面向本科生的“机电传动与控制”课堂教学改革研究

韩 军 郎晶晶

（内蒙古科技大学 机械工程学院，包头 014010）

“机电传动与控制”是机械电子工程专业的一门重要专业教育课程，教学目的是使学生了解机电传动与控制的基本原理和方法，掌握各种电机的原理和工作特性，培养学生在机械电子工程领域的工程应用和解决工程实际问题的能力[1-3]。近年来，内蒙古科技大学机械电子专业在“机电传动与控制”课程的课堂教学过程中，受学时、教学条件和教学理念等限制，教学方法以灌输式为主。虽然详细分析和讲授了课程内容，但是由于学生缺乏实际工程见识，对教师所讲授的专业知识的接受和理解程度不高，导致学习积极性和热情不高。本文以其中一节课程为例，提出“机电传动与控制”课程的课堂教学改革方式。

1 改革前的教学方式

面向本科生讲授“机电传动与控制”课程时，教师给出一个电路的连接主线路图以及控制线路图，结合运行过程和原理，通过语言讲述电路的运行过程。由于大多数学生没有见过实际线路和操作过程，授课过程中全靠教师讲解，学生脑海中无法勾勒出实际画面，很难理解电路运行原理[4]。一些复杂的电路原理图只是单纯给出一个图片，学生一时很难完全理解线路较为复杂的电路原理。这样的教学方式不利于教师的教学和学生对知识的消化理解。

以机床电气控制线路为例，电气原理图如图1 所示。教学改革前，教师主要结合PPT 讲解图1 中的内容。例如：合上电源开关QS，信号灯HL 亮，再按下SB2 后KM1 主触点闭合，同时KM1 线圈得电，KM1 常开触点闭合，KM1 自锁电动机M1 启动（主轴电动机运行）；按下SA1 后KM3 主触点闭合，电动机M2 启动（冷却泵电动机运行）；按下SB3 后KM3 线圈得电，KM3 主触点闭合，电动机M3 启动（刀架快速移动电动机运行）；按下SA2，照明灯EL 亮；按下SB1 后KM1 线圈失电，同时KM1 主触点断开，KM1 常开触点断开，电动机M1 停止；KM1 常开触点断开的同时，KM2 线圈失电，KM2 主触点断开，电动机M2 停止[5-6]。仅这样口头描述的教学模式对学生来说接受难度大，很难在脑海中勾勒电路的运行原理，同时教师的教学效率不高。

2 改革后的教学方式

基于改革前教师在“机电传动与控制”课堂中存在教学模式单一、教学效果不理想的情况，本文提出将Flash 动画制作成虚拟仿真课件运用到教学中的教学方式。教师课前先将文件压缩包拷贝到课堂电脑中，讲授时用投影仪将画面传输到幕布上，并打开文件中的exe 文件开始仿真，以应用程序的形式向学生展示电路图的虚拟仿真过程，以便学生能在短时间内理解电路原理图的运行过程。

运用Flash 动画制作可虚拟仿真的电路原理图，教师可以结合电子元件图向学生讲解各元件的作用，运行已制作好的虚拟仿真程序，在课堂上即可进行电路原理图的虚拟仿真，并讲解电路原理图的运行过程。

学生通过虚拟仿真可以更加直观地看到开关控制相应元件的动作仿真过程。同样，以图1 中机床电气控制线路为例：运行exe 应用程序后，点击任意地方跳转到目录画面，如图2 所示。教师选择需要讲授的电气原理图，并进入该电气原理图的仿真画面，如图3 所示。点击“运行演示”按钮，即可开始虚拟仿真。按下QS 信号灯亮，再按下SB1，以动画形式演示KM1 线圈得电，主触点闭合，辅助常开触点闭合，KM1 自锁电动机，M1 运行，如图4 所示。按下SA1，KM2 线圈得电，KM2 主触点闭合，电动机M2运行，如图5 所示。按下SB2，KM3 线圈得电，主触点闭合电动机M3 运行，如图6 所示，松开SB2 即停止。按下SA2 照明灯亮，如图7 所示。

图1 机床电气控制线路实例

图2 电路图目录

图3 Flash 动画虚拟仿真运行

图4 主轴电动机M1 运行

图5 冷却泵电动机M2 运行

图6 刀架快速移动电动机M3 运行

图7 照明灯亮

讲授过程中，教师可以根据讲授的需要，分别按不同的开关按钮，之后在相应的位置以动画的形式作出相关演示。这种将整个电路的工作过程由动画的形式展现出来的教学方式，便于学生接受和理解，同时能充分调动学生学习和探索专业知识的积极性。

3 结语

教师将通过Flash 软件自行开发的运行程序经过投影仪投放到幕布进行课堂教学，能够使学生清楚看到每个电路原理图的运行过程、开关的状态变化以及元件的动作结果，从而帮助学生高效理解和掌握新知识，提高学生的学习效率和探索专业知识的积极性和主动性。通过本次教学改革，教师在教学方式上有了较大进步，学生更容易理解掌握“机电传动与控制”这门课程的相关知识。