“数控机床电气控制课”中对学生能力培养的探究

赵波

摘 要：目前行动导向学习备受推崇，的确有其先进之处，但在有限的时间内、有限的学习基础、有限的设备条件下完全实现不太现实。这就要求教师要适当引导，最大限度的发挥设备用处，尽可能调动学生的学习积极性。在适当时候采用行动导向教学，《数控机床电气控制》这门课理论学时与实践学时各占一半，在实踐课时主要采用行动导向，而该文所述内容主要是针对为了培养学生在实践课中所具有能力，如何做好理论铺垫，并阐述其对学生技能培养的影响。下面分别从课程自身内容的编排及本门课程与其它相关课程的关系，常用教学方法的应用，教学中对教材的处理等方面进行说明。

关键词：能力培养 技能 循环渗透 教学

中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）02（a）-0116-02

1 课程标准制定的教学内容符合能力培养规律

其优点是以项目为教学载体，各项目间的内容有各自特殊性，又有一定联系，如各项目的内容都包含线路与可编程控制器的内容。各驱动器在电气线路和参数上有一定的制约。而且各项目所含知识及技能是由浅及深，不断递进，符合学生能力形成的规律。

2 只有课程编排合理、内容衔接才是认知能力培养的有效途径

我认为与本课程相关的前修及后续课程的编排和教学内容应适当调整。如学生应先行学习《汽车典型零件数控车生产》和《电气控制线路设计》《PLC》的内容。

而实际上学生在未学习数控车加工的任何操作时就来学习本课程，学生对一些常用名词很陌生，对各轴运动方向，速度控制与调节，对刀与刀补一无所知，这时学生来学习数控机床电气控制课程时，尤其是上本课程中的实践环节时，就分不清那些是与电气直接相关的，如学生启动系统后对系统提示的刀具补偿就很迷茫。

学生教材中对常用的继电接触器式的控制线路介绍并不全，切不符合常规的分析与识读习惯，这要求在前修的《电气控制线路设计》课中进行一定的铺垫。并且先讲两个学时的三相交流异步电动机的工作原理，这可为我们讲伺服电机，电机矢量控制理论节省点时间，而且使学生在温故知新中得到认识水平的提高。

而且一定要至少先让学生有6学时《PLC》课程做铺垫，其中应使学生明确输入输出点位设置与程序的关系，明确定时、计数器，明确简单的输入与输出之间的控制可由程序灵活编排，明确PLC的接线与检修方法。如有计算机与编程软件及相关硬件，用6学时应能实现上述设想，否则在《数控机床电气控制》这门32学时的课程要讲懂PLC参与控制的内容，耗时且比较困难。学生学过PLC课程后，对我们课程中提到的内置式PLC也会容易理解。

3 要注重学生自我学习意识和能力的培养，这是学生形成有理论基础的技能的源动力

在教学上要发挥学生的主导学习地位，充分提供和调动学生自主学习的可能性。这是创新能力培养的雏形。这与教学的方法和教学设计息息相关。

加强考核措施督促学生学习，如要求学生看书，在书上要有重点标记，要能分清各章节间的联系，每一章节里，甚至每一段里说明的是什么问题？鼓励学生多参看其他资料，对下功夫读书的（如书上有因翻看变数多而发黑，且有较详细的标注的）同学在过程考核上多加分。对上课积极发言，实习时积极动手和动脑的同学多加分，对认真完成作业、书写工整、有自己的观点、不照抄照搬的多加分。在讲课过程中。也要及时指导学生看书，指导学生书中有用的知识点是怎样和项目对接上的。这也要求教师在教学设计上将项目与教材有效衔接。

对学生读书能力的培养也很重要，它是学生自主学习的前提。学会读书益处颇多，不但能形成理论知识体系，而且为能具有自我阅读资料的能力做了一定的铺垫。而这是提高维修技能的必要手段。学会读书的学生必然是愿意读书的学生，愿意读书的学生必然是能读懂书的学生，能读懂书必然要想办法教明白学生。这不仅是授课教师的水平问题，还与教师的责任心，课程设置的内容及前后课程的安排有关。

4 教材处理与教学方法合理运用同样对学生形成有理论基础的技能有重要作用

在校生虽然形成的是初级技能，但是应该是学生一生中与其技能相关理论知识的主要来源地，学生在校学习的理论知识是他日后自学的基础，因此如何传授知识，如何使理论知识与其技能相衔接至关重要。

