以數(shù)控機床為主線的“機電傳動控制”課程教學與實踐

1、以數(shù)控機床為主線的“機電傳動控制”課程教學與 實踐受科學技術發(fā)展、 社會改革的壓力， 高等教育亟須研究大學 生專業(yè)知識結(jié)構(gòu)與就業(yè)市場的匹配度問題。 基于此研究者提出了 按照“技術 +特色 +創(chuàng)新”設置專業(yè)方向課程， 從強調(diào)對學生綜合 能力的培養(yǎng)、 密切聯(lián)系產(chǎn)業(yè)出發(fā)， 研究基于典型設備的“機電傳 動控制”課程教學內(nèi)容體系和教學方法。一、機電專業(yè)課程概述 機械設計及其自動化專業(yè)課程都與工程實際緊密相連， 其特 點是都可以以某一典型產(chǎn)品為主線， 介紹課程的基本概念、 原理、 元件的結(jié)構(gòu)功能、 系統(tǒng)應用及典型產(chǎn)品。 教師可以根據(jù)課程的具 體要求選擇一個或幾個典型機電產(chǎn)品作為主線介紹課程內(nèi)容， 并 結(jié)合

2、工程實際講解本課程理論在典型產(chǎn)品中的應用情況。 下面以 “機電傳動控制”課程的教學與實踐為例， 介紹以典型產(chǎn)品為主 線的教學體系與教學過程。二、“機電傳動控制”課程教學體系 作為機械設計及其自動化專業(yè)的主要課程之一的“機電傳 動控制”是一門應用性和專業(yè)性極強的課程。 如何在一門課程中 使學生了解機械設備所涉及的大部分控制內(nèi)容， 是我們要詳細討 論的問題?！皺C電傳動控制”教材主要以原工廠電氣控制為 藍本，以普通機床控制為對象介紹繼電一電接觸器控制、PLC控 制、電機原理等內(nèi)容。 為使該課程能適應科學技術的發(fā)展和課程 體系的完善要求， 選擇數(shù)控機床作為教學對象， 結(jié)合數(shù)控機床所 涉及的控制知識，

3、在教學大綱中新編入伺服電機原理、 變頻器原 理和數(shù)控機床控制技術， 力圖以系統(tǒng)的觀點和統(tǒng)一的框架講授機 電傳動控制課程， 并以數(shù)控機床為對象揭示各種控制技術的內(nèi)在 聯(lián)系和統(tǒng)一關系。 該教學內(nèi)容體系旨在教學內(nèi)容和方法與產(chǎn)業(yè)發(fā) 展同步，以培養(yǎng)適應產(chǎn)業(yè)發(fā)展的合格的工程人才為目標。課程內(nèi)容優(yōu)化是高等教育課程改革的重要內(nèi)容， 關系到高校 的教育教學質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量。 工程技術專業(yè)需要融合各專業(yè) 技術知識，使各個階段所學習內(nèi)容連貫統(tǒng)一。因此，在實施方面 需要對機電傳動控制課程內(nèi)容進行合理的組織， 內(nèi)容涵蓋在機電 控制領域工作所必須掌握的各相關學科基礎知識。 根據(jù)教學大綱 中培養(yǎng)目的及課程需求， 安排合適

4、的學習單元。 各個學習單元要 以真實工作任務及典型的工作過程為依據(jù)， 開發(fā)能力主題學習單 元，考慮各能力單元之間的邏輯、遞進關系，對主題學習單元進 行序化并實施，最終達到課程的教學目標。三、作為典型機電產(chǎn)品的數(shù)控機床課程內(nèi)容及過程目前許多機電傳動控制課以介紹繼電器、PLC控制為主，經(jīng)過多年工程設計應用實踐活動， 必須以機械行業(yè)經(jīng)常用到的數(shù)控 機床的控制技術為研究對象，來增強學生的學習興趣和實用性， 切實培養(yǎng)學生的實踐能力。1. 數(shù)控機床知識結(jié)構(gòu)分析。數(shù)控機床是一個典型的機電產(chǎn) 品，主要包括機床結(jié)構(gòu)、機床控制兩大部分，其中機床結(jié)構(gòu)的相 關內(nèi)容在本專業(yè)的前期和后期課程中講解。 以前對于該專業(yè)學生

