“能耗制動(dòng)控制線路裝調(diào)與排故”信息化教學(xué)設(shè)計(jì)案例

孫雪蕾 陳蓉 劉新

摘要：將信息化手段融入到職業(yè)學(xué)校課堂教學(xué)中，綜合運(yùn)用泛雅平臺(tái)、仿真軟件、課堂實(shí)操監(jiān)控系統(tǒng)、故障預(yù)設(shè)系統(tǒng)等信息化手段，以“能耗制動(dòng)控制線路裝調(diào)與排故”為例，精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，解決了傳統(tǒng)教學(xué)中教師難指導(dǎo)、操作易失誤的難題，實(shí)現(xiàn)從抽象的線路圖到設(shè)備安裝的轉(zhuǎn)化;解決了教師無法同時(shí)監(jiān)控多個(gè)小組操作過程的難題，實(shí)現(xiàn)一對(duì)多指導(dǎo)，提高學(xué)習(xí)效率，構(gòu)建了多元化、全過程的評(píng)價(jià)體系。

關(guān)鍵詞：能耗制動(dòng)控制線路;信息化教學(xué)

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-9094-（2019）02C/03C-0072-04

一、教學(xué)設(shè)計(jì)背景

由教育部主辦，教育部職成司、教師司、信推辦、工信部人教司承辦的全國(guó)職業(yè)院校信息化教學(xué)大賽已連續(xù)舉辦8年，在推動(dòng)職業(yè)院校信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合方面發(fā)揮了積極的作用。為貫徹落實(shí)《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于全面深化新時(shí)代教師隊(duì)伍建設(shè)改革的意見》和《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育的決定》，實(shí)施好“教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃”，推動(dòng)信息化教學(xué)應(yīng)用的常態(tài)化，提高職業(yè)院校教師教學(xué)能力和信息素養(yǎng)，促進(jìn)教師綜合素質(zhì)、專業(yè)化水平和創(chuàng)新能力全面提升，從2018年起原全國(guó)職業(yè)院校信息化教學(xué)大賽調(diào)整為職業(yè)院校教學(xué)能力比賽，納入全國(guó)職業(yè)院校技能大賽賽事體系。

全國(guó)職業(yè)院校技能大賽教學(xué)能力比賽的總體要求為：全面貫徹黨的教育方針，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，適應(yīng)中國(guó)特色社會(huì)主義新時(shí)代對(duì)技術(shù)技能人才培養(yǎng)的新要求，遵循職業(yè)教育教學(xué)規(guī)律，根據(jù)職業(yè)院校學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)，全面培養(yǎng)學(xué)生的工匠精神、職業(yè)道德、科學(xué)文化素質(zhì)、職業(yè)技能、就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力等。適應(yīng)大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的發(fā)展，構(gòu)建以學(xué)習(xí)者為中心的教育生態(tài)，建設(shè)滿足項(xiàng)目式、模塊化教學(xué)需要的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，積極有效開展教育教學(xué)，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。堅(jiān)持“以賽促教、以賽促學(xué)、以賽促改、以賽促建”，以提高教師教學(xué)能力為核心，促進(jìn)教師綜合素質(zhì)、專業(yè)化水平和創(chuàng)新能力全面提升，展現(xiàn)師德高尚、技藝精湛的新時(shí)代職業(yè)院校教師風(fēng)采。促進(jìn)“雙師型”教師隊(duì)伍建設(shè)。

比賽設(shè)教學(xué)設(shè)計(jì)、課堂教學(xué)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)三個(gè)比賽項(xiàng)目。教學(xué)設(shè)計(jì)賽項(xiàng)重點(diǎn)考察教師針對(duì)一個(gè)教學(xué)任務(wù)或教學(xué)單元完成教學(xué)設(shè)計(jì)的能力。落實(shí)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)接職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)范），基于準(zhǔn)確的學(xué)情分析和人才培養(yǎng)需要選取教學(xué)內(nèi)容，科學(xué)確定教學(xué)目標(biāo)，系統(tǒng)優(yōu)化教學(xué)過程，合理運(yùn)用技術(shù)、方法和資源等組織、實(shí)施教學(xué)，完成教學(xué)任務(wù)，進(jìn)行教學(xué)考核與評(píng)價(jià)，做出教學(xué)反思與診改。

