IT教學法在機床電氣控制教學中的案例研究

牟國忠

摘 要：本文以三相異步電動機Y-△降壓啟動為例，通過IT教學法進行課程設計，以電氣控制設計過程為主線，積極引導學生參與到整個教學過程中，增強教學中學生的主體地位，提高學生分析問題、解決問題的能力，提高學生的創(chuàng)新及設計能力。

關鍵詞：教學方法 Y-△降壓啟動 IT教學法 原理圖

一、問題的提出

機床電氣控制技術是高職院校機電類學生必修的一門專業(yè)核心課程，課程的實踐性和應用性很強，學生學習掌握本課程可以為將來的職業(yè)發(fā)展奠定堅實的基礎。機床電氣控制原理圖是領會儀器設備設計意圖、分析設備工作原理的關鍵，并且它是技術人員在進行儀器設備調試、安裝、維修時的重要依據(jù)。筆者在機床電氣控制原理圖的教學過程中引入IT教學法法，從實現(xiàn)的結果出發(fā)，一步一步分析實現(xiàn)結果的條件，即RAC（From Result Analysis Condition）。通過此種方法，一是可以與學生共同分析問題，甚至可以由學生自己分析，從而體現(xiàn)學生在教學過程中的主體地位；二是分析過程由簡單到復雜、循序漸進，便于學生學習理解，提高學生的學習興趣；三是這種教學可以提高學生分析問題、創(chuàng)新問題的能力，有助于培養(yǎng)現(xiàn)代社會所需要的技術技能型人才。

二、Y-△降壓啟動原理

對于大功率電動機（通常指功率在10kW以上的電動機）在啟動時因為會產生很大的啟動電流，容易把電動機燒壞，所以在此類電動機啟動時一般要采取降壓啟動的方式。降壓啟動有多種方式，而Y-△降壓啟動只是其中一個比較常用的方法。所謂Y-△降壓啟動，就是在電動機啟動時電動機定子線圈用Y形接法，每相定子線圈相電壓為220V，當電動機速度升高后（即轉差率較小時）再把電動機定子線圈改為△形接法，電動機線圈相電壓達到額定電壓380V，電動機正常工作。

三、傳統(tǒng)機床電氣控制教學方法

筆者查閱了以往的文獻，了解到很多關于機床電氣控制教學模式、教學模式改革的研究，但具體對機床電氣控制原理圖的教學方法研討較少。從以往文獻的教學流程可以看出對于原理圖的教學方法有很多，如劉文勝老師在《〈機床電氣控制課程〉教學改革與實踐》中提到了教學流程說明，他把教學流程分為五步：一是資訊，二是決策，三是計劃，四是實施，五是檢查與評估。在資訊中主要是一些引導問題，其中第三條是電動機點動和長動電氣控制線路的原理圖和接線圖。從此可以看出，他是先給學生提供了整體的原理圖，然后根據(jù)原理圖分析動作原理以及器件的選擇等等。郝文莉老師在《機床電氣控制線路的教學方法》中也提出了機床原理圖的學習方法，她在文章中的第二部分以T68為例介紹了教學過程。她把學習過程分成元器件介紹，在原理圖分析時把整體電路分成了主電路、輔助電路、控制電路等進行講解學習，也就是在學習講解時把整個原理圖給了學生。

四、IT教學法

IT教學法，也稱發(fā)現(xiàn)法、探究式教學法、研究法，最早提出在教學中使用這種方法的是美國教育家杜威。IT教學法是指學生在學習概念和原理時，從一些事例和問題出發(fā)，讓學生通過閱讀、觀察、實驗、思考等途徑，以發(fā)現(xiàn)并掌握相應原理和結論的一種方法。它的指導思想是在教師的指導下，以學生為主體，讓學生參與到問題的討論之中，主動探索，掌握認識和解決問題的方法和步驟。具體到機床電氣控制課程，就是通過IT教學法，培養(yǎng)學生的設計思想、創(chuàng)新思維，從而實現(xiàn)教育的主要目的，在讓學生學會大量知識的同時，學會科學研究的過程和方法。

五、IT教學法Y-△降壓啟動課程設計

1.導入

大功率電動機（一般指額定功率在10kW以上）在啟動時會產生很大啟動電流，啟動電流一般為電動機額定工作電流的4～6倍。較大的啟動電流主要會帶來兩點不利影響：一是大電流會使電動機發(fā)熱，容易燒壞電動機；二是大電流會沖擊同線路中的其他電器，影響其他電器的正常工作。所以在實際生產中，為了減小大功率電動機較大啟動電流帶來的破壞作用，一般在啟動時采取降壓的方式。

