电机课程设计总结范文

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一、背景

国内的工科教育先后经历了20世纪50年代的“技术范式”、20世纪80年代的“科学范式”以及20世纪90年代的“工程范式”。2006年我国启动工程教育专业认证，对工程技术人才培养模式提出了更高的要求。中国工程教育认证协会于2012年7月重新修订了《工程教育专业认证标准》，其认证的通用标准以“学生”为中心，强调达成度过程评价和持续改进[1]。2017年2月，教育部高等教育司了《关于开展新工科研究与实践的通知》，明确指出新工科项目的开展与实施应当围绕工程教育改革的新理念、新结构、新模式、新质量和新体系进行[2][3]。同时，电气化是20世纪最伟大的工程成就；进入21世纪后，电气化向更宽更深发展，并且直接面向智能制造。电机调速与控制[4][5]是电气工程及其自动化的专业课，掌握各种类型电机的调速原理，对学生毕业参与机器人、数字机床等智能制造领域工作有极大的帮助。加强实践环节是工程教育认证的迫切要求，没有实践的理论是苍白无力的，同时也难以被学生深刻掌握。电机调速与控制课程对应的课程设计可以帮助学生将所学的理论知识用于实际的工程活动中。华侨大学电气工程及其自动化专业已于2019年通过工程教育认证受理，在此之前便以工程教育认证为指导思想，对电机调速与控制课程设计进行了改革探索，旨在增强所培养学生解决复杂工程问题的能力。

二、现有课程设计存在的问题

电机调速与控制课程设计是电气工程专业的一门重要实践课，可以加深学生对课程基础知识的理解，同时也能提高学生运用知识和实践的能力。而传统的课程设计教学方式如下：在两周内布置课题任务，给定目标电机参数，学生通过MATLAB仿真软件，设计其闭环控制方式与整定环路参数。这种教学方式的弊端在于：（1）教学与学生实施安排过于集中：此前的课程设计一般安排在理论课程知识教授结束后的两周内完成，学生尚未对理论知识充分理解，并且短时间内难以建立与工程的联系，实施的效果不佳。（2）课程设计题目固化：此前课程设计一般由电机调速与控制原理教材上的例题改编，设计题目较为固定，或者只对其中的电机参数、控制结构简单改动，学生的设计一般可以参考往年学生留下的模板，甚至有照搬现象。因此在设计过程中，学生并没有真正理解电机控制原理，从而导致课程设计流于形式，无法达到考查的目的。（3）课程设计使用的设计工具单一：在电机调速与控制的课程设计中，虽然借助了计算机辅助仿真软件MATLAB，但是单一的设计工具限定了学生发挥的空间；并且在将来学生走向科研、工作岗位后，使用的开发工具可能有所不同。（4）课程设计脱离工程实际：此前的课程设计先通过理论计算进行电机控制系统的参数计算，并在MATLAB仿真软件上进行模型验证。学生完成课程设计后仍无法理解实际工程中的电机调速系统是何种形式，其控制系统载体以及软件实现又是什么样的，因此并没有真正打通理论和工程实践这条通路。（5）课程设计缺乏交叉融合：众所周知，电气工程是一门交叉融合的综合性学科，电路、模拟电子、数字电子、电力电子此电类课程是本专业的基础课程，电机调速与控制是在此类课程基础上的专业应用型课程。但是配套的课程设计并没有真正实现电类课程的融合，学生在课程设计实施完后，并不能很好地掌握如电子元器件的使用、电力电子拓扑的选取等内容。针对上述问题，为了适应工程教育认证以及新工科学科建设要求，加强学生理论知识和实践能力的联系，以及提高其解决复杂工程问题的能力，笔者提出了一些措施对电机调速与课程设计的教学进行改革。

三、教学改进措施

（一）教学组织的改革

传统的电机调速与控制课程设计实施安排过于集中，且与日常教学相脱节，学生在学习理论知识后不能马上通过实践巩固，不能较好地达到课程设计应有的效果[6]。针对该问题，将课程设计实践环节按照工程项目管理中的任务目标分解的方式，结合到理论课程的教学工作中。在学期开始时即布置总体设计任务，并且在理论课程各个章节讲授中布置分解任务，如讲授绪论，可让学生开展关于目前工业应用的电机及其驱动器的调研，了解关于驱动器拓扑及功率器件型号、控制板和驱动板的器件选型等方面内容；在较宽裕的学期安排中，可提前布置学生熟悉相关的仿真软件以及电路设计软件；在讲授第三章关于转速电流双反馈电机调速系统时，布置的作业可与学生要开展的设计题目结合，学生在理论课程学习时可完成参数计算，减轻之后的设计工作量。通过这种以学生学习为中心全周期的工程实践培养模式，既加深了学生对理论知识与课程设计实践的关联性，同时也使得整个课程设计开展在相对轻松的氛围下进行。

（二）课程设计题目的改革

在课程设计题目的改革方面，经过高校教师、企业专家共同参与的培养方案修订研讨会，将课程设计名称变更为基于电路设计软件的电机控制系统课程设计，并以学生发展为中心，设计具有挑战性的教学目标和教学内容，使实践教学内容与时俱进。课程设计的目标为中小型直流、交流电机控制系统设计驱动电路，通过设计掌握中小型电机驱动方法及电路设计软件的使用。在课程设计的目标对象电机上，与实际工程应用更加贴合，选取了工业制造应用的实际电机参数。要求学生根据电机的工作原理，分析电机驱动的基本形式，完成驱动电路的方案设计，主要包括：主电路拓扑、直流母线电压等级、整流电路、滤波电路、斩波电路、电流检测电路、转速/位置检测电路等，并利用辅助设计软件绘制驱动电路原理图、布板，撰写设计总结报告。报告内容主要包括：设计目的与要求、系统技术指标或设计要求、系统控制方案、器件选型、硬件工作原理及有关参数计算、主要参考资料及心得体会。差异化的课程设计题目，既可以让学生形成分组讨论，又不容易陷入固有模式。

