楊永奇

摘要：隨著我國職業(yè)教育的蓬勃發(fā)展，改革的不斷深化，各種體現(xiàn)職業(yè)教育特點(diǎn)的具有鮮明校企結(jié)合，緊緊依托企業(yè)、貼近企業(yè)需求的教學(xué)方法不斷涌現(xiàn)。其中“一體化教學(xué)”是實(shí)現(xiàn)職業(yè)教育目標(biāo)非常有效的方法和實(shí)踐從其產(chǎn)生以來體現(xiàn)出了極強(qiáng)的生命力，為我國各級各類職業(yè)教育的發(fā)展發(fā)揮了重要的作用。而支撐一體化教學(xué)過程的支撐性的文件就是一體化教學(xué)工作頁。工作頁肩負(fù)指導(dǎo)教學(xué)的全過程，既包括學(xué)生技能訓(xùn)練，也包括知識學(xué)習(xí)，最為重要的是要通過一體化工作頁的教學(xué)實(shí)施，教會學(xué)生如何進(jìn)行更有效的學(xué)習(xí)，促進(jìn)培養(yǎng)其自主學(xué)習(xí)能力的提高，從而掌握專業(yè)必備的技能和知識。

關(guān)鍵詞：242-1報(bào)泵系統(tǒng)電氣裝調(diào)（音頻器控制）一體化教學(xué)工作頁

經(jīng)過大量的前期調(diào)研和充分的準(zhǔn)備，歷時(shí)一個(gè)多月的艱苦努力，開發(fā)編寫完成了電力電子設(shè)備電氣裝調(diào)課程中242-1氣泵系統(tǒng)電氣裝調(diào)（變頻器控制）教學(xué)任務(wù)的一體化教學(xué)工作頁。該工作頁經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐的不斷修改完善，已經(jīng)成為該課程教學(xué)過程的重要指導(dǎo)性文件，并在培養(yǎng)學(xué)生相關(guān)專業(yè)技能和知識的過程中發(fā)揮重要的作用。筆者就該工作頁開發(fā)的過程和得到的一些收獲和體會做了詳細(xì)的介紹。

職業(yè)技術(shù)學(xué)院開展一體化教學(xué)改革已有10余個(gè)年頭，目前大部分的課程已經(jīng)全部按照一體化教學(xué)方式進(jìn)行了改革。筆者承擔(dān)了“242-1氣泵系統(tǒng)電氣裝調(diào)（變頻器控制）”教學(xué)任務(wù)一體化教學(xué)工作頁的開發(fā)和編寫。該教學(xué)任務(wù)主要實(shí)現(xiàn)對本專業(yè)學(xué)生在交流變頻調(diào)速領(lǐng)域的相關(guān)技能和知識的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練。一體化教學(xué)工作頁對于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，掌握本專業(yè)和本門課程的專業(yè)技能和知識具有非常重要的作用。在編寫工作頁的同時(shí)，筆者對如何編寫一個(gè)質(zhì)量更高，對教學(xué)過程指導(dǎo)性更強(qiáng)的工作頁也有一些體會，相信這些體會對后期的教學(xué)和其他一體化工作頁的開發(fā)都會產(chǎn)生積極的影響。

一、課程背景

電力電子設(shè)備電氣裝調(diào)課程是筆者所在學(xué)院機(jī)電系電氣自動化設(shè)備安裝與維修專業(yè)高級工階段的核心專業(yè)課程。它在電氣自動化設(shè)備安裝與維修專業(yè)高級工人才培養(yǎng)方案核心一體化課程設(shè)置中的位置見表1。

從表1中可以看到，它是4門核心一體化專業(yè)課程中課時(shí)安排較多的課程，其重要性不言而喻，對培養(yǎng)學(xué)生在交直流調(diào)速領(lǐng)域的專業(yè)技能和知識具有重要的地位。

該課程需要學(xué)生掌握的專業(yè)技能和知識的要求來源于兩個(gè)方面，一是國家相關(guān)職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，二是相關(guān)企業(yè)崗位的具體需求。該職業(yè)國家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)職業(yè)技能和知識涉及交流變頻調(diào)速的內(nèi)容如下。

第一，變頻器認(rèn)識和維護(hù)。要求能識別交流變頻器的操作面板、電源輸入端、電源輸出端及控制端、交流變頻器的組成和應(yīng)用基礎(chǔ)知識；能按照交流變頻器使用手冊對照出錯(cuò)代碼，確認(rèn)故障類型。

