面向本科生的“機(jī)電傳動與控制”課堂教學(xué)改革研究

韓 軍 郎晶晶

（內(nèi)蒙古科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，包頭 014010）

“機(jī)電傳動與控制”是機(jī)械電子工程專業(yè)的一門重要專業(yè)教育課程，教學(xué)目的是使學(xué)生了解機(jī)電傳動與控制的基本原理和方法，掌握各種電機(jī)的原理和工作特性，培養(yǎng)學(xué)生在機(jī)械電子工程領(lǐng)域的工程應(yīng)用和解決工程實(shí)際問題的能力[1-3]。近年來，內(nèi)蒙古科技大學(xué)機(jī)械電子專業(yè)在“機(jī)電傳動與控制”課程的課堂教學(xué)過程中，受學(xué)時(shí)、教學(xué)條件和教學(xué)理念等限制，教學(xué)方法以灌輸式為主。雖然詳細(xì)分析和講授了課程內(nèi)容，但是由于學(xué)生缺乏實(shí)際工程見識，對教師所講授的專業(yè)知識的接受和理解程度不高，導(dǎo)致學(xué)習(xí)積極性和熱情不高。本文以其中一節(jié)課程為例，提出“機(jī)電傳動與控制”課程的課堂教學(xué)改革方式。

1 改革前的教學(xué)方式

面向本科生講授“機(jī)電傳動與控制”課程時(shí)，教師給出一個(gè)電路的連接主線路圖以及控制線路圖，結(jié)合運(yùn)行過程和原理，通過語言講述電路的運(yùn)行過程。由于大多數(shù)學(xué)生沒有見過實(shí)際線路和操作過程，授課過程中全靠教師講解，學(xué)生腦海中無法勾勒出實(shí)際畫面，很難理解電路運(yùn)行原理[4]。一些復(fù)雜的電路原理圖只是單純給出一個(gè)圖片，學(xué)生一時(shí)很難完全理解線路較為復(fù)雜的電路原理。這樣的教學(xué)方式不利于教師的教學(xué)和學(xué)生對知識的消化理解。

以機(jī)床電氣控制線路為例，電氣原理圖如圖1 所示。教學(xué)改革前，教師主要結(jié)合PPT 講解圖1 中的內(nèi)容。例如：合上電源開關(guān)QS，信號燈HL 亮，再按下SB2 后KM1 主觸點(diǎn)閉合，同時(shí)KM1 線圈得電，KM1 常開觸點(diǎn)閉合，KM1 自鎖電動機(jī)M1 啟動（主軸電動機(jī)運(yùn)行）；按下SA1 后KM3 主觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)M2 啟動（冷卻泵電動機(jī)運(yùn)行）；按下SB3 后KM3 線圈得電，KM3 主觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)M3 啟動（刀架快速移動電動機(jī)運(yùn)行）；按下SA2，照明燈EL 亮；按下SB1 后KM1 線圈失電，同時(shí)KM1 主觸點(diǎn)斷開，KM1 常開觸點(diǎn)斷開，電動機(jī)M1 停止；KM1 常開觸點(diǎn)斷開的同時(shí)，KM2 線圈失電，KM2 主觸點(diǎn)斷開，電動機(jī)M2 停止[5-6]。僅這樣口頭描述的教學(xué)模式對學(xué)生來說接受難度大，很難在腦海中勾勒電路的運(yùn)行原理，同時(shí)教師的教學(xué)效率不高。

2 改革后的教學(xué)方式

基于改革前教師在“機(jī)電傳動與控制”課堂中存在教學(xué)模式單一、教學(xué)效果不理想的情況，本文提出將Flash 動畫制作成虛擬仿真課件運(yùn)用到教學(xué)中的教學(xué)方式。教師課前先將文件壓縮包拷貝到課堂電腦中，講授時(shí)用投影儀將畫面?zhèn)鬏數(shù)侥徊忌希⒋蜷_文件中的exe 文件開始仿真，以應(yīng)用程序的形式向?qū)W生展示電路圖的虛擬仿真過程，以便學(xué)生能在短時(shí)間內(nèi)理解電路原理圖的運(yùn)行過程。

運(yùn)用Flash 動畫制作可虛擬仿真的電路原理圖，教師可以結(jié)合電子元件圖向?qū)W生講解各元件的作用，運(yùn)行已制作好的虛擬仿真程序，在課堂上即可進(jìn)行電路原理圖的虛擬仿真，并講解電路原理圖的運(yùn)行過程。

學(xué)生通過虛擬仿真可以更加直觀地看到開關(guān)控制相應(yīng)元件的動作仿真過程。同樣，以圖1 中機(jī)床電氣控制線路為例：運(yùn)行exe 應(yīng)用程序后，點(diǎn)擊任意地方跳轉(zhuǎn)到目錄畫面，如圖2 所示。教師選擇需要講授的電氣原理圖，并進(jìn)入該電氣原理圖的仿真畫面，如圖3 所示。點(diǎn)擊“運(yùn)行演示”按鈕，即可開始虛擬仿真。按下QS 信號燈亮，再按下SB1，以動畫形式演示KM1 線圈得電，主觸點(diǎn)閉合，輔助常開觸點(diǎn)閉合，KM1 自鎖電動機(jī)，M1 運(yùn)行，如圖4 所示。按下SA1，KM2 線圈得電，KM2 主觸點(diǎn)閉合，電動機(jī)M2運(yùn)行，如圖5 所示。按下SB2，KM3 線圈得電，主觸點(diǎn)閉合電動機(jī)M3 運(yùn)行，如圖6 所示，松開SB2 即停止。按下SA2 照明燈亮，如圖7 所示。

圖1 機(jī)床電氣控制線路實(shí)例

圖2 電路圖目錄

圖3 Flash 動畫虛擬仿真運(yùn)行

圖4 主軸電動機(jī)M1 運(yùn)行

圖5 冷卻泵電動機(jī)M2 運(yùn)行

圖6 刀架快速移動電動機(jī)M3 運(yùn)行

圖7 照明燈亮

講授過程中，教師可以根據(jù)講授的需要，分別按不同的開關(guān)按鈕，之后在相應(yīng)的位置以動畫的形式作出相關(guān)演示。這種將整個(gè)電路的工作過程由動畫的形式展現(xiàn)出來的教學(xué)方式，便于學(xué)生接受和理解，同時(shí)能充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)和探索專業(yè)知識的積極性。

3 結(jié)語

教師將通過Flash 軟件自行開發(fā)的運(yùn)行程序經(jīng)過投影儀投放到幕布進(jìn)行課堂教學(xué)，能夠使學(xué)生清楚看到每個(gè)電路原理圖的運(yùn)行過程、開關(guān)的狀態(tài)變化以及元件的動作結(jié)果，從而幫助學(xué)生高效理解和掌握新知識，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和探索專業(yè)知識的積極性和主動性。通過本次教學(xué)改革，教師在教學(xué)方式上有了較大進(jìn)步，學(xué)生更容易理解掌握“機(jī)電傳動與控制”這門課程的相關(guān)知識。