操作，可明確主軸啟停控制過程、邏輯信號的傳遞過程及檢測方法。

（5）急停回路的設計與接線。這里不光有接線，還涉及PLC的點位，PLC輸入信號中外部允許輸入信號的形成，外部允許信號對系統各部分的控制作用等。通過此部分的講練，學生對看懂機床的原理圖與接線圖，對PLC的輸入與輸出的形成與控制會有較直觀的理解。

另外，為提高教學效果對教學中對無法直接在設備上直觀看到的現象，可以搜集整理一些視頻資料以輔助教學。也提醒鼓勵學生搜集資料的方法，為離校后學生自主學習提供必要指導。教師也確實應提高自己的理論與實踐水平，多找機會接觸其他的系統和設備，使課程講得靈活有趣，這同樣可以提高學生的經驗水平。

參考文獻

[1] 姜大源.當代德國職業教育主流教學思想研究[M].北京：清華大學出版社，2008.

[2] 趙志群，白濱.職業教育教師教學手冊[M].北京：北京師范大學出版社，2013.

[3] 楊克沖，陳吉紅.數控機床電氣控制 [M].武漢：華中科技大學出版社，2005.

[4] 張光躍.數控機床電氣連接與調試[M].北京：機械工業出版社，2013.