基于CircuitMaker軟件的三二分段學(xué)生電工課程設(shè)計(jì)

尹秉奎 龍勇云 李軍利

[摘 要] 論述了以輸送帶為載體，利用CircuitMaker 軟件，在實(shí)踐教學(xué)環(huán)境下，基于工作過程的電工綜合性技能教學(xué)的學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)過程。

[關(guān) 鍵 詞] 課程設(shè)計(jì)；三二分段；數(shù)控技術(shù)；CircuitMaker

[中圖分類號(hào)] G718.5 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2018）30-0020-02

一、引言

實(shí)踐教學(xué)是職業(yè)教育中培養(yǎng)學(xué)生的重要環(huán)節(jié)，而在三二分段中高職銜接的人才培養(yǎng)體系高職階段的教學(xué)中，實(shí)踐教學(xué)也有著重要的地位[1]。

在數(shù)控技術(shù)電工類的課程中，中職階段的實(shí)踐教學(xué)主要側(cè)重于培養(yǎng)基本能力，如能識(shí)別電氣元件，能運(yùn)用基本工具，能進(jìn)行電氣接線等基本技能的訓(xùn)練與培養(yǎng)；而到了高職階段則是側(cè)重識(shí)讀電路圖、電路故障分析診斷以及綜合應(yīng)用技能訓(xùn)練。在智能制造與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大背景下，數(shù)控技術(shù)專業(yè)電工類課程也應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的教學(xué)學(xué)習(xí)情境和內(nèi)容以引導(dǎo)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維及技能。

本文介紹數(shù)控技術(shù)專業(yè)電工課程中一個(gè)學(xué)習(xí)情境的設(shè)計(jì)，該學(xué)習(xí)情境利用繼電器仿真軟件Circuitmaker，引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)技能和知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新的能力[2]。

二、情境設(shè)計(jì)思路

本學(xué)習(xí)情境利用輸送帶作為載體，進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)過程設(shè)計(jì)；通過設(shè)計(jì)、制作、安裝輸送帶的主電路和控制電路，使學(xué)生綜合應(yīng)用過去已經(jīng)學(xué)過的知識(shí)與技能，同時(shí)培養(yǎng)其簡(jiǎn)單項(xiàng)目開發(fā)的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與能力。下圖是本學(xué)習(xí)情境的載體，輸送帶的結(jié)構(gòu)圖。

設(shè)計(jì)的電路要達(dá)到的基本功能如下，初始條件是所有電機(jī)都是停止的，當(dāng)電機(jī)1控制的輸送帶上有貨物的時(shí)候，手動(dòng)按下開關(guān)1，輸送帶運(yùn)送貨物向右移動(dòng)，當(dāng)貨物跌落至電機(jī)2控制的輸送帶2的時(shí)候，手動(dòng)按動(dòng)開關(guān)2，電機(jī)1停止。然后按動(dòng)開關(guān)3，電機(jī)2轉(zhuǎn)動(dòng)，貨物向右移動(dòng)跌落至貨物堆放處，然后按動(dòng)開關(guān)4，電機(jī)2停止，整個(gè)過程完畢。

學(xué)生首先通過Circuitmaker繼電器仿真軟件設(shè)計(jì)相應(yīng)的電機(jī)控制電路，然后進(jìn)行仿真模擬；第二步根據(jù)仿真設(shè)計(jì)的電路，繪制實(shí)際電路的接線圖，第三步是根據(jù)接線圖選擇合適的元器件然后制作接線柜，完成接線并測(cè)試電路。第四，對(duì)電路進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，可以根據(jù)過去所學(xué)的知識(shí)或者查閱資料，增加時(shí)間繼電器、行程開關(guān)等方式改進(jìn)優(yōu)化控制電路，向半自動(dòng)化方向改進(jìn)。

本學(xué)習(xí)情境需要掌握的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)、需要的基礎(chǔ)知識(shí)、相應(yīng)的教學(xué)環(huán)境和師資條件等要求如下：

情境名稱是“二級(jí)輸送帶電路設(shè)計(jì)與制作”，要求學(xué)時(shí)為19學(xué)時(shí)。

培養(yǎng)學(xué)生的能力包括：能夠設(shè)計(jì)電機(jī)控制電路；能夠制作安裝電機(jī)主電路和控制電路；能夠用Circuitmaker軟件仿真電機(jī)控制電路圖。

知識(shí)點(diǎn)是熟悉電機(jī)控制電路知識(shí)，掌握電機(jī)啟動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)等控制電路，掌握Circuitmaker仿真軟件的操作，掌握輸送帶電機(jī)控制電路；技能點(diǎn)是已經(jīng)具備點(diǎn)動(dòng)、正反轉(zhuǎn)等控制電路，具備仿真軟件的基本操作知識(shí)，能夠使用電路制作基本工具，如萬(wàn)用表，剝線鉗等。

采用的教學(xué)方法建議包括引導(dǎo)文教學(xué)、項(xiàng)目教學(xué)、小組討論、實(shí)踐操作。

教學(xué)條件包括實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，操作文件，電路元件；對(duì)于教師則須熟悉電機(jī)控制電路，能夠自行制作相關(guān)電路；情境的考核評(píng)價(jià)是檢測(cè)、分析電路組裝調(diào)試的結(jié)構(gòu)、團(tuán)隊(duì)合作能力評(píng)價(jià)、工作態(tài)度評(píng)價(jià)；評(píng)價(jià)方式包括小組評(píng)價(jià)、教師評(píng)價(jià)。

