應用型人才培養下的機床電氣控制課程教學改革探索

王權 劉金濤 趙豪杰 楊晨

摘要：機床電氣課程主要有繼電器式控制與PLC控制兩部分，在于培養學生的自動化控制能力。結合目前應用型人才的培養要求，分析課程的實際情況，進行教學改革探索，提高學生在本門課中的參與性與學習積極性，使學生具備良好的自動化控制能力，適應社會發展需要。

關鍵詞：應用型人才；電氣控制；自動化；課程改革

1 背景

應用型本科教育的目標是培養具有社會責任感、基礎扎實、知識面寬，具有創新精神，工程實踐能力強，知識、能力、素質協調統一，能夠適應本專業領域發展需要，具有較強的競爭力和可持續發展能力的應用型高級工程技術專門人才[12]。要實現這一目標，必須在原有的培養模式上更加突出對實踐能力的培養。《機床電氣控制》課程作為應用型本科機械設計制造及其自動化專業的一門專業技術課，是培養學生的自動化控制能力的基礎課程，分為繼電器的接線邏輯控制和邏輯可編程控制器（PLC）的編程邏輯控制兩部分。課程用來培養學生機械系統的電氣控制基礎，要求學生不僅掌握相關的控制知識，還要具備較強的實踐動手能力，能夠完成電氣原理圖的設計與連線，同時能夠利用PLC實現機械系統的自動控制。

2 教學現狀

2.1 課程教學情況

目前，《機床電氣控制》課程開在機械設計制造及自動化本科生第6學期，理論教學和實驗環節共計40學時，實驗環節占課程總學時的20%。教學任務包括熟悉常用低壓電器的基本結構、工作原理、用途和型號，達到能正確使用和選用的目的；熟練掌握電氣控制電路的基本環節，具有對一般電氣控制電路的獨立分析能力；熟悉典型生產設備電氣控制電路的工作原理、分析方法，具有處理一般故障的初步能力；掌握PLC的基本原理、指令系統和編程方法；能正確使用和選用PLC，具有一般程序設計能力和調試修改能力。課程課分為以繼電器為主的電氣控制與以PLC為主的自動控制兩部分，實驗在兩部分的占比是一樣的，都是4個學時。

2.2 存在問題

教學內容繁瑣，學生興趣不足。長期以來，這門課程在教學內容上偏重各種電器件的結構以及工作原理等這些理論性強的知識點，以及大量的電氣原理圖分析和邏輯程序編寫，知識點零碎，內容深奧，多數學生難以接受，學習興趣不大。實驗安排存在不合理現象。本課程的實驗課程有兩個部分，一部分是電氣控制部分完成電動機的啟停控制，主要在連線以及原理圖的理解。一部分是PLC模擬控制實驗，通過模擬實驗完成PLC自動控制系統的設計。課程的理論采用大班教學，受實驗室容納學生能力的限制，實驗課小班教學，使得單個教師實驗次數多，時間不好安排，多數只能排在中午，教師和學生都是在疲勞的狀態下完成實驗課程，效果不佳。陳舊的考核模式。作為一門自動化技術專業課程，平時成績加最后試卷考試成了這門課的一貫考試風格，而能夠體現學生學習能力的實驗環節只能占平時成績的40%左右，占總成績的10%左右，學生多數要應對理論例題，對于電氣控制與PLC控制的應用很少花心思學習。

3 改革內容

3.1 優化教學環節

優化教學內容，選擇合適的教材，必要時根據學生的學習情況于學校自身實驗設備，編寫適合本校學生的教材。由于本門課程的內容尤其PLC控制部分隨著當今自動化控制的發展，不斷出現新知識，以往的教學內容很容易跟不上現在自動化的控制要求，造成與實際生產相脫節的現象，因此要定期調整教學計劃，根據實際情況編寫配套教材，同時為學生提供必要的參考資料，讓學生的課余學習有一定的目標與對象，提高效率。合理調整實踐課程，提高學生動手能力，必要時根據學校自有設備開發新實驗。目前課程包含四個實驗，兩個電氣控制分別為“三相異步電動機點動與自鎖實驗”、“三相異步電動機Y/△降壓啟動控制”，兩個PLC控制分別為“PLC控制電動機正反轉實驗”、“PLC控制十字路口交通燈”。教學中發現，學生在做前兩個實驗的時候接收能力較強，能夠較快的完成，而對于后兩個實驗就比較困難。原因在于學生在學本門課程之前已經學習了電工電子和電工實訓兩門課程，對于繼電器接線類實驗已經很熟悉，而PLC控制對他們來說是一門全新的技術，之前沒有接觸過類似控制思想，因此學習較為吃力。因此可以將電氣類實驗縮減為一個，也就是把實驗一去掉，PLC類做三個實驗，這樣可以讓學生有更多的時間去學習PLC控制。優化考核方案，考核目標以讓學生學到有用的自動化控制相關知識為前提，去除無用的，重復性的考核內容。

3.2 課程聯系項目

將教學與實際項目相結合，提高學生的參與性，充實學生的課余生活，同時提高他們的學習興趣，這樣既能夠降低學生對課程的陌生感，也能增加學生的參與性。

實現一：給學生布置一定的應用案例，以小組為單位解決問題，并給出方案，總結報告等，以此作為成績評定的一部分。項目可以是幾種典型機床或起重機等電動控制機械的電氣控制設計，而后講這些繼電器式控制系統改為PLC控制。也可以是PLC控制一些典型的工業生產、家用小系統等。

實現二：聯系學校雙創要求，創建一些相關課題供學生選擇，讓學生在完成這些創新項目的過程中把課程的學習應用與實際應用。同時提供一些相關畢業設計題目，供學生選擇，讓畢業生和正在學習的學生團隊協作共同完成。

實現三：依托學校制造學院的PLC自動控制設備，開發實驗課程，把傳統的模擬實驗轉變為實際應用型實驗，提高學生對PLC控制的熟悉程度，提高他們實際解決問題的能力。

實現四：任課老師積極參加PLC控制相關培訓，提高自身的能力，傳授給學生新技術、新方法。

4 總結

電氣控制是自動化控制的提前準備環節，PLC控制是自動化控制的一個典型的控制方式，它們作為機床電氣控制課程的主要內容是實現學生自動化控制能力的一門重要課程。以應用為重點提出課程的改革內容，是實現對學生應用型人才培養要求的重要內容。

參考文獻：

[1]王青林.關于創新應用型本科人才培養模式的若干思考[J].中國大學教學，2013（06）：2023.

[2]薛玉香，王占仁.地方高校應用型人才培養特色研究[J].高等工程教育研究，2016（01）：149153.

項目：受鄭州科技學院2018年校級教改項目“《機床電氣控制》課程的實踐環節教學改革”支持（項目編號：2018JGYB10）

作者簡介：第一作者簡介王權（1989），男，河南開封人，碩士，主要研究領域：工業機器人技術、自動化控制。