（三）开发性的设计工具

此前的课程设计使用单一的设计软件，原因是课程设计题目和教学内容的局限性。由于改革了教学目标和内容，学生在课程设计实施过程中可使用多种工具，如参数计算与模型仿真时可使用MATLAB，硬件电路原理设计与布板布线时可使用AltiumDesigner、Protel、KiCad等，在虚拟仿真时可使用Protues，在控制软件设计时可使用Keil、CCS等不同处理器平台的开发环境。这种开发的方式，不强制学生使用何种工具进行开发，可以激发学生探索的热情，开展自主性深度学习，并投身到更具挑战性的工程实践中。

（四）与工程实践接轨

课程设计的改革在专业基础上，结合新工科发展趋势，注重学科交叉和综合性；在理论学习基础上，加强学生动手方面的训练，增强学生工程、成本和项目管理意识，提高学生解决复杂工程问题的能力。例如，通过课程设计期望学生掌握电机调速系统的功能需求、标准、电路设计与器件选型以及控制算法仿真和软件编写；并熟悉项目开发的一般流程、工程文档的编制。课程设计不仅可以增强学生的动手能力，也在一定程度上增加了学生的行业认知，毕业后可更快地投入工作中。

（五）注重专业融合

课程设计的改革，更加注重专业内的融合[7]。如在电机调速系统拓扑的设计上结合了电力电子技术课程中的PWM变换器与逆变器部分；在硬件设计上结合了模拟电子线路与电路；在数字化控制技术方面，对于微处理的应用结合了数字电路与单片机应用技术；在电机控制软件的实现上，结合了自动控制理论内容。通过一个完整的实践训练，学生能更加理解专业内课程的联系以及其应用场合，并且能够以学习效果为中心，进行有效检验与实施，并形成性教学评价。

四、实施效果

本课程设计从教学组织形式、教学目标、教学内容等方面进行了改革，并从2018—2019学年起在电气工程及其自动化专业2016级两个班进行了试点，至今已开展实施2年，学生的评教有显著提高，相应的理论课程的学习效果也有所提高，学生的动手与工程能力也明显提升，学生去往相应的工作单位已初步具备行业认知，可以更快融入工作。图1、图2为学生开展课程设计提交的PCB设计图与硬件设计原理图。

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中国分类法：G423

1 引言

根据我国的国情，高职高专的课程改革势在必行，这样才能比较有效的提高高职高专学生的动手能力，这也是改革的最终目的。对汽车类的高职学生来说，对其动手能力的要求更高，这就要求课程改革一定要到位，能够达到提高学生动手能力的最佳效果。下面就以汽车类高职高专的一门核心课程――汽车电器设备检修的一个任务单元――汽车交流发电机的检修为例介绍基于工作过程的课程改革的设计方法。

2 学习情境与任务单元的设计

将汽车电器设备检修这门课程设计八个学习情境，分别为：蓄电池的检修；交流发电机的检修；起动机的检修；点火系的检修；照明与信号系统的检修；仪表与报警系统的检修；安全与舒适系统的检修；空调系统的检修。每个学习情境又下分几个任务单元，比如交流发电机的检修这个学习情境，分为如下的5个任务单元：转子总成的检修、定子总成的检修；整流器的检修；电刷组件的检修；带轮与风扇的检修。

3 课程的实施过程

3.1 案例导入

实际的案例的导入，充电指示灯常亮的原因是什么？经过分析，最可能的原因是交流发电机出现了故障，就需要对交流发电机进行相应的故障诊断。因此我们要进入第二步教学的实施过程――相关知识的学习。

3.2 相关知识的学习

交流发电机的总体结构，由下列部件组成：转子总成、定子总成、整流器、电刷组件、带轮与风扇，各个部件的作用如何。

交流发电机的工作过程：磁场的产生、整流过程、励磁过程。

这部分的学习主要是通过教师的讲解来完成，教师可以借助现代化的教具，比如多媒体来完成这部分的教学工作。

3.3 示范教学

教师通过实物示范描述交流发电机的工作过程并拆装各组成部件，之后示范交流发电机的故障诊断的方法。下面简单介绍一下交流发电机的故障诊断方法。

3.4 小组实施

学生分组讨论、分析、总结，教师跟踪释疑。学生首先对交流发电机进行拆装操作，在拆装过程中，使学生掌握各个组成部件之间的位置关系，同时进一步掌握各个组成部件的作用。然后再进行故障的诊断，要求学生能够正确使用故障诊断的工具，也能够根据所测得的结果判断出交流发电机具体出现什么样的故障或者是正常的。同时学生在实施过程中要相应完成任务工单。

3.5 师生点评

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三相异步电动机的结构是维修电工必须要掌握的基础性课题，同时也是进行电动机维修工作的前提知识。为了使学生取得良好的学习效果，需要教师进行精心设计和安排，并通过进行严格规范、循序渐进而又突出重难点的系统讲解和练习来实现。本人设计本课题主要依据一体化教学理念开展教学，把学习的主动权交给学生，教师在教学过程中起主导作用，突出学生的主体性，让学生自己去发现探索，这样更能激起学生学习的兴趣和主动性了，把该课的教学目标由单一的获取知识转变为对学生知识、能力、创新的培养。

一个完整的单元设计，必须包括课程设计和课程设计反思，二者相辅相成，缺一不可。

一、课程设计

课程设计要体现一体化课程体系改革思路，强调学生的主导作用，把理论与实践相结合起来，发挥学生的主观能动性，先动手体验，找出问题，到解决问题的学习步骤，同时强调学生们通力合作和良好的敬业精神，把核心能力融入教学过程中。对学生的成长起着关键性的作用。

