智能照明設(shè)計(jì)在電工實(shí)訓(xùn)分層次教學(xué)中的應(yīng)用

孫萬(wàn)　利春蘭　巴特爾

摘要：實(shí)訓(xùn)課程在對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)過(guò)程中起著舉足輕重的作用。電工實(shí)習(xí)的主要內(nèi)容，應(yīng)根據(jù)學(xué)生所學(xué)專業(yè)的不同，提供不同的電工實(shí)訓(xùn)教學(xué)方案。對(duì)于自動(dòng)化控制類及電器類專業(yè)的學(xué)生，特設(shè)計(jì)了智能照明電路，經(jīng)過(guò)實(shí)踐，智能照明電路在學(xué)生的設(shè)計(jì)能力提高方面起到了積極地作用。

關(guān)鍵詞：電工實(shí)訓(xùn)；自動(dòng)化控制；智能照明

中圖分類號(hào)：G4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.13.074

0引論

如今，實(shí)訓(xùn)課程在高校中的受重視程度與日俱增。尤其是在工科類本科院校及工程類高職院校中，工程實(shí)訓(xùn)課程都是作為教學(xué)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。但是，由于高校中學(xué)生的專業(yè)背景不同，實(shí)訓(xùn)課程對(duì)于所有學(xué)生的要求也要有不同的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)就以本學(xué)校電工實(shí)訓(xùn)為例，探討實(shí)訓(xùn)過(guò)程中的分層次教學(xué)法，以及智能照明設(shè)計(jì)在電工實(shí)訓(xùn)分層次教學(xué)中的應(yīng)用方法及效果。

1電工實(shí)訓(xùn)的主要目的和目前存在的問(wèn)題

電工實(shí)訓(xùn)課程的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)。電工實(shí)訓(xùn)課與傳統(tǒng)意義上的實(shí)驗(yàn)課不同，高校電工實(shí)驗(yàn)一般為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，主要是驗(yàn)證電工實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)思想是否正確，而電工實(shí)訓(xùn)的側(cè)重點(diǎn)主要是培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)。比如，在一個(gè)電路試驗(yàn)中，我們的主要目的是驗(yàn)證電路是否連對(duì)，電路的正常功能能否實(shí)現(xiàn)等，而在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，我們除了實(shí)現(xiàn)電工實(shí)驗(yàn)所需要實(shí)現(xiàn)的基本功能外，還要考慮布線是否科學(xué)美觀，采用的元器件數(shù)量的個(gè)數(shù)，總造價(jià)的高低，功能的穩(wěn)定性，以及能不能有更優(yōu)化的方案等。

2實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的優(yōu)化與改革

電工實(shí)訓(xùn)課程應(yīng)根據(jù)我校實(shí)際，針對(duì)不同專業(yè)的學(xué)生，設(shè)計(jì)不同的教學(xué)大綱，并制定相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容，使所有專業(yè)的學(xué)生都對(duì)電工實(shí)訓(xùn)課程感興趣，并能學(xué)到真真實(shí)實(shí)有用的知識(shí)。對(duì)于文科類的學(xué)生，設(shè)計(jì)家用的、身邊的、比較常見(jiàn)的一些電路。而針對(duì)電類的學(xué)生則不能僅僅停留在驗(yàn)證性的階段，我們可以讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)一些較復(fù)雜的電路，對(duì)于興趣特別濃厚的學(xué)生，則可以組建創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)參加國(guó)內(nèi)一系列的電工大賽，讓學(xué)生在競(jìng)賽中學(xué)習(xí)，在競(jìng)賽中找出不足，用競(jìng)賽來(lái)檢驗(yàn)自己。在實(shí)驗(yàn)室管理方面，應(yīng)該根據(jù)本校的學(xué)生人數(shù)，設(shè)立一定比例的開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室。

2.1安全是前提

電工實(shí)訓(xùn)在操作過(guò)程中，具有一定的危險(xiǎn)性。在操作過(guò)程中，如何做到安全用電是實(shí)驗(yàn)?zāi)芊耥樌M(jìn)行的前提，也是重中之重。

實(shí)驗(yàn)之前，首先要對(duì)學(xué)生進(jìn)行用電安全教育，讓學(xué)生在思想上重視起來(lái)。同時(shí)教會(huì)學(xué)生規(guī)范操作，這些不但能保證學(xué)生在操作過(guò)程中能夠保證自身安全，還為學(xué)生以后走上工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。

2.2制定有差別的教學(xué)計(jì)劃

針對(duì)不同專業(yè)的學(xué)生，制定不同的教學(xué)計(jì)劃。根據(jù)專業(yè)的特點(diǎn)，可將所有學(xué)生分為三大類：非理工類專業(yè)、理工類非電專業(yè)、電類專業(yè)。

2.2.1非理工類專業(yè)學(xué)生實(shí)訓(xùn)內(nèi)容

對(duì)于非理工類學(xué)生，電氣基礎(chǔ)是最薄弱的，好多學(xué)生從高中開(kāi)始就沒(méi)有接觸過(guò)電學(xué)，所以對(duì)這些學(xué)生，應(yīng)主要以日常所能接觸到的電氣教學(xué)為主，包括手電筒的設(shè)計(jì)、家用照明電路的原理、故障維修，電路維護(hù)，家用電器的電路講解及故障維修等等，這些內(nèi)容因?yàn)槲覀內(nèi)粘Ｄ軌蚪?jīng)常接觸到，所以學(xué)生比較感興趣。

