智能照明设计在电工实训分层次教学中的应用

孙万　利春兰　巴特尔

摘要：实训课程在对学生的培养过程中起着举足轻重的作用。电工实习的主要内容，应根据学生所学专业的不同，提供不同的电工实训教学方案。对于自动化控制类及电器类专业的学生，特设计了智能照明电路，经过实践，智能照明电路在学生的设计能力提高方面起到了积极地作用。

关键词：电工实训；自动化控制；智能照明

中图分类号：G4

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.13.074

0引论

如今，实训课程在高校中的受重视程度与日俱增。尤其是在工科类本科院校及工程类高职院校中，工程实训课程都是作为教学中的一个重要环节。但是，由于高校中学生的专业背景不同，实训课程对于所有学生的要求也要有不同的标准，现就以本学校电工实训为例，探讨实训过程中的分层次教学法，以及智能照明设计在电工实训分层次教学中的应用方法及效果。

1电工实训的主要目的和目前存在的问题

电工实训课程的主要目的是培养学生的动手能力、团队协作能力和创新能力，培养学生的工程意识。电工实训课与传统意义上的实验课不同，高校电工实验一般为验证性实验，主要是验证电工实现的设计思想是否正确，而电工实训的侧重点主要是培养学生的工程意识。比如，在一个电路试验中，我们的主要目的是验证电路是否连对，电路的正常功能能否实现等，而在实训过程中，我们除了实现电工实验所需要实现的基本功能外，还要考虑布线是否科学美观，采用的元器件数量的个数，总造价的高低，功能的稳定性，以及能不能有更优化的方案等。

2实训内容的优化与改革

电工实训课程应根据我校实际，针对不同专业的学生，设计不同的教学大纲，并制定相应的教学内容，使所有专业的学生都对电工实训课程感兴趣，并能学到真真实实有用的知识。对于文科类的学生，设计家用的、身边的、比较常见的一些电路。而针对电类的学生则不能仅仅停留在验证性的阶段，我们可以让学生自己设计一些较复杂的电路，对于兴趣特别浓厚的学生，则可以组建创新团队参加国内一系列的电工大赛，让学生在竞赛中学习，在竞赛中找出不足，用竞赛来检验自己。在实验室管理方面，应该根据本校的学生人数，设立一定比例的开放实验室。

2.1安全是前提

电工实训在操作过程中，具有一定的危险性。在操作过程中，如何做到安全用电是实验能否顺利进行的前提，也是重中之重。

实验之前，首先要对学生进行用电安全教育，让学生在思想上重视起来。同时教会学生规范操作，这些不但能保证学生在操作过程中能够保证自身安全，还为学生以后走上工作岗位打下良好的基础。

2.2制定有差别的教学计划

针对不同专业的学生，制定不同的教学计划。根据专业的特点，可将所有学生分为三大类：非理工类专业、理工类非电专业、电类专业。

2.2.1非理工类专业学生实训内容

对于非理工类学生，电气基础是最薄弱的，好多学生从高中开始就没有接触过电学，所以对这些学生，应主要以日常所能接触到的电气教学为主，包括手電筒的设计、家用照明电路的原理、故障维修，电路维护，家用电器的电路讲解及故障维修等等，这些内容因为我们日常能够经常接触到，所以学生比较感兴趣。

2.2.2理工非电类专业学生实训内容

对于理工类非电专业，这种专业类型的学生，都是有一定的电学基础的，他们在高中阶段就已经系统的学过电学了，但在大学阶段对电学还没有更进一步的学习，他们对电的理解还只是停留在高中时期的理论阶段，对于这些专业的学生，除了教授他们日常照明电路等简单的入门电路外，还应增加电动机的控制电路（电动、连续运行、正反转控制），变频器的简单运行，PLC入门知识等。

2.2.3电类专业学生实训内容

对于电类专业，如电子信息技术专业、电气自动化等专业，这些学生，除了高中时期打下的电学基础外，很大一部分已经在大学学习了相关的课程，比如电工学、自动化控制等，这类学生的基础一般比较好，并且都是相关专业，他们对电工实训的内容是最感兴趣的。对于这些学生，实训内容已经不能仅仅停留在验证阶段了。这类学生的实训内容，应该包括必修与选修两个环节，必修除了理工类非电专业所实训内容外，还包括电动机的降压启动、PLC的自编程学习、PLC对电梯的控制实训、基于变频器的恒压供水控制系统等等。选修则主要考察学生的创新意识，教师可以有意的设置一些竞赛题目，让学生去思考，去完成。

3智能照明电路设计在实习中的应用

对于电气及控制类学生，在选修环节设计了多个项目，下面主要介绍智能照明电路的设计。

教室作为学生与老师学习、教学的主要场所，其照明系统必须首先要保证稳定可靠，同时，根据时间、亮度、人数多少等外在因素实现智能控制。根据需要，设计系统应包括手动和自动两种工作方式，在手动控制情况下，我们可以手动控制各个区域开关的断开与闭合，从而控制灯的亮与灭，也即传统的控制方式。在自动控制情况下，照明灯会根据亮度、人数、时间等自动控制光照的强度，控制系统主要包括PLC（可编程逻辑控制器）、光电传感器、红外传感器等。控制光照强度主要是通过控制灯的点亮个数及点亮位置来实现。设计中主要设置了四个日光灯组，放于四个不同位置，用来模拟教室中的日光灯布置。光电传感器与红外传感器也各设置四组，分别从教室的四个不同位置采取信号。硬件连接框图如图1所示。

其中，光电传感器组用于光照信号的采集，将光照信号上传到PLC。红外传感器组用于采集人体温度信号，测定在一定的区域内有无人员及人员的数量、所在的位置，并将信号传送到PLC。西门子S7-200PLC作为本设计的核心器件，处理光电传感器与红外传感器传送过来的信号，根据信号向日光灯组中的开关发出闭合或者断开指令，从而控制日光灯组的发光。开关用于手动模式与自动模式之间的切换，当开关打开时，照明电路处于智能照明模式；当开关关闭时，智能控制关闭，系统切换到手动模式，照明电路处于传统手动照明模式。

4结语

培养学生的动手能力和创新精神，是电工实训课程的目标。在实训过程中，只有根据学生的情况制定不同的授课内容，才能使不同基础的学生都喜欢上他，也才能使学生在实训中感受到乐趣，在乐趣中学习到知识。根据学生的专业方向，调整授课内容只是电工实训教学改革的第一步，在以后的教学过程中，我们还要根据学生的兴趣和市场的需求，进一步完善电工实训的授课机制。

参考文献

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