（一）新课引入

1.老师从机电专业教学计划要求、今后工作的要求等方面来阐述三相异步电动机的重要性，为此我们必须学习好它。

2.播放有关三相异步电机的ppt幻灯片，让同学观看电动机在生活、生产中的一些应用，在思想上觉得电动机的应用非常广泛，我们要努力学习好它。

（二）下达任务书，并说明学习方式

1.你都见过哪些不同类型的三相异步电动机，三相异步电动机如何分类？

2.三相异步电动机结构上由哪些部分组成，各部分的作用、所用材料、具体形式如何？

（三）小组活动

1.将全班分成六个活动小组，每小组选出组长、记录员（分小组时要将具有不同学习特点的同学、不同学习层面上的同学合理搭配）。

2.老师下达任务书，同学以小组为单位展开活动，老师也可参与其中某组。

首先在小组长的负责下，将老师所下达的任务进行分解。然后同学自己进行资料搜集、阅读教材、查证等工作。最后在小组内讨论，将不同成员的活动结果进行汇总，形成小组活动结论。

3.在此过程中老师也可给同学提供一些相关的学习资料、也可播放相关多媒体等，同学也可随时咨询老师相关问题。小组活动成果可以用文字、表格、插图等形式来展示。

（四）活动成果展评

1.组由一名中心发言人进行发言，展示本组活动成果，组内各其他成员随时进行补充（每小组时间控制在3min）。

2.班同学发言，就该组的发言展开讨论。

3.师点评，就每组同学的活动成果指出其中的优点与不足，并提出改进的意见。

4.全班同学形成统一的结论，形成共识，本节教学基本完成。

（五）小结本节

二、课程设计反思

检测课程设计的成败，关键是要进行及时的教学反思，把设计过程中存在的问题，做针对性的总结，促使课程设计更加合理。

本人运用的是“以学生为主体”的教学思维。一切从学生出发，让学生成为技能知识的“探索者”，难点问题的“攻破者”，使学生真正的自主学习，成为学习的主人。实践证明，这样的教学环境下，课堂是生动的，学生非常愿意接受。在今后的教学实践中，本人会把它作为永远不变的中心原则，让课堂真正成为学生展示自我价值的舞台。然而，这样的教学方法还存在着不足，即没能兼顾到学生学习能力高低的差异，这也是一体化教学方法普遍需要面对的一个难题。学生完成任务所用时间不一，他们的这种差异是由主客观原因造成的，光靠教师一人的力量难以面面俱到。在课堂中，对于很快完成任务的学生，教师应该及时给他们安排一些新任务，如对任务进行检查完善，也可以让他们依着自己的兴趣或疑惑继续进行与任务相关的深入的探究。当然，还可以请他们作为教师的助手，去帮助学有困难的同学。这样学得较慢的学生也能得到更多的帮助。

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作者简介：钟国梁（1976-），男，江西赣州人，江西理工大学应用科学学院，讲师；卢帆兴（1965-），男，江西赣州人，江西理工大学应用科学学院，副教授。（江西 赣州 341000）

基金项目：本文系江西理工大学应用科学学院质量工程（项目编号：HXK201105）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）13-0063-02

“电机与拖动基础”是一门讲授电机工作的原理与特性以及如何利用电动机作为原动机来拖动生产机械按要求进行运动的课程，是自动化专业及相关电类专业课程体系中一门重要的专业基础课。[1，2]该课程以“电路”、“大学物理”为先修课程，同时开设的课程有“自动控制原理”、“电力电子”，后续课程有“电力拖动自动控制系统”等相关课程。该课程涉及多课程、多专业的交叉融合，内容丰富，专业性强。

一、课题的背景

随着我国高等教育的发展，各高校都面临不同程度的机遇和挑战，当前反映较为普遍的是“学生学习的自觉性下降”、“大班上专业课问题多”、“教师年轻没有实践经验”等。基于上述原因，江西理工大学应用科学学院确立了“质量工程”项目，对一些优势专业及其相关的核心课程立项资助，目的在于发展专业、培养教师、提高教学质量。

“电机与拖动基础”课程的授课内容是由原来的“电机学”和“电机拖动”两门课组成，[3]授课内容多，在授课过程中一些较为抽象的概念（如：“磁路”、“磁动势”、“电磁感应”）贯穿其中，大大加深了授课的难度。[4]同时，该课程具有很强的实践性，实践性教学环节有“电机与拖动基础实验”、“电力拖动自动控制系统综合课程设计”、“电力工程综合课程设计”、“毕业设计”等。

二、教学观念的改变

传统的教学中，教师是“主角”，学生是“配角”，学生围绕老师转。实践表明这种教学理念在本课程教学过程中往往会导致教师教得很累、学生不愿听，教学效果不好。在前辈老师的指点下，该课程的教学理念转变为“学生是主体、老师重引导、师生要互动、兴趣靠培养、功夫在课外”，并把该理念贯穿于大纲的制订、课件的制作、教案的设计、教学日历的安排、实验内容的选择与设计、教学实践、考核与评价等整个教学过程。

对于本课程的第一次课，主要介绍电机的分类知识。教师依据教材的内容将电机大概归类，如图1所示。由于学生首次接触“电机与拖动基础”这门课，对“电机”的概念还是处于模糊的状态。为激发同学们的学习兴趣，配合后续内容的教学，可以借助多媒体播放一些电机的图片，如大型发电机组、各类加工机床、风机、水泵、提升机等。看完图片后问问同学们平时都接触过哪些电机，试着对照图1给这些电机归类。这时大多数同学都只能说出几种平时常用的电机，归类还是很困难的。这时老师不要急于把答案告诉同学们，而是引出“电机铭牌”的概念，布置作业叫同学们把自己接触过的电机铭牌记下来，并试着看懂电机铭牌。

