基于工程中心的“機電傳動與控制”課程實踐教學改革研究

舒澤芳等

摘 要： “機電傳動與控制”課程是機械設計制造及其自動化專業的核心課程，其傳統實踐教學依托相關教學型設備，以完成電機控制及調速等驗證性實驗為主要內容。實踐教學中既沒有融入先進的電機控制理念和技術，又缺乏相應的工程背景。項目組依托三菱自動化工程中心進行“機電傳動與控制”課程實踐教學改革，通過設計具備工程特點的實驗項目，有效解決上述問題，教學效果良好。

關鍵詞： 機電傳動與控制 工程中心 實踐教學改革

機電傳動控制的目的是將電能轉變為機械能，實現生產機械的啟動、停止及速度調節，滿足各種生產工藝過程的要求，保證生產過程正常進行[1]。“機電傳動與控制”課程是機制專業的核心專業課程，是機和電的紐帶。由于該課程具備極強的實踐性，其實踐教學效果往往決定了課程整體的教學效果，如何有效開展課程的實踐教學成了相關教學改革的研究熱點。

1.“機電傳動與控制”課程實踐教學存在的問題

1.1實踐教學設備缺乏工程實用性。

目前，“機電傳動與控制”課程實踐教學中所使用的實驗設備均屬于整體式驗證型實驗設備，與真實生產環境中的工程設備相差甚遠。實驗設備的整體式導致在具體實操時所需要連接的線纜較少，使學生缺少實際的動手操作訓練，缺少對線纜選擇、接線端子制作、緊固等工程技能的了解和掌握。同時由于實驗設備中電機沒有連接實際負載，在缺少實際被控對象的環境下，無法有效地進行調速控制實驗，使學生在理解交直流調速原理時難度加大。

1.2實踐教學設備自動化及信息化程度較低。

大多數傳統的教學設備仍采用繼電器接觸器控制系統，較少涉及主流控制技術，如可編程邏輯控制器、觸摸屏、變頻器、控制總線等，導致學生無法了解和掌握主流控制器和控制方法在電機控制領域的應用，學生畢業后無法迅速適應生產現場的實際控制需求。

1.3實驗項目缺乏工程背景。

傳統實驗項目設置大多缺乏工程背景，僅進行相關原理的驗證。比如直流電機PWM調速實驗、異步電動機調壓調速實驗等，僅完成原理驗證，并未融入相應的工程應用背景，學生缺乏對電機控制技術的應用場合及背景的分析理解，導致學生分析解決實際工程問題的能力無法通過實驗實訓得到提高。

2.基于工程中心的“機電傳動與控制”課程實踐教學改革

2.1建立工程中心。

為解決“機電傳動與控制”課程實踐教學中存在的問題，同時結合學院自身的發展規劃，貴陽學院聯合三菱電機建立了三菱自動化聯合工程中心。中心作為三菱電機在中國的第二個自動化聯合工程中心，兼顧實踐實訓和認證培訓，中心包含三菱電機各類主流自動化產品，使學生接受可編程邏輯控制器、變頻器、觸摸屏及CC-LINK總線等全方位實踐教學。由于中心大多數設備和機電傳動控制技術密切相關，中心的建立為“機電傳動與控制”課程的實踐教學提供了良好的平臺。

同時，將傳統的驗證型實驗設備進行了相應改造，將整體式實驗柜改造成分立式實驗柜。使得按鈕、開關、接觸器繼電器、電機、可編程邏輯控制器、變頻器、觸摸屏等均成為分立元件。學生必須通過合理設計電路，自行制作接線端子并將這些分立元件連接成合理的電機控制系統。

2.2調整實踐教學環節，突出工程訓練。

將實踐環節劃分成基礎部分和實訓部分，基礎部分在基礎實驗室完成，采用分立式元件，讓學生熟練掌握直流和交流電機簡單繼電器接觸器控制系統的設計和工程實現，使學生在電氣線路設計、各類接線端子制作、線徑選擇、保護裝置使用、布線規范、低壓電器使用、用電安全等工程技能方面得到良好訓練。實訓部分在工程中心完成，指導教師根據企業實際需求并綜合課程核心技能設計具體的實訓項目，部分實訓項目如下表所示。通過相應的實訓項目的實施，使學生掌握實際生產中所使用的主流電機控制技術，并在較短時間內完成真實控制系統的設計及搭建。

為確保實踐教學效果，采用小班多輪次教學，每次實踐教學由教師和實驗員共同完成，學生現場編程、布線接線。考核方式采用以現場實操為主實驗報告為輔的形式，考核要點則為設計規范性及工藝合理性。

2.3強化課程設計環節的工程性。

在學生完成課程的實踐教學環節后，自行組成三五人的設計團隊，根據所學理論及實踐知識，結合工程背景自行完成相關課程設計，并上交相應的設計報告。設計報告內容必須包含以下五部分：工程背景分析、設計目標、設計方案技術論證和設計方案工程論證、設計圖紙。教師依據報告內容，從技術可行性、工藝合理性、實施周期合理性、成本合理性、量產合理性等方面進行考評。通過課程設計環節，每位學生經歷項目論證、組織實施的全過程，接受系統化的項目工程管理訓練，有效增強學生的工程意識。

3.結語

實踐表明，基于工程中心的“機電傳動與控制”課程的實踐教學改革使學生接受了良好的機電控制方面的工程化教育，教學效果得到了有效增強。部分學生畢業后即開始從事機電控制方面的工作，其良好的設計及工程管理實施能力深得用人單位的好評。

教師在教學過程中應認真研究教學理論，并靈活運用教學方法，強化教學的工程意識，真正達到激發學習興趣、增強課堂教學效果、培養學生工程實踐能力的目的[2]。

參考文獻：

[1]鄧星鐘.機電傳動控制（第五版）[M].武漢：華中科技大學出版社，2009.

[2]許焰，龐佑霞，唐勇.面向工程實踐科研引導教學[J].當代教育理論與實踐，2011，（9）.

基金項目：貴州省高等學校教學內容和課程體系改革培育項目“基于新型工業化需求的機械設計制造及其自動化專業三元制教學改革與探索”（項目編號：黔教高2012-426號）；貴陽市高層次創新型青年教師項目“信息化視角下應用型本科院校機械專業課程體系建設及實踐教學環節研究與改革”（項目編號：筑教人發2014-74號）。