關于教學資源在預備技師班教學中的應用

胡煜慧（陜西航空技術學院 陜西 漢中 723000）

關于教學資源在預備技師班教學中的應用

胡煜慧
（陜西航空技術學院 陜西 漢中 723000）

預備技師班課程的特點，一是教學內容綜合性強、知識面廣，二是課本內容概括性很強。因此，要充分利用有限的教學資源，激發學生學習的積極性，提高學生的學習興趣，使課堂教學效率最大化。

教學資源；預備技師；教學；應用

我國在職業教育領域積極探索，實行了 “預備技師”培養考核制度。我院于2006年開辦了預備技師班。預備技師班課程的特點，一是教學內容綜合性強、知識面廣。例如，《數控機床電氣控制》課綜合了電工、電子、計算機、電機與拖動、自動控制、檢測技術、數控機床等學科的內容。二是課本內容概括性很強。有些內容只給出一個結論，有些理論分析比較粗略，還有少數知識點學生甚至沒有接觸過。這些會給教師備課和授課增加很大難度，同時也給學生聽課和接受新知識增加一定的難度。目前，職業學校的教學方法和教學手段都很完善，但教學資源都是很有限的。為此，針對教材的結構特點和學生的知識結構特點，在教學過程中，要具體分析課程的特點，充分利用有限的教學資源，激發學生學習的積極性，提高學生的學習興趣，使課堂教學效率最大化。筆者現主要從以下兩個方面論述。

充分利用有限的學科資源

專業理論知識都是以專業基礎知識和其他相關專業知識為基礎的。以《數控機床電氣控制》課的PLC部分為例，可編程序控制器（簡稱PLC）是現代工業控制必不可少的一個組成部分，在講解“PLC工作原理”過程中有一個重點、兩個難點。重點是基本編程語言：梯形圖；難點是PLC控制過程及PLC控制過程的實現。在教學過程中，學生對PLC工作原理的理解和掌握有很大難度，不理解這部分內容的作用和學習的意義。對上述難點的解決情況是學生對重點知識掌握程度的關鍵影響因素，對學生日后的編程學習、PLC實際應用至關重要。

在教學過程中，教師應根據課程設置、教材結構和學生的知識結構，充分利用學科資源，將學科間知識有機聯系起來，找準切入點，使課堂的教和學都變得輕松、簡單。

PLC是在傳統繼電器控制的基礎上發展起來的，將PLC的控制和傳統繼電器控制有機聯系起來并進行比較，找出它們之間的共同點和不同點，突出重點和突破難點，能加強學生的理解和記憶，牢固掌握所學知識，使課堂教學效率最大化。筆者常從實例“三相異步電動機正反轉控制”講起，以傳統繼電器控制為切入點，從三個方面進行分析比較。

（一）控制電路的比較

傳統繼電器控制電路是靠傳統繼電器實現的，有實際的物理器件和硬接線，如圖1a所示。PLC控制電路由輸入信號、PLC和輸出負載組成，如圖1b所示。輸入信號是由安裝在機床床體或控制柜面板上的開關傳感器提供的，不占用控制柜的物理空間。PLC的輸入端口與輸入軟繼電器相連，接收現場的輸入信號，驅動輸入軟繼電器工作。輸入軟繼電器的觸點供程序使用。程序是用梯形圖語言編制的控制程序，通過程序指令和編程元件驅動輸出軟繼電器的線圈，將輸出信號通過輸出端口驅動它外面的負載。其中的輸入軟繼電器、輸出軟繼電器相當于傳統繼電器，而程序則替代了傳統繼電器的硬接線。

（二）梯形圖與傳統繼電器控制電路的比較

梯形圖是PLC的編程語言，如圖1c所示。它在形式上類似于傳統繼電器的控制電路，用傳統繼電器控制電路的控制過程來編程。它的分析方法沿用了傳統繼電器控制電路的分析方法，如使用繼電器、線圈、常閉觸點、常開觸點、串聯、并聯等術語。與傳統繼電器控制電路比較，梯形圖又有其自身的特點。（1）邏輯行。梯形圖排列順序從左到右，從上到下，最左邊為輸入母線。編程元件的常開觸點、常閉觸點的各種連接以及軟元件的線圈組成一個邏輯行。整個程序的邏輯行呈梯級分布。（2）名稱。使用軟繼電器的名稱。但軟繼電器不是真正的物理繼電器，而是PLC內部編程元件。它實際上是一個存儲單元，當對應的存儲單元為“1”時，表示軟繼電器線圈“通電”，其常閉觸點斷開，常開觸點閉合；反之亦然。（3）觸點個數。傳統繼電器的觸點是有限的，而軟繼電器的觸點有無數個。取用軟繼電器的常開常閉觸點實質上是為了讀取存儲單元的狀態，而存儲單元的狀態可以無限次地讀取，但線圈只能使用一次。（4）能流。傳統繼電器控制電路是靠電路中的電流來驅動工作的，而梯形圖是一種編程語言，其左邊的母線相當于電源線。為便于理解，在梯形圖中引入了一個假想的電流，稱為能流。能流從母線流入，并且只能從左向右，從上到下單向流動。（5）工作方式。在繼電器控制電路中，當電源接通時，并聯電路同時接通，屬并行工作方式；而梯形圖中的掃描方式是從上到下進行的，稱為串行工作方式。