三、课堂教学改革与实践

课程选用的教材为林瑞光主编的《电机与拖动基础》（浙江大学出版社第3版）教材。该教材与我院的浙江大学求是公司的电机与拖动实验装置配套。

1.授课安排调整

该课程目前理论教学的安排是62学时。根据实际教学经验，调整如下：

（1）结合工科学生培养“工程计算”能力的要求以及新概念的理解与灵活运用，新增了2次习题课（共4学时）教学安排，分别安排在教材第2章《直流电机的电力拖动》和第5章《三相感应电动机的电力拖动》之后。其形式是老师布置习题，学生课堂解答，两名同学在黑板上作答，最后老师进行讲解。习题课的关键在于老师布置的习题要典型，并方便对比分析，这样才能收到好的效果。例如，出两道分别关于“电压反接制动”与“电动势反接制动”的题目，同学们通过分析、计算、对比就很容易得出两者的运行条件及特点。通过一定量的“相量计算”及“定转子折算”可以提高同学们使用计算工具及数据处理的能力并培养分析、设计能力。

（2）为配合“电力拖动综合课程设计”及“电力工程综合课程设计”实践性教学环节的需要，在教材第8章《电动机容量的选择》新增了1次（2学时）教学安排，主要介绍“电动机工作制”的概念、电动机容量选择、电动机供配电系统计算等知识点。

（3）一些相对较简单或在“物理”、“电路”中已经学过的内容（如：“直流电动机基本工作原理”、“变压器的基本工作原理”）依据实际情况就没有必要再作重点、重复讲解。对一些前后关联不是很强的知识点（如“直流电机的换向”）则属于了解性的内容，从以上方面可减少1次（2学时）教学安排。

（4）该课程中直流电机与感应电机的“机械特性”和“四象限运行”、变压器与感应电机的“等值电路”和“相量分析”、交流绕组的“电动势”和“磁动势”可以挖掘出一些共性的知识点进行对比讲解，这样在把重点知识点讲深、讲透的同时又能提高授课的效率。

（5）对于“电机绕组”、“旋转磁场”、“电机谐波分析”方面的知识点可放在实验室来讲，借助实物和相关的实验设备（磁通观测器、示波器、电机谐波分析仪）可大大降低课堂教学的难度。

2.授课形式的改革

以往用粉笔板书的授课形式已经很难在年轻教师中继承和发展了，借助多媒体教学已经成了教学发展的趋势。但是，该课程的多媒体教学往往会导致同学们上课注意力不集中，有时很难把握重点。该课程有几百个公式，如果将重点公式写在黑板上就能加深学生的印象，例如：

（1）

该公式及其变形公式所体现的电磁关系在本课程中的“电磁定律”、“变压器”、“感应电机”等章节中反复出现，注意把它写在黑板上进行简单的推导讲解，能够起到加深理解、突出重点的作用。

四、实验的教学改革与实践

课程安排了8个实验（共16学时），作了如下教学调整：

第一，要求同学们实验前要对照实验指导书写预习报告，把实验的目的、要求、方法在做实验前先搞清楚，保证实验效果。

第二，在实验内容的设计上减少了验证性实验的比重，增加了综合设计方面的内容。例如：在做直流他励电动机机械特性实验时，要求同学们依据实验的要求自己分析并选择适当的电阻器件。这些电阻器件的阻值要同学们自己计算并通过现有的电阻进行串并联来实现。实验内容及要求见表1。

表1 实验课内容及要求

序号 题目 目的要求

1 认识实验 学习电机实验的基本要求与安全操作注意事项，认识所用的实验台，掌握交、直流仪表、电源及变阻器的使用方法，熟悉交、直流电机的接线、启动、正反转，了解电机的调速方法

2 直流并励电动机 掌握用实验方法测取直流并励电动机的工作特性和机械特性，熟悉直流并励电动机的调速方法

3 直流他励电动机机械特性 熟悉直流电动机在回馈制动、电动势反接制动、能耗制动状态时的机械特性

4 单、三相变压器 掌握空载和短路实验测定单、三相变压器的变比和参数，掌握通过负载实验，测取单、三相变压器的运行特性

5 三相鼠笼异步电动机的工作特性 掌握三相鼠笼异步电机的空载、堵转和负载试验的方法，熟悉三相鼠笼异步电动机的参数及工作特性

6 三相电动机的起动与调速 掌握鼠笼异步电动机电动机的直接起动、星形——三角形（Y-）换接起动、自耦变压器起动。掌握绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动、调速

7 异步电机的M-S曲线测绘 掌握用教学实验台的测功机转速闭环功能测绘鼠笼式异步电机、绕线式异步电动机的转矩～转差曲线，并加以比较

8 三相同步电动机 掌握三相同步电动机的异步起动方法，熟悉三相同步电动机的V形曲线、三相同步电动机的工作特性

五、考核与评价

考核与评价按综合成绩=70%（考试成绩）+20%（实验成绩）+10%（平时成绩）进行计算。考试采用闭卷考试（2个学时），偏重基础，强调工程计算（考试可以用计算器）。实验考核的是同学们的动手能力及实验报告数据处理能力，平时成绩主要体现在课堂提问、习题作业、思考及预习等方面。

六、教学效果及总结与展望

1.教学效果

同学们的学习兴趣有所提高，一定程度上消除了畏难心理及应付考试心理，将他们的注意力引向平时的学习过程。相关课程及实践环节的教学也得以顺利开展，同学们对该课程与自己所学专业的其他课程的关系更为明确，专业基础更加扎实。

2.课题总结与展望

在本课题组的共同努力下历经三年完成了教学大纲、考试大纲、实验大纲的修订，制作了多媒体课件，编写了电子教案，整理更新了试题库等相关工作。后续将从实践基地、师资队伍、教材建设、实验设备方面入手，配合专业发展的需求，将本课程的建设推向一个新的高度。

参考文献：

[1]林瑞光.电机与拖动基础[M].第3版.杭州：浙江大学出版社，

2011.

