電類專業課有效教學研究與實踐

電類專業課有效教學研究與實踐

廣西機械高級技校 楊傑忠 鄒火軍

【摘要】本文闡述了中等職業學校電類專業課教學的重要性和特殊性，首次提出了知識類型的分類教學法的思想，並針對不同性質的內容給出了相應的教學方法，同時輔以實例做了應用說明。

【關鍵詞】中等職業學校 電類專業 專業課程 分類教學法

專業課教學直接體現中等職業學校的專業培養目標，直接反映專業教學水平和學生培養質量，直接影響畢業生就業率的數量，以及學生的工作能力。因此，如何搞好專業課有效教學就成為從事專業課程教學的教師認真研究的課題。

筆者通過對多年從事電類專業課教學的經驗進行總結，提出了一種分類教學法。分類教學法要求首先對知識進行分類，即授課前要將課程內容進行認真細緻的分類，按照基礎理論和基本原理部分、常規方法和成熟技術部分、新技術和新進展部分、總結歸納部分等，區分出不同類別的教學內容，並針對不同類別的教學內容分別採用不同的教學方法。

一、基本理論和基本原理部分採用啟發式教學法

基本理論和基本原理部分的系統性和邏輯性比較強，對此可以採用課堂講授和多媒體教學課件相結合的方式，並應注重和強調將啟發式教學思想貫穿於整個教學過程中。

我們對啟發式教學法的理解和應用情況如下：在講授過程中注意多問，一是教師自問自答；二是教師問學生，在關鍵點提出難易適中的問題讓學生回答；三是學生問老師，鼓勵學生大膽提出問題，活躍思維。

通過精心的組織和安排，通過提出和解決問題，解除學生對課程內容理解上的疑惑，幫助學生澄清一些模糊的、甚至是錯誤的認識，從而促進學生對知識的理解和掌握，改進和提高教學水平。

二、常規方法和成熟技術部分採用導學法

常規方法和成熟技術部分多數比較淺顯易懂，易於理解和掌握，沒有必要花費大量時間去講授，比較適合採用導學法。

所謂導學法又稱「導學式」教學法，它是在「啟發式」教學法的基礎上發展演化而來的，其包括「給出問題——自學——答疑——學生回答——教師講評」幾個教學環節。它要求以知識點為單位，課前教師要根據教學內容提出若干問題，讓學生帶著問題課下自學，下次課首先讓學生口頭或書面回答問題，然後由教師根據學生通過自學對知識點的掌握情況進行評述和總結，最後再對存在的問題進行重點的講述。

例如在講述《常用機床電氣檢修》課程里「CA6140普通車床電氣控制線路安裝、調試與檢修」中「認識CA6140普通車床」這部分內容時，雖然大多數學生對CA6140普通車床的工作過程和電氣控制原理沒有深入的了解，但學生在相關工種技能訓練的實習時，已進行了為期兩周的車工基本技能實訓，對其基本操作已非常熟悉。針對這種情況，在學習這部分內容之前，我們先給學生以下幾個問題：（1）CA6140普通車床的主要功能有哪些？（2）CA6140普通車床的主要結構有哪些？（為了方便學生回答問題，我們特地設計如下圖1的CA6140型車床外形與結構圖的答題卡）（3）CA6140普通車床主要運動形式和各運動形式的功能有哪些？（見圖2答題卡）帶著這些問題，學生邊看書和查閱資料，邊聯想兩周的車工基本操作技能實訓時情境，甚至有些學生還到學校網路中心，通過上網諮詢一些有關的問題。然後將得出的結論在答題卡上完成。

圖1 CA6140型車床外形與結構圖的答題卡

圖2 CA6140型車床主要運動形式的答題卡

這種教學方式有效地克服了學生學習的盲從性，能夠使他們積極主動地參與教學的全過程，極大地激發了他們的學習興趣，提高了學生自主獲取知識的能力，提高了課堂教學效率。經比較，這部分內容若採用傳統的講授法需要花費四五十分鐘，而採用導學法課堂上只需花費十幾分鐘，後者的教學效果也明顯好於前者。為了滿足課時壓縮和培養創新人才的要求，這種方法顯得尤為重要。