第二，交流傳動系統(tǒng)讀圖與分析。要求能讀懂交流傳動系統(tǒng)原理圖，分析系統(tǒng)組成及各部分的作用自動控制基本知識；能分析交流傳動系統(tǒng)中各控制單元的工作原理及整個(gè)系統(tǒng)的工作原理。

第三，交流傳動系統(tǒng)裝調(diào)。要求能對交流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行安裝、接線、調(diào)試、運(yùn)行、測量，交流調(diào)速裝置應(yīng)用知識。能對應(yīng)用交流變頻器的調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行安裝、接線、調(diào)試、運(yùn)行、測量，掌握交流變頻器應(yīng)用知識。

第四，交流傳動系統(tǒng)維修。要求能分析并排除交流調(diào)速裝置外為主電路的故障。交流調(diào)速系統(tǒng)常見故障及解決方法，能分析并排除變頻器外圍主電路的故障，變頻器調(diào)速系統(tǒng)常見故障及解決方法。

筆者學(xué)院機(jī)電系“電氣自動化設(shè)備安裝與維修”專業(yè)分別與北京長征天民高科技有限公司和京東方科技集團(tuán)股份有限公司（BOE）共同組建了“長征天民”和“京東方”訂單班。北京長征天民高科技有限公司和京東方科技集團(tuán)股份有限公司（BOE）屬北京市高新技術(shù)制造企業(yè)。這兩家單位均對維修電工崗位有大量的用工需求，且對用工人員提出了非常明確的技能和知識的要求，主要包括負(fù)責(zé)公司高低壓電力系統(tǒng)的維護(hù)、負(fù)責(zé)高低壓電氣設(shè)備的檢測、維修工作，并能夠獨(dú)立完成公司各類電氣設(shè)備維修、保養(yǎng)、檢修等工作。其中高低壓電氣設(shè)備就包括大量的交直流傳動設(shè)備，尤其是涉及交流傳動和變頻器類設(shè)備，幾乎存在于整個(gè)生產(chǎn)流程的全過程。

根據(jù)以上的調(diào)研和分析，確定“242-1氣泵系統(tǒng)電氣裝調(diào)（變頻器控制）”教學(xué)任務(wù)主要是實(shí)現(xiàn)對本專業(yè)學(xué)生在交流變頻調(diào)速領(lǐng)域的相關(guān)技能和知識的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練提高。

二、工作頁教學(xué)任務(wù)載體的選擇設(shè)計(jì)

在現(xiàn)代制造企業(yè)中，無論是連續(xù)的自動化生產(chǎn)線還是單臺設(shè)備的控制，交流傳動控制無處不在，尤其是變頻器的應(yīng)用，達(dá)到了空前的水平。在變頻器的應(yīng)用中，一般均配合PLC實(shí)現(xiàn)就地控制與遠(yuǎn)程控制的切換。由于應(yīng)用的普遍性，變頻器及其附屬設(shè)備會經(jīng)常出現(xiàn)各種故障。因此，要求維修技術(shù)人員必須具備相關(guān)系統(tǒng)和設(shè)備的應(yīng)用、維護(hù)、保養(yǎng)及故障的處理能力。同時(shí)，應(yīng)具備電氣原理圖樣識圖，對變頻器和PLC等設(shè)備進(jìn)行安裝、電氣參數(shù)配置、控制程序編程調(diào)試等方面的技能。

根據(jù)以上的分析，并結(jié)合學(xué)院實(shí)訓(xùn)室實(shí)訓(xùn)設(shè)備的具體情況，本門課程的載體設(shè)計(jì)利用變頻器控制給其他設(shè)備提供氣體動力源的242-1氣泵系統(tǒng)。本任務(wù)的開展就依托該真實(shí)的工作項(xiàng)目，即完成交流變頻器控制242-1氣泵系統(tǒng)裝調(diào)這樣一個(gè)工作。

該項(xiàng)目的具體內(nèi)容是采用臺達(dá)多功能、可彈性擴(kuò)充、迷你型VFD-E系列的VFD220E43A/43C交流電動機(jī)驅(qū)動器實(shí)現(xiàn)對242-1氣泵系統(tǒng)的控制?？刂品绞讲捎米冾l器外部模擬量和分段開關(guān)量兩種控制方式，配合SIMENS$7-200系列的$7-224XP CN型控制器，實(shí)現(xiàn)對242-1氣泵系統(tǒng)的變頻控制。以上所需試驗(yàn)設(shè)備目前在實(shí)訓(xùn)室中都有若干套，完全滿足開展“242-1氣泵系統(tǒng)電氣裝調(diào)（變頻器控制）”教學(xué)任務(wù)的需要。項(xiàng)目載體的連接示意圖如下圖所示。