圖1 三相異步電動機正反轉控制圖

（三）控制過程的比較

以三相異步電動機正轉控制為例。傳統繼電器控制電動機正轉分析如下：按下SB2，KM1線圈通電，KM1聯鎖點斷開，KM1主觸點閉合并自鎖，電動機M正轉。PLC控制電動機正轉過程分析如下：按下SB2，輸入軟繼電器I0.0線圈通電，它的聯鎖觸點先斷開，然后常開觸點閉合并自鎖，輸出軟繼電器Q0.0的線圈通電，它的外部輸出觸點閉合，驅動外部負載KM1線圈通電，KM1觸點動作，電動機M正轉。通過這樣的對比分析，學生很快就突破了難點，掌握了重點，不僅加深了對以前所學知識的理解，而且能很自然地進入新知識的學習階段，大大地提高了學習積極性和主動性。這樣，課堂教學效率自然也就提高了。

學生在掌握了梯形圖的基礎知識及PLC控制過程的實現方法之后，就可以通過PLC實驗室進行操作練習，加深對相關知識的理解和記憶，提高動手能力，并用所學理論知識去解決實際操作中遇到的問題。

充分利用電教資源

充分利用電教資源，是現代化教學的需要，是素質教育的需要，是培養21世紀合格人才的需要。恰當地運用電教資源能使課堂教學形象、具體、生動、直觀，能理清概念，化難為易，化靜為動，化繁為簡，使具體的畫面與抽象的理論內容緊密聯系，從而激發學生的學習興趣。恰當地運用電教資源還能突破傳統教學方法的局限，挖掘教材的內在潛能，幫助學生構建完整的知識體系，讓學生充分感受、理解知識產生和發展的過程，開闊視野，有利于培養學生的創新意識和能力，從而使課堂教學效率最大化。

電教資源包括現代化教育技術和現代化教育手段。電教方法和電教設備很多，不是所有課程的內容都適合電教，要具體分析課程的特點。充分利用電教資源包括以下幾個方面的內容。

（一）充分利用網絡資源

在課前準備階段，要備好課，就要充分利用現代化教育技術，如計算機網絡技術。教師個體的知識是有限的，對課程涉及的內容不一定都很了解，特別是在專業知識方面，為了備好課，需要查找大量資料。如果從書籍中查找，一方面，很難備齊所有相關書籍；另一方面，要花費大量時間和精力。互聯網已經成為人們日常活動不可或缺的一部分。它的高速性、交互性、資源共享性為師生快速準確地查找并攝取知識提供了可能和有力的保障，讓教師備課能節省大量的時間和精力。

（二）充分利用課件制作技術

要上好電教課，就要掌握電教技術。教師不僅要掌握本學科知識，還要掌握現代教育技術，如計算機技術、多媒體技術、課件制作技術等。這樣，以電教理論指導工作，可以把握方向和目標，抓住重點，盡最大可能提高課堂教學效率。

例如，在《電工電子技術》理論教學中，“電流”是一個很抽象但又實際存在的客觀事物。它看不見、摸不著，表面上看到的只是電線和用電設備。電流流通的原理和工作過程在宏觀世界里是看不到的，這是電流教學的一個難點。電流的定義是：“電荷的定向移動形成了電流”。為了能把“電流”的定義和電流流動的微觀運動形象直觀地表達出來，便于學生理解，就可以利用計算機和多媒體軟件制作出導體的微觀結構及導體中正負電荷移動過程的課件，用不同的圖形符號和顏色分別代表正電荷和負電荷，再畫出一個與實物相似的電路圖，電路圖中包括電路的基本組成部分：電源、開關、導線、燈泡等。在用計算機演示的時候，開關的閉合與斷開、電路內部正電荷和負電荷的運動方向以及燈泡的亮與滅都用不同的方法和顏色表示，并以動畫的形式表現出來。這樣化靜為動，讓書本上靜止的文字“動”起來，能充分、有效地傳達授課者所要傳輸的信息，傳達出授課者無法或難以用語言表達清楚的概念、信息以及一些遠離我們生活的事物的本質，幫助學生輕松突破學習難點。此外，多媒體課件具有文字、圖片、動畫、聲音等信息同步的特點，能給學生以視覺、聽覺上的沖擊力，讓學生在“視”中感受形象美，在 “聽”中感受音韻美，在“想”中感受學習美。

