自制教具在电气类专业教学中的重要性

刘延霞

摘要：本文结合中高职电气类专业（如可编程控制课程）在实际教学中遇到的问题，辅以当前高校教学改革的大背景，讨论了自制教具的优势与注意事项。教学过程中学生使用自制实验装置，进行可视化教学，边学边练，极大提高了学生的积极性以及教学效率。本文探讨了高职院校自制实验装置的优缺点，提出了一些建议及管理使用方法。通过实践也证明了自制教学仪器在电气类实训教学中取得了很好的效果，很好的促进了教学改革。

关键词：高职学院；电气类专业；PLC；自制教具

高职院校电气专业的教学目的是培养具有相关专业理论知识，并具备相关工程实践经验的高素质专业技能人才。本专业学生专业素质的提高，需要在教学过程中不断优化教学手段，将理论教学和工程实践贯穿于整个教学过程中。随着电气自动化技术日新月异的更新和发展，现代教学仪器设备和辅助手段也越来越多。和传统的复杂先进的教学实训平台相比，自制实训教具在电气类专业的教学实践中，教师可以根据自己的教学经验和教育观念，根据本专业特色自制相关的实训设备，把教师教学经验，专业技术知识，学生实践操作，创造力凝为一体，体现教学，科研，和课程改革的成果。本文结合我校近年以来自制实训教学教具的经验，探讨自制教具在相关专业教育中的经验和看法，供大家参考和学习。

一、电气类专业实训课教学现状

电气类专业课程在教学过程中，普遍采取理论课加实训操作的方式，以PLC应用技术为例，理论课选用国家级规划教材廖常初主编《PLC编程及应用》，主要教授控制器基本機构，编程方法及指令，使学生全面了解控制器运行原理。但是在讲解过程中，PLC的硬件结构，指令系统，寻址方法，通信技术等环节较为枯燥，学生理解起来较为困难，所以实训课必不可少。且本门课程最终的教学目的是让学生能自主编程，选择元器件，接线，故障排查，仿真及编程应用。实训基于天煌THMSRX-3型平台，学生可以在此平台上完成理论课要求的所有试验项目。目前国内大部分院校的电气类专业教学均采用此类通用平台进行教学，教学过程和模式基本相似。随着新课程教学改革的发展，个性化教学和激发学生创造力是本专业教师需要正视的一个问题。自制实验教具可以让学生在此实验过程中参与电气设备设计，研发，生产的所有环节，让学生更加深刻理解电气自动化的内涵和乐趣，解决了传统实验平台千篇一律的实验过程。从而培养了学生创新和专业素养，提高了学生解决实际问题的能力和水平。

二、自制实训教具的优势

目前，高职类院校购置的实训设备都是标准配置的常规设备。但是在实际教学中，不同专业和阶段的掌握程度和侧重点均不相同。以PLC编程及应用为例，典型实训如交通灯，两种液体混合等实验，均是采用固定端子模拟的方法，学生通过在端子上插接相应的PLC输入输出，输入信号采用程序虚拟继电器M位或者拨码开关来给输入信号，输出采用实验板上的指示灯来观察输出是否正确。对于电类专业和非电类专业的学生来说，对其专业要求程度不一样，学生的接受能力也不同，电气类专业学生要求掌握复杂型应用实验，非电类专业则要求简单的验证实验。此外单纯通过标准的实训面板给出输入信号和观察实际输出，每一步实验过程都需要人工干预设置模拟相应的信号，实验过程繁琐且很不直观。所以针对通用型实训教学设备，自制实训设备可以结合专业特点，充分发挥教师和学生的个性化设置，总结起来主要有以下优势：

1. 弥补传统通用实训平台内容和形式单一的缺点

通用教学仪器实验内容及知识点单一固定，针对不同学科和层级的学生，自制教仪可以适应不同教材及学科侧重点要求不同环境。以两种液体混合PLC控制为例，此实验要求学生自主选型，设计输入输出接线图，软件逻辑控制方框图，编程设计及仿真。在自制教仪过程中，学生自主对PLC，电机及泵，变频器，相关外围电路元件选型和购买，根据自身实验要求设计了具体的实验内容。自制教学仪器在电气专业实训课教学过程中可以实现通用型实训设备没有涉及到且实际工程设计中非常需要的案例，在灵活性和扩展性上弥补通用教具的不足。

2. 自制教具针对教学重点，提升课堂效率

PLC编程及应用这门课程需要设计主程序控制流程图，对于一些难度较高的软逻辑控制，学生难以快速直观接受。这也是在教学过程中的难点和重点，通过自制实验教具，使学生参与这一过程，对控制原理和实际要求有了直观理解。寓教于实际设计过程，学生在实验探索过程中将理论课学习到的知识贯穿于设计教具的整个过程中，提高了学生的积极性和学习效率。

