基于工程中心的“機電傳動與控制”課程實踐教學改革研究

舒澤芳等

摘 要： “機電傳動與控制”課程是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的核心課程，其傳統(tǒng)實踐教學依托相關(guān)教學型設(shè)備，以完成電機控制及調(diào)速等驗證性實驗為主要內(nèi)容。實踐教學中既沒有融入先進的電機控制理念和技術(shù)，又缺乏相應(yīng)的工程背景。項目組依托三菱自動化工程中心進行“機電傳動與控制”課程實踐教學改革，通過設(shè)計具備工程特點的實驗項目，有效解決上述問題，教學效果良好。

關(guān)鍵詞： 機電傳動與控制 工程中心 實踐教學改革

機電傳動控制的目的是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，實現(xiàn)生產(chǎn)機械的啟動、停止及速度調(diào)節(jié)，滿足各種生產(chǎn)工藝過程的要求，保證生產(chǎn)過程正常進行[1]?！皺C電傳動與控制”課程是機制專業(yè)的核心專業(yè)課程，是機和電的紐帶。由于該課程具備極強的實踐性，其實踐教學效果往往決定了課程整體的教學效果，如何有效開展課程的實踐教學成了相關(guān)教學改革的研究熱點。

1.“機電傳動與控制”課程實踐教學存在的問題

1.1實踐教學設(shè)備缺乏工程實用性。

目前，“機電傳動與控制”課程實踐教學中所使用的實驗設(shè)備均屬于整體式驗證型實驗設(shè)備，與真實生產(chǎn)環(huán)境中的工程設(shè)備相差甚遠。實驗設(shè)備的整體式導致在具體實操時所需要連接的線纜較少，使學生缺少實際的動手操作訓練，缺少對線纜選擇、接線端子制作、緊固等工程技能的了解和掌握。同時由于實驗設(shè)備中電機沒有連接實際負載，在缺少實際被控對象的環(huán)境下，無法有效地進行調(diào)速控制實驗，使學生在理解交直流調(diào)速原理時難度加大。

1.2實踐教學設(shè)備自動化及信息化程度較低。

大多數(shù)傳統(tǒng)的教學設(shè)備仍采用繼電器接觸器控制系統(tǒng)，較少涉及主流控制技術(shù)，如可編程邏輯控制器、觸摸屏、變頻器、控制總線等，導致學生無法了解和掌握主流控制器和控制方法在電機控制領(lǐng)域的應(yīng)用，學生畢業(yè)后無法迅速適應(yīng)生產(chǎn)現(xiàn)場的實際控制需求。

1.3實驗項目缺乏工程背景。

傳統(tǒng)實驗項目設(shè)置大多缺乏工程背景，僅進行相關(guān)原理的驗證。比如直流電機PWM調(diào)速實驗、異步電動機調(diào)壓調(diào)速實驗等，僅完成原理驗證，并未融入相應(yīng)的工程應(yīng)用背景，學生缺乏對電機控制技術(shù)的應(yīng)用場合及背景的分析理解，導致學生分析解決實際工程問題的能力無法通過實驗實訓得到提高。

2.基于工程中心的“機電傳動與控制”課程實踐教學改革

2.1建立工程中心。

為解決“機電傳動與控制”課程實踐教學中存在的問題，同時結(jié)合學院自身的發(fā)展規(guī)劃，貴陽學院聯(lián)合三菱電機建立了三菱自動化聯(lián)合工程中心。中心作為三菱電機在中國的第二個自動化聯(lián)合工程中心，兼顧實踐實訓和認證培訓，中心包含三菱電機各類主流自動化產(chǎn)品，使學生接受可編程邏輯控制器、變頻器、觸摸屏及CC-LINK總線等全方位實踐教學。由于中心大多數(shù)設(shè)備和機電傳動控制技術(shù)密切相關(guān)，中心的建立為“機電傳動與控制”課程的實踐教學提供了良好的平臺。

