基于大賽設(shè)備的變頻器教學(xué)探討

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(棗莊職業(yè)學(xué)院)

每年一次的全國職業(yè)院校技能大賽備受全國所有職業(yè)院校的關(guān)注，作為中職院校組機(jī)電一體化設(shè)備組裝與調(diào)試項(xiàng)目比賽設(shè)備，YL-235A在每個(gè)中職院校中的普及率不斷提升。然而，因?yàn)樵O(shè)備價(jià)格昂貴、維護(hù)成本高等原因，許多院校的YL-235A只是供比賽訓(xùn)練使用，幾乎不會(huì)在平時(shí)教學(xué)中應(yīng)用。一方面，設(shè)備長(zhǎng)期擱置，無法讓所有學(xué)生都可以接觸；另一方面，盡管采用原來比賽時(shí)主要采用的PLC模塊，但是忽視了實(shí)訓(xùn)器材上觸摸屏以及變頻器等模塊的應(yīng)用，在很大程度上導(dǎo)致很多教育資源被浪費(fèi)。因此，必須要針對(duì)這些問題做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，否則會(huì)影響課堂教學(xué)效果。

一、變頻模塊的教學(xué)現(xiàn)狀分析

近年來，隨著變頻技術(shù)的不斷成熟，變頻器的價(jià)格也越來越合理，應(yīng)用范圍更加廣泛。作為YL-235A實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的必選模塊，變頻器模塊為學(xué)生提供了一個(gè)完善的平臺(tái)，有利于學(xué)生加深對(duì)變頻技術(shù)的認(rèn)識(shí)和了解，可以初步掌握變頻器的接線及調(diào)試，為將來的就業(yè)創(chuàng)造更多的機(jī)會(huì)。但是在平時(shí)的教學(xué)活動(dòng)中仍舊存在諸多問題。首先，設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容時(shí)，傳授的理論知識(shí)不符合工作崗位能力，中職、高職的變頻器教學(xué)內(nèi)容和大學(xué)之間的差別很小，無法充分突出中職院校學(xué)生以就業(yè)為導(dǎo)向的專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)。其次，教師講授的內(nèi)容不符合學(xué)生實(shí)踐，學(xué)生自身缺乏課堂主動(dòng)性和積極性，實(shí)踐環(huán)節(jié)也沒有創(chuàng)新意識(shí)，再加上中職學(xué)生自身缺乏較強(qiáng)的專業(yè)理論技術(shù)，造成學(xué)生不僅不會(huì)做題目，而且不懂得怎樣干活。最后，設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)時(shí)，絕對(duì)評(píng)價(jià)和相對(duì)評(píng)價(jià)是相脫節(jié)的，教學(xué)評(píng)價(jià)通常采用試卷的形式較為單一，教學(xué)全過程缺乏不同角度、不同層次的總體評(píng)估。

二、基于大賽設(shè)備的變頻器教學(xué)設(shè)計(jì)

(一)變頻器模塊教學(xué)方案

對(duì)于以上的問題，根據(jù)YL-235A的變頻器實(shí)訓(xùn)模塊，需要從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式以及教學(xué)評(píng)價(jià)等方面精心設(shè)計(jì)教學(xué)方案。結(jié)合中職學(xué)生專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，教學(xué)目標(biāo)不能簡(jiǎn)單地定位在講授專業(yè)理論知識(shí)，還要進(jìn)一步增強(qiáng)專業(yè)技能培養(yǎng)，最關(guān)鍵的是提升學(xué)生的綜合能力。在選擇教學(xué)內(nèi)容時(shí)可以將變頻器使用說明作為課本，根據(jù)全國技能大賽的有關(guān)操縱要求及技能鑒定的有關(guān)理論要求，依照任務(wù)驅(qū)動(dòng)從簡(jiǎn)單到繁雜設(shè)計(jì)項(xiàng)目練習(xí)。

一般來說，變頻器模塊參考課時(shí)有7個(gè)學(xué)時(shí)，結(jié)合任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)手段，將課程劃分為兩大部分：一是使用三菱E5540變頻器模塊，5個(gè)學(xué)時(shí)；二是使用變頻器E740模塊，2個(gè)學(xué)時(shí)。徹底沖突傳統(tǒng)以教材為主的教學(xué)模式，對(duì)工作環(huán)境進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬，課本以變頻器產(chǎn)品所配的產(chǎn)品使用說明書為主，科學(xué)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)查看使用說明書，有效解決實(shí)際生產(chǎn)過程中所遇到的問題。在講授三菱E540變頻器的使用說明書時(shí)，在各個(gè)子任務(wù)下根據(jù)理論實(shí)踐一體化的教學(xué)思路，首先要求學(xué)生在使用說明書上發(fā)現(xiàn)相對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)。然后，由教師向?qū)W生演示變頻器的正確使用方法。最后，教師提出一個(gè)問題，認(rèn)真考核學(xué)生對(duì)知識(shí)的實(shí)際掌握情況。在講解三菱E740變頻器時(shí)，必須要改變方法，以學(xué)生為課堂教學(xué)的主體，模仿E540的使用方式，自己主動(dòng)探索E740的使用方式，有效完成和E540一樣的任務(wù)設(shè)置。

(二)教學(xué)方案實(shí)施——教師指導(dǎo)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)相互滲透

