自制教具在電氣類專業(yè)教學(xué)中的重要性

劉延霞

摘要：本文結(jié)合中高職電氣類專業(yè)（如可編程控制課程）在實(shí)際教學(xué)中遇到的問(wèn)題，輔以當(dāng)前高校教學(xué)改革的大背景，討論了自制教具的優(yōu)勢(shì)與注意事項(xiàng)。教學(xué)過(guò)程中學(xué)生使用自制實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行可視化教學(xué)，邊學(xué)邊練，極大提高了學(xué)生的積極性以及教學(xué)效率。本文探討了高職院校自制實(shí)驗(yàn)裝置的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了一些建議及管理使用方法。通過(guò)實(shí)踐也證明了自制教學(xué)儀器在電氣類實(shí)訓(xùn)教學(xué)中取得了很好的效果，很好的促進(jìn)了教學(xué)改革。

關(guān)鍵詞：高職學(xué)院；電氣類專業(yè)；PLC；自制教具

高職院校電氣專業(yè)的教學(xué)目的是培養(yǎng)具有相關(guān)專業(yè)理論知識(shí)，并具備相關(guān)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的高素質(zhì)專業(yè)技能人才。本專業(yè)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的提高，需要在教學(xué)過(guò)程中不斷優(yōu)化教學(xué)手段，將理論教學(xué)和工程實(shí)踐貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程中。隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)日新月異的更新和發(fā)展，現(xiàn)代教學(xué)儀器設(shè)備和輔助手段也越來(lái)越多。和傳統(tǒng)的復(fù)雜先進(jìn)的教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)相比，自制實(shí)訓(xùn)教具在電氣類專業(yè)的教學(xué)實(shí)踐中，教師可以根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和教育觀念，根據(jù)本專業(yè)特色自制相關(guān)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，把教師教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，專業(yè)技術(shù)知識(shí)，學(xué)生實(shí)踐操作，創(chuàng)造力凝為一體，體現(xiàn)教學(xué)，科研，和課程改革的成果。本文結(jié)合我校近年以來(lái)自制實(shí)訓(xùn)教學(xué)教具的經(jīng)驗(yàn)，探討自制教具在相關(guān)專業(yè)教育中的經(jīng)驗(yàn)和看法，供大家參考和學(xué)習(xí)。

一、電氣類專業(yè)實(shí)訓(xùn)課教學(xué)現(xiàn)狀

電氣類專業(yè)課程在教學(xué)過(guò)程中，普遍采取理論課加實(shí)訓(xùn)操作的方式，以PLC應(yīng)用技術(shù)為例，理論課選用國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材廖常初主編《PLC編程及應(yīng)用》，主要教授控制器基本機(jī)構(gòu)，編程方法及指令，使學(xué)生全面了解控制器運(yùn)行原理。但是在講解過(guò)程中，PLC的硬件結(jié)構(gòu)，指令系統(tǒng)，尋址方法，通信技術(shù)等環(huán)節(jié)較為枯燥，學(xué)生理解起來(lái)較為困難，所以實(shí)訓(xùn)課必不可少。且本門(mén)課程最終的教學(xué)目的是讓學(xué)生能自主編程，選擇元器件，接線，故障排查，仿真及編程應(yīng)用。實(shí)訓(xùn)基于天煌THMSRX-3型平臺(tái)，學(xué)生可以在此平臺(tái)上完成理論課要求的所有試驗(yàn)項(xiàng)目。目前國(guó)內(nèi)大部分院校的電氣類專業(yè)教學(xué)均采用此類通用平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)，教學(xué)過(guò)程和模式基本相似。隨著新課程教學(xué)改革的發(fā)展，個(gè)性化教學(xué)和激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力是本專業(yè)教師需要正視的一個(gè)問(wèn)題。自制實(shí)驗(yàn)教具可以讓學(xué)生在此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中參與電氣設(shè)備設(shè)計(jì)，研發(fā)，生產(chǎn)的所有環(huán)節(jié)，讓學(xué)生更加深刻理解電氣自動(dòng)化的內(nèi)涵和樂(lè)趣，解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)千篇一律的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。從而培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新和專業(yè)素養(yǎng)，提高了學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力和水平。

二、自制實(shí)訓(xùn)教具的優(yōu)勢(shì)

目前，高職類院校購(gòu)置的實(shí)訓(xùn)設(shè)備都是標(biāo)準(zhǔn)配置的常規(guī)設(shè)備。但是在實(shí)際教學(xué)中，不同專業(yè)和階段的掌握程度和側(cè)重點(diǎn)均不相同。以PLC編程及應(yīng)用為例，典型實(shí)訓(xùn)如交通燈，兩種液體混合等實(shí)驗(yàn)，均是采用固定端子模擬的方法，學(xué)生通過(guò)在端子上插接相應(yīng)的PLC輸入輸出，輸入信號(hào)采用程序虛擬繼電器M位或者撥碼開(kāi)關(guān)來(lái)給輸入信號(hào)，輸出采用實(shí)驗(yàn)板上的指示燈來(lái)觀察輸出是否正確。對(duì)于電類專業(yè)和非電類專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，對(duì)其專業(yè)要求程度不一樣，學(xué)生的接受能力也不同，電氣類專業(yè)學(xué)生要求掌握復(fù)雜型應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，非電類專業(yè)則要求簡(jiǎn)單的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。此外單純通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)訓(xùn)面板給出輸入信號(hào)和觀察實(shí)際輸出，每一步實(shí)驗(yàn)過(guò)程都需要人工干預(yù)設(shè)置模擬相應(yīng)的信號(hào)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程繁瑣且很不直觀。所以針對(duì)通用型實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備，自制實(shí)訓(xùn)設(shè)備可以結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，充分發(fā)揮教師和學(xué)生的個(gè)性化設(shè)置，總結(jié)起來(lái)主要有以下優(yōu)勢(shì)：

