电工实训实验教学改革与实践

赖树明等

【摘要】 电工实训是理论联系实际，提高动手能力，贴近社会实际工作环境的一门课程，是电子类专业的一个重要教学环节。文章分析了东莞理工学院电工实训教学现状，通过改变传统的教学模式，提出并运用了工程化教学、实物教学、仿真教学、与西门子柔性制造系统实验室演示教学等方法进行教学，取得了良好的教学效果。

【关键词】 电工实训 改革 实践

Abstract： Electrician training is a course linging theory with practice，improving the operational ability and close to the actual working environment of the society ，and it is an important link of electronic engineering.The essay analyses the teaching present situation of electrician training in Dongguan University of Technology ，which puts forward and applies to engineering teaching，object teaching，simulation teaching，Siemens lab demonstration teaching of flexible manufacturing system and so on to teach by changing the traditional teaching mode，achieving good teaching effect.

Keywords： electrician training；reform；practice

電工实训在电子专业人才培养计划中占比较重要的地位，它是对前面学习了电工学或电路分析基础等基础知识后的再深入学习、巩固，是理论联系实际而又偏向应用的一门实践课程，主要讲述电工基本知识与操作、电工仪表、照明电路、电机与变压器、低压电器、电动机控制等内容，为学习好后续课程如电机拖动、可编程控制器等课程打下基础，也强化了学生的工程化观念和严谨的科学态度。

一、电工实训基本情况

电工实训实验室2010年之前的主要设备是由我们自行研制的3种不同实验内容的实验操作台共60套及三相电机40台，2010年电工实训实验室成为了我校省级电工电子实验教学示范中心的重点建设实验室，目前已建成了一个全新的150多平方米的电工实训实验室，有50套综合电工柜、100台三相电机及各种电工仪器设备，主要面向电子类学生。按照教学大纲的要求，该课程实践学时为1周，1个学分，必修课。

二、实验教学存在的问题

针对以往的实验教学情况，在一定程度上存在了一些客观上的因素，这些因素直接对学生的实验课程质量产生了影响。这些因素具体表现如下：

2.1电工实训时间安排不合理

电工实训作为电子工程学院的一个特色实践环节，一般参加实习的人员为一、二年级的学生，实习时间一般会被安排在每一个学期临近期末考试的几周，这个时间段一般是学生最忙碌的时候：复习、期未考试、课程设计，这种超负荷的压力导致大部分学生从思想上不重视这一门课，在实习期间敷衍了事，无法集中精力在电工实训上。同时学生多数存在重理论轻实践的观念，学习态度不端正，导致学生的学习水平层次只能停留在书本上的理论知识，对于实际操作方面更是囫囵吞枣，敷衍了事，这些情况的长期存在，不利于学生丰富实践经验，提升自身技术操作能力。[1]

2.2理论与实践脱节

我校电工实训的理论环节包括模拟电路、数字电路、电工学等电子基础理论知识，实践环节包括电工基本工艺、连接和调试实际电路、故障分析修复、设计和调试新功能电路。理论方面，仅靠PPT演示，根本不足以让学生对电工技术基础理论知识有全面的了解，在一知半解的情况下马上进行实践操作，导致学生间连接电路时相互模仿，相互抄袭电路图，遇到错误时无法根据电路图查找原因并解决，不能真正体现思考问题、分析问题、解决问题的能力。[2]

2.3教学课时少，教学方式单一，教学内容陈旧

对于电工实训的理论课程，我校仅安排6个课时，而实践环节也仅有24个课时，由于课时有限，授课方式仅限于统一集中讲解和实践操作，师生之间没有充分的互动，学生被动学习，以致于制约学生发展的积极性和创新性。与此相关的实训内容如单相、三相照明电路，电动机控制电路等等，内容陈旧，缺乏新意，而且十几年来一成不变，已经无法满足学生对新知识的探求，学生的水平只能停留在根据电路图进行简单连接和调试，对常用元器件有一定了解。正是由于课时少，方式单一，内容陈旧的限制，学生在综合应用能力、创新能力达不到更深层次的发展，不利于培养学生成为设计型，创造型人才。[3]