[2]李海发.电机与拖动基础[M].第3版.北京：清华大学出版社，

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作者简介：周振起（1963-），男，山东莱阳人，东北电力大学能源与动力工程学院，教授；赵星海（1977-），男，黑龙江佳木斯人，东北电力大学能源与动力工程学院，副教授。（吉林　吉林　132012）

基金项目：本文系东北电力大学教学改革基金项目的研究成果。

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）33-0023-02

“热力发电厂”课程是热能与动力工程专业的主干课程，课程的主要内容为火力发电厂的安全、经济运行，课程内容综合性强、工学结合紧密，是热能与动力工程专业学生毕业后从事火电机组设计、安装、运行、检修和技术管理工作必须学习的重要专业课程。学好本门课程对于培养现代大型火电厂高级工程技术人员和管理人员具有重要作用。为适应东北电力大学（以下简称“我校”）“一实两创”（实践能力、创新精神和创业意识）人才培养目标的需要，对“热力发电厂”课程的教学大纲、教学方法、课程设计、考试方式等方面进行了改革。

一、教学大纲修订

为适应“一实两创”人才培养目标的需要，对“热力发电厂”课程的教学大纲进行了全面的修订。

1.课程教学目标的修订

在原有教学目标的基础上，更加强调培养学生综合分析问题、解决工程实际问题的能力，特别是实践能力和创新能力的培养。

2.课程教学内容的修订

引入新技术，减少陈旧内容。针对我国“节能减排”政策的实施，研究清洁发电方式，将超（超）临界机组、核能发电及生物质能发电等清洁发电方式的新技术加入到教学内容中，加强学生对我国发电行业目前发展状况及未来发展趋势的了解。

3.调整理论学时和实践环节学时

为培养学生的实践能力和创新能力，在教学大纲修订中减少了理论学时，理论学时由52学时减到40学时，增加了课程设计学时，课程设计学时由1周增加到2周。

二、教学方法的改革

依据“讲清思路、引导启发、精讲多练、培养能力”的原则，运用“传授式、示范式、启发式”等教学方法，采用讲课、讨论、练习等多个环节配合，提高学生灵活运用所学知识，分析问题、解决问题的能力。

1.运用多媒体教学与板书教学相结合的教学法

在教学过程中，根据发电厂设备结构及运行特点，将现代计算机和多媒体技术应用于教学中，制作了“热力系统电子演示板”，把热力系统的工作过程清晰地表现出来；采用动画将热力发电厂生产过程有机地融入到教学过程中，同时，课程组教师自己制作Flash，把有关设备和系统的动作过程形象地展示给学生，并把电厂主要设备的结构、设备损坏等情况以图片等信息方式“搬”进了课堂，增加了课堂教学的直观性、生动性及教学信息量，有效地刺激了学生的形象思维，提高了课堂学习效率。同时，在授课过程中坚持以“板书为主、课件为辅”的原则，决不单纯依赖多媒体课件，教师不仅能够通过板书的书写加强与学生的交流互动，而且还能够通过多媒体课件丰富和拓展课堂内容，加深学生对所学知识的理解，多媒体教学与板书教学相结合的教学法收到了很好的教学效果。

2.运用启发式教学法，增强学生积极向上的参与和竞争意识

采取启发式教学，将重点与难点知识延伸到各章节中，扩大自学与讨论内容。积极收集国内外最新研究课题与成果，提出自学与讨论主题，使学生由过去的被动学习变为积极主动学习。采取课堂提问与回答，小组讨论与辩驳，留课后讨论题等多种方式，使得教与学同步进行，激发了学生的学习热情和积极性，有助于加深学生对知识的理解和掌握，增强了学生主动参与课堂教学的意识，激发了学生创新与研究的潜能。这种教学模式也促使教师不断学习，更新知识，提高讲课技能。例如在讲授表面式加热器端差和疏水回收方式时，引导启发同学们分别用热量法和做功能力法分析讨论加热器端差和疏水回收方式对机组热经济性的影响，使得同学们不仅对这两种热经济性评价方法有了深刻的理解，学会了用这两种热经济性评价方法定性分析机组热经性，且掌握了加热器端差和疏水回收方式对机组热经济性的影响。

3.开展研究性学习，提高工科学生素质

在教学过程中，当讲授课程的某一章节时，根据课程内容，为学生提供与课程内容相关的参考文献（包括参考书和学术论文）。例如：在讲授给水的全面性热力系统时，关于再热器、过热器减温水引出地点对机组热经济性的影响，我们给出了不同的方案和相关的参考文献供同学们研究分析，使得同学们对大机组过热器减温水为什么从最高一级加热器出口甚至是省煤器出口接出以及事故时再热器才使用喷水减温有了更深刻认识。同时，针对某一个问题，给出目前不同文献中的有关观点，鼓励学生通过研究进行分析，开阔了学生的视野，也丰富了课堂的教学内容。此教学法在五届学生将近1500人的教学中进行了实施。

三、实践教学的改革

以提高学生综合素质为目的的改革和完善现有的课程设计内容、设计手段和教学方法，是教学改革的重要部分。课程设计是专业课学习过程中的一个非常重要的实践性环节，是教学环节的重要组成部分。课程设计的指导思想是锻炼学生应用基本理论解决工程实际问题，提高学生综合应用所学专业知识的能力。课程设计是专业课教学过程中不可缺少的教学环节，它不仅可以补充和深化教学内容，更重要的是可以锻炼学生理论联系实际的能力。

