黃 卉，程 順

(肇慶學(xué)院 a.電子信息與機(jī)電工程學(xué)院,b.計(jì)算機(jī)學(xué)院,廣東 肇慶 526061）

1 概述

機(jī)床電氣控制是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的主要專(zhuān)業(yè)課程,它涉及機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、控制學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等眾多學(xué)科,是高度綜合和交叉的專(zhuān)業(yè)技術(shù)課程.筆者通過(guò)調(diào)研和參加研討會(huì)等形式，了解到機(jī)床電氣控制課程在地方高校教學(xué)中主要存在以下問(wèn)題：

1）機(jī)床電氣控制教材雖然種類(lèi)繁多，但是教材的針對(duì)性不強(qiáng).大部分教材對(duì)不同種類(lèi)高校和不同培養(yǎng)目標(biāo)往往未做區(qū)分，基礎(chǔ)理論知識(shí)詳略不當(dāng).現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，新知識(shí)、新技術(shù)層出不窮，而很多教材知識(shí)陳舊，已難以跟上科技發(fā)展的步伐.

2）廣東部分地方高校受教學(xué)經(jīng)費(fèi)所限，在教學(xué)手段現(xiàn)代化方面還做得遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，教學(xué)與實(shí)驗(yàn)手段均比較單一.學(xué)生的主體作用在教學(xué)中常常被忽視，這使得機(jī)床電氣控制這門(mén)原本非常實(shí)用、有趣的課程，在實(shí)際教學(xué)中卻難以收到良好的教學(xué)效果，學(xué)生能力也得不到相應(yīng)的提升.

3）理論與實(shí)踐教學(xué)相脫節(jié)，有些教學(xué)內(nèi)容過(guò)于偏重理論教學(xué)，學(xué)生無(wú)法從中感受到理論知識(shí)對(duì)實(shí)踐的指導(dǎo)作用，這既影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也影響其學(xué)習(xí)效果.

鑒于以上幾點(diǎn)，筆者從教學(xué)基本思想與原則、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面入手，探究機(jī)床電氣控制的教學(xué)改革問(wèn)題.

2 地方高校機(jī)床電氣控制課程的教學(xué)指導(dǎo)思想與原則

教育部將我國(guó)大學(xué)劃分為3類(lèi)：分別是研究型大學(xué)、研究教學(xué)綜合型大學(xué)和一般教學(xué)型大學(xué).其中“985工程”和“211工程”這類(lèi)國(guó)家重點(diǎn)高校為研究型大學(xué)，其他高?；蛘邭w為綜合型大學(xué)，或者歸為教學(xué)型大學(xué)，地方高校歸類(lèi)為教學(xué)型大學(xué).研究型或綜合型大學(xué)的生源質(zhì)量無(wú)疑會(huì)優(yōu)于教學(xué)型地方高校，這2類(lèi)院校學(xué)生的英語(yǔ)和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)非常扎實(shí)；此外，研究型大學(xué)的學(xué)科門(mén)類(lèi)齊全，科研力量強(qiáng)，科研水平高，對(duì)教學(xué)科研的資金投入大，而地方高校在這些方面完全無(wú)法與之相提并論.正因如此，地方院校與研究型大學(xué)在教學(xué)指導(dǎo)思想、教學(xué)內(nèi)容和培養(yǎng)目標(biāo)方面均有很大不同.地方院校如若照搬重點(diǎn)高校的教材，采用與重點(diǎn)高校類(lèi)似的教學(xué)計(jì)劃，不切實(shí)際地讓學(xué)生一味加強(qiáng)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，則對(duì)于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)是極為不利的.

在對(duì)地方高校的教學(xué)指導(dǎo)思想有了正確認(rèn)識(shí)之后，對(duì)其培養(yǎng)目標(biāo)也必須有準(zhǔn)確清晰的認(rèn)識(shí).研究型和綜合型高校主要培養(yǎng)研究型人才，其中很多學(xué)生將通過(guò)考研、考博繼續(xù)深造；而地方高校以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為主，需要適應(yīng)社會(huì)和地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)人才的需求，學(xué)生要掌握一定的基礎(chǔ)理論知識(shí)，學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握應(yīng)以必需和夠用為度，教師授課時(shí)對(duì)理論公式不做演繹性推導(dǎo)，教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手能力為主.