2.4师资配置不足

通常，在150多平方米的电工实训实验室，有50套综合电工柜、100台三相电机及各种电工仪器设备，同一时间可以满足100个学生同时进行实验，但只配备了一个教师，教师很难实现有效的管理，由于实验室大部分设备是强电设备，在无法实现有效管理时，对学生的安全存在很大威胁。同时师资不足容易造成对实习设备与工具的管理达不到相应水平，导致设备缺乏合理的配置，检查、维修缓慢，容易造成资源浪费。不仅影响教师教学和学生学习的积极性和主动性，也严重影响到电工实训的本质和目的。因此，电工实训教学改革迫在眉睫。

三、教学改革的措施

针对上面所提到的教学问题，要提高学生的实验课程质量，必须对教学方案进行改革，采取相应的措施。具体措施如下：

3.1完善实习时间安排

在不影响学生正常学习上课的前提下，经过教师与教务处重新商定，根据不同专业学生的教学培养计划，时间安排上可作以下几点改变：（1）可大致将电工实训时间穿插分布在每学期的第3～8周；（2）电子电气专业学生的电工实训时间应达每周4个学时，并且将理论课的与实践课的教学融合在一起，实习内容可相对增加一些有创造性的实验让学生自主设计电路并连线调试；（3）其他专业学生的电工实训时间则为每周2个学时即可。这样做既不影响学生日常学习生活，也避免学生产生抵制情绪，给予学生充分的时间自主学习，自由发挥，激发学生的积极性，创造性，更有助于达到电工实训的教学目的。

3.2导入西门子PLC自动化技术教学

将PLC技术应用引入电工实训教学对于培养学生的工程实践能力和创新精神发挥了重要的作用。

西门子PLC全集成自动化系统的功能强大，采用西门子最先进的控制技术，可选设备众多，考虑到电工实训的实际情况，特别设计选定了目前适合的控制系统，模块化柔性制造实训系统，它具备开放的结构体系，可以很好的任意组合，实现需要的控制体系配置方案。

该系统是一套完整、灵活、模块化、易扩展的教学系统，从简单到复杂，从零部件到整机，充分体现了工业自动化相关技术。系统采用铝合金框架为结构主题，是一种利用多种机械传动方式模拟完成现代化装配过程的柔性化生产系统。系统中展现了实际工业生产中的典型部分：控制系统部分、执行器部分、传动机构部分、检测采集部分、工业总线等。

在此基础上，考虑到学科建设方面的需求，此次选定的设备通过不同单元的柔性组合，将电工实训的基础知识和教学内容：机电系统的组成、功能、控制原理、连接、调试等应用到实际自动化设计：上料单元实验、下料单元实验、加盖单元实验、穿销单元实验、伸缩换向单元实验、检测单元实验、分拣单元实验、废料单元实验、立体仓库单元实验等，形成完整的产业链，如下图图1所示，让学生掌握机电一体化技术的应用、开发、集成技术，帮助学生从整体角度去认识系统各组成部分，从而更全面理解电工实训的实际应用，掌握机电系统的组成、功能及控制原理，达到电工实训的目的。这种印象教学容易激发学生学习兴趣，满足个性化学习的需要，培养学生系统、集成、科学地应用现代自动化工程知识的能力和再创造能力。[4]

3.3改革创新教学方式

电工实训是高等学校里电子工程学院的一门实训课程，是电子类专业的一个重要的教学环节，它在理论联系实际、提高学生的动手能力、贴近社会实际工作环境发挥着十分重要的作用。然而在电工实训的技能教学实践当中，发现教学目标与教学效果存在着比较大的差距，主要是因为在上课时，老师讲解电工的理论知识和实验时，学生无法集中精力听讲，虽然有PPT和FLASH动画，但是动画仿真的实验与实际做实验是有差距的，导致学生做实验时，无法透切的理解老师所讲的实验内容，这种虚拟教学达不到预期的教学效果。

针对这种虚拟教学方式，学校计划引进基于Zigbee的电工实训仿真系统，利用Zebee技术，老师电脑通过串口连接连到Zebee主机，同时通过VGA连接到投影仪，在每一台电工柜上安装一台Zebee从机；如图2为本实用新型的系统部署图；在电工实训实验室的电脑里安装有自行研发的电工实训仿真软件，可以通过投影仪播放出来，同时通过USB口与主控制器连接，在仿真的同时，通过USB口输出一套命令到主控制器，再通过Zigbee网络发送到实验室的其它电工柜的从控制器里，通过接线端子连接电工柜里的交流触器、时间继电器、中间继电器、开关、接扭等并对其进行控制，使其和仿真系统里的软件保持同步，使学生能更直观看到演示的效果。

