系統教學法在技工院校機電一體化教學中的應用

劉 偉

（安徽宿州技師學院，安徽 宿州 234000）

1 系統教學法的概念

教學過程是在系統化平臺上進行、從系統化的角度，應用系統化的方法去實現教學目標的教學活動。系統化教學法開展的根本立足點就是系統化，主要作用是能夠使學生在這個模式中對知識有更加系統的理解，從而提高其理解和分析能力，在這種系統化的教學模式下，學生對課程知識能夠有整體性和連續性認識，確保學生能夠更好地貫穿所有知識，使松散知識實現統一。

2 系統教學法的基本特點

系統教學法體系的基本特點是以教師教法的有序變化來引導學生學習方式的不斷完善，促進學生學習習慣的養成。引導學生“認知、情感、技能”水平的提高引導學生“學習心理、人格心理、生涯心理”的升華，使學生從自主意識、心理支承和學習行為上真正成為學習的主體，提高教學質量。

3 系統教學法比傳統教學法的優勢

（1）傳統教學。老師在學習機電一體化專業課時基本都是先學基礎課，再學習專業基礎課，最后學習專業課，剛開始各門課程是獨立的，最后通過幾門課程作為綜合。

在教學某一門課時一般是從最基礎知識開始慢慢過渡到高級階段，從講解理論到實踐，是一種三角形模式，由下往上的講解方法，比如講解電類知識時，傳統的講解方式是先講解一些基礎知識，如電壓、電池、電阻等各種定律，然后在講解一些具體的電子元件，并針對這個元件進行相關的實驗，最后在講解這個元件在真實的機電一體化系統中的應用，這樣的教學過程，學生容易接受，但由于課程內容過分強調知識自身的獨立性，而忽略了知識最后要應用到一個具體的實踐系統中。

學生在學習的過程中沒有形成一個完整的機電一體化系統概念，使學生在遇到實際問題時不能從整體的角度和系統的角度去思考問題和解決問題，另外，課程教學中的理論課和實踐課基本上是分開講解的，實驗是針對某個知識點，很少針對實際系統的綜合性實踐，使理論和實踐結合不夠緊密。

（2）系統教學。在系統教學中，學生在學習課程中總會疑問，學這門課程到底有什么作用，而系統教學法正好能解決學生的疑問，系統教學法是承載真實機電一體化系統，從系統講解相關知識點，從而學生就會感受到所學知識點的作用與用途，激發學生對學習的熱情，幫助學生怎樣把握知識的整體性、系統性、連貫性、參透性。

系統教學方法是按照目標來設置課程的。例如要培養一個生產線安裝，調試和維護的機電一體化操作人員，將類似的生產線作為一個系統，在這樣的一個系統中講解相關的知識，學生就會知道所學知識的運用，從而激發學生對學習的積極性。在課程內容上，始終以一個系統為起點，所有的知識點都是在一個系統中進行講解的。系統教學法是從整個系統到某個局部，最后再回到整個系統。

4 機電一體化的構成

（1）機械本體包括機架、機械連接、機械傳動等，它是機電一體化的基礎，起著支撐系統中其他功能單元、傳遞運動和動力的作用。與純粹的機械產品相比，機電一體化系統的技術性能得到提高、功能得到增強，這就要求機械本體在機械結構、材料、加工工藝性以及幾何尺寸等方面能夠與之相適應，具有高效、多功能、可靠和節能、小型、輕量、美觀的特點。

（2）檢測傳感部分包括各種傳感器及其信號檢測電路，其作用就是檢測機電一體化系統工作過程中本身和外界環境有關參量的變化，并將信息傳遞給電子控制單元，電子控制單元根據檢查到的信息向執行器發出相應的控制。

（3）電子控制單元又稱 ECU（Electrical Control Unit），是機電一體化系統的核心，負責將來自各傳感器的檢測信號和外部輸入命令進行集中、存儲、計算、分析，根據信息處理結果，按照一定的程度和節奏發出相應的指令，控制整個系統有目的地進行。

（4）執行器的作用是根據電子控制單元的指令驅動機械部件的運動。執行器是運動部件，通常采用電力驅動、氣壓驅動和液壓驅動等幾種方式。

（5）動力源是機電一體化產品能量供應部分，其作用是按照系統控制要求向機械系統提供能量和動力使系統正常運行。提供能量的方式包括電能、氣能和液壓能，以電能為主。

5 系統教學法在機電一體化教學中的應用

系統教學法在教學過程中是立足于某個機電一體化系統，先從整體系統開始講，再講子系統及各個模塊和元件，如圖1所示。

圖1 系統教學法的實施過程

（1）下面以接觸器為例：在講解接觸器時，第一步先讓學生認識含有接觸器的機電一體化系統設備，或含有接觸器系統的視頻，目的是讓學生建立起整體概念，然后對這個系統的工作過程進行初步的認識，第二步是對含有接觸器的電氣模塊進行認識，分析這個模塊在系統中應用，理解各個元件在這個模塊中的作用，第三步是分析接觸器在系統中的應用，第四步是從接觸器的功能展開，具體談接觸器結構組成、工作原理、相關的電氣符號，第五步講解接觸器的主要技術參數，如額定電流、線圈的額定電壓以及操作頻率等參數，并讓學生熟悉接觸器相關的數據以便根據系統的實際要求來更換接觸器，分析接觸器可能出現的問題的原因，第六步在系統中分析接觸器故障會引起系統出現哪些故障，第七步針對出現的故障如何通過信號流來檢測出問題的所在位置，第八步講解一些解決故障的策略，對可能出現故障及造成的后果進行分析，最后在回到整個機電一體化系統中，看系統中其他模塊中是否也有類似的接觸器，如果有可以采取相同的方法進行分析。

（2）以機電一體化系統中《氣動肌腱壓緊工作單元》子系統為例。如圖2所示，從MPS操作系統入手，對整套系統的功能、結構、組成單元、運行過程等進行必要的講解和演示，然后從整體到局部，選擇涉及知識點全面的子系統《氣動肌腱壓緊工作單元》進行教學，對照《氣動肌腱壓緊工作單元》子系統的工作站，通過信息流、能量流、信號流的深入講解，使學生掌握系統的基本結構、工作過程，得出這一子系統涉及到的相關課程，教師根據需要，分別對系統中涉及到的知識進行分解講解，讓學生掌握系統中每個元件的工作原理與作用，能讀懂電氣原理圖、繪制氣動圖、加工零件等知識與技能，PLC相對其他課程更挑戰學生的邏輯思維能力，所以對子系統的講解必須要詳細，通過任務驅動法講解PLC的功能、結構，PLC的基本指令、編程原則、編程語言等內容的學習，最終編程實現對系統的有效控制，學生在這樣的系統內進行知識的整合，將學習到的知識結合到具體的工作中進行應用，可以對所學知識、技能加以鞏固，對于存在的問題可以及時得到解決，真正依照了從系統到局部、從局部到元件、再回到系統的原則，完整的知識體系能更好地培養學生的綜合素質，符合培養教育人才標準。

圖2 《電氣控制與PLC》課程教學內容體系

系統教學法在機電一體化教學中能更好地激發出學生對學習的積極性，培養和鍛煉學生的實踐動手能力、分析能力、綜合能力以及解決問題的能力，在整個教學過程中，以學生為主體，培養出優秀的人才。

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