1. 彌補(bǔ)傳統(tǒng)通用實(shí)訓(xùn)平臺(tái)內(nèi)容和形式單一的缺點(diǎn)

通用教學(xué)儀器實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及知識(shí)點(diǎn)單一固定，針對(duì)不同學(xué)科和層級(jí)的學(xué)生，自制教儀可以適應(yīng)不同教材及學(xué)科側(cè)重點(diǎn)要求不同環(huán)境。以兩種液體混合PLC控制為例，此實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生自主選型，設(shè)計(jì)輸入輸出接線圖，軟件邏輯控制方框圖，編程設(shè)計(jì)及仿真。在自制教儀過(guò)程中，學(xué)生自主對(duì)PLC，電機(jī)及泵，變頻器，相關(guān)外圍電路元件選型和購(gòu)買，根據(jù)自身實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)了具體的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。自制教學(xué)儀器在電氣專業(yè)實(shí)訓(xùn)課教學(xué)過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)通用型實(shí)訓(xùn)設(shè)備沒(méi)有涉及到且實(shí)際工程設(shè)計(jì)中非常需要的案例，在靈活性和擴(kuò)展性上彌補(bǔ)通用教具的不足。

2. 自制教具針對(duì)教學(xué)重點(diǎn)，提升課堂效率

PLC編程及應(yīng)用這門(mén)課程需要設(shè)計(jì)主程序控制流程圖，對(duì)于一些難度較高的軟邏輯控制，學(xué)生難以快速直觀接受。這也是在教學(xué)過(guò)程中的難點(diǎn)和重點(diǎn)，通過(guò)自制實(shí)驗(yàn)教具，使學(xué)生參與這一過(guò)程，對(duì)控制原理和實(shí)際要求有了直觀理解。寓教于實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探索過(guò)程中將理論課學(xué)習(xí)到的知識(shí)貫穿于設(shè)計(jì)教具的整個(gè)過(guò)程中，提高了學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)效率。

3. 激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力

自制教學(xué)儀器的過(guò)程是由教師指導(dǎo)，學(xué)生參與的一個(gè)過(guò)程。教師布置詳細(xì)的設(shè)計(jì)要求，學(xué)生結(jié)合自身?xiàng)l件來(lái)完成選型，設(shè)計(jì)，編程，調(diào)試等整個(gè)過(guò)程。在貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)造力和探索能力。教具設(shè)計(jì)取材于實(shí)際教學(xué)重點(diǎn)，讓學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中消化理解了課程重點(diǎn)知識(shí)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，更加全面理解了電氣類專業(yè)所要面對(duì)的實(shí)際工作，提高了學(xué)生的創(chuàng)造潛能，動(dòng)手和工程實(shí)踐能力也得到了加強(qiáng)。

4. 節(jié)約實(shí)訓(xùn)設(shè)備建設(shè)經(jīng)費(fèi)

當(dāng)前自動(dòng)化技術(shù)更新日新月異，雖然教育部門(mén)在此方面不斷加大投入，采購(gòu)了大量先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和設(shè)備，相關(guān)的資金投入是源源不斷的，院校在經(jīng)費(fèi)和精密設(shè)備采購(gòu)，后期維護(hù)保養(yǎng)方面是存在一定矛盾的。所以自制實(shí)訓(xùn)設(shè)備不僅可以根據(jù)本專業(yè)實(shí)際情況研發(fā)相關(guān)設(shè)備，也是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的解決方案。

三、自制實(shí)訓(xùn)設(shè)備當(dāng)前面臨的一些問(wèn)題

自制教具固然有以上的優(yōu)勢(shì)，但由于是非標(biāo)設(shè)備，還有一些改進(jìn)空間：

1. 有些自制教儀自身存在一些技術(shù)問(wèn)題

自制教具和正規(guī)廠家批量生產(chǎn)的相比，在技術(shù)工藝等方面會(huì)存在一些問(wèn)題。比如設(shè)計(jì)存在缺陷，質(zhì)量不穩(wěn)定，制作標(biāo)準(zhǔn)難以界定。尤其是電氣控制類教學(xué)實(shí)訓(xùn)裝置，原理及硬件接線較為復(fù)雜，保證穩(wěn)定性顯得尤為重要。在自制過(guò)程中，對(duì)設(shè)計(jì)者的專業(yè)技能要求，工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)是一次嚴(yán)峻的考驗(yàn)，要考慮各種因素的影響，力爭(zhēng)做出盡量完美的產(chǎn)品。

