電工實訓實驗教學改革與實踐

賴樹明等

【摘要】 電工實訓是理論聯系實際，提高動手能力，貼近社會實際工作環境的一門課程，是電子類專業的一個重要教學環節。文章分析了東莞理工學院電工實訓教學現狀，通過改變傳統的教學模式，提出并運用了工程化教學、實物教學、仿真教學、與西門子柔性制造系統實驗室演示教學等方法進行教學，取得了良好的教學效果。

【關鍵詞】 電工實訓 改革 實踐

Abstract： Electrician training is a course linging theory with practice，improving the operational ability and close to the actual working environment of the society ，and it is an important link of electronic engineering.The essay analyses the teaching present situation of electrician training in Dongguan University of Technology ，which puts forward and applies to engineering teaching，object teaching，simulation teaching，Siemens lab demonstration teaching of flexible manufacturing system and so on to teach by changing the traditional teaching mode，achieving good teaching effect.

Keywords： electrician training；reform；practice

電工實訓在電子專業人才培養計劃中占比較重要的地位，它是對前面學習了電工學或電路分析基礎等基礎知識后的再深入學習、鞏固，是理論聯系實際而又偏向應用的一門實踐課程，主要講述電工基本知識與操作、電工儀表、照明電路、電機與變壓器、低壓電器、電動機控制等內容，為學習好后續課程如電機拖動、可編程控制器等課程打下基礎，也強化了學生的工程化觀念和嚴謹的科學態度。

一、電工實訓基本情況

電工實訓實驗室2010年之前的主要設備是由我們自行研制的3種不同實驗內容的實驗操作臺共60套及三相電機40臺，2010年電工實訓實驗室成為了我校省級電工電子實驗教學示范中心的重點建設實驗室，目前已建成了一個全新的150多平方米的電工實訓實驗室，有50套綜合電工柜、100臺三相電機及各種電工儀器設備，主要面向電子類學生。按照教學大綱的要求，該課程實踐學時為1周，1個學分，必修課。

二、實驗教學存在的問題

針對以往的實驗教學情況，在一定程度上存在了一些客觀上的因素，這些因素直接對學生的實驗課程質量產生了影響。這些因素具體表現如下：

2.1電工實訓時間安排不合理

電工實訓作為電子工程學院的一個特色實踐環節，一般參加實習的人員為一、二年級的學生，實習時間一般會被安排在每一個學期臨近期末考試的幾周，這個時間段一般是學生最忙碌的時候：復習、期未考試、課程設計，這種超負荷的壓力導致大部分學生從思想上不重視這一門課，在實習期間敷衍了事，無法集中精力在電工實訓上。同時學生多數存在重理論輕實踐的觀念，學習態度不端正，導致學生的學習水平層次只能停留在書本上的理論知識，對于實際操作方面更是囫圇吞棗，敷衍了事，這些情況的長期存在，不利于學生豐富實踐經驗，提升自身技術操作能力。[1]

2.2理論與實踐脫節

我校電工實訓的理論環節包括模擬電路、數字電路、電工學等電子基礎理論知識，實踐環節包括電工基本工藝、連接和調試實際電路、故障分析修復、設計和調試新功能電路。理論方面，僅靠PPT演示，根本不足以讓學生對電工技術基礎理論知識有全面的了解，在一知半解的情況下馬上進行實踐操作，導致學生間連接電路時相互模仿，相互抄襲電路圖，遇到錯誤時無法根據電路圖查找原因并解決，不能真正體現思考問題、分析問題、解決問題的能力。[2]

2.3教學課時少，教學方式單一，教學內容陳舊

對于電工實訓的理論課程，我校僅安排6個課時，而實踐環節也僅有24個課時，由于課時有限，授課方式僅限于統一集中講解和實踐操作，師生之間沒有充分的互動，學生被動學習，以致于制約學生發展的積極性和創新性。與此相關的實訓內容如單相、三相照明電路，電動機控制電路等等，內容陳舊，缺乏新意，而且十幾年來一成不變，已經無法滿足學生對新知識的探求，學生的水平只能停留在根據電路圖進行簡單連接和調試，對常用元器件有一定了解。正是由于課時少，方式單一，內容陳舊的限制，學生在綜合應用能力、創新能力達不到更深層次的發展，不利于培養學生成為設計型，創造型人才。[3]

