“電氣綜合實驗臺”學做一體模式在高職實踐教學中的探索

王勝 楊宏才

[摘 要] 當今時代對高職院校機電一體化專業的學生綜合能力與素質都有了更高要求；為了適應新的要求，高職教育機電教學需要更多更先進的實驗教具參與教學。針對市場上面向機電一體化專業的“電氣綜合實驗臺”價格較高，難以大量購置的問題，且實驗臺難以滿足個性教學的不足。提出了由學生參與，自主設計、選型、安裝、調試的“電氣綜合實驗臺”項目，并將“電氣綜合實驗臺”應用于教學過程。這種學生學做一體化模式調動了學生學習的積極性，提高了學生的專業成績。證明了以“電氣綜合實驗臺”為基礎的學做一體化模式符合課程改革的方向。

[關 鍵 詞] 機電一體化專業；電氣綜合實驗臺；學做一體化模式；高職教改

[中圖分類號] G642 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）31-0188-02

一、引言

機電一體化專業是高職院校普遍開展的專業，目前機電一體化專業發展現狀是，以自動化、智能化控制為趨勢，電氣、機械、氣液緊密結合，以控制器為控制核心，有機地協調電機、傳感器、執行機構等環節之間的配合，各環節向小型化、模塊化、數據化、智能化方向發展，機電系統中需要大量的編制程序和調整參數。對高職學生的培養，已經不僅僅是讓其掌握機電設備的設計、識圖、維修、使用能力。具有現代電氣編程、調試、機電液氣的聯調能力，才是機電類學生就業的競爭力所在。

從學生的角度，普遍反映學校的課堂教學已經達到了一定的理論深度，但是理論知識的特點是高度概括與凝練，高職學生在接受理論知識時相對困難，學生希望能夠所學的知識是更加具象的、可以參與的。這就要求學校教學將有深度的實驗滲透進來，一方面，確保學習標準不降低；另一方面，保證學習效果有提升。

因此，為了更好地適應專業形式發展，高職教育應重構實踐教學體系，以應用技術為主線，以實踐技能為核心。

各高職院校的實踐體系都是完善的，并且很多院校都建立起良好的實驗條件。但是，目前各高職院校的實驗室往往是面向課程的，實驗內容是對課程某一知識的驗證和演示，注重學生對某一課程知識的掌握；對于課程之間的橫向聯系較少涉及，學生掌握了扎實的理論知識，但是在解決實際問題上，依然還有挖掘的潛力。現有研究的普遍看法是，教學應該更加系統化，將各個分散的課程有機串聯，從而形成一個整體。基于上述認識，提出了一種高職教學改革的方法，采取了“電氣綜合實驗臺”為基礎，聯合了電機學、電力拖動、機床電氣與PLC、傳感器與檢測技術、液壓與氣動技術、機電設備故障診斷與維修等多課程，由學生參與“電氣綜合實驗臺”的設計、選型、安裝、調試，學做一體模式的教學改革新模式。

二、學做一體模式的提出

（一）“電氣綜合實驗臺”調研

目前，市場上已經有面向機電一體化專業較為成熟的“電氣綜合實驗平臺”，但是這些產品一般價格較高，調研某高職院校的某款“電氣控制實驗臺”，其單臺價格在8萬元左右，很多高校由于經費所限，不可能大量購進，往往只購置少量的幾臺；但是實驗平臺過少，又無法滿足以班級為單位的教學活動；將班級學生分割教學，又會造成教學組織碎片化，教學進程過長；調研的某高職院校共有4臺教學用電氣實驗臺，主要用于培訓學生參加省級及全國的技能大賽。但在實際教學中還是使用有限。

另一方面，市場上電氣綜合實驗平臺主要考慮通用性，不可能完全符合每個購買院校的教學實際，無法完全滿足個性化教學的要求，例如，我校機電專業開設的“液壓與氣動技術”這門課程，在調研的電氣綜合實驗平臺上就沒有相關的設計，無法開展相關的實驗。

（二）“電氣綜合實驗臺”學做一體模式提出

基于上述考慮，提出了學校自主研制“電氣綜合實驗臺”的項目，參考市場上同類教學實驗臺的主要結構、功能，由機電專業的教師針對各主干課程的教學重點，提出符合本校教學實際的“電氣綜合實驗臺”。