通过FLASH动画的生动展示，同时在每台电工柜上利用该实用新型装置自动连线，达到和FLASH动画一样的效果，将电工仿真软件与实物演示相结合，将各个元器件的原理、功能以动态的形态展现给学生，带有动画效果的演示让学生更容易理解与掌握实习的要点，准确直观地接受知识，提高授课的质量，可进一步激发学生的学习积极性。（图2）

3.4合理规划理论与实践相结合

传统的教学方式一直都是将理论教学与实践教学分离，这种做法压抑了学生的个性和主体性，导致学生养成依赖性。陶行知先生曾经说过“在做中教，才是真教。在做中学，才是真学。”实践与理论相结合才能达到双赢。教师在讲授实践课程时，如果能同时融合理论教学，将实际操作直接演示与各电路原理结合在一起，在视觉、听觉、触觉多方面同时触动学生跃跃欲试的心理，激发学生的学习兴趣，势必能达到事半功倍的效果。理论与实践的结合，能够促进师生间的互动，使得教师不仅仅是知识的传播者和教授者，更是学生探究新知识新能力的促进者和合作者，对提高学生综合应用能力与解决实际问题的能力有很大帮助。[5]

3.5改善考核方式

实习考核既是对学生所掌握知识和动手能力的检验，也是对教学效果的检验。教师只能提供最基础的电路原理图，对于分层设计的电路原理图，学生应该自主查找、接线、调试。同时鼓励学生在基础电路原理图的前提下，不断地设计、调试、改进新型电路。在教师验收成果时，不仅要求大部分学生正确使用仪器仪表，达到独立操作电工识图、会操作各种电力柜的设计、安装、维修，达到电路原理图所要求的效果并且能自主调试，还必须解释电路图原理，对于有能力充分采用各种不同方式的设计、调试来实现电机同一功能运转及积极设计创新电路图实现额外功能的学生，应给予额外奖励，用以激发学生的自主创新热情。[6-7]

3.6协调人员配备，健全管理制度

规范化的管理制度，是电工实训教学改革的必要条件，需要学校各层人员的相互配合，学校领导作为管理层，应协调好电工实训管理与教授的人员配备，根据学生人数与学生层次不同配备不同老师，当超过40个学生同时进行实习时，必须保证有2个或2个以上的教师在现场协助学生对实际操作、电子技术、电路分析的学习和保障学生的安全。

同时应该健全电工实训实验室的管理制度如设备的管理制度、各种设备磨损，材料消耗的申报和管理制度、实验室安全检查制度等等，以助于提高设备的利用率与完好率。最重要的是制定一個完整规范化的实验室安全保障制度，并要求教师与学生严格遵守，充分保障教师与学生的人身安全。[8-10]

四、改革的成效

经过一系列的教学改革措施，把知识的传授和能力的培养有效地结合起来，将单一的教学模式转化为多元化的教学模式，推广了模块化、系统化的自动化建设融合开放式的实习教学模式，激发学生学习的自主性和创新性，对电路控制系统的设计、研制、调试有了更深层次的理解，进一步培养学生认真严谨、一丝不苟的工作作风，初步具备工程实践能力和素质。还可以不断提高实习教师的工程实践能力和科研水平，促进电工实训更快、更好、更强地发展。

参 考 文 献

[1]徐永林，电子电工实训教学创新与实践初探[J]，当代职业教育，2013（5），91-93

[2]邵鸿翔，李广宏，电子电工实训立体化教学模式探索与实践[J]，洛阳理工学院学报，2009（12）

[3]雷瑞庭，宋跃，李仪，杨杰，电工实训教学改革探索[J]，实验技术与管理，2010（10），151-153

[4]宋晓娜，PLC联网技术引入电工实训教学的探索[J]，中国电力教育，2009（2），96-97

[5]唐娟，对电工实训课教学改革探讨[J]，长沙通信职业技术学院学报，2012（4），118-120

[6]徐长英，张永，《电工实训》教学改革探索与实践[J]，电脑知识与技术，2010（3），1673-1675

[7]孙玉红，提高电工实训教学的实效性[J]，中国职业技术教育，2013（2），94-95

[8]刘安宁，分层次教学在电工实训中的应用探索[J]，长安航空职业技术学院学报，2008（12），9-11

[9]罗宇，任务引领式教学在电工实训中的探索[J]，重庆电力高等专科学校学报，2011（12），22-24

[10]翁滢，电工实训教学的改革与实践[J]，大众科技，2012（12），159-161