（三）搭建虛擬實驗教學平臺

實踐是對學生理論知識掌握程度的直接檢驗。理論指導學生的實踐，而實踐反過來又讓學生更加明確學習理論知識的目的和重要性，給學生提供學習的動力，使學生在課堂上集中精力，積極探索，從而提高課堂教學效率。實驗室是保證實踐教學目標實現的重要物質基礎。但實驗室建設周期長、投資成本高，并且只能進行一些基礎的實驗和操作，有些實驗耗材量較大，實驗設備和實驗所需的元器件造價很高。為此，我們必須充分利用電教資源彌補實驗室的不足。利用好的電教資源，甚至可以講、學、練一起進行，縮短教學周期，擴大教學容量，提高教學效率和教學質量。

虛擬實驗是通過多媒體技術和仿真技術的有機結合，虛擬出逼真的實驗場景，能給學生帶來與進行實際實驗操作相類似的實踐體驗。作為實驗教學的重要輔助手段，一方面，虛擬實驗可以大大提高實驗效率和效果，拓寬學生由感性認識上升到理性認識的途徑，使學生在愉悅和主動的思維中牢固地掌握知識；另一方面，虛擬實驗能更好地完善實驗教學的結構。由于虛擬實驗不受時間及空間的限制，學生可以隨時自主完成，從而能更好地激發學生的創造性思維。

搭建虛擬實驗教學平臺就是利用計算機的硬件和仿真軟件，構建一個模擬實驗環境，達到實驗的目的和要求。現簡要介紹電工電子專業常用的仿真軟件Multisim10，它也被稱為萬能仿真軟件。Multisim10有許多版本，用戶可以根據自己的需要來選擇。在教學中，要用到Multisim10教育版。Multisim10教育版的特點是：（1）采用直觀的圖形界面創建電路。在計算機屏幕上模仿真實實驗室的工作臺，繪制電路圖需要的元器件、電路仿真需要的測試儀器均可直接從屏幕上選取；（2）軟件儀器的控制面板外形和操作方式都與實物相似，可以實時顯示測量結果。（3）帶有豐富的電路元件庫，能提供多種電路分析方法。（4）作為設計工具，它可以與其他流行的電路分析、設計和制板軟件交換數據。（5）它還是一個優秀的電子技術訓練工具，利用它提供的虛擬儀器可以用比在實驗室更靈活的方式進行電路實驗，學生通過觀察仿真電路的運行情況，可熟悉常用電子儀器的測量方法。

Multisim10教育版的計算機仿真與虛擬儀器技術可以很好地解決理論教學與實際動手實驗相脫節的問題。Multisim10教育版的一大突出特點是：有一個模仿實際電路元器件的虛擬元件圖形庫。例如，做一個簡單電路組成實驗。電路圖中包括了電路的基本組成部分：電源、開關、導線、燈泡。具體實驗步驟為：（1）畫出電路原理圖。電路原理圖中用到的電氣符號不是實際元件的外形。（2）利用軟件本身具有的電路檢查功能檢查電路原理圖的正確性。（3）若電路無誤，就可以對照原理圖調用虛擬元件圖形庫中的元件搭建仿真電路，虛擬元件的圖形與實際元件外形一樣。（4）學生可以像實際進行電路接線一樣，用導線把電路元件連接起來。（5）用虛擬儀器技術創造出真正屬于自己的儀表。在電路中選用了相應的虛擬實驗儀器后，就可以將需要觀測的電路點與虛擬儀器面板上的觀測口相連，對電路的各個物理量進行觀測。如要測電路中某個點的電壓，可以用虛擬電壓表；要測電路中的波形，可以用虛擬示波器（可同時觀測電路中兩個點的波形）。

利用Multisim10教育版學生可以很好地、很方便地把學到的理論知識用計算機仿真出來。學生就仿佛置身于一個真實的實驗環境，能夠聚精會神地把一個實驗從開始到結束完完整整地做下來。如果在實驗過程中出現問題，學生不僅要把問題分析出來，而且還要根據所學的知識把問題解決，實驗才能進行下去。整個過程可使學生的理論知識和實際操作、動手能力有質的飛躍，極大地提高學生的學習熱情和積極性，真正做到變被動學習為主動學習，提高學習效率。

計算機仿真與虛擬儀器應用對教師提高教學質量也能起到很好的促進作用。通過Multisim10教育版搭建的實驗教學平臺，教師可以足不出戶，將理論教學——計算機仿真——實驗等教學環節緊密地結合起來。

教學資源雖然有限，但教育工作者應不斷研究、積極探索，充分利用有限資源，為學生學習知識開拓陽光大道，使他們順利地學有所成。

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（本文責任編輯：謝良才）

G712

A

1672-5727（2011）10-0128-03

胡煜慧（1970—），女，陜西商南人，陜西航空技術學院講師，電氣工程師，主要從事數控機床電氣控制方面的教學和研究。

*本文系山西省教育科學“十一五”規劃立項課題《中醫藥職業教育發展對策研究》（課題編號：ZJ-07011）的部分研究成果