2.2.2理工非電類專業(yè)學(xué)生實(shí)訓(xùn)內(nèi)容

對(duì)于理工類非電專業(yè)，這種專業(yè)類型的學(xué)生，都是有一定的電學(xué)基礎(chǔ)的，他們?cè)诟咧须A段就已經(jīng)系統(tǒng)的學(xué)過(guò)電學(xué)了，但在大學(xué)階段對(duì)電學(xué)還沒(méi)有更進(jìn)一步的學(xué)習(xí)，他們對(duì)電的理解還只是停留在高中時(shí)期的理論階段，對(duì)于這些專業(yè)的學(xué)生，除了教授他們?nèi)粘Ｕ彰麟娐返群?jiǎn)單的入門(mén)電路外，還應(yīng)增加電動(dòng)機(jī)的控制電路（電動(dòng)、連續(xù)運(yùn)行、正反轉(zhuǎn)控制），變頻器的簡(jiǎn)單運(yùn)行，PLC入門(mén)知識(shí)等。

2.2.3電類專業(yè)學(xué)生實(shí)訓(xùn)內(nèi)容

對(duì)于電類專業(yè)，如電子信息技術(shù)專業(yè)、電氣自動(dòng)化等專業(yè)，這些學(xué)生，除了高中時(shí)期打下的電學(xué)基礎(chǔ)外，很大一部分已經(jīng)在大學(xué)學(xué)習(xí)了相關(guān)的課程，比如電工學(xué)、自動(dòng)化控制等，這類學(xué)生的基礎(chǔ)一般比較好，并且都是相關(guān)專業(yè)，他們對(duì)電工實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容是最感興趣的。對(duì)于這些學(xué)生，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容已經(jīng)不能僅僅停留在驗(yàn)證階段了。這類學(xué)生的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，應(yīng)該包括必修與選修兩個(gè)環(huán)節(jié)，必修除了理工類非電專業(yè)所實(shí)訓(xùn)內(nèi)容外，還包括電動(dòng)機(jī)的降壓?jiǎn)?dòng)、PLC的自編程學(xué)習(xí)、PLC對(duì)電梯的控制實(shí)訓(xùn)、基于變頻器的恒壓供水控制系統(tǒng)等等。選修則主要考察學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，教師可以有意的設(shè)置一些競(jìng)賽題目，讓學(xué)生去思考，去完成。

3智能照明電路設(shè)計(jì)在實(shí)習(xí)中的應(yīng)用

對(duì)于電氣及控制類學(xué)生，在選修環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)了多個(gè)項(xiàng)目，下面主要介紹智能照明電路的設(shè)計(jì)。

教室作為學(xué)生與老師學(xué)習(xí)、教學(xué)的主要場(chǎng)所，其照明系統(tǒng)必須首先要保證穩(wěn)定可靠，同時(shí)，根據(jù)時(shí)間、亮度、人數(shù)多少等外在因素實(shí)現(xiàn)智能控制。根據(jù)需要，設(shè)計(jì)系統(tǒng)應(yīng)包括手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作方式，在手動(dòng)控制情況下，我們可以手動(dòng)控制各個(gè)區(qū)域開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)與閉合，從而控制燈的亮與滅，也即傳統(tǒng)的控制方式。在自動(dòng)控制情況下，照明燈會(huì)根據(jù)亮度、人數(shù)、時(shí)間等自動(dòng)控制光照的強(qiáng)度，控制系統(tǒng)主要包括PLC（可編程邏輯控制器）、光電傳感器、紅外傳感器等?？刂乒庹諒?qiáng)度主要是通過(guò)控制燈的點(diǎn)亮個(gè)數(shù)及點(diǎn)亮位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)中主要設(shè)置了四個(gè)日光燈組，放于四個(gè)不同位置，用來(lái)模擬教室中的日光燈布置。光電傳感器與紅外傳感器也各設(shè)置四組，分別從教室的四個(gè)不同位置采取信號(hào)。硬件連接框圖如圖1所示。

其中，光電傳感器組用于光照信號(hào)的采集，將光照信號(hào)上傳到PLC。紅外傳感器組用于采集人體溫度信號(hào)，測(cè)定在一定的區(qū)域內(nèi)有無(wú)人員及人員的數(shù)量、所在的位置，并將信號(hào)傳送到PLC。西門(mén)子S7-200PLC作為本設(shè)計(jì)的核心器件，處理光電傳感器與紅外傳感器傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)，根據(jù)信號(hào)向日光燈組中的開(kāi)關(guān)發(fā)出閉合或者斷開(kāi)指令，從而控制日光燈組的發(fā)光。開(kāi)關(guān)用于手動(dòng)模式與自動(dòng)模式之間的切換，當(dāng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，照明電路處于智能照明模式；當(dāng)開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，智能控制關(guān)閉，系統(tǒng)切換到手動(dòng)模式，照明電路處于傳統(tǒng)手動(dòng)照明模式。

4結(jié)語(yǔ)

培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神，是電工實(shí)訓(xùn)課程的目標(biāo)。在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，只有根據(jù)學(xué)生的情況制定不同的授課內(nèi)容，才能使不同基礎(chǔ)的學(xué)生都喜歡上他，也才能使學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中感受到樂(lè)趣，在樂(lè)趣中學(xué)習(xí)到知識(shí)。根據(jù)學(xué)生的專業(yè)方向，調(diào)整授課內(nèi)容只是電工實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革的第一步，在以后的教學(xué)過(guò)程中，我們還要根據(jù)學(xué)生的興趣和市場(chǎng)的需求，進(jìn)一步完善電工實(shí)訓(xùn)的授課機(jī)制。

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