同時，將傳統(tǒng)的驗證型實驗設(shè)備進行了相應(yīng)改造，將整體式實驗柜改造成分立式實驗柜。使得按鈕、開關(guān)、接觸器繼電器、電機、可編程邏輯控制器、變頻器、觸摸屏等均成為分立元件。學生必須通過合理設(shè)計電路，自行制作接線端子并將這些分立元件連接成合理的電機控制系統(tǒng)。

2.2調(diào)整實踐教學環(huán)節(jié)，突出工程訓練。

將實踐環(huán)節(jié)劃分成基礎(chǔ)部分和實訓部分，基礎(chǔ)部分在基礎(chǔ)實驗室完成，采用分立式元件，讓學生熟練掌握直流和交流電機簡單繼電器接觸器控制系統(tǒng)的設(shè)計和工程實現(xiàn)，使學生在電氣線路設(shè)計、各類接線端子制作、線徑選擇、保護裝置使用、布線規(guī)范、低壓電器使用、用電安全等工程技能方面得到良好訓練。實訓部分在工程中心完成，指導教師根據(jù)企業(yè)實際需求并綜合課程核心技能設(shè)計具體的實訓項目，部分實訓項目如下表所示。通過相應(yīng)的實訓項目的實施，使學生掌握實際生產(chǎn)中所使用的主流電機控制技術(shù)，并在較短時間內(nèi)完成真實控制系統(tǒng)的設(shè)計及搭建。

為確保實踐教學效果，采用小班多輪次教學，每次實踐教學由教師和實驗員共同完成，學生現(xiàn)場編程、布線接線?？己朔绞讲捎靡袁F(xiàn)場實操為主實驗報告為輔的形式，考核要點則為設(shè)計規(guī)范性及工藝合理性。

2.3強化課程設(shè)計環(huán)節(jié)的工程性。

在學生完成課程的實踐教學環(huán)節(jié)后，自行組成三五人的設(shè)計團隊，根據(jù)所學理論及實踐知識，結(jié)合工程背景自行完成相關(guān)課程設(shè)計，并上交相應(yīng)的設(shè)計報告。設(shè)計報告內(nèi)容必須包含以下五部分：工程背景分析、設(shè)計目標、設(shè)計方案技術(shù)論證和設(shè)計方案工程論證、設(shè)計圖紙。教師依據(jù)報告內(nèi)容，從技術(shù)可行性、工藝合理性、實施周期合理性、成本合理性、量產(chǎn)合理性等方面進行考評。通過課程設(shè)計環(huán)節(jié)，每位學生經(jīng)歷項目論證、組織實施的全過程，接受系統(tǒng)化的項目工程管理訓練，有效增強學生的工程意識。

3.結(jié)語

實踐表明，基于工程中心的“機電傳動與控制”課程的實踐教學改革使學生接受了良好的機電控制方面的工程化教育，教學效果得到了有效增強。部分學生畢業(yè)后即開始從事機電控制方面的工作，其良好的設(shè)計及工程管理實施能力深得用人單位的好評。

教師在教學過程中應(yīng)認真研究教學理論，并靈活運用教學方法，強化教學的工程意識，真正達到激發(fā)學習興趣、增強課堂教學效果、培養(yǎng)學生工程實踐能力的目的[2]。

參考文獻：

[1]鄧星鐘.機電傳動控制（第五版）[M].武漢：華中科技大學出版社，2009.

[2]許焰，龐佑霞，唐勇.面向工程實踐科研引導教學[J].當代教育理論與實踐，2011，（9）.

基金項目：貴州省高等學校教學內(nèi)容和課程體系改革培育項目“基于新型工業(yè)化需求的機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)三元制教學改革與探索”（項目編號：黔教高2012-426號）；貴陽市高層次創(chuàng)新型青年教師項目“信息化視角下應(yīng)用型本科院校機械專業(yè)課程體系建設(shè)及實踐教學環(huán)節(jié)研究與改革”（項目編號：筑教人發(fā)2014-74號）。