2.4師資配置不足

通常，在150多平方米的電工實訓實驗室，有50套綜合電工柜、100臺三相電機及各種電工儀器設備，同一時間可以滿足100個學生同時進行實驗，但只配備了一個教師，教師很難實現有效的管理，由于實驗室大部分設備是強電設備，在無法實現有效管理時，對學生的安全存在很大威脅。同時師資不足容易造成對實習設備與工具的管理達不到相應水平，導致設備缺乏合理的配置，檢查、維修緩慢，容易造成資源浪費。不僅影響教師教學和學生學習的積極性和主動性，也嚴重影響到電工實訓的本質和目的。因此，電工實訓教學改革迫在眉睫。

三、教學改革的措施

針對上面所提到的教學問題，要提高學生的實驗課程質量，必須對教學方案進行改革，采取相應的措施。具體措施如下：

3.1完善實習時間安排

在不影響學生正常學習上課的前提下，經過教師與教務處重新商定，根據不同專業學生的教學培養計劃，時間安排上可作以下幾點改變：（1）可大致將電工實訓時間穿插分布在每學期的第3～8周；（2）電子電氣專業學生的電工實訓時間應達每周4個學時，并且將理論課的與實踐課的教學融合在一起，實習內容可相對增加一些有創造性的實驗讓學生自主設計電路并連線調試；（3）其他專業學生的電工實訓時間則為每周2個學時即可。這樣做既不影響學生日常學習生活，也避免學生產生抵制情緒，給予學生充分的時間自主學習，自由發揮，激發學生的積極性，創造性，更有助于達到電工實訓的教學目的。

3.2導入西門子PLC自動化技術教學

將PLC技術應用引入電工實訓教學對于培養學生的工程實踐能力和創新精神發揮了重要的作用。

西門子PLC全集成自動化系統的功能強大，采用西門子最先進的控制技術，可選設備眾多，考慮到電工實訓的實際情況，特別設計選定了目前適合的控制系統，模塊化柔性制造實訓系統，它具備開放的結構體系，可以很好的任意組合，實現需要的控制體系配置方案。

該系統是一套完整、靈活、模塊化、易擴展的教學系統，從簡單到復雜，從零部件到整機，充分體現了工業自動化相關技術。系統采用鋁合金框架為結構主題，是一種利用多種機械傳動方式模擬完成現代化裝配過程的柔性化生產系統。系統中展現了實際工業生產中的典型部分：控制系統部分、執行器部分、傳動機構部分、檢測采集部分、工業總線等。

在此基礎上，考慮到學科建設方面的需求，此次選定的設備通過不同單元的柔性組合，將電工實訓的基礎知識和教學內容：機電系統的組成、功能、控制原理、連接、調試等應用到實際自動化設計：上料單元實驗、下料單元實驗、加蓋單元實驗、穿銷單元實驗、伸縮換向單元實驗、檢測單元實驗、分揀單元實驗、廢料單元實驗、立體倉庫單元實驗等，形成完整的產業鏈，如下圖圖1所示，讓學生掌握機電一體化技術的應用、開發、集成技術，幫助學生從整體角度去認識系統各組成部分，從而更全面理解電工實訓的實際應用，掌握機電系統的組成、功能及控制原理，達到電工實訓的目的。這種印象教學容易激發學生學習興趣，滿足個性化學習的需要，培養學生系統、集成、科學地應用現代自動化工程知識的能力和再創造能力。[4]

3.3改革創新教學方式

電工實訓是高等學校里電子工程學院的一門實訓課程，是電子類專業的一個重要的教學環節，它在理論聯系實際、提高學生的動手能力、貼近社會實際工作環境發揮著十分重要的作用。然而在電工實訓的技能教學實踐當中，發現教學目標與教學效果存在著比較大的差距，主要是因為在上課時，老師講解電工的理論知識和實驗時，學生無法集中精力聽講，雖然有PPT和FLASH動畫，但是動畫仿真的實驗與實際做實驗是有差距的，導致學生做實驗時，無法透切的理解老師所講的實驗內容，這種虛擬教學達不到預期的教學效果。

針對這種虛擬教學方式，學校計劃引進基于Zigbee的電工實訓仿真系統，利用Zebee技術，老師電腦通過串口連接連到Zebee主機，同時通過VGA連接到投影儀，在每一臺電工柜上安裝一臺Zebee從機；如圖2為本實用新型的系統部署圖；在電工實訓實驗室的電腦里安裝有自行研發的電工實訓仿真軟件，可以通過投影儀播放出來，同時通過USB口與主控制器連接，在仿真的同時，通過USB口輸出一套命令到主控制器，再通過Zigbee網絡發送到實驗室的其它電工柜的從控制器里，通過接線端子連接電工柜里的交流觸器、時間繼電器、中間繼電器、開關、接扭等并對其進行控制，使其和仿真系統里的軟件保持同步，使學生能更直觀看到演示的效果。