機(jī)床電氣控制課程的教學(xué)改革應(yīng)以服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)和培養(yǎng)應(yīng)用型高素質(zhì)人才為主導(dǎo)思想，教師應(yīng)根據(jù)目前的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際所采用的技術(shù)組織教學(xué),不能盲目拔高，也不能盲目照搬研究型大學(xué)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法.

基于以上指導(dǎo)思想，機(jī)床電氣控制課程應(yīng)遵循以下教學(xué)原則：

1）課程教學(xué)中不對(duì)理論知識(shí)作深入探討，堅(jiān)持以培養(yǎng)實(shí)踐能力為中心、以案例為導(dǎo)向的原則，讓學(xué)生在案例講解中學(xué)習(xí)掌握理論知識(shí)，講授理論知識(shí)以必需和讓學(xué)生夠用為指導(dǎo)思想.

2）教學(xué)中應(yīng)突出學(xué)生的主體地位，建立“學(xué)做合一”的教學(xué)模式，對(duì)學(xué)生采取因材施教的方法，以促進(jìn)其專(zhuān)業(yè)技能及關(guān)鍵能力的培養(yǎng)；此外，教師還可通過(guò)小課題、小設(shè)計(jì)、小制作激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使之從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí).教師要改變傳統(tǒng)的“灌輸式”教學(xué)方式，積極探索和實(shí)施“以問(wèn)題為中心”的自學(xué)討論法和引導(dǎo)歸納法，采用多種形式相結(jié)合的教學(xué)模式，構(gòu)建以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的教育模式，著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維及自主、持續(xù)學(xué)習(xí)的能力[1].

3）機(jī)床電氣控制課程教學(xué)難度較大，是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科.該課程考核時(shí)應(yīng)以學(xué)生的創(chuàng)新思維、設(shè)計(jì)觀念、方案可行性作為主要考核內(nèi)容.理論考核所占比例為30%，實(shí)踐考核則占70%.

3 教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

機(jī)床電氣控制課程涉及的知識(shí)面較廣,如果按照傳統(tǒng)的教學(xué)方法組織教學(xué),學(xué)生普遍會(huì)感到較難理解并產(chǎn)生畏難情緒.為了使學(xué)生能較好地掌握相關(guān)理論知識(shí)和實(shí)踐操作技能,在教學(xué)改革過(guò)程中,選擇教學(xué)內(nèi)容應(yīng)根據(jù)各專(zhuān)業(yè)所對(duì)應(yīng)工作領(lǐng)域?qū)δ芰Φ囊筮M(jìn)行取舍.保留與特定教學(xué)目標(biāo)相關(guān)的部分,舍去無(wú)關(guān)部分,整合關(guān)系不密切的部分.

機(jī)床電氣控制課程包含2個(gè)部分：第1部分是繼電接觸控制原理與應(yīng)用，介紹電器元件的結(jié)構(gòu)與工作原理、基本控制環(huán)節(jié)、典型機(jī)床的控制線路分析和電氣控制線路的設(shè)計(jì)；第2部分是可編程控制器的原理與應(yīng)用，介紹可編程控制器的工作原理、指令系統(tǒng)、梯形圖編制、典型系統(tǒng)的控制方式和可編程控制器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟等.2個(gè)部分中均涉及到典型系統(tǒng)的控制方式，對(duì)控制系統(tǒng)的工作原理介紹得比較詳細(xì)，但對(duì)具體實(shí)例中機(jī)床、設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作原理介紹得較少.在維系知識(shí)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)性和完整性的前提條件下，不同專(zhuān)業(yè)在選擇具體案例時(shí)應(yīng)注意結(jié)合本專(zhuān)業(yè)的特色，在教學(xué)大綱或教材使用說(shuō)明中注明專(zhuān)業(yè)范圍內(nèi)應(yīng)理解、掌握并能應(yīng)用的知識(shí)點(diǎn).

