卓越工程師方向電氣控制技術課程設計教學改革*

◆趙慶志 趙國勇 李麗 張紅崗 張樹偉

作者：趙慶志，博士，山東理工大學機械工程學院教授，山東省《數控技術》精品課程負責人，山東省《數控技術》教學團隊負責人，2012年被評為山東省高校十大師德標兵，2013年被評為全國師德標兵，研究方向為數控技術、電氣控制技術；趙國勇、李麗，山東理工大學機械工程學院（255049）；張紅崗，山東華興機械有限公司技術部（256500）；張樹偉，山東淄博質恒工貿有限公司總師辦（255071）。

1 引言

教育部出臺的“卓越工程師教育培養計劃”規定大學生在企業實踐教學不少于一年，強調學生的工程實踐能力、解決實際問題的能力培養，其實質就是貫徹行為導向教學理念，面向社會需求培養人才。2013 和2014年，筆者與企業電氣控制工程師合作，分別帶了卓越工程師方向14 位學生的電氣控制技術課程設計，取得比較好的教學效果。本文介紹用行為導向教學理念進行課程設計的實施要點和實施過程。

2 以學科理論體系為主導的教學理念和以行為導向為主導的教學理念的區別

以學科理論體系為主導的教學理念我國的高等教育傳統上是以學科理論體系為核心組織教學過程，每門課安排有限的實驗，教學過程是先理論后實驗。電氣控制技術課程設計也往往是教師給個題目，學生畫原理圖，計算設備參數，寫計算說明書。盡管教師也認真備課認真教，但學生畢業后很難承擔企業設備電氣控制設計、安裝、調試和維修工作，其原因是這種教學理念沒有以就業后的工作過程為導向，教學過程和教學內容在很大程度上脫離企業工程應用。

以工作過程為主導的教學理念德國職業教育界很早就提出并廣泛應用的行為導向教學理念也叫以工作過程為導向的教學理念[1-3]，陸續應用于很多國家的職業教育和本科教育教學中，教學效果很好[4-5]。無論是職業教育，還是應用型本科教育，培養的學生最終要從事專業技術工作，所以教學目標就要以工作能力為本位，教學活動就要以教給學生工作過程及其工作能力為主導。工作過程比結果更重要，通過對工作過程中的“教學”，在工作過程中與實實在在的設備接觸并施以操作，掌握其原理和應用。教學行動要盡力在工作情境即現實工作場所實施，在這一情境中的教學是一種“有目標的活動”，強調“行動即學習，學中干，干中學”。

陶行知“教、學、做合一”的教育思想體現行為導向教學理念我國近代教育教學專家陶行知先生很早就提出了“教、學、做合一”的教育教學理念，要求教學方法要依據學習方法，而學習方法要依據工作方法，工作是怎樣去做就應當怎樣去學，怎樣去學就應當怎樣去教，教和學都要以怎樣做為主導。這一理念與行為導向教學理念是一脈相承的，卓越工程師培養計劃就是要求“教、學、做合一”，培養大學生的工程實踐能力。

3 以行為導向教學理念為主導的電氣控制技術課程設計實施過程和實施要點

根據企業生產分三組布置三個設計題目

題目1：大理石切割機及其裝料系統電氣控制技術設計。

題目2：大理石切割機及其卸料系統電氣控制技術設計。

題目3：板類零件加工臥式銑床電氣控制技術設計。

布置題目及在企業認識設備后，學生對設計工作感覺無所適從。學校和企業指導教師研究后決定，以行為導向教學理念先組織實訓、講課，補在企業工程設計中缺失的知識，把電氣控制技術設計、安裝、調試這一工作過程融入教學，打好設計基礎后再針對題目進行設計。

讓學生實訓企業電氣控制需要的低壓電氣設備學生基本能看懂手動控制三相交流電機正轉、反轉和停轉的原理圖，但不太了解電氣設備的狀況。三人一組在企業或學校實驗室動手安裝手動控制三相交流電機正轉、反轉和停轉的實驗臺，理解電氣設備應用層面的工作原理。

調研學生掌握的知識點與企業需要的差距，在企業結合設備電氣控制給予補課學生在學校只學習了較簡單的電氣控制原理圖，基本沒有學習帶功能區、圖區、設備接線端標號等要求的電氣控制原理圖，對電氣安裝圖、電氣安裝接線圖和接線端子排、號碼管等缺乏理解，對電氣設計、安裝、接線、調試和運行都沒有經歷過。在學校實驗室以一臺CA6140 車床為案例，對學生進行理實一體化講解補課，讓學生學習掌握帶功能區、圖區的CA6140 車床電氣控制原理圖、電氣安裝接線圖的畫法，認識接線端子排、導軌、號碼管等設備及其用途，之后讓學生拆卸并認識CA6140 車床電氣控制柜中的設備，拆除后如圖1所示。

按照企業電氣控制原理圖、安裝接線圖的畫法，畫出電氣控制原理圖、安裝接線圖讓14 位學生對原CA6140車床電氣控制原理圖、安裝接線圖略作修改，畫出帶功能區、圖區的電氣控制原理圖和安裝接線圖，注意畫安裝接線圖要與圖2所示在底板上現場擺布設備同時進行，當設備外形大小不合適或設備造成接線不合理時，可以更換性能參數一樣的其他設備。圖2所示設備接線不合理，改為圖3所示設備，擺放最合理后用鉛筆在設備位置劃線，即為安裝電器和畫安裝接線圖的依據。接線端子排安裝在底板最下一橫排，注意：