2.IT教學法教授Y-△降壓啟動的步驟

（1）提出問題。電動機用△形接法時，定子相電壓是380V，而采用Y形接法時，定子線圈上的相電壓是220V。所以對于在正常工作時采用△形接法的電動機來說，如果啟動時接成Y形，那么啟動電流就會變小，等到電動機轉速基本上達到額定轉速時再接成△形就可以正常工作了。通過這個過程，實現(xiàn)電動機降壓啟動。那么怎么才能通過繼電器-接觸器來實現(xiàn)這一控制過程呢。

（2）分析過程。這個過程，教師要引領同學們一起思考，一個小問題一個小問題地解決。每一個小問題都是以前學習過的內容，所以可以采取讓學生自己來描述，或者是讓學生用多媒體畫出來，讓學生們積極參與問題的整個思考過程，增強學生主動性。

第一，主電路分析。要實現(xiàn)Y-△降壓啟動，我們很自然地得知要在同一臺電動機上必須接成Y和△形兩種形式。那么，此時教師可以讓學生畫出Y形接法。學生畫出電路圖后，教師注意提醒學生因為需要短路、過載保護，需要熔斷器和熱繼電器保護。因為Y形法需要進行通斷控制所以需要加上接觸器，最后效果如圖1所示。然后，教師再接著分析，如何把電動機接成△形，并引導學生共同完成，如圖2所示。KM△和KMY能不能同時閉合？如果同時閉合會造成電路短路，所以KM△和KMY需要互鎖。

圖1 電動機可通斷控制的Y形接法

圖2 電動機可通斷控制的Y-△形接法

第二，控制電路分析。在完成主電路的設計以后，教師要和學生再分析一遍要實現(xiàn)Y-△啟動過程原理。Y-△降壓啟動過程就是在啟動時電動機用Y形接法，相電壓為220V，此時需要KM和KMY主觸頭閉合。當電動機轉速升高以后，電動機要變?yōu)椤餍谓臃ǎ葱枰狵M和KM△接觸器主觸頭閉合。控制電路主要實現(xiàn)這兩個功能就可以了。控制電路引導問題的提出及教學過程如下：問題引導部分由教師引導，和學生一起完成。原理圖的繪制由學生獨立完成。在表中的步驟全部完成后，再帶領學生按總的電路圖分析一遍Y-△降壓啟動的全過程。

控制電路IT教學法設計教學過程：

①引導問題：輔助電路短路保護。

解決思路：在線路中加入熔斷器。

對應原理圖（圖3）。

圖3

②引導問題：電動機過載保護。

解決思路：在控制線路中加入熱繼電器常閉觸頭。

對應原理圖（圖4）。

圖4

③引導問題：電動機停止。

解決思路：常閉按鈕。

對應原理圖（圖5）。

圖5

④引導問題：電動機Y形接法，降壓啟動。

解決思路：KM和KMY主觸頭閉合，KM和KMY線圈通電。

對應原理圖（圖6）。

圖6

⑤引導問題：電動機需要連續(xù)運轉。

解決思路：SB1需要自鎖，轉子轉速升高后KMY需要斷電，所以可以把KM常開并聯(lián)在SB1兩端。

對應原理圖（圖7）。

圖7

⑥引導問題：電動機△形接法，正常工作，并且一開始不能直接通電，所以需要一個開關控制，并且正常工作時要連續(xù)運轉，所以開關處要形成自鎖。

解決思路：KM△線圖用一個常開按鈕控制接入電路，并且把KM△常開輔助觸頭并聯(lián)在按鈕兩邊。

對應原理圖（圖8）。

圖8

⑦引導問題：KMY和KM△互鎖。

解決思路：在KMY線圈和KM△線圈電路中分別加入對方的常開輔助觸頭。

對應原理圖（圖9）。

圖9

⑧引導問題：電動機轉速升高以后，由Y形接法轉變?yōu)椤鹘臃〞r，即SB2接通之前，KMY線圈必須斷開。

解決思路：把SB2按鈕的常閉觸頭接到KMY線圈電路中。

對應原理圖（圖10）。

圖10

參考文獻：

[1]何克抗.多媒體課件及網(wǎng)絡課程在教學中的運用[J].中國大學教學，2007（5）.

（作者單位：山東商務職業(yè)學院）