關(guān)于一體化教學(xué)設(shè)備和教學(xué)方法的思考與啟發(fā)

陳拓

◆摘 要：2019年6月14日，我參加了我校舉辦的劉建大師主講的機電一體化快速培訓(xùn)體系示范課的聽課活動。作為國家級技能大師、廣東省愛國奮斗模范、惠州仲愷高新區(qū)技師協(xié)會會長、廣東省技師學(xué)院智能制造大師工作室主持人，他從實踐出發(fā)，見多識廣后形成的獨特的思維方式，和培養(yǎng)工程師式學(xué)生的教育理念深深的啟發(fā)了我，短短一上午的示范課，讓我受益良多。

一、劉建大師一體化教學(xué)設(shè)備引發(fā)的思考

首先，他肯定了目前一體化課程中的任務(wù)驅(qū)動法教學(xué)是國際公認的有效方法，并認為當(dāng)下的駕校教學(xué)就是一種成功的任務(wù)驅(qū)動法教學(xué)。隨后，拋出兩個針對教學(xué)設(shè)備的啟發(fā)式問題：教練車為什么不用勞斯萊斯？教練車為什么不用電腦仿真？他的想法是機電一體化教學(xué)設(shè)備同樣也要用實物教學(xué)，這樣學(xué)生到了工作現(xiàn)場才不會一頭霧水。教學(xué)設(shè)備的價值不用太高，教會學(xué)生思考的能力才是最重要的。這一點我深以為然，一體化教學(xué)的初衷就是要把學(xué)生充分的調(diào)動起來，讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，學(xué)會思考。而如何讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，學(xué)會思考，就是我們一體化老師在備課中需要比傳統(tǒng)教學(xué)備課多準(zhǔn)備的至關(guān)重要的那部分。同時劉建大師講到教學(xué)設(shè)備和工作實際的設(shè)備原理結(jié)構(gòu)要基本相同，但為了保證學(xué)生安全，需要把一些不安全因素降到安全范圍內(nèi)，如他的公司的教學(xué)產(chǎn)品電壓就降到了36V，甚至專門做了36V的三相電機，這讓學(xué)生和老師都少了后顧之憂，讓學(xué)生在一體化教學(xué)過程中真的能夠“玩”起來。但對于這兩個問題，我也有自己的想法。對于教學(xué)是否用“勞斯萊斯”，確實要從學(xué)生的基礎(chǔ)和將要達到的技能等級出發(fā)，中職教育確實不必太高，能跟對口企業(yè)相適應(yīng)為最佳;對于是否使用電腦仿真，我還是認為不能一棒子打死，因為電腦仿真可以用在容錯率較低的課程教學(xué)中，如工業(yè)機器人操作、無人機操作等誤操作會帶來大量設(shè)備維修成本的課程中。

二、劉建大師一體化教學(xué)方法帶來的啟發(fā)

然后，劉建大師提出了他的機電一體化快速培訓(xùn)體系，即設(shè)備教學(xué)加方法教學(xué)。這里重點說，他的方法，確實有畫龍點睛的作用，讓從事幾年一體化教學(xué)的我有種茅塞頓開的感覺。劉建大師總結(jié)了一種由一到五的電路分析方法，即“一個思想”、“兩腳原理”、“三種方法”、“四個代表”、“五個問題”。就是用這種分析方法，把各種簡單電氣元件組合成不同的設(shè)備去實現(xiàn)不同功能。所謂“一個思想”，就是在機電一體化設(shè)備中，把PLC比作城市，開關(guān)、電源、傳感器、電機等元件比作農(nóng)村。沒有農(nóng)村，就沒有城市，它們是一個整體。這是機電一體化中設(shè)計的基礎(chǔ)。那么，怎么能把不同的元件運用好，去組合成不同的設(shè)備實現(xiàn)不同的功能呢？就用“兩腳原理”、“三種方法”、“四個代表”、“五個問題”來解決。所謂“兩腳原理”，就是簡單元件都有兩個引腳，把這兩個引腳用導(dǎo)線連接，就可以構(gòu)成電路?！叭N方法”包括電氣回路法，通過已知求未知法，綜合應(yīng)用設(shè)計法。再說“四個代表”，它們分別是：負載、電源、開關(guān)、導(dǎo)線。記得《電工基礎(chǔ)》第一課講的就是電路回路的這四個要素，但是我并沒有認識如此深刻，沒想到能用來進行電路的設(shè)計?！拔鍌€問題”就更具啟發(fā)，分別是：1.直流/交流;2.三相/單相;3.電壓多高;4.電流多大;5.功率多少。前三個必須匹配，后兩個能夠兼容，這樣就可以先出相應(yīng)類型參數(shù)的元件。最后，用綜合應(yīng)用這幾點把前面分析出的元件用導(dǎo)線連接，這樣電路圖就被設(shè)計出來了。劉建大師就是用這五點分析方法把原理復(fù)雜的PLC端口接線深入淺出的在短時間內(nèi)講明白了，不得不讓人佩服。