二、教學(xué)分析

（一）教材分析

“三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)控制線路的安裝、調(diào)試與維護(hù)”選自《機(jī)床電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)》中的“情境六：三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)控制”中的任務(wù)。[1]《機(jī)床電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)》為機(jī)電專業(yè)的核心課程，堅(jiān)持“以就業(yè)為導(dǎo)向，以能力為本位”的宗旨，以職業(yè)崗位的能力需求為依據(jù)，根據(jù)工作過程的相關(guān)性，以典型工作任務(wù)為載體，以工作過程為導(dǎo)向，將為培養(yǎng)能力而實(shí)施的訓(xùn)練任務(wù)和完成任務(wù)所需的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行重組，構(gòu)架新的教學(xué)內(nèi)容體系，創(chuàng)設(shè)具有完整工作過程的學(xué)習(xí)情境，形成工作任務(wù)引領(lǐng)型課程，為落實(shí)“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)模式創(chuàng)造條件。三相異步電動(dòng)機(jī)作為重要的動(dòng)力裝置，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、交通運(yùn)輸、國(guó)防工業(yè)等電力拖動(dòng)裝置中。制動(dòng)是電動(dòng)機(jī)工作的重要環(huán)節(jié)，若不能實(shí)現(xiàn)有效制動(dòng)，會(huì)對(duì)周圍設(shè)備造成損壞，甚至造成人員傷亡。電動(dòng)機(jī)容量大、起動(dòng)頻繁且要求具有平穩(wěn)準(zhǔn)確停車的場(chǎng)合。例如，磨床、龍門銑床、橋式起重機(jī)、石油鉆井機(jī)等設(shè)備均采用能耗制動(dòng)。依據(jù)電工國(guó)家職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，能耗制動(dòng)是必須掌握的技能。

（二）學(xué)情分析

本課授課對(duì)象為機(jī)電專業(yè)三年級(jí)學(xué)生，已學(xué)過《電工技術(shù)基礎(chǔ)》，但理論知識(shí)薄弱;會(huì)使用常見的電工工具、電工儀表，有一定的安全操作意識(shí)，但操作規(guī)范性不強(qiáng);具備高效節(jié)能的生產(chǎn)意識(shí)，但不能將理念落實(shí)到實(shí)際生產(chǎn)中?！稒C(jī)床電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)》課程已學(xué)習(xí)了三相異步電動(dòng)機(jī)的認(rèn)識(shí)與安裝、單向運(yùn)行控制、可逆運(yùn)行控制、順序運(yùn)行控制、降壓?jiǎn)?dòng)控制、反接制動(dòng)控制。未來的就業(yè)方向之一為機(jī)電設(shè)備安裝與維修等技術(shù)工作。

（三）教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)：了解能耗制動(dòng)原理，會(huì)分析三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)控制線路的工作過程;技能目標(biāo)：能正確安裝與調(diào)試三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)控制線路，并排除常見的故障;素質(zhì)目標(biāo)：養(yǎng)成科學(xué)、規(guī)范、安全的生產(chǎn)意識(shí)。其中教學(xué)重點(diǎn)是分析三相異步電機(jī)能耗制動(dòng)控制線路的工作過程，并正確安裝及調(diào)試，難點(diǎn)是排除三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)控制線路常見的故障。