本方法在實施時要注意處理好三個問題：

（1）精心設計導學提綱（即提出的問題），既能圍繞知識點，使他們在自學時抓住關鍵，又要能夠設法激發他們的興趣；

（2）確保每個學生通過查閱資料和研究思考都能夠基本獲得正確的答案；

（3）能夠及時解答學生在自學中遇到的疑難問題，確保教學效果。

三、新技術、新進展部分採用研究法

「研究法」教學是針對某部分教學內容中涉及到的新技術、新進展，在課上由於時間有限只做簡單的引導性介紹，但可以列出專題，布置感興趣的同學（特別是「3+2」套讀大專的學生）在課後通過查閱資料，加以綜合分析和利用，並指導他們撰寫綜述性的小論文或專題研究報告。這對於開拓學生視野，獲取學科前沿知識，掌握學術研究動態，培養和激發學生的文獻綜合利用能力和科研創新興趣是非常有幫助的。

例如：在《PLC基礎與實訓》的專業課程教學中，我們先按教學內容將該課程分為「基礎項目」、「技術應用項目」和「綜合應用項目」三大模塊，其中，「基礎項目」模塊中分別設為「任務1電動機單方向運行控制（PLC控制系統）」，該任務主要表現學生通過電動機單方向運行控制（PLC控制系統）的任務控制來初識PLC的教學內容。而在「任務2三相非同步電動機控制系統」、「任務3自動送料小車控制」、「任務4搶答器控制系統」和「任務5花式噴泉控制系統」等四個任務，讓學生通過對控制任務的學習，掌握PLC的基本指令的功能及應用和基本指令的編程設計方法。而「技術應用項目」又由「任務6彩燈控制系統」、「任務7簡易汽車自動清洗裝置」、「任務8液體混合控制系統》」、「任務9帶式運輸機」和「任務10十字路口交通燈控制」等5個任務組成，主要表現PLC的功能指令的功能及應用和步進順控指令及單序列結構、選擇性序列結構和並行性序列結構的狀態流程圖（SFC）的編程設計方法。在「綜合應用項目」中以「任務11機械手物料傳送和分揀裝置控制系統」作為PLC的基本指令、功能指令和步進順控的綜合應用訓練。通過對這11個項目專題的基礎學習後，讓每個學生根據個人興趣選擇一個專題，在閱讀指定參考書和文獻資料的基礎上，充分利用現代信息檢索工具獲取有關知識和信息。每人在課程學習結束前提交一篇小論文（或技術總結），最後由教師全面審改並進行綜合評價，肯定成績，指出不足，明確努力的方向。

在實施這種教學方法時，要注意以下兩方面的問題：

（1）專題要選得恰當，太難或太容易都會挫傷學生的積極性；

（2）要防止個別學生偷懶、照抄照搬現成的文章。

四、總結部分採用案例教學法

專業課是系統性和實踐性很強的課程，為了使學生能夠將所學課程各部分的知識有機的結合起來，在課程即將結束之前，可以安排剖析一個典型的、完整的系統。這種案例教學方式一般包括四個步驟：

（1）案例準備，又教師收集並篩選出具有典型意義、適合教學需要的案例；

（2）案例介紹、分析，由教師給出該案例的背景和需求，並加以分析；

（3）進行規劃和設計；

（4）效果分析和性能評價。

例如：在《PLC基礎與實訓》的專業課程教學中，我們在介紹步進邏輯公式法進行編程設計時，就採用了步進邏輯公式法特別適用於這種現實生產中的通過行程開關控制的小車（或工作台）多點自動往返循環步進順序控制設計的實例作為案例。如圖3所示就是一小車三點之間運行程序分步圖。

圖3 小車運行程序分步圖

首先，我們利用自動送料小車的多媒體課件，通過多媒體的教學手段，對照小車運行程序分步圖，操作演示課件，讓學生通過課件演示過程，觀察對自動送料小車的控制要求。其演示操作和觀察的過程如下：

1）按下按鈕後，小車在原料庫（A點）裝料，5S後，小車自行將原料運送到加工車間（B點），如圖4所示是小車裝料過程。

圖4 送料小車裝料過程畫面

2）小車在運送原料過程中經過成品庫（C點）碰到行程開關SQ3並不停下，而是繼續前進，直到加工車間（B點）碰到行程開關SQ2後停下卸料，並裝上成品，5S後返回運送到成品庫（C點）。如圖5所示是小車在加工車間卸料和裝料過程。

圖5 小車在加工車間卸料和裝料

3）如圖6所示是小車將成品運往成品庫卸料的畫面。5S後再空車前往加工車間將廢品運回原料庫。

圖6 小車將成品運往成品庫卸料的畫面

4）如圖7所示是空車前往加工車間將廢品運回原料庫畫面。

圖7 空車前往加工車間將廢品運回原料庫畫面

其次，通過案例的課件演示後，引出設計該控制程序的步進邏輯公式設計法的定義。然後，詳細介紹應用步進邏輯公式法對案例進行設計的過程和設計的關鍵知識點。以下是案例設計的過程：