1）電氣安裝接線圖要求所有電氣元件的相對位置與實際安裝的位置相一致，接線座的標注要與電氣控制原理圖中的標注一致；

2）電氣安裝接線圖上應將同一個電器元件中的各部分（如線圈、常開觸點和常閉觸點等）畫在一起，并用細實線框入，線圈和觸點接線端標號與原理圖一致；

3）原則上都要用細線條繪制，清楚地表示出各電氣元件的連接關系和接線方向；

4）在電氣控制原理圖中未表達的導線型號、規格及截面積需要在電氣安裝接線圖中表達清楚；

5）在電氣控制柜外的電氣設備要通過接線端子與電氣控制柜內部的設備相連，動力線和測量信號線可以直接接到電氣柜的接線端子上；

6）畫安裝接線圖完畢，要學生寫出完整的CA6140 車床電氣控制材料表。

進行電氣柜底板上設備的安裝接線畫完電氣安裝接線圖后就進行底板上設備接線，兩個電器中間的線路原則上要安放到線槽中，注意每條線兩端要有與原理圖、安裝接線圖對應一致的號碼管，底板上設備近處貼上與原理圖、安裝接線圖上一致的設備符號，如KM1、FR1等。如圖3所示為CA6140 車床電氣柜底板設備接線完畢照片。

將電氣柜底板安裝到電氣柜中，進行外部設備與底板上接線端子的接線如圖4所示，將底板安裝到電氣柜中，按照安裝接線圖進行外部設備與底板上接線端子的接線，接線過程注意每條線兩端要有與原理圖、安裝接線圖對應一致的號碼管。圖5 為接線安裝完畢的照片，檢查無誤后就可進行通電調試。

通電調試步驟要分段進行通電調試，把三個電機的接線從接線端子上撤下，按按鈕觀察相應的繼電器、接觸器帶電是否正確，若有誤則檢查接線故障進行改正；無誤后把三個電機接到接線端子上，按按鈕觀察相應電機運行情況是否正確；無誤后把主電機三角皮帶接上，通電運行車床運行狀態；調試機械方面的問題，如摩擦離合器、制動器等。

4 學生開始進行三個題目的設計工作

以工作過程為導向進行設計工作前述設計、安裝、接線和調試過程就是企業電氣控制設計與安裝調試工作過程的主要步驟，也就是按照行為導向教學理念進行教學的主要過程。因論文篇幅所限，有些知識點沒有述及。經過這個與企業工作過程一致的教學過程，學生就掌握了設計內容、設計方法、安裝調試等工作步驟，對電氣控制技術相關知識點感覺豁然開朗，再在企業熟悉大理石切割機及其裝料系統、板類零件加工臥式銑床的功能、工作過程，進行三個題目的設計工作，學生就感覺心中有底氣了，并深刻理解了圖紙內容、圖紙畫法、圖紙之間的關系等知識點和專業能力，總結起來就是電氣控制原理圖、電氣控制安裝接線圖、材料表和設計說明書[6]。

評價、答辯考核階段傳統的答辯是學生匯報設計內容，教師定成績，是教師與學生之間的交流答辯。今改革為在企業學生自評、互評和教師點評。自評讓學生展示設計內容和思路，揚長避短，培養大學生的工程素質和表達能力；互評能使大學生傾聽別人發言，進行評價交流，為大學生提供發現、研究、探索知識的更大發展空間；教師對學生點評則評價設計是否正確，思路是否廣闊，與企業技術工作零距離接軌程度如何，點評起到大海中的航標的引領作用，激發學生再思考、再實踐、再創新，促進學生成長成才。

發放故障維修資料為了擴大學習收獲，學校教師再發放故障診斷與維修資料，企業電氣工程師就售后服務維修案例現身說話，現場講解，讓學生以自學為主，掌握故障診斷與維修，達到舉一反三、觸類旁通的教學效果，為大學生職業生涯發展提供了更廣闊的上升拓展空間。

整理設計資料存檔階段按照企業工作過程，最后還有整理設計圖紙、建檔工作[7]，在此略。

這次教學改革以工作過程為主導進行教學、安排實驗實訓、進行設計，教學思路科學合理，切實培養了大學生的工程設計能力和專業素質，也培養了大學生的團隊精神，學生感覺能勝任電氣控制技術設計工作了，收獲很大，明顯增強了教學效果，受到學生普遍好評。

[1]張彥娜.行為導向教學理念的應用探討[J].學理論,2010(15):213-214.

[2]凌漾,李凱.以工作過程為導向的乘用車導購課程設計[J].科教導刊,2013(28):129-131.

[3]姜大源.職業教育學研究新論[M].北京:教育科學出版社,2007.

[4]朱曉海,李婭莉,駱勇.行為導向教學法及其在交通工程專業教學中的應用[J].高等教育研究,2014(1):40-41.

[5]宋婀娜,李娜.行為導向教育理念在電子技術課程中的應用[J].高教論壇,2008,25(4):74-75.

[6 趙慶志,苑章義.機電設備安裝與調試技術[M].北京:機械工業出版社,2013.

[7]趙慶志,魏修亭,趙玉剛.在畢業設計過程中注重培養大學生人文素質的理論與實踐[J].中國校外教育,2014(4):33-35.