实践教学是专业课教学内容的重要组成部分，“热力发电厂”课程是在热动专业学生学习专业基础课、锅炉和汽轮机等专业课基础上开设的一门综合性的专业课，以发电厂整体为研究对象，研究发电厂的安全性和经济性。因此，“热力发电厂”课程设计将围绕这两方面展开，包括热力发电厂热力系统的拟定和经济性的分析及计算。

1.丰富课程设计内容，增加课程设计学时

为了更好地体现课程设计的思想，选择工程实际课题作为“热力发电厂”课程设计的题目。以某600MW火力发电机组热力系统的设计和计算为题目，以安全、经济为目标进行热力系统拟定，以热经济指标计算为依据进行方案论证。为保证实现课程设计目标，将课程设计学时由1周扩展到2周，以满足课程设计学时的需要。

2.活化课程设计内容，培养学生的创新能力和工程意识

对于工科学生来说，以解决问题为轴心，以解决方法为半径进行合理的想象是一个培养学生创新能力的有效途径。在“热力发电厂”课程设计中，在给定某600MW火力发电机组原则性热力系统主干的前提下，鼓励学生充分发挥想象力，围绕已知条件和已学过的课程内容，设计出自己的发电厂热力系统。例如：除氧器形式、运行方式和系统的拟定；表面式加热器疏水收集方式、疏水冷却器的设置、过热蒸汽冷却器的形式及其连接方式；排污扩容回收利用的级数及连接系统；化学补水方式及补水地点的选择；过热器、再热器减温水系统的设计等都可由学生自由选择，这样多种方式交叉组合给学生营造了一个充分想象的空间。在学生思辨和自我设计的过程中，使课程设计内容动态化，克服了传统课程设计模式整齐划一，千人一面的僵化和静止的缺点，培养了学生的创新能力和工程意识。

3.培养学生分析、计算和计算机应用能力

“热力发电厂”课程设计的另一重要内容是针对600MW火力发电机组原则性热力系统进行热经济指标的计算和热经济性分析，并据此进行方案比选。计算方法由学生自己选择，可以采用热平衡法，也可以采用等效热降法或凝汽系数法等，该设计过程既可用传统的手工计算，也可以选择计算机编程计算，这些都可由学生自由选择。通过“热力发电厂”课程设计的实践教学环节，使热动学生对火电机组热力系统拟定、热经济性指标的计算及其方案比选有了进一步的认识，为今后的工作打下了坚实的基础。

“热力发电厂”课程设计经过几年的教学实践，取得了很好的效果。不仅巩固了课堂教学知识，拓展了学生的知识面，还培养了学生分析问题、解决问题的能力，提高了学生的动手能力。通过课题设计，学生普遍反映对所学基本理论有了进一步的理解，综合应用所学专业知识解决工程实际问题的能力得到提高。

四、考试方法的改革

近年来，随着研究型学习的展开及我校对学生全面素质教育的重视，本课程组对学生学习效果的评价进行了积极有益的探索，改革了传统的考试方法，采取规范统考与多样化考察相结合的考核手段，由单一的笔试转变为笔试、作业、课堂提问三个环节相结合的方式，最终成绩由平时成绩加课程结束后进行的卷面笔试两部分成绩组成。

课程考核以考察学生知识掌握程度和应用能力为目的，以试卷考试形式为主，辅以平时作业、课后思考题、讨论题和应用小论文评分等多种考核方式，提高了课程考核的合理性和公平性，对学生更好地掌握知识、提高能力起到了促进作用。

1.平时成绩的考核

平时成绩的考核主要以课堂提问、讨论和课外作业等方式来进行。课堂提问由教师在课堂上通过对学生进行提问或组织同学讨论的方式进行，教师在授课过程中，可针对某些难点问题或国内目前尚不成熟的内容组织同学讨论，以此来考察学生分析和解决问题的能力；课外作业是教师通过布置课后习题来考察学生的表达能力、综合思维能力以及对所学知识的理解和运用。在教学过程中课程组将给学生留的思考题分为应知、应会和需要研究三种类型，鼓励学有余力的学生进行研究，提高学生独立深入思考的能力和习惯。上述三个方面的考核构成了学生的平时成绩，平时成绩占总成绩的20%～30%。

2.卷面考核

教师在命题时，依据课程教学大纲、教材和近年来本专业的发展情况确定试题的内容和分量，并配有标准答案和评分标准，阅卷结束后，还要对试卷进行分析和总结，以考察命题的合理性以及试题对学生所学知识内容的覆盖面和内容效度是否符合命题的期望要求，达到整份试卷难度适中，重点考察学生运用所学知识分析问题、解决问题的综合能力，考察学生对所学知识的理解。学生所获得的卷面成绩占最终成绩的70%～80%。

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为了能够培养出优秀的专门人才，与企业进行零距离接轨，职业学校在教学工作中必须探索新的教学模式和教学法。笔者认为，在汽车专业教学中应进行基于工作过程式课程设计，采用任务驱动式教学、行动导向教学模式，教学过程中运用直观教学法，情境教学法、项目教学法、案例教学法等多种教学方法，并使用多种教学手段配合，突出职业能力、实践技能和综合素质的培养。

一、 基于工作过程的课程设计

基于工作过程的课程设计就是从整个专业的角度出发，由大型的知名汽车4S企业和汽车维修企业专家召开专家座谈会，归纳每个职业发展阶段的典型工作任务，并对任务的工作岗位、工作对象、方法、工具、职业资格标准等方面进行分析；找出工作任务与学校专业教育的对应关系，分析对应的学习目标、学习组织形式和方法、学业评价等；定位课程性质、明确设计思路、制定课程目标；设计学习情境，细化学习任务；编写工作页；实施教学。

总而言之，基于工作过程的课程设计是从职业行动领域映射到相关学习领域，再通过学习情境具体化，是从工作过程的每个环节入手，为具体的职业行为编排的教学内容，体现实用性和技能性的特点。