根據(jù)機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革的需要，為了滿(mǎn)足我校的人才培養(yǎng)目標(biāo)要求，我們對(duì)教學(xué)內(nèi)容做了如下改革：

1）適當(dāng)調(diào)整教材內(nèi)容.教學(xué)內(nèi)容要與時(shí)俱進(jìn)，體現(xiàn)最新的科學(xué)知識(shí)，我們將教材中已過(guò)時(shí)的知識(shí)予以刪除，把與專(zhuān)業(yè)相關(guān)的新知識(shí)、新技術(shù)、新工藝、新方法及時(shí)補(bǔ)充進(jìn)去，使教學(xué)內(nèi)容能與時(shí)代發(fā)展同步.我們的具體做法如下：在教材的選擇上進(jìn)行了調(diào)整，積極選用并自編含有最新PLC技術(shù)理論和實(shí)例的教材，采用了比較適合機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的教材《工廠電氣與PLC控制技術(shù)》[2].在安排課程內(nèi)容時(shí)，更偏重于PLC相關(guān)內(nèi)容的講解，對(duì)機(jī)床電氣部分的內(nèi)容予以弱化.所謂弱化是指可將一些基礎(chǔ)電路結(jié)合到實(shí)際機(jī)床電路分析中，這樣不僅可以節(jié)省課時(shí)，也便于學(xué)生更好地掌握機(jī)床電路的分析方法.針對(duì)工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的現(xiàn)狀，我們選擇目前應(yīng)用最廣泛且具有良好發(fā)展前景的三菱FX2N小型PLC、歐姆龍和西門(mén)子S7-200 PLC作為教學(xué)內(nèi)容.

由圖6可知，發(fā)酵溫度對(duì)黃精酸奶稠度的影響較顯著，發(fā)酵溫度為42℃時(shí)酸奶的稠度最大；黃精酸奶堅(jiān)實(shí)度的變化受發(fā)酵溫度的影響較小，變化不明顯，當(dāng)42℃發(fā)酵溫度時(shí)黃精酸奶堅(jiān)實(shí)度較高，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)黃精酸奶的稠度受時(shí)間的影響較大，而堅(jiān)實(shí)度的變化不明顯；且研究數(shù)據(jù)表明黃精酸奶的稠度和堅(jiān)實(shí)度測(cè)量值與感官評(píng)分具有較好的相關(guān)性。李思寧等人[11]研究表明，發(fā)酵溫度在小范圍波動(dòng)時(shí)對(duì)酸奶的質(zhì)構(gòu)影響不大，波動(dòng)范圍大時(shí)則有較大的影響，黃強(qiáng)等人[12]的研究也發(fā)現(xiàn)隨著發(fā)酵溫度的升高，凝固型酸奶的硬度有增加趨勢(shì)，這與該試驗(yàn)的研究結(jié)果相同。

我們還在教學(xué)中刪減了部分傳統(tǒng)接觸繼電器的控制內(nèi)容，如20世紀(jì)六七十年代的機(jī)床電氣控制內(nèi)容，增加了電力拖動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)的介紹，還增加了機(jī)床電氣的安全性、可靠性等內(nèi)容.編程器的相關(guān)內(nèi)容已經(jīng)過(guò)時(shí)，也予以刪除；拓展增加了PLC應(yīng)用技術(shù)知識(shí)、聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)議、人機(jī)界面、組態(tài)王的應(yīng)用等內(nèi)容.

2）適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容中理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的比例.增加實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，突出應(yīng)用性和實(shí)踐性.

