自制教具在電氣類專業教學中的重要性

劉延霞

摘要：本文結合中高職電氣類專業（如可編程控制課程）在實際教學中遇到的問題，輔以當前高校教學改革的大背景，討論了自制教具的優勢與注意事項。教學過程中學生使用自制實驗裝置，進行可視化教學，邊學邊練，極大提高了學生的積極性以及教學效率。本文探討了高職院校自制實驗裝置的優缺點，提出了一些建議及管理使用方法。通過實踐也證明了自制教學儀器在電氣類實訓教學中取得了很好的效果，很好的促進了教學改革。

關鍵詞：高職學院；電氣類專業；PLC；自制教具

高職院校電氣專業的教學目的是培養具有相關專業理論知識，并具備相關工程實踐經驗的高素質專業技能人才。本專業學生專業素質的提高，需要在教學過程中不斷優化教學手段，將理論教學和工程實踐貫穿于整個教學過程中。隨著電氣自動化技術日新月異的更新和發展，現代教學儀器設備和輔助手段也越來越多。和傳統的復雜先進的教學實訓平臺相比，自制實訓教具在電氣類專業的教學實踐中，教師可以根據自己的教學經驗和教育觀念，根據本專業特色自制相關的實訓設備，把教師教學經驗，專業技術知識，學生實踐操作，創造力凝為一體，體現教學，科研，和課程改革的成果。本文結合我校近年以來自制實訓教學教具的經驗，探討自制教具在相關專業教育中的經驗和看法，供大家參考和學習。

一、電氣類專業實訓課教學現狀

電氣類專業課程在教學過程中，普遍采取理論課加實訓操作的方式，以PLC應用技術為例，理論課選用國家級規劃教材廖常初主編《PLC編程及應用》，主要教授控制器基本機構，編程方法及指令，使學生全面了解控制器運行原理。但是在講解過程中，PLC的硬件結構，指令系統，尋址方法，通信技術等環節較為枯燥，學生理解起來較為困難，所以實訓課必不可少。且本門課程最終的教學目的是讓學生能自主編程，選擇元器件，接線，故障排查，仿真及編程應用。實訓基于天煌THMSRX-3型平臺，學生可以在此平臺上完成理論課要求的所有試驗項目。目前國內大部分院校的電氣類專業教學均采用此類通用平臺進行教學，教學過程和模式基本相似。隨著新課程教學改革的發展，個性化教學和激發學生創造力是本專業教師需要正視的一個問題。自制實驗教具可以讓學生在此實驗過程中參與電氣設備設計，研發，生產的所有環節，讓學生更加深刻理解電氣自動化的內涵和樂趣，解決了傳統實驗平臺千篇一律的實驗過程。從而培養了學生創新和專業素養，提高了學生解決實際問題的能力和水平。

二、自制實訓教具的優勢

目前，高職類院校購置的實訓設備都是標準配置的常規設備。但是在實際教學中，不同專業和階段的掌握程度和側重點均不相同。以PLC編程及應用為例，典型實訓如交通燈，兩種液體混合等實驗，均是采用固定端子模擬的方法，學生通過在端子上插接相應的PLC輸入輸出，輸入信號采用程序虛擬繼電器M位或者撥碼開關來給輸入信號，輸出采用實驗板上的指示燈來觀察輸出是否正確。對于電類專業和非電類專業的學生來說，對其專業要求程度不一樣，學生的接受能力也不同，電氣類專業學生要求掌握復雜型應用實驗，非電類專業則要求簡單的驗證實驗。此外單純通過標準的實訓面板給出輸入信號和觀察實際輸出，每一步實驗過程都需要人工干預設置模擬相應的信號，實驗過程繁瑣且很不直觀。所以針對通用型實訓教學設備，自制實訓設備可以結合專業特點，充分發揮教師和學生的個性化設置，總結起來主要有以下優勢：

1. 彌補傳統通用實訓平臺內容和形式單一的缺點

通用教學儀器實驗內容及知識點單一固定，針對不同學科和層級的學生，自制教儀可以適應不同教材及學科側重點要求不同環境。以兩種液體混合PLC控制為例，此實驗要求學生自主選型，設計輸入輸出接線圖，軟件邏輯控制方框圖，編程設計及仿真。在自制教儀過程中，學生自主對PLC，電機及泵，變頻器，相關外圍電路元件選型和購買，根據自身實驗要求設計了具體的實驗內容。自制教學儀器在電氣專業實訓課教學過程中可以實現通用型實訓設備沒有涉及到且實際工程設計中非常需要的案例，在靈活性和擴展性上彌補通用教具的不足。

2. 自制教具針對教學重點，提升課堂效率

PLC編程及應用這門課程需要設計主程序控制流程圖，對于一些難度較高的軟邏輯控制，學生難以快速直觀接受。這也是在教學過程中的難點和重點，通過自制實驗教具，使學生參與這一過程，對控制原理和實際要求有了直觀理解。寓教于實際設計過程，學生在實驗探索過程中將理論課學習到的知識貫穿于設計教具的整個過程中，提高了學生的積極性和學習效率。

