《机械传动与电气控制技术》课程教学改革探索

第１７卷第３期　２０１０年９月　长沙民政职业技术学院学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈａｎｇｓｈａ　Ｓｏｃｉａｌ　Ｗｏｒｋ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　Ｖ０１．１７　Ｎｏ．３　Ｓｅｐ．２０１０　

高职机电一体化技术专业课程教学改革探索　

肖春芳洪小丽　

（长沙航空职业技术学院，湖南长沙４１０１２４）　

［摘要］　文中围绕以工作任务为目标开发专业技术课程、理论实践一体化课程的设计、项目化课程教学设计的建　设三个方面探讨了高职机电一体化专业课程教学改革的基本方法。　［关键词］　高等职业院校；机电一体化专业；教学改革；项目化课程教学设计　

【中图分类号】（；７１２　［文章标识码］　Ａ　【文章编号］　１６７１—５１３６【２０１０）０３—００６８—０３　

根据职业岗位工作过程和行业企业职业岗位标准，　

机电一体化技术专业培养具有必需的文化基础知识，熟　

悉现代制造技术，掌握机械制造和电气控制基本方法，　

具有机电设备操作、维护技能、机电设备设计、安装、调　

试技能等现场技术应用及管理能力，具有良好职业道　

德、遵纪守法、诚信、敬业、有责任心，适应社会生产、建　

设、服务和管理第一线需要的“好品德、好技能、好使用、　

好形象”，有较强的就业能力、一定的创造能力、一定的　

创业能力的德智体美全面发展的高素质高技能人才。　

采用什么方法和载体，才能把学生从较低发展阶　

段有序、有效地带人到更高的发展阶段？如何设计符　

合发展逻辑规律的系列学习任务？这对课程开发技术　

和教学设计提出了新的挑战。　

１．以工作任务为目标。开发专业技术课程　

高职高专人才培养目标是市场需求的体现，专业　

核心课程的建设与改革是高职高专人才培养目标实现　

的保证。课程改革的目标突出工学结合，建设以项目　

为导向、以工作任务或产品为载体的课程。实施项目　

驱动式教学法，进行等级制考核。与企业合作开发核　

心课程，为社会培养操作实用型的机电一体化人才，是　

全国高职教育机电一体化技术专业课程建设与改革发　

机电传动控制

Electro-mechanical Driving Control

课程编号：03410084

学 分：2

学 时：32（其中：讲课学时：26 实验学时：6 上机学时： 课外： ）

先修课程：电工技术、电子技术

适用专业：机械设计制造及自动化

教 材：《机电传动控制》，冯清秀邓星钟，华中科技大学出版社，2011年6月一、课程的性质与任务

机电传动控制是机械电子工程、机械设计制造与自动化专业的一门专业基础课程。

通过学习，使学生掌握机械装备的电气传动与控制系统的设计、使用和维护，掌握机电一体化 技术所需的强电控制知识，包括电机、传动控制、可编程序控制器、接触器-继电器控制、电力电子 技术基础等方面的基础知识，并为学习后续课程垫定基础。

通过实验，使学生了解和掌握机械装备的电气传动和控制系统设计、使用，掌握实验的基本方 法和技能，学会使用有关设备和仪器，以及实验数据的处理方法，着重培养学生的实际动手能力及 综合运用所学知识分析和解决一般技术问题的能力。

二、课程目标及对毕业要求及其指标点的支撑（一）课程目标

课程目标1:能够在充分了解直流电动机、交流电动机和控制电动机工作特性的基础上，选择 合适类型的电动机并建立相应的机电控制系统，使之能工作在稳定平衡的工作状态之下，完成对应 的控制目标。