本校采用的是三菱公司的FX2N-64MR型PLC進(jìn)行教學(xué)，它與上位計(jì)算機(jī)通過(guò)RS232C進(jìn)行連接,只要在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行Fxgpwin軟件，就可編輯、修改甚至監(jiān)控程序的運(yùn)行；然后再將PLC的輸入、輸出端子接到相應(yīng)的電氣元件設(shè)備上（如按鈕、行程開(kāi)關(guān)、電機(jī)），之后就可以進(jìn)行調(diào)試了[3].傳統(tǒng)教學(xué)只重視理論教學(xué)，對(duì)實(shí)踐教學(xué)不夠重視，相應(yīng)教學(xué)內(nèi)容也偏少.例如：在繼電、接觸器控制部分教學(xué)中，教師僅講授控制電路原理分析及基本控制電路；在PLC應(yīng)用部分則只講述PLC的結(jié)構(gòu)和工作原理，PLC的指令系統(tǒng)、編程方法和PLC應(yīng)用舉例等內(nèi)容，有關(guān)位置安裝圖、電氣接線圖及其安裝、調(diào)試等工藝設(shè)計(jì)方面幾乎均未涉及.在進(jìn)行課程教學(xué)改革后，我們適當(dāng)增加了這些方面的內(nèi)容，使理論教學(xué)與工程實(shí)際更加貼近，結(jié)合更加緊密.此外，為了使學(xué)生得到更好的工程實(shí)踐鍛煉，在完成PLC內(nèi)容的教學(xué)及實(shí)訓(xùn)工作，學(xué)生已基本掌握了PLC理論知識(shí)和編程技巧后，我們給學(xué)生安排約1周課時(shí)，讓其選擇容量適宜的PLC控制課題.這樣可以讓學(xué)生從PLC的使用、電氣系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)、電氣元件選擇、安裝工藝、調(diào)試方法等各方面經(jīng)歷一個(gè)完整的工程設(shè)計(jì)練習(xí)，接受成為一名工程師的基本素質(zhì)訓(xùn)練.采用理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法，有助于畢業(yè)生走上工作崗位后能盡快適應(yīng)實(shí)際工作的需要.

3）教學(xué)內(nèi)容要注重實(shí)用性，要讓學(xué)生能看懂、能學(xué)會(huì)、能用上，不要拘泥于原有的條條框框，不盲目追求知識(shí)的結(jié)構(gòu)性和系統(tǒng)性,教學(xué)中教師要適當(dāng)減少理論公式的推導(dǎo).

4 教學(xué)方法的改革和創(chuàng)新

在教學(xué)方法改革中，我們將多種教學(xué)手段綜合靈活運(yùn)用，收效良好.

1）在課堂教學(xué)中，我們將實(shí)物展示、實(shí)驗(yàn)與多媒體課件進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,以此幫助學(xué)生更好地理解機(jī)床電氣控制原理及機(jī)床的操作方法.

2）借助現(xiàn)代教育技術(shù)手段，幫助學(xué)生全面掌握教學(xué)內(nèi)容，促使其將表面知識(shí)深化并轉(zhuǎn)化為“內(nèi)存”，在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力.

在教學(xué)中，教師要注意將教學(xué)內(nèi)容與學(xué)習(xí)情境相配合，可以實(shí)施的具體教學(xué)手段有課程多媒體教學(xué)課件、網(wǎng)上互動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)、項(xiàng)目仿真實(shí)訓(xùn)等.要充分利用多媒體技術(shù)能綜合處理和控制文字、聲音、圖形、圖像、動(dòng)畫(huà)的能力，以靈活而多方位、立體化的方式將信息知識(shí)形象生動(dòng)地展示給學(xué)生，以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升其想象力和創(chuàng)造力，力求收到良好的教學(xué)效果.我們還充分挖掘網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)勢(shì)，讓學(xué)生可以隨時(shí)隨地通過(guò)網(wǎng)絡(luò)完成課程學(xué)習(xí)和自評(píng)，這樣做突破了實(shí)訓(xùn)室的局限性，擴(kuò)大了教學(xué)時(shí)空；同時(shí)，我們還利用一些可模擬硬件PLC的仿真軟件，對(duì)PLC程序進(jìn)行離線仿真與調(diào)試.多媒體為建立理論教學(xué)與計(jì)算機(jī)模擬仿真、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)與綜合設(shè)計(jì)相結(jié)合的多維PLC教學(xué)新體系創(chuàng)立了條件，能更好地滿(mǎn)足學(xué)生的求知欲望，也為學(xué)生提供了更多的實(shí)踐機(jī)會(huì).機(jī)床電氣控制的教學(xué)不僅要有理論知識(shí)的講解，更重要的是要開(kāi)啟學(xué)生的思維，使學(xué)生能有意識(shí)、有目的地進(jìn)行思考和感知.