三、教學(xué)策略

本課以任務(wù)驅(qū)動(dòng)為主線，共4課時(shí)。為提高教學(xué)效率，實(shí)現(xiàn)教學(xué)的最優(yōu)化，課堂上采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)、線上線下結(jié)合等教學(xué)方法，指導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、協(xié)作探究。仿真操作同步實(shí)訓(xùn)操作，虛實(shí)結(jié)合。課堂實(shí)操利用監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)教師一對(duì)多指導(dǎo)，解決了教學(xué)重點(diǎn);運(yùn)用故障預(yù)設(shè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各類故障的模擬再現(xiàn)，多試練，積累排故經(jīng)驗(yàn)，化解教學(xué)難點(diǎn)。設(shè)備實(shí)操時(shí)所用設(shè)備為YL-158現(xiàn)代電工技術(shù)實(shí)訓(xùn)考核裝置，授課教室中包含理論教學(xué)區(qū)與設(shè)備實(shí)踐區(qū)，理實(shí)一體化教學(xué)。

四、教學(xué)過程

課前，學(xué)生根據(jù)教師發(fā)布的調(diào)研內(nèi)容，對(duì)能耗制動(dòng)的特點(diǎn)、應(yīng)用、整流電路的選擇，多途徑進(jìn)行調(diào)研。例如，翻閱資料、網(wǎng)上檢索、手機(jī)問卷、電話咨詢等方式，將調(diào)研報(bào)告上傳至泛雅平臺(tái)。學(xué)生領(lǐng)取課堂導(dǎo)學(xué)案，進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，并完成課前測(cè)試。從課前測(cè)試反映，學(xué)生對(duì)于“如何將能量消耗掉”認(rèn)知不清，師生帶著問題，進(jìn)入課堂。教師查看學(xué)生上傳的調(diào)研報(bào)告、課前測(cè)試。查看平臺(tái)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，根據(jù)學(xué)生課前反饋問題，進(jìn)行課堂教學(xué)安排的調(diào)整。

（一）講解原理

學(xué)生在泛雅平臺(tái)觀看三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)原理的微視頻，解決課前問題。在電動(dòng)機(jī)切斷交流電源后，立即在定子繞組中通入直流電，以消耗轉(zhuǎn)子慣性運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)能來進(jìn)行制動(dòng)，所以稱為能耗制動(dòng)。

（二）分析任務(wù)

任務(wù)描述：某橋式起重機(jī)小車運(yùn)行電動(dòng)機(jī)采用12kW的三相異步電動(dòng)機(jī)，要求停車平穩(wěn)且位置準(zhǔn)確，可以頻繁起動(dòng)。確定制動(dòng)控制線路，并安裝調(diào)試實(shí)現(xiàn)制動(dòng)效果。針對(duì)12kW三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行平穩(wěn)準(zhǔn)確制動(dòng)的工作任務(wù)，學(xué)生分組討論。上次課學(xué)習(xí)的反接制動(dòng)，沖擊強(qiáng)烈且制動(dòng)準(zhǔn)確性差。根據(jù)課前調(diào)研，確定采用有變壓器單相全波整流能耗制動(dòng)。學(xué)生登錄“電工技能仿真軟件”，觀看微視頻，自主學(xué)習(xí)三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)控制線路工作過程。教師針對(duì)學(xué)生提出的問題，進(jìn)行講解。接著學(xué)生填寫能耗制動(dòng)工作過程流程圖并提交，解決了教學(xué)重點(diǎn)，為實(shí)訓(xùn)做好了知識(shí)準(zhǔn)備。

鑒于機(jī)電設(shè)備安裝與維修的崗位職責(zé)，筆者將工作任務(wù)分為兩個(gè)子任務(wù)。任務(wù)一：正確安裝與調(diào)試三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)控制線路;任務(wù)二：排除三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)控制線路常見的故障。

（三）實(shí)施任務(wù)

1.任務(wù)一：正確安裝與調(diào)試三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)控制線路（教學(xué)重點(diǎn)）。

環(huán)節(jié)1：安裝控制線路前，學(xué)生根據(jù)控制線路圖，選擇所用的元器件，并檢測(cè)元器件的好壞。如有遺忘，借助電工技能仿真軟件，復(fù)習(xí)元器件觸點(diǎn)的作用與檢測(cè)方法。