课程目标2：能够基于科学原理并采用科学方法，制定电动机性能测试及控制方面的实验方案, 并能对实验数据进行科学的分析和处理。

课程目标3：能够正确认识在充分了解电动机及其控制系统在生产和实际生活中的应用及其对 于客观世界和社会的影响，并理解应承担的责任。

（二）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系

本课程支撑专业培养计划中毕业要求2、毕业要求4和毕业要求6：

1 .毕业要求2-2：能够针对机械设计、制造及其自动化领域或系统的复杂工程问题，选择正确、 可用的数学模型。占该指标点达成度的20%；

2 .毕业要求4-2：能够基于科学原理并采用科学方法对机械零件、结构、装置、系统制定实验方 案。占该指标点达成度的20%；

ＣＥＰＥ中国电力教育　２０１０年第３３期总第１８４期　电气控制与ＰＬＣ＂课程教学改革与实践　原　霞樊文欣　摘要：“电气控制与可编程控制器”是机械电子工程专业实用性较强的一门专业课程，本文就该课程的教学改革做了一定的探讨。首　先调整教学内容，编写适应大纲的教材；其次进行实践教学改革，强化课堂实验、大型实验周和课程设计等实验环节；利用多媒体手段　和组态仿真软件改进教学方法；进一步提高该课程的教学质量和效果。　关键词：电气控制；ＰＬＣ；教学改革；组态仿真　作者简介：原霞（１　９７６一），女，山西运城人，中北大学机械工程与自动化学院，讲师，工学硕士，主要研究方向：动力机械振动　与噪声控制、机电控制与自动化技术；樊文欣（１９６４－），男，山西大同人，中北大学机械工程与自动化学院，教授，工学博士，主要研　究方向：振动与噪声控制技术。（山西太原０３００５１）　基金项目：本文系中北大学教改基金项目（项目编号：２００７Ａ０２０２）的研究成果。　根据高等学校专业发展与教学改革的需要，许多高校都大　幅度地调整了专业结构及培养目标，在课程设置方面作了重大　调整，加强基础课，压缩专业课，加大创新学分和实践环节，　以适应人才培养要求。　电气控制及ＰＬＣ技术是实现机械加工、　工业生产及其他各个领域自动化的重要技术之一，是机械设计　制造及其自动化、机械电子工程、工业工程、过程装备及控制　等专业的重要专业课程。　知识涵盖面宽、涉及内容广更新发　展迅速、强调理论基础偏重实践应用、与工程实际结合紧密。　因此如何调动学生学习积极性，利用先进的教学手段和仿真软　件，提高教学质量和效果是值得我们进一步探讨的课题。　一、课程教学的改革　中北大学（以下简称“我校”）机械电子工程专业自２００６年　修改完教学大纲以后，选用邓星钟主编的　机电传动控制　作　为“电气控制与ＰＬＣ”专业课程的教材，该教材的电机特性、　继电器一接触器控制、可编程控制器是本专业的主要授课内容，　在本教材中对电机的工作原理和特性做了详细阐述；继电器一　接触器控制就常用控制电器、基本线路和几种自动控制方法做　简单介绍；可编程控制器这一章中就ＰＬＣ基本原理、编程一般　方法和技巧、应用做论述。　随着生产技术的进步，可编程控制器技术已成为电气控制　技术的主流，是现代工业四大支柱之首。由于ＰＬＣ是在继电　器一接触器控制技术基础上发展起来的，因此学好继电器一接　触器控制是学习ＰＬＣ的基础。在电气控制系统中对电机的启动、　调速和制动控制也是主要设计内容之一。目前大部分电气控制　和ＰＬＣ应用教材中很少对电机特性进行介绍，这样在学习基础　课和专业基础课的知识体系下，学生缺乏电机的理论基础。而　介绍电机特性的教材很难较详细介绍ＰＬＣ控制技术，因此根　据新的教学大纲的要求，我校编写了　电机与电气控制及ＰＬＣ））　教材，本教材从实用的角度出发，以提高创新能力为主线，将　电机、电气控制和ＰＬＣ应用技术三者融会贯通。教材的第一部　分详细介绍直、交流电机的启动、制动、调速特性，为电机控　制夯实理论基础。第二部分选用常用低压电器进行详解，精选　基本控制电路进行分析，通过对典型电气控制系统的分析及设　计方法的讲解，增加学生对控制电路的分析能力和实际设计能　力。第三部分对ＰＬＣ的工作原理和控制方法进行阐述，以西门　子Ｓ７—２００为例，重点介绍ＰＬＣ控制的编程方法，并通过工程　实例，加强学生ＰＬＣ的设计和应用能力。将基础放在电机特性　和电气控制，重点放在ＰＬＣ程序设计方法。从工程应用出发，　理论联系实际，达到理论教！学服务于生产实践的目的。　二、实践教学的改革　课堂讲授和实验教学是相辅相成的，课堂讲授主要使学生　掌握基本概念、基本方法和基本原理，注重培养学生分析问题　和解决问题的综合能力。　实践教学主要是利用实验设备，提高　学生灵活运用所学知识的能力和动手能力。在新的教学大纲指　导下，本课程的实践环节教学包括三个部分：课程实验课、大　型实验周和课程设计。　在修改教学大纲之前我们只有在电工电子实验室做４学时　的传统接触器继电器实验。在学校的鼎力支持下，我们购买了　华中科技大学开发的ＨＪＤ－１型机电一体化和ＣＲ５００组合式光　机电一体化实验设备，可开设十字路口交通灯信号ＰＬＣ控制、　机械手模拟控制、三相异步电动机启停和正反转控制实验、步　进电机单轴定位控制实验、步进电机两轴联动控制实验、ＰＣ　与ＰＬＣ串行通信程序设计与调试实验、ＰＣ和ＰＬＣ两级控制程　序设计和调试实验、数控机床基本组成及功能部件的认识实验、　蜡模的定位钻孔加工实验、蜡模的平面轨迹铣削加工等验证性、　设计型、综合型实验。此实验室不仅是让学生从课堂走向实验　室，而且是为期两周的大型实验周、两周课程设计和毕业设计　的实践基地。实验内容涉及到三相异步电动机基本特性的控制、　继电器接触器控制、ＰＬＣ程序编制、ＰＣ与ＰＬＣ通信、数控机　床的控制、加工工艺的ＰＬＣ控制等，涵盖课堂教学的重点和难　点，也将其他的专业课知识融会贯通在一起，加深学生对课程　内容的理解。　大型实验周指导教师要求同时承担理论课与实验课的主讲　

