电气控制系统安装与调试教学设计研究

1虚拟工厂教学模式概述

虚拟工厂教学模式是模仿企业的生产环境进行的教学活动，教学内容和方式与企业的实际工作环境基本一致，通过虚拟设置企业技术岗位，让学生在虚拟工厂环境中轮流担任一定的岗位角色，完成一系列教学项目任务[1]。通过调研区域内装备制造行业的生产型企业，明确人才培养定位，制定人才培养方案；对企业岗位的工作任务、工作过程进行分析，将其所需的专业知识、专业技能、职业素质进行分解，设计成项目化课题，组织学生开展教学实践。整个过程要做好循环往复的五个环节：市场调研、职业分析、项目开发、教学实施、教学评价。其中，市场调研和职业分析是基础环节，项目开发与教学实施是核心环节，教学评价是反馈环节，从而构成一种良性运行的工作系统。如图1所示，将整个机电行业典型工作岗位分为机械设计、机械加工、质量检测、机械装调、电气设计和电气装调六大专业技术领域。每个技术领域设置对应的工作岗位，以实际的机电产品设计、制造、安装与调试为工作内容。将传统的课程体系进行重构和补充完善，形成虚拟工厂教学模式下的工作项目体系。其中机械设计岗位基本知识和专业技能包含机械制图、机械拆装与测绘实训、计算机辅助设计、机械基础、机械设计基础的内容；机械加工岗位基本知识和专业技能包含钳工实训、车工实训、机械制造基础、计算机辅助制造、数控编程与加工、数控车床加工实训、数控铣床加工实训的内容；质量检测岗位基本知识和专业技能包含公差配合与检测技术、传感器与检测技术；机械装调岗位专业技能重点是机电设备故障诊断与维修技术；电气设计岗位基本知识和专业技能包含电工基础、电子技术、单片机系统调试、电气控制、可编程控制器应用技术的内容；电气装调岗位专业技能重点是现代电气控制系统安装与调试技术。

2现代电气控制系统安装与调试课程教学设计

现代电气控制系统安装与调试课程在第四学期开设，学习本课程之前，学生已具备以下基础知识和专业技能：电工基础知识，掌握电工工具的使用；电气控制知识，具备电气安装接线与调试能力；可编程控制器知识，掌握梯形图编程和调试的方法。2.1教学目标。通过市场调研，确定具体岗位工作能力要求、知识要求、技能要求、职业素质要求[2]。1）工作能力要求：熟悉电气设计图相关国家规范；能独立设计低压电气原理图、编制电气技术文件；遵照电气施工安装标准正确布线；精通电气控制技术；熟悉主流PLC（西门子、三菱）的编程与调试；熟悉变频器、伺服驱动器、步进驱动器、触摸屏的使用；熟悉各种现场总线网络CC-LINK、PROFIBUS等。2）知识要求：掌握逻辑控制、顺序控制、过程控制等典型控制系统的基本原理；掌握PLC与变频器、步进驱动器、伺服驱动器以及组态的连接和通信方法；掌握控制系统的设计和调试方法。3）技能要求：能对具体任务进行分析；能编制系统设计方案；能编制材料明细清单；能编写较复杂的应用程序；能进行系统的综合调试。4）职业素质要求：具有良好的职业道德素养；团结协作、具有良好的团队合作意识。2.2教学内容。为达到教学目标，结合高职学生的特点和认知规律，基于虚拟工厂的教学模式将课程教学内容分为6个典型工作任务：三相异步交流电机电气控制系统安装与调试、变频器电气控制系统安装与调试、步进电机电气控制系统安装与调试、伺服电机电气控制系统安装与调试、工业网络电气控制系统安装与调试、成套柜电气控制系统设计与安装调试。项目内容遵循从单项到综合，从简单到复杂的顺序，教师指导的工作量逐步降低，学生独立操作的能力逐步提高，从而不断提升学生的专业能力和职业能力。2.3教学方法。根据学习内容特点，结合职业教育规律,采取行动导向的教学方法，按照工作过程的六步骤：资讯、决策、计划、实施、检查、评价来进行。教学过程由教师和学生共同按照工作任务来引导，学生在亲自参与的实践中掌握技能，学习专业知识，从而构建属于自己的经验，知识和能力体系[3]。2.4组织与实施。采用小组教学组织模式，将“5S”活动贯穿整个学习过程中，注重团队合作、沟通协调能力、组织能力等职业素质的综合培养。教学实施前教师可根据项目任务要求按照工厂工作过程设计准备相应的资料，如工作任务单、计划单、物料单、实施单、检查单等。以任务二，变频器电气控制系统安装与调试的一个子项目变频器多段调速任务（恒压供水系统设计）为例说明教学组织方案，工作过程以及教学组织形式如表1所示。2.5考核与评价。成绩由结果评价和过程评价结合组成，项目完成情况占50%，组间互评成绩占20%，教师评定占30%。考核的重点是学生掌握相关知识点的熟练程度，电气安装调试的技能水平，以及整个工作过程中体现出的小组协助精神和团队合作意识等职业素养[4]。

3结束语

采用虚拟工厂教学模式，以典型工作任务为教学内容，按照企业生产工作流程组织教学，使学生在企业生产氛围下学习专业知识、专业技能，不断养成职业素质。通过这种形式，不仅可以弥补高职院校实训条件不足的问题，还可以促进教学内容与工作内容的对接。逐步实现校园学习环境与企业生产现场的融合，为创建真正意义上的教学工厂、生产型实训基地打下基础。基于虚拟工厂教学模式的课程教学设计还需要在实践中不断完善，从项目任务内容的提炼到教学方法的改进，是高职教育教学模式的一种有益探索。

参考文献：

[1]邓林兴,王核心,贺致锁,等.高职机械类生产实训管理模式的探讨[J].装备制造技术,2013(3):225-226.

[2]刘炜.《机电设备安装与调试》理实一体化课程教学设计[J].经贸实践,2015(10):313.

[3]夏德洲,夏东雨.基于行动导向的高职计算机类专业课程教学研究:以办公设备使用与维护课程为例[J].湖北工业职业技术学院学报,2016,29(4):94-97.

[4]黄戈里.Q系列PLC的CC-Link通信控制的编程实现方法:以《现代电气控制系统安装与调试》竞赛项目为例[J].电工技术,2019(12):6-8.

作者:戴剑 单位:武昌职业学院