教師在教學(xué)全過程中必須要充分發(fā)揮學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)中的主導(dǎo)作用，指導(dǎo)其獨(dú)立思考和自主學(xué)習(xí)，訓(xùn)練學(xué)生按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行操作，以及查找資料信息的能力。鼓勵(lì)學(xué)生不斷探索模塊上所有端子的使用方式，在最大限度上發(fā)揮變頻器模塊的優(yōu)點(diǎn)。讓學(xué)生成為課堂教學(xué)的主體，教師對(duì)學(xué)生實(shí)施考核應(yīng)該結(jié)合學(xué)生互相知道、互相點(diǎn)評(píng)，考核方法靈活多變。但是必須要注意的是，專業(yè)理論的相互滲透以及掌握控制實(shí)驗(yàn)時(shí)間，確保課程穩(wěn)定有序進(jìn)行。

該課程采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法的優(yōu)點(diǎn)在于學(xué)生能夠在教師的指導(dǎo)下完成每項(xiàng)子任務(wù)，而且最終自己嘗試完成一個(gè)新型號(hào)的變頻器調(diào)試。在該過程中，學(xué)生能夠接觸到現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試變頻器的所有環(huán)節(jié)，為其將來在工作崗位上碰到各種型號(hào)的變頻器奠定良好的知識(shí)基礎(chǔ)，并提高學(xué)生有效解決問題的自信心，提升自身的專業(yè)素質(zhì)。而理論實(shí)踐一體化教學(xué)法的主要優(yōu)勢(shì)是教師可以將變頻器保護(hù)方法、參數(shù)含義以及工作原理等枯燥乏味且晦澀難懂的知識(shí)點(diǎn)，通過利用多媒體教學(xué)課件的演示和學(xué)生的及時(shí)鞏固，使學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)有更加深刻的認(rèn)識(shí)，對(duì)突破課程難點(diǎn)有重大的幫助。再加上YL-235A變頻器模塊具有接線方便、保護(hù)措施合理等特點(diǎn)，大幅度提升了教師的教學(xué)質(zhì)量，也提高了實(shí)訓(xùn)的安全系數(shù)。

(三)教學(xué)反思——學(xué)生數(shù)目和實(shí)驗(yàn)器材保持統(tǒng)一

某校擁有41臺(tái)YL-235A實(shí)訓(xùn)儀器設(shè)備，每次實(shí)訓(xùn)中，班級(jí)學(xué)生容量盡量不要超出50人，兩個(gè)人一組，學(xué)生能力科學(xué)搭配。有些教師采取一人一組的教學(xué)模式，但因?yàn)橹笇?dǎo)教師自身時(shí)間和精力有限，并且學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力存在差異，而且不可以達(dá)到顯著的教學(xué)效果，實(shí)訓(xùn)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)成本也不斷提升。若其他中職院校實(shí)訓(xùn)器材不夠，也可以選擇四個(gè)人一組或者三個(gè)人一組，但是最好不能超出5個(gè)人。也可以50%學(xué)生學(xué)習(xí)E540變頻器的使用，50%學(xué)生學(xué)習(xí)E740變頻器的使用，之后再交換學(xué)習(xí)。

三、變頻器教學(xué)的有效方法

(一)多方位認(rèn)識(shí)變頻器的結(jié)構(gòu)，深層次理解其工作原理，是真正學(xué)好變頻器的關(guān)鍵

通常情況下，變頻器主要是由驅(qū)動(dòng)單元、微處理單元、濾波、制動(dòng)單元以及整流等多部分構(gòu)成。變頻調(diào)速器和外界的關(guān)聯(lián)大致上劃分為兩個(gè)部分：控制端子和控制面板；主線路接線端，主要包括電動(dòng)機(jī)的頻率以及接工頻電網(wǎng)的輸入端。教師可以利用車間的各項(xiàng)設(shè)備，讓學(xué)生有一種身臨其境的感覺，對(duì)變頻結(jié)構(gòu)有更加全面的了解，為接下來的接線訓(xùn)練奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。變頻器是利用轉(zhuǎn)變電動(dòng)機(jī)工作電源頻率方法對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備進(jìn)行控制。其依賴內(nèi)部IGBT的斷開對(duì)輸出電源的頻率及電壓進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。結(jié)合電動(dòng)機(jī)的實(shí)際需求提供其所需的電壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能調(diào)速的目標(biāo)。在不同類型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)中，當(dāng)前性能良好、工作效率較高的系統(tǒng)屬變壓變頻調(diào)速控制系統(tǒng)。對(duì)于變頻裝置，應(yīng)該在轉(zhuǎn)變輸出頻率的同時(shí)轉(zhuǎn)變輸出電壓的幅值，只有這樣才可以滿足對(duì)這種類型電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的最基本要求。變壓變頻是利用SPWM控制技術(shù)原理進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，對(duì)于該部分抽象化知識(shí)的學(xué)習(xí)，教師必須要利用動(dòng)畫演示方法以及多媒體教學(xué)手段，化抽象為直觀，讓學(xué)生對(duì)變頻器工作原理有更加深刻的理解。

(二)綜合運(yùn)用，綜合練習(xí)，正確理解由通用變頻器構(gòu)成的調(diào)速系統(tǒng)

學(xué)生在全面掌握變頻器的功能選擇以及參數(shù)設(shè)定后，教師應(yīng)該明確控制要求，安排學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生對(duì)電動(dòng)機(jī)的多段速控制方式進(jìn)行更加深入的理解，利用實(shí)驗(yàn)提升學(xué)生的操作技能水平。在教學(xué)過程中可以設(shè)置一些欄目，比如：“學(xué)習(xí)目標(biāo)”“項(xiàng)目學(xué)習(xí)”等，這樣有利于學(xué)生在學(xué)習(xí)中鞏固知識(shí)，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，保證課堂教學(xué)質(zhì)量。