5、開設了機電傳動控制、傳感器技術、機電接口技術，但沒有介紹 伺服驅(qū)動控制技術、變頻器技術、數(shù)控控制技術，應將伺服驅(qū)動 控制技術、變頻器技術、數(shù)控控制技術編入機電傳動控制教材中， 使得機電傳動控制教材內(nèi)容更加完善、合理和統(tǒng)一。2. 分解數(shù)控機床控制技術內(nèi)容。 將數(shù)控機床控制系統(tǒng)分解為 四大模塊，數(shù)控機床的常規(guī)控制內(nèi)容融入繼電接觸器和PLC控制章節(jié)內(nèi)容中， 數(shù)控機床的坐標軸控制融入伺服驅(qū)動控制章節(jié)內(nèi)容 中，數(shù)控機床的NCK組態(tài)等融入數(shù)控控制技術章節(jié)中，數(shù)控機床模擬主軸控制融入變頻器控制章節(jié)中（見下圖）。在講授課程內(nèi) 容時，先講授理論內(nèi)容， 再以數(shù)控機床的相關控制部分作為實例 進行講解，并在課程結(jié)束前

6、做系統(tǒng)的介紹。四、“機電傳動控制”課程的教學方法和手段1. 將原有知識整合進新課程。 機電傳動控制課程講授前已經(jīng) 講授了機械、電子、液壓等方面的基礎課程，這些課程內(nèi)容相對 獨立， 但都與機電傳動課程有著密切相關的聯(lián)系， 這就要求教師 在講授該課程時能將各課程相關內(nèi)容聯(lián)系起來， 將所學知識前后 貫穿，融于一個教學內(nèi)容之中。2. 以模塊方式講解相關電氣元件。 機電傳動課程是為機械類 專業(yè)開設的一門電氣控制類課程， 在講授時應將電氣元件看成為 黑匣子，只講授電氣元件的輸入、輸出及工作原理，使學生知道 如何設計、使用該元件，為培養(yǎng)系統(tǒng)集成工程師做充分的準備。 教學采用實物講解、師生互動討論、實例分析、

7、啟發(fā)教育等多種 方式傳授工程理念， 培養(yǎng)學生成為機械設備自動化生產(chǎn)過程的維 護或設計應用型人才。 講授內(nèi)容理論聯(lián)系實際， 以典型實際機電 工程項目設計開發(fā)為導向， 使學生把專業(yè)知識與真實的產(chǎn)品研發(fā) 實踐結(jié)合起來。3. 課后教學延伸。 在講授機電傳動課程內(nèi)容時， 課上如遇到 相關的技術知識就及時給同學布置課外查詢作業(yè)， 并在下次課上 用十分鐘時間與同學交流，并將同學的講述情況記入平時成績。 如講授電機啟動停止控制電路時，就將與電機有關的電機系列、 電機功率、 電機電流估算、 所用電纜等內(nèi)容布置給同學作為課外 作業(yè)。通過查閱大量與機電傳動控制工程相關資料， 學生在工程 技術的應用上得以訓練并能感受

8、真實的工程環(huán)境。4. 課內(nèi)外實驗與仿真。 將實際的工程環(huán)境引入教學環(huán)境， 采 用多媒體、實物、錄像來展示其原理技術，并對新技術補充；教 師在課堂上通過工業(yè)案例的講解仿真， 對所學的全部知識進行匯 總和整理， 不斷強化核心知識的應用和掌握， 學生可在課后根據(jù) 作業(yè)情況進行PLC的程序編制與仿真，同時注重周邊相關科學技 術知識的學習和積累?？傊?，提出了“少教多學”“少說多練”“工業(yè)案例”“項 目導入”的教學方法和策略， 營造實際的工程環(huán)境， 在潛移默化 中增進學生的智慧、自信與分析能力，充分利用教學資源，優(yōu)化教學效果。通過機電傳動控制課程的教學建設與改革，在課程的教學大綱、教材、課件、教案、習題庫等方面時時更新，形成了 一套成熟的質(zhì)量保證體系，