三、工作頁教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

教學(xué)任務(wù)載體設(shè)計(jì)完成后，就可以確定本教學(xué)任務(wù)的具體教學(xué)目標(biāo)了。依據(jù)課程背景的調(diào)研情況和教學(xué)任務(wù)載體的特點(diǎn)，確定本教學(xué)任務(wù)的學(xué)習(xí)目標(biāo)為學(xué)生應(yīng)具備以變頻器為核心的交流傳動系統(tǒng)裝調(diào)能力。具體的要求為相關(guān)人員接受任務(wù)后，需要討論分析安裝圖樣要求，理解交流傳動系統(tǒng)電氣控制線路的設(shè)計(jì)方法，共同制訂安裝方案，制定交流傳動系統(tǒng)電氣控制線路的設(shè)計(jì)方法、交流變頻器的調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行安裝、接線、調(diào)試、運(yùn)行、測量方法和交流變頻器與其他自動化控制設(shè)備的聯(lián)系方法和調(diào)試方法。方法制定完成后，準(zhǔn)備安裝工具及材料，獨(dú)立安裝，并參與后續(xù)的調(diào)試工作。學(xué)習(xí)完本課程后，能勝任電力電子設(shè)備的電氣的安裝調(diào)試工作，具體學(xué)習(xí)目標(biāo)總結(jié)如下：通過閱讀、分析任務(wù)單，確認(rèn)任務(wù)性質(zhì)，類別等，根據(jù)任務(wù)要求，明確工作內(nèi)容；通過勘查現(xiàn)場，制定任務(wù)的裝調(diào)方案；掌握通用變頻器的結(jié)構(gòu)、功能和原理；掌握通用變頻器的操作及工作原理；掌握變頻器交流調(diào)速系統(tǒng)電氣控制線路的一般設(shè)計(jì)方法；能夠具備以變頻器為核心的交流傳動系統(tǒng)裝調(diào)能力；掌握交流變頻器與其他自動化控制設(shè)備的聯(lián)系方法和調(diào)試方法；根據(jù)裝調(diào)方案進(jìn)行安裝和調(diào)試；學(xué)習(xí)《電氣設(shè)備安裝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》，電業(yè)安全工作規(guī)程等，能按照安裝圖的要求進(jìn)行定位安裝；學(xué)習(xí)《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50150-2006），配合驗(yàn)收，交付使用的過程和方法；培養(yǎng)環(huán)保節(jié)能意識，理解并嚴(yán)格執(zhí)行5s管理制度；培養(yǎng)安全第一的思想以及時(shí)刻注重自身和周圍環(huán)境安全狀況的習(xí)慣。

教學(xué)任務(wù)完成后的最終學(xué)習(xí)成果為形成一套采用臺達(dá)VFD-E系列的VFD220E43A/43C交流電動機(jī)驅(qū)動器，采用變頻器外部模擬量和分段開關(guān)量兩種控制方式，配合SIMENS S7-200系列的S7-224XP CN型控制器，實(shí)現(xiàn)對242-1氣泵系統(tǒng)的變頻控制。

四、工作頁一體化教學(xué)過程的設(shè)計(jì)

根據(jù)裝調(diào)類一體化教學(xué)過程的特點(diǎn)和裝調(diào)類教學(xué)任務(wù)的基本要求，本任務(wù)的教學(xué)過程及環(huán)節(jié)安排見如表2。裝調(diào)類一體化教學(xué)過程設(shè)計(jì)源于真實(shí)的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)開發(fā)方法，從前期調(diào)研準(zhǔn)備到系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)與設(shè)備選型，再到安裝調(diào)試，詳細(xì)掌握系統(tǒng)架構(gòu)的原理，設(shè)備組態(tài)、配置與編程等，再次是整體調(diào)試，功能驗(yàn)證。由于我們是課程的教學(xué)，還需要一個(gè)由點(diǎn)到面的過程，進(jìn)行知識和技能的拓展，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的教學(xué)過程。

下面就各個(gè)一體化工作頁教學(xué)階段的詳細(xì)教學(xué)過程分別闡述。

1.接受任務(wù)