程序步的劃分是關鍵和首要條件。何謂程序步？全部有關輸出狀態保持不變的一段時間區域稱為一個程序步。只要有一個輸出狀態發生變化就轉入下一步。在控制小車能自動往複運行的循環控制線路中，此控制系統的輸出信號為KM1和KM2，輸入信號由1個起動按鈕和1個停止按鈕發出，反饋信號由3個行程開關（SQ1、SQ2和SQ3）發出（見圖3的小車運行程序分步圖）。

此時的輸出狀態是指控制電路的輸出觸點的狀態，如圖3所示的控制電路中，如果小車向右運行，那麼KM1得電KM2失電。在小車向右運行期間，輸出狀態保持KM1得電、KM2失電的狀態，由定義可得這是一程序步。當小車向左運行時又變成KM1失電、KM2得電，系統又轉入另一個程序步。

根據程序步的定義可知小車運行軌跡可分為M1、M2、M3、M4四步，每步的轉步信號我們分別設為SQ1、SQ2、SQ3，見圖3所示。

根據步進公式可得如下方程組：

由於行程開關SQ1、SQ2、SQ3是小車的反饋輸入信號，若分別用X002、X003和X004所代替，則上述方程組可轉換成下列方程組：

但是如何啟動這組循環呢?必須增加啟動按鈕SB1（X001）來發起這組循環，公式(7—5)改為

但是如何「結束」這組循環呢?必須增加停止按鈕SB2(X000)來使系統停止工作。邏輯代數方程組再次修改為:

因為KM1得電，小車向右運行，而KM2得電，小車向左運行，所以程序步與KM1和KM2之間的函數為:

考慮編程，將分別將輸出繼電器Y000（KM1）、Y001（KM2）和停止按鈕SB1(X000)以及過載保護用的熱繼電器FR（X005）帶入上面函數，可得小車向左和向右運行的邏輯代數方程組：

綜上所述，通過對小車的運行分步，然後根據步進邏輯公式，列出步進邏輯代數表達式，最後根據步進邏輯代數表達式畫出梯形圖。

在實際生產控制過程中，考慮到KM1和KM2之間的動作轉換不能立即進行，所以M1、M3和M2、M4不能直接引發KM1和KM2得電，必須經過時間繼電器延時，故有如下改進,如圖8所示就是改進後的小車運行程序分步圖。其邏輯代數方程組也可改為下列表達式。

然後，可根據上述邏輯代數方程組畫出相對應的梯形圖。其梯形圖如圖9所示。

圖9 小車三地自動往返循環控制（帶停車延時）的梯形圖

為了更好地鞏固步進邏輯公式設計法，讓學生可根據自己的需要對下圖10所示的小車四點自動往返控制，採用步進邏輯公式法進行設計，最後由教師進行性能分析和效果評價，從而可以使學生對《PLC基礎與實訓》這門課程中的步進順序控制的知識體系有比較全面、深入和透徹的理解和有助於動手操作技能的掌握。

通過這種案例剖析和模擬案例教學，使學生對《PLC基礎與實訓》這門課程的知識框架更加清晰，極大地提高了他們編程設計能力、團結協作精神和組織能力。

結束語

上述教學方法已經在我校電類專業的《PLC基礎與實訓》、《變頻技術》、《機床電氣控制線路的安裝、調試與檢修》等專業課程中進行了幾年的探索和嘗試，取得了較好的教學效果，也得到了學生的普遍歡迎和讚賞。該教學方法主要具有以下幾個優點：

（1）以靈活、生動、有趣的教學方法代替了簡單、單一的「灌輸式」、「填鴨式」教學方式，極大地激發了學生的學習興趣，調動和發揮了學生的學習積極性。

（2）學生的自學能力得到了普遍的提高，由「學會」變成「會學」的「個性化」學習方式，為他們不斷地獲取新知識、新能力接受終身教育奠定了良好的基礎。

（3）學生的創新能力得以開發和培養。

（4）學生解決實際問題的能力明顯提高。用人企業和單位反饋的信息表明，他們接受新知識和新技術速度快，動手能力強。

當然，每一種新的教學方法都需要較長時間的研究和探索，並加以不斷的改進和提高。我們還將不斷地進行探索和嘗試，使我們的專業課有效教學方法得到進一步的完善和推廣。

參考文獻

⑴ 沙漢英.《論21世紀教學方法的改革趨勢》.交通高教研究，2000.（3）.

⑵ 郝翻水，趙順.《創新人才的培養與課程改革》.中國教育學刊，1999，（1）.

⑶ 徐雅斌。《計算機專業課教學的研究與實踐》. 中國教育學刊，2010，（1）.