基于工程中心的“機(jī)電傳動與控制”課程實(shí)踐教學(xué)改革研究

舒澤芳等

摘 要： “機(jī)電傳動與控制”課程是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)的核心課程，其傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)依托相關(guān)教學(xué)型設(shè)備，以完成電機(jī)控制及調(diào)速等驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主要內(nèi)容。實(shí)踐教學(xué)中既沒有融入先進(jìn)的電機(jī)控制理念和技術(shù)，又缺乏相應(yīng)的工程背景。項(xiàng)目組依托三菱自動化工程中心進(jìn)行“機(jī)電傳動與控制”課程實(shí)踐教學(xué)改革，通過設(shè)計(jì)具備工程特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，有效解決上述問題，教學(xué)效果良好。

關(guān)鍵詞： 機(jī)電傳動與控制 工程中心 實(shí)踐教學(xué)改革

機(jī)電傳動控制的目的是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)機(jī)械的啟動、停止及速度調(diào)節(jié)，滿足各種生產(chǎn)工藝過程的要求，保證生產(chǎn)過程正常進(jìn)行[1]。“機(jī)電傳動與控制”課程是機(jī)制專業(yè)的核心專業(yè)課程，是機(jī)和電的紐帶。由于該課程具備極強(qiáng)的實(shí)踐性，其實(shí)踐教學(xué)效果往往決定了課程整體的教學(xué)效果，如何有效開展課程的實(shí)踐教學(xué)成了相關(guān)教學(xué)改革的研究熱點(diǎn)。

1.“機(jī)電傳動與控制”課程實(shí)踐教學(xué)存在的問題

1.1實(shí)踐教學(xué)設(shè)備缺乏工程實(shí)用性。

目前，“機(jī)電傳動與控制”課程實(shí)踐教學(xué)中所使用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備均屬于整體式驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)設(shè)備，與真實(shí)生產(chǎn)環(huán)境中的工程設(shè)備相差甚遠(yuǎn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)備的整體式導(dǎo)致在具體實(shí)操時(shí)所需要連接的線纜較少，使學(xué)生缺少實(shí)際的動手操作訓(xùn)練，缺少對線纜選擇、接線端子制作、緊固等工程技能的了解和掌握。同時(shí)由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備中電機(jī)沒有連接實(shí)際負(fù)載，在缺少實(shí)際被控對象的環(huán)境下，無法有效地進(jìn)行調(diào)速控制實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在理解交直流調(diào)速原理時(shí)難度加大。

1.2實(shí)踐教學(xué)設(shè)備自動化及信息化程度較低。

大多數(shù)傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)備仍采用繼電器接觸器控制系統(tǒng)，較少涉及主流控制技術(shù)，如可編程邏輯控制器、觸摸屏、變頻器、控制總線等，導(dǎo)致學(xué)生無法了解和掌握主流控制器和控制方法在電機(jī)控制領(lǐng)域的應(yīng)用，學(xué)生畢業(yè)后無法迅速適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)際控制需求。

1.3實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目缺乏工程背景。

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置大多缺乏工程背景，僅進(jìn)行相關(guān)原理的驗(yàn)證。比如直流電機(jī)PWM調(diào)速實(shí)驗(yàn)、異步電動機(jī)調(diào)壓調(diào)速實(shí)驗(yàn)等，僅完成原理驗(yàn)證，并未融入相應(yīng)的工程應(yīng)用背景，學(xué)生缺乏對電機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用場合及背景的分析理解，導(dǎo)致學(xué)生分析解決實(shí)際工程問題的能力無法通過實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)得到提高。

2.基于工程中心的“機(jī)電傳動與控制”課程實(shí)踐教學(xué)改革

2.1建立工程中心。

為解決“機(jī)電傳動與控制”課程實(shí)踐教學(xué)中存在的問題，同時(shí)結(jié)合學(xué)院自身的發(fā)展規(guī)劃，貴陽學(xué)院聯(lián)合三菱電機(jī)建立了三菱自動化聯(lián)合工程中心。中心作為三菱電機(jī)在中國的第二個(gè)自動化聯(lián)合工程中心，兼顧實(shí)踐實(shí)訓(xùn)和認(rèn)證培訓(xùn)，中心包含三菱電機(jī)各類主流自動化產(chǎn)品，使學(xué)生接受可編程邏輯控制器、變頻器、觸摸屏及CC-LINK總線等全方位實(shí)踐教學(xué)。由于中心大多數(shù)設(shè)備和機(jī)電傳動控制技術(shù)密切相關(guān)，中心的建立為“機(jī)電傳動與控制”課程的實(shí)踐教學(xué)提供了良好的平臺。