環(huán)節(jié)2：虛實(shí)同步、正確安裝。從抽象的線路圖到設(shè)備安裝的轉(zhuǎn)化存在一定難度，傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生錯(cuò)接、漏接的現(xiàn)象較多，教學(xué)中存在安全隱患。為了解決這個(gè)問題，筆者將實(shí)訓(xùn)操作與仿真操作同步，學(xué)生獨(dú)立完成。合理布局元器件，并安裝控制線路。仿真軟件中一條電線接線正確，方可進(jìn)行下一條電線的安裝。由于軟件中元器件與實(shí)物一致，學(xué)生在軟件上的接線可完全對(duì)應(yīng)實(shí)際安裝，學(xué)生設(shè)備安裝完全正確。

安裝過程中，每位學(xué)生均佩戴可穿戴攝像頭，以第一視角，實(shí)時(shí)錄制操作過程，并將操作視頻上傳至實(shí)操監(jiān)控系統(tǒng)。教師通過實(shí)操監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控學(xué)生操作，如遇異常，及時(shí)干預(yù)糾正，后臺(tái)自動(dòng)記錄。例如導(dǎo)線的露銅過多，易發(fā)生短路，及時(shí)糾正，實(shí)現(xiàn)規(guī)范、安全雙把關(guān)，解決了教學(xué)重點(diǎn)。

安裝完成后，學(xué)生在教師監(jiān)督下按照安全測(cè)試步驟，自主進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)并記錄結(jié)果，無誤后方可進(jìn)行通電調(diào)試。

環(huán)節(jié)3：視頻回放、教師點(diǎn)評(píng)。通過視頻回放，教師點(diǎn)評(píng)安裝調(diào)試過程中存在的問題，例如制動(dòng)過于頻繁，易引起電動(dòng)機(jī)繞組過熱。錯(cuò)誤點(diǎn)記錄包括：導(dǎo)線露銅過多、未做絕緣端子、制動(dòng)過于頻繁、帶電操作、走線不規(guī)范等，強(qiáng)調(diào)操作規(guī)范。

環(huán)節(jié)4：連線預(yù)約的企業(yè)導(dǎo)師，課前告知本課上課內(nèi)容，將課堂上學(xué)生操作的視頻、圖片等發(fā)送給企業(yè)導(dǎo)師，課上在線評(píng)價(jià)。企業(yè)導(dǎo)師指出，三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)控制線路中的限流電阻因功率較大，一般安裝在控制板外面;時(shí)間繼電器的整定時(shí)間不宜調(diào)得過長(zhǎng)，以免制動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)引起電動(dòng)機(jī)繞組過熱。

2.任務(wù)二：排除能耗制動(dòng)控制線路常見的故障（教學(xué)難點(diǎn)）。

設(shè)備運(yùn)行時(shí)，可能出現(xiàn)不能起動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)、制動(dòng)，或者制動(dòng)效果不明顯等故障現(xiàn)象，如何快速精準(zhǔn)地定位故障點(diǎn)并排除故障呢？

環(huán)節(jié)1：故障預(yù)設(shè)，理清思路。針對(duì)這一教學(xué)難點(diǎn)，教師借助故障預(yù)設(shè)系統(tǒng)，將所對(duì)應(yīng)的元器件設(shè)置成損壞，或?qū)?dǎo)線設(shè)置成錯(cuò)接、漏接、連接不牢靠，預(yù)設(shè)故障。

環(huán)節(jié)2：軟件排故，過程有序。學(xué)生進(jìn)入仿真軟件，查看故障現(xiàn)象，分析故障，定位故障點(diǎn)并排除故障。例如按下制動(dòng)按鈕，到達(dá)制動(dòng)時(shí)間，但電動(dòng)機(jī)沒有立即停車。分析故障原因，故障發(fā)生在整流電路中，線路圖中故障相關(guān)線路閃爍作為提示。選擇正確的測(cè)試點(diǎn)，測(cè)試導(dǎo)線連接是否牢靠。排除故障，通電運(yùn)行，可迅速制動(dòng)，化解難點(diǎn)。