合理处理教材内容，讲清楚教材对学生能力培养非常重要。有理论基础的技能是可持续发展的技能，这也是高职学生的培养目标，这种理论的来源一定是准确、可理解并能有一定的文本材料（如教材）以供查阅，这就要求在实训室上课时教师要适时抓住时机联系实际讲清楚书本上的知识点，这有助于学生理解。同时要指导学生在书中做好标注，便于学生日后复习巩固，加深理解。这样才能在很短的学时内，提高学生理论联系实际的能力。

教学方法很多，在本门课程理论教学中主要采用了小范围对比与大范围对比两种方法。对比法能清晰地使学生对教材编排有深入的理解，对学生的实践操作也有指导意义。举例如下。

数控机床的控制主要是针对主轴和进给轴，要从它们的驱动要求，驱动器的类别，驱动器的接线及参数设置、常规操作方面加以介绍。要从它们与数控装置的连接，包括控制指令信号的种类与性质、反馈原件与反馈信号的区别等方面进行介绍。这些内容贯穿整个教材，要从全局角度进行大范围对比讲授。

教学中大量运用了循环渗透教学法，循环渗透教学法不是简单地重复，要有不同的去反复提醒学生，使学生对它们的异同有深入的认识。

（1）第一次课就介绍数控系统的组成，明确开环、半闭环、闭环的含义、组成形式和对数控机床控制作用的不同。从而使学生明确数控机床的分类和发展的方向。

（2）第四章介绍进给伺服时，对开环、半闭环、闭环三种控制形式进一步说明，对三个环是否采用检测元件、检测元件的安装位置要求，检测元件工作原理及应用场合、三种控制环应用场合、调试的难易程度、控制精度的对比做进一步讲解。

可见前面的铺垫不但能完善教学过程，而且启下。

同时对伺服驱动器的内部有位置环、速度环、电流环三个控制环路进行介绍。使学生对自控原理在数控机床控制中的应用有一定的理解，这样的适时比较，可使学生明确这两个三环的本质区别。使知识结构在递进和加强。

（3）第四章中步进驱动器与伺服驱动器之间对比，如接口数量，电源性质：包括电源的电压高低；电源是交流还是直流；电源接入的数量，除强电电源外，是否需控制电源，是否有先上控制电的要求等；第五章中有数控机床主传动系统的要求、主轴驱动系统的要求、主轴传动的要求。应明确三者之间的包容关系，明确它们之间的侧重与联系。显然这里应用小范围对比讲授为好。这里不但要对比讲授，还要指导学生看书，以便学生理清头绪、读懂教材，学会看书。这也对学生的自身素质提高有很重要的影响。

5 采用理论和实际相结合使学生理解所学知识，为技能培养做好理论铺垫

教材中内容与实际设备上有很多可以相联系的地方，举例如下。

（1）导线的颜色线缆的种类，中间继电器的结构与作用，断路器的型号选择。

（2）開关电源变压器的结构与作用，变频器的恒压频比控制。

（3）步进驱动器细分后运行的噪声、平稳性。

（4）系统对部件的控制过程的设计与实施，如按下主轴正转按键，KA1得电，利用其常开点的闭合对变频器设置好的启停信号点位输入正的24V电压。而且通过输出继电器板的信号灯亮灭的指示、用万用表测量PLC输入输出点位等实际操作，可明确主轴启停控制过程、逻辑信号的传递过程及检测方法。

（5）急停回路的设计与接线。这里不光有接线，还涉及PLC的点位，PLC输入信号中外部允许输入信号的形成，外部允许信号对系统各部分的控制作用等。通过此部分的讲练，学生对看懂机床的原理图与接线图，对PLC的输入与输出的形成与控制会有较直观的理解。

另外，为提高教学效果对教学中对无法直接在设备上直观看到的现象，可以搜集整理一些视频资料以辅助教学。也提醒鼓励学生搜集资料的方法，为离校后学生自主学习提供必要指导。教师也确实应提高自己的理论与实践水平，多找机会接触其他的系统和设备，使课程讲得灵活有趣，这同样可以提高学生的经验水平。

参考文献

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