同時(shí)，將傳統(tǒng)的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行了相應(yīng)改造，將整體式實(shí)驗(yàn)柜改造成分立式實(shí)驗(yàn)柜。使得按鈕、開關(guān)、接觸器繼電器、電機(jī)、可編程邏輯控制器、變頻器、觸摸屏等均成為分立元件。學(xué)生必須通過合理設(shè)計(jì)電路，自行制作接線端子并將這些分立元件連接成合理的電機(jī)控制系統(tǒng)。

2.2調(diào)整實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，突出工程訓(xùn)練。

將實(shí)踐環(huán)節(jié)劃分成基礎(chǔ)部分和實(shí)訓(xùn)部分，基礎(chǔ)部分在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室完成，采用分立式元件，讓學(xué)生熟練掌握直流和交流電機(jī)簡單繼電器接觸器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和工程實(shí)現(xiàn)，使學(xué)生在電氣線路設(shè)計(jì)、各類接線端子制作、線徑選擇、保護(hù)裝置使用、布線規(guī)范、低壓電器使用、用電安全等工程技能方面得到良好訓(xùn)練。實(shí)訓(xùn)部分在工程中心完成，指導(dǎo)教師根據(jù)企業(yè)實(shí)際需求并綜合課程核心技能設(shè)計(jì)具體的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，部分實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目如下表所示。通過相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的實(shí)施，使學(xué)生掌握實(shí)際生產(chǎn)中所使用的主流電機(jī)控制技術(shù)，并在較短時(shí)間內(nèi)完成真實(shí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及搭建。

為確保實(shí)踐教學(xué)效果，采用小班多輪次教學(xué)，每次實(shí)踐教學(xué)由教師和實(shí)驗(yàn)員共同完成，學(xué)生現(xiàn)場編程、布線接線。考核方式采用以現(xiàn)場實(shí)操為主實(shí)驗(yàn)報(bào)告為輔的形式，考核要點(diǎn)則為設(shè)計(jì)規(guī)范性及工藝合理性。

2.3強(qiáng)化課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的工程性。

在學(xué)生完成課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)后，自行組成三五人的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，根據(jù)所學(xué)理論及實(shí)踐知識，結(jié)合工程背景自行完成相關(guān)課程設(shè)計(jì)，并上交相應(yīng)的設(shè)計(jì)報(bào)告。設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容必須包含以下五部分：工程背景分析、設(shè)計(jì)目標(biāo)、設(shè)計(jì)方案技術(shù)論證和設(shè)計(jì)方案工程論證、設(shè)計(jì)圖紙。教師依據(jù)報(bào)告內(nèi)容，從技術(shù)可行性、工藝合理性、實(shí)施周期合理性、成本合理性、量產(chǎn)合理性等方面進(jìn)行考評。通過課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，每位學(xué)生經(jīng)歷項(xiàng)目論證、組織實(shí)施的全過程，接受系統(tǒng)化的項(xiàng)目工程管理訓(xùn)練，有效增強(qiáng)學(xué)生的工程意識。

3.結(jié)語

實(shí)踐表明，基于工程中心的“機(jī)電傳動與控制”課程的實(shí)踐教學(xué)改革使學(xué)生接受了良好的機(jī)電控制方面的工程化教育，教學(xué)效果得到了有效增強(qiáng)。部分學(xué)生畢業(yè)后即開始從事機(jī)電控制方面的工作，其良好的設(shè)計(jì)及工程管理實(shí)施能力深得用人單位的好評。

教師在教學(xué)過程中應(yīng)認(rèn)真研究教學(xué)理論，并靈活運(yùn)用教學(xué)方法，強(qiáng)化教學(xué)的工程意識，真正達(dá)到激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、增強(qiáng)課堂教學(xué)效果、培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的目的[2]。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧星鐘.機(jī)電傳動控制（第五版）[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2009.

[2]許焰，龐佑霞，唐勇.面向工程實(shí)踐科研引導(dǎo)教學(xué)[J].當(dāng)代教育理論與實(shí)踐，2011，（9）.

基金項(xiàng)目：貴州省高等學(xué)校教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革培育項(xiàng)目“基于新型工業(yè)化需求的機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)三元制教學(xué)改革與探索”（項(xiàng)目編號：黔教高2012-426號）；貴陽市高層次創(chuàng)新型青年教師項(xiàng)目“信息化視角下應(yīng)用型本科院校機(jī)械專業(yè)課程體系建設(shè)及實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)研究與改革”（項(xiàng)目編號：筑教人發(fā)2014-74號）。