技術的歷史演變在專業課教學中的應用

葉大楠

摘 要：科學的學習方法和完善的知識體系構建能使學習者循序漸進地、牢固系統地掌握知識。本文以電氣控制電路的演變過程為例，論述了如何將技術的歷史演變應用于專業課的教學中。

關鍵詞：技術演變 專業教學 電路控制

每一次技術的演變，都是因為有新問題出現。工程技術人員為了解決這些新問題，不得不采取更新的方法或措施，從而促進了技術的進步。教師在教學時，如果能跟學生講清楚技術演變的過程，將會使知識的聯系更加密切，學生學習起來更加簡單，學習效果也會有明顯的提升。

雖然學生對新鮮事物保持著好奇心，但同時也因害怕損失、害怕冒險而對新鮮事物存有一定程度的畏懼。對于熟悉的事物，我們往往對它更有好感，更加容易接受，也更喜歡跟它打交道。對知識的學習也是一樣。但是學生不可能總是學習熟悉的知識，還需要不停地學習新的知識以適應新技術的飛速發展。怎么能讓學生學習新知識時既保持足夠的好奇心，又沒有畏難情緒呢？

如果教師在講授新知識時，先帶領學生復習之前學習過的相關知識，然后再提出新的問題，師生共同探討問題的解決方法，那么學生就會帶著問題主動思考，主動學習新的知識，從而改變被動的學習方式。簡單地來說，就是讓學生從熟悉的知識領域逐漸過渡到新的知識領域，由被動接受到主動學習，使學生不僅更容易接受、理解新知識，而且還增強了新舊知識的聯系，讓知識更加系統化。

如果學生長期從課堂學習中得到類似的分析訓練，就能掌握這種求同存異的分析方法。在他們工作以后，遇到需要改進或全新的問題時，就會更有信心，并想辦法去解決新問題。

繼電控制和可編程控制都是技校學生需要掌握的重要專業課程。根據筆者以往的教學經驗，大部分技校學生都覺得這兩門課程很有難度，知識較為抽象，再加上學生的基礎不夠扎實，所以尋求可行的教學方法對于提高這兩門課程的教學效果來說十分必要。筆者將技術演變的歷史應用于專業課教學中，取得了良好的效果，下面就以電路控制為例具體展開介紹。

一、從簡單電路向主控分離控制的演變

假設教師現在正在教學生學習繼電控制電路的起保停電路，如圖3所示。如果教師在教學一開始就給學生呈現一個完整的起保停電路，那么很多基礎不好的學生就會因為這個電路與之前學習過的電路有很大的不同，且有較多的元件和導線而被嚇倒。有不少學生便會產生畏難情緒，在課堂上說話、玩手機、睡覺等，這是教師最不愿意看到的。

因此，教師需要對學生循循善誘，細心引導。教師應該從最簡單的電路圖入手，如圖1所示。此電路圖相對來說比較簡單，因為它只有一個電源、一個開關、一個用電器和若干導線。但其他電路無論多復雜，也都是這個最基本電路的變形。

如此直接、簡單的電路圖，一般只應用于常規的低壓和小電流場合。當電流或電壓大到一定的程度或對控制有了復雜邏輯要求的時候，此電路圖便不再適用了。因為電流或電壓達到一定的程度，容易出現電弧傷人，或絕緣措施失效，漏電傷人，人用手直接控制高壓、大電流開關極其容易出現危險的情況。簡單的做法是加長控制距離，例如使用木棒等加長過多閘刀開關，可以在一定程度上避免這種危險。

但是這種簡單的電路控制會給大規模的集中控制帶來很大的麻煩。可以想象，一大堆大型閘刀開關和幾十甚至上百根手指粗細的各種顏色的導線集中在某一面墻壁的景象，不僅混亂，而且檢修、改動也不方便。工程技術人員為了解決這些困擾，在工作實踐中發明了一種叫接觸器的設備，很好地解決了這些問題。