3）強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力.我們?cè)诮虒W(xué)改革中明確了新的教學(xué)思路，優(yōu)化了教學(xué)實(shí)驗(yàn)大綱，讓學(xué)生通過(guò)基本實(shí)驗(yàn)掌握一些基本技能，獲得對(duì)知識(shí)的感性認(rèn)識(shí).安排的具體實(shí)驗(yàn)見(jiàn)表1.

表1 基本實(shí)驗(yàn)一覽表

4）在教學(xué)中積極采用案例教學(xué)法組織教學(xué).案例教學(xué)法是一種引導(dǎo)學(xué)生對(duì)案例進(jìn)行學(xué)習(xí)、分析、討論，從而培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的教學(xué)方法.

在每次上課前，教師應(yīng)針對(duì)不同的工業(yè)設(shè)計(jì)要求學(xué)生查閱資料，對(duì)不同學(xué)生的方案分別進(jìn)行講評(píng)，點(diǎn)評(píng)時(shí)穿插基礎(chǔ)理論知識(shí)，使學(xué)生能在設(shè)計(jì)中學(xué)會(huì)知識(shí).例如：讓學(xué)生采用可編程控制器設(shè)計(jì)電梯線路時(shí)，學(xué)生編制出多種指令程序.教師可讓學(xué)生驗(yàn)證各自的程序，發(fā)現(xiàn)其程序的優(yōu)與劣.教師將學(xué)生的答案進(jìn)行集中求同處理，從程序?qū)嵤╇y易程度、運(yùn)行時(shí)間、可靠性等方面，得到不同角度的最優(yōu)方案.這樣有利于提高學(xué)生的思維能力和靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，不斷提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果.

在實(shí)際教學(xué)中，筆者將每個(gè)課程設(shè)計(jì)題目作為一個(gè)案例.每個(gè)課程設(shè)計(jì)題目占用1周時(shí)間，在綜合考慮工程實(shí)用性和難易程度的情況下，筆者精心編制了課程設(shè)計(jì)題目（見(jiàn)表2），悉心指導(dǎo)學(xué)生編程并調(diào)試程序，協(xié)助學(xué)生最終完成設(shè)計(jì)，有效提升了學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力.

5 結(jié)語(yǔ)

一門(mén)課程的教學(xué)改革是一個(gè)綜合性課題，涉及師資力量的建設(shè)、教輔人員的配備、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和教學(xué)環(huán)境建設(shè)等諸多因素，這些還有待在今后的教學(xué)工作中進(jìn)一步研究.

根據(jù)肇慶學(xué)院“機(jī)電一體化”的專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，幾年來(lái)通過(guò)對(duì)教學(xué)基本思想和原則的修正，以及對(duì)教學(xué)內(nèi)容和方法的改革，教學(xué)改革已經(jīng)取得了初步成效.學(xué)生的綜合應(yīng)用能力、實(shí)際動(dòng)手能力、工程設(shè)計(jì)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力均得到不同程度的提高，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教師的教學(xué)水平也得以提升.

[1]郭貴中.機(jī)床電氣與PLC課程教學(xué)中的問(wèn)題與對(duì)策[J].吉林省教育學(xué)院學(xué)報(bào),2012(6):35-36.

[2]張振國(guó),方承遠(yuǎn).工廠電氣與PLC控制技術(shù)[M].4版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011:55-60.

[3]田瑞庭.可編程序控制應(yīng)用技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1994:102-104.