3. 激发学生创造性，培养学生动手能力

自制教学仪器的过程是由教师指导，学生参与的一个过程。教师布置详细的设计要求，学生结合自身条件来完成选型，设计，编程，调试等整个过程。在贯穿整个设计过程中，激发了学生的创造力和探索能力。教具设计取材于实际教学重点，让学生在实践过程中消化理解了课程重点知识，激发了学生学习兴趣，更加全面理解了电气类专业所要面对的实际工作，提高了学生的创造潜能，动手和工程实践能力也得到了加强。

4. 节约实训设备建设经费

当前自动化技术更新日新月异，虽然教育部门在此方面不断加大投入，采购了大量先进的实验平台和设备，相关的资金投入是源源不断的，院校在经费和精密设备采购，后期维护保养方面是存在一定矛盾的。所以自制实训设备不仅可以根据本专业实际情况研发相关设备，也是一种经济实惠的解决方案。

三、自制实训设备当前面临的一些问题

自制教具固然有以上的优势，但由于是非标设备，还有一些改进空间：

1. 有些自制教仪自身存在一些技术问题

自制教具和正规厂家批量生产的相比，在技术工艺等方面会存在一些问题。比如设计存在缺陷，质量不稳定，制作标准难以界定。尤其是电气控制类教学实训装置，原理及硬件接线较为复杂，保证稳定性显得尤为重要。在自制过程中，对设计者的专业技能要求，工程设计经验是一次严峻的考验，要考虑各种因素的影响，力争做出尽量完美的产品。

2. 缺乏沟通交流造成的自制教具闲置，使用效率低下

自制实训设备由专业可教师带领部分学生制作完成。如果实训设备没有和其他专业教师进行充分的沟通和交流，其他师生很难会操作。其他教师有相似教学需求时也会自制设备，往往这样造成资源浪费和重复建设。

3.自制教具科学规范管理难以执行到位

通用型教具一般由教研室或者专职实验人员统一管理，而自制教具往往由制作者自行管理和维护。实训器具的管理上很难纳入统一管理，设备损坏和后续维护工作很难跟上。

四、自制实训设备的建议

自制教学仪器设备是教师和学生智慧的结晶，是教学的重要工具。根据本人的经验，自制教具需要做好以下几方面的工作。

1. 自制教具及时跟上新技术，适时更新

自制教具受教师的教学经验，工程实践影响很大。制作教具的过程就是对工程设计的一次实践与创新。同时指导学生制作或对现有实验平台进行改造。除了考虑自制教具的专业技术设计水平，也要紧密结合本门课程的知识点，在自制过程中拓宽学生视野，同时也提高教师本身的业务水平。

2. 大力鼓励学生参与到自制教具过程中来

自制实验教具不仅是教师本人提升业务水平的过程，也是激发学生创造能力的一个过程。从电气控制仪器的初期设计构想，采购元器件，接线调试，从定型到最后设计成型，学生经历了一个完成的产品设计过程。在此过程中培养学生的工程实践精神，各个环节中学生的专业素养也得到了锻炼，进一步升华专业课学习掌握的知识点。

3.学校相关部门对自制教具科学管理及审核

自制教提高了教师和学生的积极性，学校在教学仪器管理制度上也要给予相应的支持和制度保障。健全实验室管理制度，在教具立项，制作，管理，维护的每个环节要制定相应的措施。组织相关教师学习交流相关教具，提高自制教具的使用效率。

4. 自制教具成本核算要到位

自制实训设备可以节省相关实验室建设经费，在保证实用性和可靠性的前提下，尽量降低自制设备的投入成本。自制教具体现了教师的因材施教的教学观念，相关自制设备的经费管理，维护费用需进行详细的规划和论证。避免重复建设，合理利用各种资源，促进专业教育教学工作的发展。

五、总结

自制教具作为实训课的一个有机组成部分，可以弥补通用型教具在实際专业课教学中内容和形式单一缺点。教师和学生就地取材，创造性的构思，制作出符合自身实际需求的实训设备。电气类专业学生在此过程中全程参数设计调试自己设计的设备，对于本专业的知识要点，编程设计，实际实践有了更加深刻直观的认识，激发学生学习积极性和兴趣。教师在此过程中也锻炼了自身业务水平，为学校节省了费用，也极大地提高了教学效率。

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作者单位：

江苏省徐州技师学院 电气工程学院。

作者岗位及职称：

专业课教师。

论文来源：

江苏省徐州技师学院2016年度校级课题（16XJSKT-034）