二、新型教学模式

1.任务驱动式教学模式

以“汽车电气设备检修”为例，可划分为13个典型任务，如汽车电气检测工具与仪器的使用、 蓄电池的充电与维护、 发电机不发电的检修等。再以其中的“汽车发动机不能发动故障的诊断”为例，从传统的教学章节中是无法直接找到答案，但这是汽车专业中的一个典型任务，老师可以通过引导学生先分析发动机不能启动的几种情况，是起动机不转，或是间歇性不完全燃烧，或是无初始燃烧，涉及到汽车机械系统、启动系统、电源系统、燃油系统等，根据所涉及的系统细化工作任务，引导学生探究原因，解决问题。从这个实例中，我们已经明显看到任务驱动教学模式的优点，一是可以激发学生的兴趣和探究欲；二是引导学生学、研、练相结合；三是突破教学以“知识点”为线索的教学模式的局限性，体现实用性和技能性的原则。

2. 行动导向教学模式

行动导向教学模式又称实践导向，是以职业活动为导向，由师生共同决定要完成的行为产品，通过各种自主型的教学样式和共同解决问题的教学模式来提高学生的职业技能，要求师生运用掌握的各种知识来解决问题，而不局限于单学科知识的运用。

行动导向的教学过程分为资讯、计划、实施、检查、评价五个步骤，每个步骤有教学目标、能力培养要求、工作方法要求和完成时间要求。教师可以将学习内容设计成多个学习情境，合理使用直观教学法、情境教学法、项目教学法和案例教学法等方法实施教学。

3.灵活的教学法

3.1直观教学法

在各种不同的教学方法中，靠听能掌握 10%、靠看能掌握 20%、边听边看能掌握 50%、靠做能掌握 90%。由此可见， 要想达到良好的教学效果，需要看、听、做相结合， 才能达到最理想的教学效果。直观教学法就是借助各种辅助手段，将理论知识简单化、直观化，让学生边听、边看、边做。可通过实物展示、对照实物填写工作页；在工作间教学；多媒体教学等方法，简化教学，展示有意义的重点，简化复杂的过程。

3.2情境教学法

情境教学法是以是工作过程为导向，将典型工作任务分为小型的主题学习单元，把理论通过实验、模拟实验和生产实际状况表现出来，诱导学生思考并做创造性探索，激发学生的问题意识、反映能力和创新精神。

我们以“汽车发电机不发电故障的诊断”为例，首先让学生了解不发电的表现形式，引导学生思考不发电的原因和后果，教师通过先易后难、先外后内的顺序排查故障，让学生从中了解发电机的安装位置、作用、工作原理，再激发学生了解发电机内部结构的学习兴趣，老师进行拆装示范，指导学生动手操作。通过此种教学法，引导学生进行问题的探索和研究，提高了学生的灵活性和贯通性。

3.3项目教学法

项目教学法，是教师设置任务项目，由学生组建成小组在老师的指导下完成该项目，在实践操作过程中发现问题、解决问题，从而提高技能获得经验。项目的确定要求教师要根据授课内容和学生具体情况选用具体项目，项目要由简到繁，能将理论和实践结合在一起。

以“汽车维修与应用专业”为例，常见的操作项目多达上千个，教师可以对典型4S汽车维修企业的维修台账项目做研究统计，将维修概率高的几十个项目做为重点，让学生掌握这些基本内容的操作技能和相关部件的工作原理。项目完成后由师生共同完成项目评价，重点考核解决实际问题的能力，打破传统的通过考试成绩考核的模式。进行项目总结，帮助学生明确完成项目的最好方法，全面完善学生解决问题的各方面能力。项目教学法给予学生思维、交流时间多，而且也有助于促使教师和学生共同提高理论和实践相结合的能力。

3.4案例教学法

案例教学法，是指教师使用案例，以小组讨论、角色扮演和撰写案例等方式进行工作情景模拟，一个案例就是一个实际的工作场景、工作程序和问题解决办法的课堂再现。

撰写切实可行的案例是案例教学法的关键，要结合教学实际，提供的案例要蕴含一定的问题，能启发学生思考，提供解答问题的多种路径，问题越深入越能给学生提供更多的思维空间，教学效果越好。老师是思维启发者、讨论参与者，要发挥学生的主体作用，营造良好的讨论气氛，还可以与多媒体技术相结合，提供直观的、形象的视觉材料。除了课堂进行案例教学，还可以给学生布置课外案例作业。

结束语：

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为了满足学科素质教育的基本要求，以提高学生对专业的综合认知水平为教学目的，我校构建了具有实用性和开发性的课程设计实验平台，归纳起来主要有以下3种模式。

(1)基于Matlab的计算机控制仿真实验平台。

Matlab软件具有强大的绘图和运算功能，是控制系统中计算机辅助设计与分析的一个卓越平台。将Matlab与自动控制原理课程设计相结合，实现了对传统教学模式的创新。作为自动化专业的学生，很有必要学会应用这一强大的工具，并掌握利用Matlab对控制理论内容进行分析和研究的技能，以达到加深对课堂上所讲内容理解的目的。另外我们希望通过使用这一软件工具把学生从烦琐枯燥的计算负担中解脱出来，而把更多的精力用到思考本质问题和研究解决实际生产问题上去。因此，我们设计了以下基于Matlab的实验：控制系统的时域分析，频域分析，根轨迹分析，超前、滞后校正等设计实验。这些实验要求学生掌握基于Matlab/SIMULINK的控制系统设计与分析的基本方法，编写M程序或画SIMULINK仿真图。如实验中在讨论基于根轨迹的校正方法时，为了使学生能够观察到添加开环零、极点对闭环系统的影响以及系统动态响应发生变化的情况，在Matlab中进行仿真实验，使学生能够更容易加深对根轨迹校正方法机理的理解。此实验方式方便灵活、教学成本低，拓展了学生的思维，有利于训练学生对复杂控制系统分析与设计的能力，同时还激发了学生的学习兴趣。