3. 激發學生創造性，培養學生動手能力

自制教學儀器的過程是由教師指導，學生參與的一個過程。教師布置詳細的設計要求，學生結合自身條件來完成選型，設計，編程，調試等整個過程。在貫穿整個設計過程中，激發了學生的創造力和探索能力。教具設計取材于實際教學重點，讓學生在實踐過程中消化理解了課程重點知識，激發了學生學習興趣，更加全面理解了電氣類專業所要面對的實際工作，提高了學生的創造潛能，動手和工程實踐能力也得到了加強。

4. 節約實訓設備建設經費

當前自動化技術更新日新月異，雖然教育部門在此方面不斷加大投入，采購了大量先進的實驗平臺和設備，相關的資金投入是源源不斷的，院校在經費和精密設備采購，后期維護保養方面是存在一定矛盾的。所以自制實訓設備不僅可以根據本專業實際情況研發相關設備，也是一種經濟實惠的解決方案。

三、自制實訓設備當前面臨的一些問題

自制教具固然有以上的優勢，但由于是非標設備，還有一些改進空間：

1. 有些自制教儀自身存在一些技術問題

自制教具和正規廠家批量生產的相比，在技術工藝等方面會存在一些問題。比如設計存在缺陷，質量不穩定，制作標準難以界定。尤其是電氣控制類教學實訓裝置，原理及硬件接線較為復雜，保證穩定性顯得尤為重要。在自制過程中，對設計者的專業技能要求，工程設計經驗是一次嚴峻的考驗，要考慮各種因素的影響，力爭做出盡量完美的產品。

2. 缺乏溝通交流造成的自制教具閑置，使用效率低下

自制實訓設備由專業可教師帶領部分學生制作完成。如果實訓設備沒有和其他專業教師進行充分的溝通和交流，其他師生很難會操作。其他教師有相似教學需求時也會自制設備，往往這樣造成資源浪費和重復建設。

3.自制教具科學規范管理難以執行到位

通用型教具一般由教研室或者專職實驗人員統一管理，而自制教具往往由制作者自行管理和維護。實訓器具的管理上很難納入統一管理，設備損壞和后續維護工作很難跟上。

四、自制實訓設備的建議

自制教學儀器設備是教師和學生智慧的結晶，是教學的重要工具。根據本人的經驗，自制教具需要做好以下幾方面的工作。

1. 自制教具及時跟上新技術，適時更新

自制教具受教師的教學經驗，工程實踐影響很大。制作教具的過程就是對工程設計的一次實踐與創新。同時指導學生制作或對現有實驗平臺進行改造。除了考慮自制教具的專業技術設計水平，也要緊密結合本門課程的知識點，在自制過程中拓寬學生視野，同時也提高教師本身的業務水平。

2. 大力鼓勵學生參與到自制教具過程中來

自制實驗教具不僅是教師本人提升業務水平的過程，也是激發學生創造能力的一個過程。從電氣控制儀器的初期設計構想，采購元器件，接線調試，從定型到最后設計成型，學生經歷了一個完成的產品設計過程。在此過程中培養學生的工程實踐精神，各個環節中學生的專業素養也得到了鍛煉，進一步升華專業課學習掌握的知識點。

3.學校相關部門對自制教具科學管理及審核

自制教提高了教師和學生的積極性，學校在教學儀器管理制度上也要給予相應的支持和制度保障。健全實驗室管理制度，在教具立項，制作，管理，維護的每個環節要制定相應的措施。組織相關教師學習交流相關教具，提高自制教具的使用效率。

4. 自制教具成本核算要到位

自制實訓設備可以節省相關實驗室建設經費，在保證實用性和可靠性的前提下，盡量降低自制設備的投入成本。自制教具體現了教師的因材施教的教學觀念，相關自制設備的經費管理，維護費用需進行詳細的規劃和論證。避免重復建設，合理利用各種資源，促進專業教育教學工作的發展。

五、總結

自制教具作為實訓課的一個有機組成部分，可以彌補通用型教具在實際專業課教學中內容和形式單一缺點。教師和學生就地取材，創造性的構思，制作出符合自身實際需求的實訓設備。電氣類專業學生在此過程中全程參數設計調試自己設計的設備，對于本專業的知識要點，編程設計，實際實踐有了更加深刻直觀的認識，激發學生學習積極性和興趣。教師在此過程中也鍛煉了自身業務水平，為學校節省了費用，也極大地提高了教學效率。

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作者單位：

江蘇省徐州技師學院 電氣工程學院。

作者崗位及職稱：

專業課教師。

論文來源：

江蘇省徐州技師學院2016年度校級課題（16XJSKT-034）