最初的有接觸器的電路圖如圖2所示。啟動時，撥動開關為接觸器通電，用電器得電工作；停止時，撥動開關，讓接觸器斷電，用電器失電停機。隨著接觸器的改良和進步，可以為電路提供更多的主、副觸點，常閉、常開觸點等。這時就設計出了點動與自鎖在一起的電路，如圖3所示。這樣，主電路和控制電路便被分離了，主電路布線更合理，也更節約導線；控制電路也避免了主電路的干擾，可以選擇合理的地方放置或布線，避免了之前提到的危險情況。

這樣不僅實現了主電路和控制電路的分離，還實現了簡單或復雜的控制邏輯，可以為實際生產提供很多實用的控制電路，實現了部分自動化或半自動化，提升了實際生產效率。如果只講授電力拖動控制線路課程，那么到這里就基本告一段落了。

我們知道，繼電控制是電氣控制的入門，應該繼續深入學習。對于企業來說，時間就是金錢，效率就是生命，所以不斷提升生產效率是每一位企業工程技術人員的使命。從半自動化到自動化，便是一個巨大的飛躍，也是工程技術人員的夢想。可編程邏輯控制器（PLC）為實現自動化生產做出了巨大的貢獻。

可編程控制器雖然很接近電腦。但是為了能讓電氣工程師們能夠順利操作和使用，并沒有使用原始的機器代碼，而是使用了與繼電控制邏輯電路非常接近的梯形圖作為編程語言，然后再通過編譯軟件轉換。基于可編程控制器的這些特點，教師教授學生學習使用可編程邏輯控制器時，就可以在學生學習繼電控制的基礎上，引導學生繼續深入學習。

二、從繼電控制電路向可編程邏輯控制電路的轉變

在這里，我們探討從繼電控制電路往可編程邏輯控制電路的轉變。

首先，從接線方面進行探討。為了簡單起見，我們控制的是2 kW以下的小型三相交流電動機，PLC輸出形式為MR類型，這樣可以省去一層中間繼電器。在輸入控制方面，繼電控制按鈕的邏輯控制關系都是通過實際的連線和串聯、并聯關系實現輸入的。而PLC一般都是并聯關系，沒有串聯關系，串聯一般會放在控制程序里。在輸出控制方面，繼電器控制為直接驅動，PLC為間接驅動。其次，從控制方面進行探討。繼電控制是通過觸點的通斷和連線的邏輯關系決定控制的，而PLC是通過邏輯程序的計算實現控制的。

通過慢慢地引導，和對兩種控制電路相同點和不同特點的不斷對比，讓學生認識到PLC控制與之前學習的繼電控制沒有太多的不同，更像是換了一種形式的繼電控制，有一種似曾相識的感覺。這樣既復習了之前學習的知識，又把學生引導到PLC控制電路學習的道路上來。接下來，便安排學生用PLC控制對一些典型的繼電控制進行改造，讓學生在操作訓練中感受這兩種控制的相同與不同之處，加深對二者的理解。

圖4和圖5，就是用三菱PLC控制對圖3的繼電控制電路進行的改造。改造完后，教師再和學生一起尋找兩者的相同與不同之處，教師做出引導講解，讓學生從之前的電力拖動控制線路的思路轉移到PLC的梯形圖控制思路上來。教師在講解時要注意及時對當前的知識進行升華。PLC控制可以讓電路的控制變得更加方便、靈活，控制手段也更為豐富多樣，并可以實現很多繼電控制很難甚至無法實現的效果。此外，PLC控制的維護和改造也更加容易，往往只需要改變控制程序，一般不需要太多地更改硬件的接線。

通過這樣的教學，學生既復習了前面學過的知識，又學習了新知識，還建立了新舊知識之間的聯系，讓知識更加系統化。

三、小結

如果知識具有較強的邏輯推進關系，教師在教學時，就可以利用舊知識為新知識的學習做鋪墊，引導學生逐漸過渡新知識的學習中。通過教師的講解，可以使新舊知識的過渡更加平順、自然，讓學生更容易接受，從而達到更好的教學效果。

參考文獻：

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