模塊化教學單元平臺在教學中的應用探討

黃頔 向加佳 周燦 秦磊

摘 要：目前，實習實訓教學在實施過程中以提高學生實踐操作能力和創新能力為目標，設計并研制了一套模塊化教學單元平臺實訓裝置。裝置的靈活性及可擴展性解決了對接多元化生產現場的問題，同時，也提升了學生的創新能力。

關鍵詞：模塊化;實訓裝置;自動化應用

一、引言

目前，自動化技術高速發展、日新月異，設備、生產方式不斷升級變化，電氣控制技術在日常生產崗位中的應用越來越廣泛。高職院校的定位是要培養生產、建設、管理、服務一線需要的技術應用型人才。如何提高學生的崗位適應能力、創新創業能力對地方高職電氣工程類專業建設、促進應用型電氣工程人才培養具有重要意義。

實訓教學已成為高職教育中不可或缺的一個重要環節，實訓教學的效果直接影響了教學質量。據用人單位反饋，許多高職的畢業生參與實際工作的動手能力較差，所學的理論知識與現場的實踐工作脫節嚴重，這也反映出高職教育的實踐教學在教學內容和教學方法、教學手段等諸多方面都存在著不少問題，導致畢業生難以適應工作崗位的需求。

實踐教學離不開實驗、實訓設備的支撐，而傳統的教學儀器設備相對固化，應變生產現場變化的能力不強，在這樣的形勢下，教師需要積極探索新型的實訓教學裝置，并應用于實訓教學環節中。

二、目前實訓教學中存在的問題

隨著自動化技術高速發展，不同生產領域的生產現場任務出現多元化、多樣化趨勢，學生光靠在學校接受實訓項目訓練是無法適應生產崗位需求的。為了適應社會生產方式的改變，自主學習能力與創新能力的培養必不可少。因此，需要有一個能讓學生自由發揮且能實現多樣化控制電路設計的平臺存在。

縱觀現有教學實訓設備，限于場地、資金、建設周期等因素，無法緊跟生產現場的變化而及時變更，原有的教學實訓設備功能固化，應變生產現場變化的能力不強，可能會隨生產現場的變更導致整機淘汰。且目前現有的電工實訓柜儀器、儀表以及內部連線均已作固化處理，學生僅能利用插接孔進行相關導線的連接，同時，學生在相應的場地只能依照設備固有功能進行簡單、重復的訓練操作，這束縛了學生的創新思維，導致學生的學習效果欠佳。

三、模塊化教學單元平臺實訓裝置簡介

模塊化教學單元平臺可根據不同課程進行模塊開發拓展，目前已投入使用的模塊主要是繼電保護原理教學模塊以及電氣控制回路實訓教學模塊。

（一）繼電保護原理教學模塊裝置組成

繼電保護原理教學模塊由底板（含導軌）、標準化底座、相關元器件、定制端子排、導線、導線接頭組成。其中，繼電器線圈回路插孔用白色表示;開關插孔用黑、灰區分常開、常閉，繼電器本體可直接抽出替換，且繼電器封閉面板采用透明可拆卸的塑料殼;繼電器標準化底座可容納大小相同、功能各異的繼電器，標準化底座上的接線柱可使繼電器之間實現插拔式連接;底座底部設置卡口，可與導軌連接。底座采用材質輕便、承重能力強的工程塑料，底板與底座利用導軌進行組合，便于元件的固定，各底板塊可通過拼接進行擴充使用，根據不同大小分別定制兩種大小各異的底座。底板上留有交直流電源接入模塊，可使用空氣開關進行電路通斷。

（二）電氣控制回路實訓教學模塊裝置組成

模塊由底板（含導軌）、標準化底座、定制端子排、導線、導線接頭、低壓斷路器、熔斷器、陶瓷保險絲管、交流接觸器、熱繼電器、時間繼電器、中間繼電器、行程開關、轉換開關、指示燈、按鈕盒等相關元氣元器件組成。

底板采用網孔板，正面上下均有不銹鋼把手，背面有卡槽，可與現有PLC實訓臺配合使用。底板上均勻分布導軌，導軌能與底座卡口契合，元器件底座可利用導軌掛接在底板上，底板上留有交直流電源接入模塊，可使用空氣開關進行電路通斷。（如下圖所示）