本教學(xué)活動主要目的是為了做好教學(xué)任務(wù)開展的前期準(zhǔn)備，包括實(shí)訓(xùn)的環(huán)境，設(shè)備，參數(shù)等內(nèi)容。通過該活動，我們要求學(xué)生學(xué)習(xí)以下內(nèi)容：了解本教學(xué)任務(wù)的核心內(nèi)容，做到心中有數(shù)；了解實(shí)訓(xùn)場所的基本情況，包括環(huán)境參數(shù)、主要設(shè)備、材料等情況，為實(shí)訓(xùn)的順利進(jìn)行打下基礎(chǔ)；了解實(shí)訓(xùn)的常規(guī)要求，明了參與實(shí)訓(xùn)的人員如何做到按照企業(yè)的要求做好實(shí)訓(xùn)各項(xiàng)工作；了解交流變頻器控制242-1氣泵系統(tǒng)的主要硬件設(shè)備和要實(shí)現(xiàn)的主要控制功能；了解氣泵的主要功能、硬件組成及控制要求。

2.制訂聯(lián)調(diào)方案

本教學(xué)活動主要目的是確定裝調(diào)的方案。通過制訂裝調(diào)方案，使學(xué)生了解控制系統(tǒng)主要設(shè)備的選型，控制系統(tǒng)控制方式的確定的依據(jù)和原理，設(shè)備安裝的主要原則，主要步驟和方法，以及系統(tǒng)整體安裝調(diào)試的注意事項(xiàng)。通過該活動，我們要求學(xué)生學(xué)習(xí)以下內(nèi)容：242-1氣泵系統(tǒng)電氣裝調(diào)控制系統(tǒng)裝調(diào)工作流程；變頻器、PLC、空氣開關(guān)，穩(wěn)壓電源等器件的裝調(diào)技術(shù)要求；242-1氣泵系統(tǒng)電氣裝調(diào)控制系統(tǒng)裝調(diào)的安全措施；242-1氣泵系統(tǒng)電氣裝調(diào)控制系統(tǒng)調(diào)試、通電試車的安全措施。

3.現(xiàn)場聯(lián)調(diào)

本活動過程是整個(gè)教學(xué)活動的核心，主要的技能和知識訓(xùn)練基本都在這個(gè)階段來實(shí)現(xiàn)。教學(xué)過程始終要遵循技能訓(xùn)練為主，同時(shí)融入知識學(xué)習(xí)。本階段教學(xué)要突出系統(tǒng)控制設(shè)備的功能原理學(xué)習(xí)，包括變頻器、PLC等主要設(shè)備的操作、配置、編程等方法，控制系統(tǒng)體系架構(gòu)的構(gòu)成及原理等都應(yīng)該在本階段教學(xué)中完成。通過該活動，我們將學(xué)習(xí)以下內(nèi)容：變頻器、PLC、穩(wěn)壓電源、空氣開關(guān)、繼電器等器件裝調(diào)的步驟、要點(diǎn)和原因；VFD220E43A變頻器連接方式和方法；$7-200 CPU224 XP CN模塊裝接和DI/DO和AI/AO接口原理機(jī)接線方法；242-1氣泵系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)電路連接方式和方法；基本編程方法及程序識讀；242-1氣泵系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)測試；242-1氣泵系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)功能調(diào)試的步驟、要點(diǎn)。

4.驗(yàn)收交付

本教學(xué)活動的教學(xué)要求學(xué)生經(jīng)過前幾個(gè)過程的學(xué)習(xí)和實(shí)操訓(xùn)練，能夠真正從整體上建立一個(gè)完整的控制系統(tǒng)的概念。從整體功能試驗(yàn)這個(gè)角度，再次進(jìn)行反思和總結(jié)，從實(shí)踐上要知道控制系統(tǒng)構(gòu)成的詳細(xì)內(nèi)容。最重要的是理解控制系統(tǒng)選型，設(shè)計(jì)、編程、調(diào)試都是為了滿足控制對象的需要，實(shí)現(xiàn)242-1氣泵的控制。通過該活動，我們要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成本站外觀、功能、備品備件數(shù)量等方面的驗(yàn)收，并正確填寫驗(yàn)收單。