示范課的最后，劉建大師又針對“PLC控制三相異步電動機正反轉(zhuǎn)”這一項目，他強調(diào)課程按照選元件，設(shè)計電氣圖，接線，編程調(diào)試來一步一步完成。由于時間有限，重點進行了設(shè)計電路圖部分的實戰(zhàn)教學(xué)，請老師和學(xué)生一起到黑板上進行電路圖設(shè)計，很好的實踐了剛才所講的理論。

聽完全部教學(xué)過程后，再看劉建大師設(shè)計的工作頁，我不禁聯(lián)想到我下學(xué)期將要開課的《機械手系統(tǒng)操作與調(diào)試》的工作頁設(shè)計。簡單介紹下機械手設(shè)備和我開發(fā)的課程。機械手實訓(xùn)裝置，由機械結(jié)構(gòu)部分、電氣控制部分、電機驅(qū)動部分、氣泵驅(qū)動部分等組成。該設(shè)備為坐標(biāo)式機械手，可完成機械手旋轉(zhuǎn)，手臂豎直、水平移動，氣動手指旋轉(zhuǎn)四個自由度的位置精確控制。通過晶體管式PLC可編程控制器，可以對氣動手指進行較復(fù)雜的空間移位控制。設(shè)備的構(gòu)成上有劉建大師的設(shè)備有相通的地方，但是我的這個設(shè)備偏機械運動控制，劉大師的設(shè)備偏電氣元件控制，也更全面一些。該課程包含了諸如步進電機驅(qū)動、機械傳動、氣動、可編程控制器、傳感器等多種知識，為學(xué)生提供了一個綜合機電一體化的練習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生學(xué)過的諸多單科專業(yè)知識在這里得到全面認識、綜合訓(xùn)練和相互提升。通過該課程的一體化訓(xùn)練后，學(xué)生可更多理解傳感器、步進電機、直流電機、氣動裝置在精確機械位置控制中的應(yīng)用。并根據(jù)PLC程序和各電器元件的技術(shù)要求進行現(xiàn)場接線操作實訓(xùn)，同時培養(yǎng)學(xué)生對PLC高級指令的應(yīng)用能力、通過接線提升對電氣元件的功能認知和運用的能力。

在聽這節(jié)示范課以前，我想把整理好的包括名稱、符號、PLC地址的機械手I/O地址分配表整個發(fā)給學(xué)生讓他們照著接線，但看過劉建大師的工作頁后，我決定只給學(xué)生名稱，其他讓學(xué)生自己通過思考和實踐摸索完成，這樣學(xué)生會真的動腦，動腦后再動手，這樣才能學(xué)到真本領(lǐng)，而不是機械式的“臨摹”老師的設(shè)計。我也想效仿劉大師的教學(xué)方法，由于設(shè)備的不同，我總結(jié)的步驟是：1.在我引導(dǎo)下，讓學(xué)生通過自己搜索資料，了解各個元件在系統(tǒng)中所起到的作用;2.通過接線、編程、調(diào)試來發(fā)揮各個元件的功能;3.通過編程讓機械手從局部動作到整體動作，從手動到自動。讓學(xué)生一點點看著眼前的機械手一步一步動起來，相信學(xué)生的成就感和自信心也會得到提升，體驗把知識用到實踐中的快樂。這也算是我對一體化教學(xué)方法上的一次實踐吧，但是考慮到我是一位普通教師，沒有劉大師那樣的光環(huán)，現(xiàn)場的經(jīng)驗也沒那么多，到底能達到什么樣效果就等下學(xué)期見分曉了。我會多多的準(zhǔn)備，爭取做到更好的效果。