“電氣綜合實驗臺”的最終目的是培養學生的系統思考能力，提高學生的專業知識的掌握和靈活運用能力。為了達到這些目的，項目組認為，不能僅僅將實驗臺制造出來后，讓學生去使用，而應該讓學生在實驗臺的設計階段就參與進來，賦予學生更多的主動權。該項目挑選出專業知識扎實、動手能力強的學生，讓這些學生依據項目提出的教學需求進行教學實驗臺的設計，并對實驗臺各硬件進行選型，最后完成實驗臺的組裝、調試，投入實際教學中。而教師主要對學生的設計方案、硬件選型、制作成本、安裝調試過程進行指導，不進行過多的干預。“電氣綜合實驗臺”制作完成后，再將它投入日常的教學中，由于制作出的教學實驗臺充分照顧到了主要專業課的教學需求，因此，這些專業課都可以使用實驗平臺進行實驗，學生也可在同一個平臺看到不同課程的應用，更加清晰各種課程之間的聯系。

這種由學生設計、制作“電氣綜合實驗臺”，再將其應用于教學中的操作模式，稱作“電氣綜合實驗臺”學做一體模式。

三、“電氣綜合實驗臺”設計與制作

項目組設計的“電氣綜合實驗臺”其結構框圖如下圖所示：

該“電氣綜合實驗臺”的操作可采用觸摸屏和按鈕開關兩種控制模式，觸摸屏TPC7062KS通過USB接口與裝有MCGS軟件的計算機進行組態，觸摸屏與PLC通過RS232進行通訊，三菱FX3U-48MR可編程控制器為控制核心；57HS22步進電機及M542驅動器、ECMA-C30604PS伺服電機及ASD-A0421-AB驅動器，ACS355變頻器，0.37kW三相異步電動機，低壓電器（按鈕、接觸器、繼電器），測量儀表，西門子RWD68溫度控制器，SKD62型執行器，QAE2121.0110溫度傳感器，QAC22室外溫度傳感器等。該實驗臺實驗項目可與多種課程對接（如下表）。

該教學實驗平臺單臺造價2萬元左右，既達到了節約資金的目的，又方便了機電專業實驗教學的開展，鍛煉了學生的機電一體化專業知識，可謂一舉多得。

四、“電氣綜合實驗臺”學做一體模式的驗證

“電氣綜合實驗臺”項目提出時，就得到了機電一體化專業教師一致的支持和參與，該項目也得到了廣大機電一體化專業學生的積極參與，一批理論知識扎實，同時動手能力強的學生在該項目中得到了鍛煉。

該“電氣綜合實驗臺”投入到2015級機電一體化專業的教學中，得到了教師和學生的廣泛好評，由于教學實驗平臺是老師和學生共同完成的，因此對于該設備的使用更為主動，更愿意在教學中融入“電氣綜合實驗臺”。

經過教學運行后，采用該實驗平臺的課程，學生的專業課平均成績較上一級學生提高7.4分，而參與電氣實驗臺設計、制作的學生，其專業課平均成績比上一級學生提高10.2分，更是有顯著效果。

五、結語

機電一體化專業發展的新趨勢，對于高職學生專業知識的學習能力、知識的綜合運用能力、自動化智能設備的操作能力都有了較高要求；為了適應社會對機電一體化學生的新要求，需要更多更先進的實驗教具參與教學。

鑒于現有市場上“電氣綜合實驗臺”價格較高，難以大量購置的問題，且實驗臺難以滿足個性教學的要求，提出了“電氣綜合實驗臺”學做一體化模式，由學生參與自主設計、選型、安裝、調試“電氣綜合實驗臺”，并將其應用于教學過程。該模式經過一年多的運行，經過數據分析和學生訪談，發現學生的學習積極性明顯提高，學習成績與往屆相比，有了較為明顯的進步，效果明顯。證明了以“電氣綜合實驗臺”為基礎的學做一體化模式符合課程改革的方向。

參考文獻：

[1]方振龍，陳國才，于福權.高職機電一體化專業實踐教學體系及實訓基地建設探討[J].教育與職業，2014（8）：157-158.

[2]張曉輝.機電一體化實驗教學模式的應用[J].新校園（中旬刊），2013（9）：63.