5.總結(jié)與拓展

本教學(xué)活動作為重要的一個(gè)教學(xué)部分，要充分體現(xiàn)一體化課程技能與知識由點(diǎn)到面的過程。適當(dāng)進(jìn)行總結(jié)與回顧，進(jìn)行技能和知識的必要延伸與拓展，從而讓學(xué)生掌握本門課程所涉及技能和知識的全部內(nèi)容。通過該活動，我們要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)對本任務(wù)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行回顧、分析并對關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行強(qiáng)化，對同類任務(wù)進(jìn)行拓展練習(xí)。

五、22作頁開發(fā)過程需要考慮的若干問題

在開發(fā)編寫電力電子設(shè)備電氣裝調(diào)課程“242-1氣泵系統(tǒng)電氣裝調(diào)（變頻器控制）”教學(xué)任務(wù)一體化教學(xué)工作頁的過程中，筆者在一體化工作頁任務(wù)及載體選擇和使用等幾個(gè)方面有一些心得和體會，總結(jié)如下。

第一，工作頁工作任務(wù)的來源是相關(guān)的職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)崗位的技能需求，必須依此來設(shè)計(jì)工作頁的教學(xué)任務(wù)，否則就失去了一體化教學(xué)的真正意義。

第二，教學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)完成后，需要精心策劃并選取工作頁任務(wù)的載體。一體化工作頁任務(wù)載體的選擇要遵循以下幾個(gè)要點(diǎn)：任務(wù)載體首先必須滿足相關(guān)的職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)的職業(yè)技能培訓(xùn)和知識的學(xué)習(xí)的需要；任務(wù)載體必須是具體的，能夠有的放矢地設(shè)計(jì)相關(guān)的技能培訓(xùn)和知識的學(xué)習(xí)過程；任務(wù)載體必須是難易適度的，最好與課程受眾的知識水平相當(dāng)；任務(wù)載體必須是實(shí)訓(xùn)體系中非常容易找到的，且配置的臺套數(shù)必須滿足實(shí)際教學(xué)開展的需要。

第三，設(shè)計(jì)工作頁要通盤考慮，設(shè)計(jì)工作頁的同時(shí)應(yīng)該同步設(shè)計(jì)教學(xué)過程。包括各部分任務(wù)學(xué)時(shí)的分配，教學(xué)內(nèi)容的編排，實(shí)操訓(xùn)練與理論知識的交替進(jìn)行方法都應(yīng)該在設(shè)計(jì)階段考慮周全。

第四，一體化工作頁教學(xué)過程開發(fā)設(shè)計(jì)需要同時(shí)考慮的幾個(gè)問題：教學(xué)過程開發(fā)要始終遵循教會學(xué)生進(jìn)行自主性的學(xué)習(xí)，掌握學(xué)習(xí)的方法和目標(biāo)，更多地設(shè)計(jì)指導(dǎo)性的自主學(xué)習(xí)過程；教學(xué)過程開發(fā)要考慮高效地指導(dǎo)課程教學(xué)的開展，教學(xué)過程進(jìn)度設(shè)計(jì)要符合教學(xué)過程的特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況，要體現(xiàn)一定的伸縮度；教學(xué)過程開發(fā)始終要與實(shí)現(xiàn)教學(xué)任務(wù)為中心目標(biāo)，每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)都要體現(xiàn)技能培訓(xùn)和知識傳授的有機(jī)統(tǒng)一，做到實(shí)踐教學(xué)與理論知識學(xué)習(xí)的有機(jī)統(tǒng)一。

第五，建議開發(fā)工作頁過程與課程教學(xué)過程設(shè)計(jì)最好由同組教師共同開發(fā)，如無法共同開發(fā)，最好開發(fā)工作頁的教師能夠結(jié)合自己對工作頁的理解給予使用者明確的指導(dǎo)，如給出明確的教學(xué)實(shí)施建議等，以免由于對工作頁理解上的差異影響工作頁的教學(xué)效果。

第六，建議教學(xué)過程始終要遵循以工作頁為主線的方針，在完成項(xiàng)目過程中掌握技能，學(xué)習(xí)知識。不要出現(xiàn)將工作頁只是作為作業(yè)本來使用，而課程的授課主線與工作頁完全無關(guān)的情況。

建議使用工作頁教學(xué)過程中，為了提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，學(xué)生應(yīng)分組進(jìn)行學(xué)習(xí)和實(shí)踐活動，多采用學(xué)生間互相講解，學(xué)生間互相考問，學(xué)生成果互相展示等互動性的教學(xué)方法，以此來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)的效果。