環(huán)節(jié)3：設(shè)備排故，迅速有效。明確排故方法后，學(xué)生很快便將設(shè)備故障進(jìn)行排除，有效提高檢修能力。學(xué)生依據(jù)能耗制動(dòng)控制線路，結(jié)合軟件排故和實(shí)操，梳理故障點(diǎn)，形成排故思維導(dǎo)圖，使排故有序化，提高電路分析能力和邏輯推理能力。

（四）總結(jié)評(píng)價(jià)

教師組織小組匯報(bào)，學(xué)生匯報(bào)實(shí)訓(xùn)過程中遇到的問題及解決方法。學(xué)生完成隨堂檢測(cè)，并上傳至泛雅平臺(tái)。教師總結(jié)實(shí)訓(xùn)結(jié)果并進(jìn)行評(píng)價(jià)。平臺(tái)根據(jù)課前反饋、仿真操作、實(shí)踐操作的階段性成績(jī)按權(quán)重統(tǒng)計(jì)總分，構(gòu)建了多元化、全過程的評(píng)價(jià)體系。

（五）整理整頓

學(xué)生拆除三相異步電機(jī)能耗制動(dòng)控制線路，整理導(dǎo)線，歸置元器件，可在后續(xù)課程中重復(fù)使用，實(shí)現(xiàn)5S管理。

（六）拓展提高

能耗制動(dòng)是通過消耗動(dòng)能來制動(dòng)的，是否有其他的制動(dòng)方式將動(dòng)能回收利用呢？作為知識(shí)的延伸，學(xué)生自主探究再生制動(dòng)原理，調(diào)研其應(yīng)用場(chǎng)合及特點(diǎn)。

課后學(xué)生走入校企合作單位，參與橋式起重機(jī)電氣控制線路的日常維保和檢修工作，提高規(guī)范操作和專業(yè)實(shí)踐能力，使所學(xué)轉(zhuǎn)為所用。

五、教學(xué)效果

本課將實(shí)際工作過程與機(jī)電設(shè)備安裝與維修的崗位職責(zé)相結(jié)合，設(shè)置工作任務(wù)。教學(xué)過程中，仿真操作與實(shí)訓(xùn)操作同步，虛實(shí)結(jié)合，解決了傳統(tǒng)教學(xué)中教師難指導(dǎo)、操作易失誤的難題，實(shí)現(xiàn)從抽象的線路圖到設(shè)備安裝的轉(zhuǎn)化。課堂實(shí)操監(jiān)控系統(tǒng)，解決了教師無法同時(shí)監(jiān)控多個(gè)小組操作過程的難題，實(shí)現(xiàn)一對(duì)多指導(dǎo)。調(diào)取存檔視頻，將學(xué)生操作重現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)過程的可觀、可感、可回顧。故障預(yù)設(shè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各類故障的模擬再現(xiàn)，多試練，積累排故經(jīng)驗(yàn)。思維導(dǎo)圖，使排故有序化，提高電路分析能力和邏輯思維能力。利用泛雅平臺(tái)組織教學(xué)，再結(jié)合泛雅平臺(tái)的在線評(píng)價(jià)系統(tǒng)，及時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)，形成了課上與課外、教師與學(xué)生、過程與結(jié)果多元的評(píng)價(jià)體系，也便于教師及時(shí)了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況并及時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)度。從實(shí)訓(xùn)效果來看，與往屆未進(jìn)行信息化學(xué)習(xí)的班級(jí)比較，本屆實(shí)訓(xùn)耗材和學(xué)生錯(cuò)誤操作有了明顯減少，教學(xué)質(zhì)量有明顯提高，在同類課程的教學(xué)中具有較好的推廣作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁忠，申愛民.機(jī)床電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012.

責(zé)任編輯：章躍一