通過FLASH動畫的生動展示，同時在每臺電工柜上利用該實用新型裝置自動連線，達到和FLASH動畫一樣的效果，將電工仿真軟件與實物演示相結合，將各個元器件的原理、功能以動態的形態展現給學生，帶有動畫效果的演示讓學生更容易理解與掌握實習的要點，準確直觀地接受知識，提高授課的質量，可進一步激發學生的學習積極性。（圖2）

3.4合理規劃理論與實踐相結合

傳統的教學方式一直都是將理論教學與實踐教學分離，這種做法壓抑了學生的個性和主體性，導致學生養成依賴性。陶行知先生曾經說過“在做中教，才是真教。在做中學，才是真學。”實踐與理論相結合才能達到雙贏。教師在講授實踐課程時，如果能同時融合理論教學，將實際操作直接演示與各電路原理結合在一起，在視覺、聽覺、觸覺多方面同時觸動學生躍躍欲試的心理，激發學生的學習興趣，勢必能達到事半功倍的效果。理論與實踐的結合，能夠促進師生間的互動，使得教師不僅僅是知識的傳播者和教授者，更是學生探究新知識新能力的促進者和合作者，對提高學生綜合應用能力與解決實際問題的能力有很大幫助。[5]

3.5改善考核方式

實習考核既是對學生所掌握知識和動手能力的檢驗，也是對教學效果的檢驗。教師只能提供最基礎的電路原理圖，對于分層設計的電路原理圖，學生應該自主查找、接線、調試。同時鼓勵學生在基礎電路原理圖的前提下，不斷地設計、調試、改進新型電路。在教師驗收成果時，不僅要求大部分學生正確使用儀器儀表，達到獨立操作電工識圖、會操作各種電力柜的設計、安裝、維修，達到電路原理圖所要求的效果并且能自主調試，還必須解釋電路圖原理，對于有能力充分采用各種不同方式的設計、調試來實現電機同一功能運轉及積極設計創新電路圖實現額外功能的學生，應給予額外獎勵，用以激發學生的自主創新熱情。[6-7]

3.6協調人員配備，健全管理制度

規范化的管理制度，是電工實訓教學改革的必要條件，需要學校各層人員的相互配合，學校領導作為管理層，應協調好電工實訓管理與教授的人員配備，根據學生人數與學生層次不同配備不同老師，當超過40個學生同時進行實習時，必須保證有2個或2個以上的教師在現場協助學生對實際操作、電子技術、電路分析的學習和保障學生的安全。

同時應該健全電工實訓實驗室的管理制度如設備的管理制度、各種設備磨損，材料消耗的申報和管理制度、實驗室安全檢查制度等等，以助于提高設備的利用率與完好率。最重要的是制定一個完整規范化的實驗室安全保障制度，并要求教師與學生嚴格遵守，充分保障教師與學生的人身安全。[8-10]

四、改革的成效

經過一系列的教學改革措施，把知識的傳授和能力的培養有效地結合起來，將單一的教學模式轉化為多元化的教學模式，推廣了模塊化、系統化的自動化建設融合開放式的實習教學模式，激發學生學習的自主性和創新性，對電路控制系統的設計、研制、調試有了更深層次的理解，進一步培養學生認真嚴謹、一絲不茍的工作作風，初步具備工程實踐能力和素質。還可以不斷提高實習教師的工程實踐能力和科研水平，促進電工實訓更快、更好、更強地發展。

參 考 文 獻

[1]徐永林，電子電工實訓教學創新與實踐初探[J]，當代職業教育，2013（5），91-93

[2]邵鴻翔，李廣宏，電子電工實訓立體化教學模式探索與實踐[J]，洛陽理工學院學報，2009（12）

[3]雷瑞庭，宋躍，李儀，楊杰，電工實訓教學改革探索[J]，實驗技術與管理，2010（10），151-153

[4]宋曉娜，PLC聯網技術引入電工實訓教學的探索[J]，中國電力教育，2009（2），96-97

[5]唐娟，對電工實訓課教學改革探討[J]，長沙通信職業技術學院學報，2012（4），118-120

[6]徐長英，張永，《電工實訓》教學改革探索與實踐[J]，電腦知識與技術，2010（3），1673-1675

[7]孫玉紅，提高電工實訓教學的實效性[J]，中國職業技術教育，2013（2），94-95

[8]劉安寧，分層次教學在電工實訓中的應用探索[J]，長安航空職業技術學院學報，2008（12），9-11

[9]羅宇，任務引領式教學在電工實訓中的探索[J]，重慶電力高等專科學校學報，2011（12），22-24

[10]翁瀅，電工實訓教學的改革與實踐[J]，大眾科技，2012（12），159-161