机电传动控制的基础教学与实例应用

ﻭﻭﻭﻭ 教师的任务是“引导",不是一味的“讲”,需要提出问题,然后调动学生的积极性，引导学生自己去探究。学生的任务不在是被动的“听”,是通过个人主动的学习、思考，将自己所学知识应用于解决实际问题，从而获取新知识。教学的过程一般是“导入实例—问题的提出—分析探究-解决问题-结论".该教学方法贴近生产，能够将单调的课堂讲授转变为探究实际问题的解决方法，非常适合《机电传动控制》这类对学生来说，知识点多、难度大的机电专业课。ﻭ 一、从实例入手，提出问题引发学生兴趣ﻭ 教师要围绕控制电路的内容，找出恰当的实例问题作为课程的前导,要调动学生的求知欲。通过提出实例问题引发学生的兴趣，让学生充分利用已学知识点去思考，调动学习的积极性和主动性.对于该节内容,以异步电动机的如何启动为例。首先，授课时通过复习提出异步电动机启动的要求。异步电动机启动的主要性能要求是：一、要有足够大的启动转矩.二、启动电流越小越好.由于电动机启动的瞬间,转子处于静止状态,启动电流可达额定电流的5~7倍,但由于功率因数的存在，启动转矩却不大，这就导致了启动性能与生产机械对电动机的要求相矛盾。

二、结合实例进行分析ﻭ 整个探究活动室围绕问题展开的，也因问题得出结论而结束，问题设计与展示,关系到整个教学能否达到目的。在对异步电动机启动进行分析过程中，由上述的电机启动要求引出问题—-—哪些条件允许的情况下可以直接启动？教师引导学生复习前面的已学知识点:由于启动电流大，那么就要考虑到变压器容量。有变压器供电的情况下，如果生产要求电动机频繁启动,那么要求电机功率小于变压器容量的20%.电动机不经常启动，则电机的功率可小于变压器容量的３0％。在这种情况下，可以直接启动,要求空载或者轻载。接着探究电机启动为什么用接触器启动?电动机能否直接通过刀闸接电源?同学们自己经过思考探究后得出普通刀闸在分断电源时有电弧产生,工作人员在生产中手上经常有汗渍，有安全隐患.另一方面，生产中停电后若生产者没有断开刀闸就离开生产现场，供电恢复后,生产现场无人值守,会引发安全事故。所以生产用电机以接触器启动为佳,通过学生自己分析得出的结论,掌握的知识更牢固。