三、情境設(shè)計(jì)內(nèi)容與實(shí)施

通過引導(dǎo)文、實(shí)踐操作、接線等方式，引導(dǎo)學(xué)生回顧過去的知識(shí)，并對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行創(chuàng)新開發(fā)、操作實(shí)踐以培養(yǎng)創(chuàng)新的能力，具體學(xué)時(shí)分配教學(xué)進(jìn)程如下：

1.情境引入，教師介紹輸送帶的功能特點(diǎn)，布置總體任務(wù)要求，介紹工具以及電氣元件等；學(xué)生需要具備基本圖紙識(shí)讀和認(rèn)識(shí)電氣元件的基本技能，具有溝通交流、理解任務(wù)的基本素質(zhì)能力，要求學(xué)時(shí)是1個(gè)學(xué)時(shí)（45分鐘）。

2.完成情境分解任務(wù)一，即根據(jù)任務(wù)要求，設(shè)計(jì)相應(yīng)的電機(jī)控制仿真電路圖，學(xué)生通過查閱資料，設(shè)計(jì)電路圖并仿真；分小組進(jìn)行講解說明，教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)；該步驟學(xué)生需要具備使用CircuitMaker仿真軟件的基本能力，以及掌握電機(jī)控制的電路；學(xué)生必須具備能夠查閱資料、電腦使用、電路圖識(shí)讀、團(tuán)隊(duì)合作、溝通匯報(bào)等基本素質(zhì)，要求學(xué)時(shí)是2學(xué)時(shí)（90分鐘）。

3.完成情境分解任務(wù)二，繪制電路接線圖并制作電氣接線板，學(xué)生分組進(jìn)行電路板制作和電路的安裝調(diào)試；該情境需要學(xué)生熟悉電氣元件工作原理，掌握電器柜基本技能，掌握電機(jī)正反轉(zhuǎn)電路安裝與調(diào)試；要求學(xué)時(shí)是8個(gè)學(xué)時(shí)（360分鐘）。

4.完成拓展學(xué)習(xí)任務(wù)，控制電路的改進(jìn)與優(yōu)化，學(xué)生通過討論查閱資料，優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，達(dá)到半自動(dòng)程度，并完成電器柜制作；要求學(xué)時(shí)8個(gè)學(xué)時(shí)（360分鐘）。

整個(gè)學(xué)習(xí)情境的實(shí)施過程是在電工實(shí)訓(xùn)室，有實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、接線板以及所需的工具。該學(xué)習(xí)情境屬于理實(shí)一體化的情境教學(xué)設(shè)計(jì)，分小組進(jìn)行、分工合作相互配合，實(shí)訓(xùn)室設(shè)有學(xué)習(xí)區(qū)、工作區(qū)、資料查詢區(qū)，在實(shí)施的過程中嚴(yán)格按照企業(yè)工作規(guī)范和要求進(jìn)行。

四、情境的評(píng)價(jià)

該學(xué)習(xí)情境的評(píng)價(jià)方式采用過程性評(píng)價(jià)和結(jié)果評(píng)價(jià)相結(jié)合，定性評(píng)價(jià)和定量評(píng)價(jià)相結(jié)合的考核方式[3]。對(duì)于電路調(diào)試結(jié)果、控制電路功能完成情況采用結(jié)果評(píng)分，同時(shí)在工作過程中，對(duì)小組的合作情況進(jìn)行過程評(píng)分。而對(duì)于創(chuàng)新部分，則采用項(xiàng)目小組制度進(jìn)行評(píng)分，就是采用項(xiàng)目負(fù)責(zé)人分配小組成員分值的方式進(jìn)行，評(píng)價(jià)項(xiàng)目包含基本任務(wù)評(píng)價(jià)，有實(shí)訓(xùn)紀(jì)律、生產(chǎn)安全、工具擺放、學(xué)生參與項(xiàng)目、回答問題等學(xué)習(xí)表現(xiàn)、任務(wù)完成程度等?；救蝿?wù)在整個(gè)學(xué)習(xí)情境權(quán)重為50%；完成基本任務(wù)以后則進(jìn)行拓展創(chuàng)新任務(wù)，根據(jù)方案、匯報(bào)、任務(wù)完成情況進(jìn)行評(píng)分，同時(shí)按項(xiàng)目負(fù)責(zé)制方式，給予第一項(xiàng)目負(fù)責(zé)人分配分值的權(quán)利，由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人給自己小組分配分值；在評(píng)價(jià)過程中成立考核評(píng)價(jià)小組，由教師和各小組代表組成，對(duì)各組方案進(jìn)行評(píng)分。

五、小結(jié)

本文介紹了電工課程的其中一個(gè)學(xué)習(xí)情境設(shè)計(jì)過程，該學(xué)習(xí)情境為電工課程中最后一個(gè)學(xué)習(xí)情境，是綜合應(yīng)用的技能訓(xùn)練情境；通過增加前端的電路設(shè)計(jì)與仿真，培養(yǎng)和鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新能力，利用輸送帶控制電路的安裝與調(diào)試作為該情境項(xiàng)目的載體，還可進(jìn)行其他方面的能力訓(xùn)練，如將輸送帶機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)制作方面的能力訓(xùn)練引入情境過程中，則可以培養(yǎng)機(jī)電綜合方面的能力與技能，并開發(fā)成類似雙元制模式的工業(yè)機(jī)械工或機(jī)電一體化工種的訓(xùn)練項(xiàng)目。

參考文獻(xiàn)：

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