2. 缺乏溝通交流造成的自制教具閑置，使用效率低下

自制實(shí)訓(xùn)設(shè)備由專業(yè)可教師帶領(lǐng)部分學(xué)生制作完成。如果實(shí)訓(xùn)設(shè)備沒(méi)有和其他專業(yè)教師進(jìn)行充分的溝通和交流，其他師生很難會(huì)操作。其他教師有相似教學(xué)需求時(shí)也會(huì)自制設(shè)備，往往這樣造成資源浪費(fèi)和重復(fù)建設(shè)。

3.自制教具科學(xué)規(guī)范管理難以執(zhí)行到位

通用型教具一般由教研室或者專職實(shí)驗(yàn)人員統(tǒng)一管理，而自制教具往往由制作者自行管理和維護(hù)。實(shí)訓(xùn)器具的管理上很難納入統(tǒng)一管理，設(shè)備損壞和后續(xù)維護(hù)工作很難跟上。

四、自制實(shí)訓(xùn)設(shè)備的建議

自制教學(xué)儀器設(shè)備是教師和學(xué)生智慧的結(jié)晶，是教學(xué)的重要工具。根據(jù)本人的經(jīng)驗(yàn)，自制教具需要做好以下幾方面的工作。

1. 自制教具及時(shí)跟上新技術(shù)，適時(shí)更新

自制教具受教師的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，工程實(shí)踐影響很大。制作教具的過(guò)程就是對(duì)工程設(shè)計(jì)的一次實(shí)踐與創(chuàng)新。同時(shí)指導(dǎo)學(xué)生制作或?qū)ΜF(xiàn)有實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行改造。除了考慮自制教具的專業(yè)技術(shù)設(shè)計(jì)水平，也要緊密結(jié)合本門(mén)課程的知識(shí)點(diǎn)，在自制過(guò)程中拓寬學(xué)生視野，同時(shí)也提高教師本身的業(yè)務(wù)水平。

2. 大力鼓勵(lì)學(xué)生參與到自制教具過(guò)程中來(lái)

自制實(shí)驗(yàn)教具不僅是教師本人提升業(yè)務(wù)水平的過(guò)程，也是激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造能力的一個(gè)過(guò)程。從電氣控制儀器的初期設(shè)計(jì)構(gòu)想，采購(gòu)元器件，接線調(diào)試，從定型到最后設(shè)計(jì)成型，學(xué)生經(jīng)歷了一個(gè)完成的產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程。在此過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐精神，各個(gè)環(huán)節(jié)中學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)也得到了鍛煉，進(jìn)一步升華專業(yè)課學(xué)習(xí)掌握的知識(shí)點(diǎn)。

3.學(xué)校相關(guān)部門(mén)對(duì)自制教具科學(xué)管理及審核

自制教提高了教師和學(xué)生的積極性，學(xué)校在教學(xué)儀器管理制度上也要給予相應(yīng)的支持和制度保障。健全實(shí)驗(yàn)室管理制度，在教具立項(xiàng)，制作，管理，維護(hù)的每個(gè)環(huán)節(jié)要制定相應(yīng)的措施。組織相關(guān)教師學(xué)習(xí)交流相關(guān)教具，提高自制教具的使用效率。

4. 自制教具成本核算要到位

自制實(shí)訓(xùn)設(shè)備可以節(jié)省相關(guān)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)費(fèi)，在保證實(shí)用性和可靠性的前提下，盡量降低自制設(shè)備的投入成本。自制教具體現(xiàn)了教師的因材施教的教學(xué)觀念，相關(guān)自制設(shè)備的經(jīng)費(fèi)管理，維護(hù)費(fèi)用需進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)劃和論證。避免重復(fù)建設(shè)，合理利用各種資源，促進(jìn)專業(yè)教育教學(xué)工作的發(fā)展。

五、總結(jié)

自制教具作為實(shí)訓(xùn)課的一個(gè)有機(jī)組成部分，可以彌補(bǔ)通用型教具在實(shí)際專業(yè)課教學(xué)中內(nèi)容和形式單一缺點(diǎn)。教師和學(xué)生就地取材，創(chuàng)造性的構(gòu)思，制作出符合自身實(shí)際需求的實(shí)訓(xùn)設(shè)備。電氣類專業(yè)學(xué)生在此過(guò)程中全程參數(shù)設(shè)計(jì)調(diào)試自己設(shè)計(jì)的設(shè)備，對(duì)于本專業(yè)的知識(shí)要點(diǎn)，編程設(shè)計(jì)，實(shí)際實(shí)踐有了更加深刻直觀的認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和興趣。教師在此過(guò)程中也鍛煉了自身業(yè)務(wù)水平，為學(xué)校節(jié)省了費(fèi)用，也極大地提高了教學(xué)效率。

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作者單位：

江蘇省徐州技師學(xué)院 電氣工程學(xué)院。

作者崗位及職稱：

專業(yè)課教師。

論文來(lái)源：

江蘇省徐州技師學(xué)院2016年度校級(jí)課題（16XJSKT-034）