面向本科生的“機電傳動與控制”課堂教學改革研究

韓 軍 郎晶晶

（內蒙古科技大學 機械工程學院，包頭 014010）

“機電傳動與控制”是機械電子工程專業的一門重要專業教育課程，教學目的是使學生了解機電傳動與控制的基本原理和方法，掌握各種電機的原理和工作特性，培養學生在機械電子工程領域的工程應用和解決工程實際問題的能力[1-3]。近年來，內蒙古科技大學機械電子專業在“機電傳動與控制”課程的課堂教學過程中，受學時、教學條件和教學理念等限制，教學方法以灌輸式為主。雖然詳細分析和講授了課程內容，但是由于學生缺乏實際工程見識，對教師所講授的專業知識的接受和理解程度不高，導致學習積極性和熱情不高。本文以其中一節課程為例，提出“機電傳動與控制”課程的課堂教學改革方式。

1 改革前的教學方式

面向本科生講授“機電傳動與控制”課程時，教師給出一個電路的連接主線路圖以及控制線路圖，結合運行過程和原理，通過語言講述電路的運行過程。由于大多數學生沒有見過實際線路和操作過程，授課過程中全靠教師講解，學生腦海中無法勾勒出實際畫面，很難理解電路運行原理[4]。一些復雜的電路原理圖只是單純給出一個圖片，學生一時很難完全理解線路較為復雜的電路原理。這樣的教學方式不利于教師的教學和學生對知識的消化理解。

以機床電氣控制線路為例，電氣原理圖如圖1 所示。教學改革前，教師主要結合PPT 講解圖1 中的內容。例如：合上電源開關QS，信號燈HL 亮，再按下SB2 后KM1 主觸點閉合，同時KM1 線圈得電，KM1 常開觸點閉合，KM1 自鎖電動機M1 啟動（主軸電動機運行）；按下SA1 后KM3 主觸點閉合，電動機M2 啟動（冷卻泵電動機運行）；按下SB3 后KM3 線圈得電，KM3 主觸點閉合，電動機M3 啟動（刀架快速移動電動機運行）；按下SA2，照明燈EL 亮；按下SB1 后KM1 線圈失電，同時KM1 主觸點斷開，KM1 常開觸點斷開，電動機M1 停止；KM1 常開觸點斷開的同時，KM2 線圈失電，KM2 主觸點斷開，電動機M2 停止[5-6]。僅這樣口頭描述的教學模式對學生來說接受難度大，很難在腦海中勾勒電路的運行原理，同時教師的教學效率不高。

2 改革后的教學方式

基于改革前教師在“機電傳動與控制”課堂中存在教學模式單一、教學效果不理想的情況，本文提出將Flash 動畫制作成虛擬仿真課件運用到教學中的教學方式。教師課前先將文件壓縮包拷貝到課堂電腦中，講授時用投影儀將畫面傳輸到幕布上，并打開文件中的exe 文件開始仿真，以應用程序的形式向學生展示電路圖的虛擬仿真過程，以便學生能在短時間內理解電路原理圖的運行過程。

運用Flash 動畫制作可虛擬仿真的電路原理圖，教師可以結合電子元件圖向學生講解各元件的作用，運行已制作好的虛擬仿真程序，在課堂上即可進行電路原理圖的虛擬仿真，并講解電路原理圖的運行過程。

學生通過虛擬仿真可以更加直觀地看到開關控制相應元件的動作仿真過程。同樣，以圖1 中機床電氣控制線路為例：運行exe 應用程序后，點擊任意地方跳轉到目錄畫面，如圖2 所示。教師選擇需要講授的電氣原理圖，并進入該電氣原理圖的仿真畫面，如圖3 所示。點擊“運行演示”按鈕，即可開始虛擬仿真。按下QS 信號燈亮，再按下SB1，以動畫形式演示KM1 線圈得電，主觸點閉合，輔助常開觸點閉合，KM1 自鎖電動機，M1 運行，如圖4 所示。按下SA1，KM2 線圈得電，KM2 主觸點閉合，電動機M2運行，如圖5 所示。按下SB2，KM3 線圈得電，主觸點閉合電動機M3 運行，如圖6 所示，松開SB2 即停止。按下SA2 照明燈亮，如圖7 所示。

圖1 機床電氣控制線路實例

圖2 電路圖目錄

圖3 Flash 動畫虛擬仿真運行

圖4 主軸電動機M1 運行

圖5 冷卻泵電動機M2 運行

圖6 刀架快速移動電動機M3 運行

圖7 照明燈亮

講授過程中，教師可以根據講授的需要，分別按不同的開關按鈕，之后在相應的位置以動畫的形式作出相關演示。這種將整個電路的工作過程由動畫的形式展現出來的教學方式，便于學生接受和理解，同時能充分調動學生學習和探索專業知識的積極性。

3 結語

教師將通過Flash 軟件自行開發的運行程序經過投影儀投放到幕布進行課堂教學，能夠使學生清楚看到每個電路原理圖的運行過程、開關的狀態變化以及元件的動作結果，從而幫助學生高效理解和掌握新知識，提高學生的學習效率和探索專業知識的積極性和主動性。通過本次教學改革，教師在教學方式上有了較大進步，學生更容易理解掌握“機電傳動與控制”這門課程的相關知識。