（三）模塊化教學單元平臺功能特點

模塊化教學單元平臺具有以下三個特點：

1.接線迅速

該模塊能進行不同控制回路的拔插式接線，并能帶電檢驗接線的正確性，相比傳統的二次回路接線安裝，可以節省大量的時間，主要用于培養學生的創新意識和自主設計理念，為學生的自主設計成果提供了快速檢驗平臺。

2.結構靈活

該模塊的元器件均固定在底座上，元器件的所有接線點均引至外部插孔式接線柱，根據元器件的實際大小和需要的插孔數量定制了不同規格的底板尺寸，針對不同的回路類型可以組裝元器件底座。針對不同的回路類型可以組裝元器件底座，且設置端子排底座可與外電路實現連接。

3.可擴展性強

該模塊的底板能進行多個典型元器件底座的組合，各底板塊可通過拼接進行擴充使用，底板采用網孔板，另附10根35mm導軌，可任意固定在網孔板各位置上。

該模塊使用香蕉頭導線連接回路，根據主、控回路的不同配置不同型號的導線，導線頭采用可用水性筆擦寫的材料，配置帶插槽孔的鱷魚夾接頭以及銅鼻接頭，方便與外電路元器件進行連接。

四、模塊化教學單元平臺在教學中的應用

（一）模塊化教學單元平臺在實訓課堂中的應用

為了讓學生進入企業以后能夠適應生產現場任務的多元化，教師需要對訓練項目背后的知識點進行引申和必要的講解，使知識點之間相互交叉和滲透，讓學生真正掌握技能、技巧知識，實現舉一反三。

模塊化教學單元平臺，可以讓知識點彼此滲透，課程之間實現無縫連接，使學生在進行操作之余知其然也知其所以然，為今后知識點的融會貫通與現場應變能力的培養打下了良好的基礎。

以“二次回路安裝與測試實訓”為例，本次實訓將實際安裝三段式電流保護二次回路，通過回路的安裝使學生充分了解二次回路識圖的相關知識以及安裝要求，同時，可以進行二次回路的故障排查及處理。在此基礎上，加入繼電保護原理的相關理論內容，將繼電保護與二次回路相關知識串聯，并與實際工況結合。在授課過程中，指導教師可利用繼電保護原理教學模塊裝置進行繼電保護動作原理分析，同時，將二次回路與保護裝置的動作情況結合起來，使學生完成對繼電保護二次回路原理圖的解讀;還可利用模塊化教學單元平臺快速接線特點，讓學生實際連接其他原理的繼電保護二次回路，通電并進行動作情況分析，檢驗學生對本次實訓任務的接收情況，從而激發學生的學習興趣，培養學生的自學能力和獨立解決問題的能力。

（二） 模塊化教學單元平臺在創新教學中的應用

目前，學生上課出現的主要問題是只能模仿不能創新，缺少自己獨立思考的空間。模塊化教學單元的每一個模塊都具備自己的基本功能，但又可以任意組合，形成不同電氣回路。學生既可以對單獨的模塊進行學習，也可以自由組合出其他功能的電氣回路，開拓創新思維。學生創新精神與實踐能力融會貫通的平臺搭建，可促進學生基本操作規范的養成，激發學生的創新熱情，這有利于深入開展以培養學生社會責任感、創新創業精神和實踐能力為導向的創新創業教育。

以“電氣控制電路”為例，學生在課堂上學習到點動控制回路，電氣控制回路實訓教學模塊可提供平臺使學生聯系生產中的實際問題設計更有難度的連動回路，也可以讓學生自由發揮實現多樣化電路設計，同時，可進行通電檢測，進一步提升學生查找問題和解決問題的能力。

五、結語

模塊化教學單元平臺可解決現有電工實訓臺（柜）功能固化、變電設備普遍體積龐大等問題;且模塊化單元的自由組合以及開放性設計理念可以模擬各種不同的生產任務，能夠有效對接目前自動化生產方式的不斷升級以及不同生產領域的生產現場，同時，有助于學生根據自身的能力以及自我發展需求主動設計實訓項目，有利于學生開拓創新思維，大大提高電氣控制類專業人才的培養質量。

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