(2)基于实物物理对象系统的实验平台。

很多学生在学习过程中都会有这样一个很困扰的问题：通过本课程的学习可以做什么？针对这样的问题，同时为提高学生对专业的整体认知水平，设计采用实际物理系统进行实验。本课程设计实验三——“随动控制系统的静、动态性能指标及系统校正”中，设计了一个小功率的直流发电机与电动机组成的控制系统。实验设备有：XSJ-3(或XSJ-2)型小功率直流随动系统学习机；直流稳压电源(用于XSJ-3型)；超低频长余辉示波器；数字万用表；超前网络板(用于XSJ-3型)。此实验与实际系统相当接近，虽然该课程设计的被控对象只是一个小型的控制系统，但是此控制系统具体、形象、直观且具有针对性及实用性。通过这样一个完整的课程设计实验，学生会对本专业具体的工作流程和研究方向有明确的认识，对自己所学专业知识的掌握程度有清晰的了解，增强了学生对自己实际专业能力的信心。

(3)计算机仿真实验和实物实验相结合的实验平台。

在数字仿真环境中增加实物环节，针对计算机数字仿真系统及实物系统的特点，实物部分采用模拟实验箱，通过运算放大器、电容、电感、电阻等模拟元件搭建电路实验平台。仿真部分采用CAE2000软件搭建系统控制框图，如串联校正、状态反馈等复杂系统，既能够充分利用CAE2000中良好的图形界面接口，又能快速有效地搭建实际控制系统模型，还可以设计和修改控制率及控制参数来完成实验。本课程设计实验五——“频率特性测试”中体现这种实验模式。一阶惯性环节由模拟机实现，正弦信号源由D/A接口输入到模拟机，模拟机输出信号由A/D端口输入到计算机，通过CAE2000软件显示并打印曲线。这种实验模式综合了数字仿真与实物对象的特点，不仅锻炼了学生的动手能力，而且能将理论知识应用到实际系统，还便于学生以各自认知能力探索新领域和构建新知识。

1.2实验内容的组成

我校自动控制原理课程设计实验的内容主要分为两大类：基于Matlab的计算机辅助设计实验和综合设计性实验。基于Matlab的计算机辅助设计由7个实验组成：控制系统数字仿真实验，控制系统的时域分析、控制系统的频域分析、控制系统的根轨迹分析、控制系统的校正、离散控制系统分析、非线性系统分析。综合设计性实验包括5个实验分别为：典型环节的电模拟及其阶跃响应分析，随动系统的开环控制、闭环控制及稳定性实验，随动控制系统的静、动态性能指标及系统校正，控制系统频率特性分析，频率特性测试。在此基础上，增加了先进控制理论设计实验。由于我校以电力行业为背景，结合专业特色，突出工程背景，指导学生进行先进控制理论实验设计，以电力系统实际模型为例，进行同步发电机的励磁系统的课程设计与分析，采用先进控制理论中的新方法进行优化控制，如模糊PID。目的在于培养学生综合考虑问题、分析问题及解决问题的思维方式，全面锻炼学生的实践与创新能力，提高学生将控制理论知识应用于解决实际问题的能力，为今后进行实际系统的自动控制打下了良好的基础。

1.3实验教学方式的创新

传统的实验教学方式是主讲教师首先通过对实验设计的基本原理、实验过程步骤、实验仪器设备的使用方法等内容详细的讲解，然后学生按照教师讲解的内容按部就班地进行操作并完成实验。学生虽然能够快速完成整个实验，但这种传统“填鸭式”和“灌输式”的教学实践会导致学生的惰性学习，缺乏主动思考，实验效果大打折扣。我们采用“启发式”和“引导式”的互动教学模式。在做实验前，让学生自己提前预习实验内容，查找资料，自己动手做实验。在实验过程中，教师只起引导的作用，分析总结，适时调控引导学生思考，学生便成为整个实验的主体，自由讨论问题。如果没有达到设计指标的要求，学生需要对系统及设计过程进行详细的分析直到查找出原因，并能从失败中总结出经验。鼓励学生与教师之间、学生与学生之间的相互交流与讨论，在讨论中能够深化自己的知识，对理论和实际问题能有更清晰的认识，达到知识之间的相互转化、学以致用的目的。学生在一定程度上由惰性学习转变为积极创新性学习，调动了学生学习的积极性，提高了学习效率。

2创新课程设计的教学体系

在实践过程中，采用多层次培养、开放式指导、多元化考核体系的创新实践模式。

2.1多层次培养

考虑到学生自身的基础以及能力的差异，把课程设计题目的难度分为“难、中、易”三个层次，对不同层次学生的具体要求标准不同。如基于仿真和实物实验平台的综合设计实验定为难度系数较大的课程设计，基于复杂实物系统实验平台的综合设计实验设定为中等难度，仅利用Matlab软件进行仿真的实验定为较为简单的课程设计。这种培养模式既能为稍差的学生提供锻炼的机会，又能为好的学生提供发挥潜能的平台。

2.2开放式指导

开放式指导模式是指导教师给出课程设计题目之后，学生根据自己的实际情况，自由组队，自主选择题目。在布置课程设计的任务时，教师只简单介绍题目设计的要求、要达到目的，具体实施的方案由学生自己选择确定。鼓励学生独立查阅资料，分析解决问题，最终完成课程设计的任务。这种指导模式有利用达到课程设计的目的。

2.3多元化考核体系

考核虽然不是学习的最终目的，但是合理的课程考核体系是提高教学水平、调动学生学习积极性的重要环节。传统的考核体系指学生的成绩主要依赖于学生的实验报告内容的完成程度及书写的整洁性来决定，该成绩评定方式存在一定的片面性，不利于对学生的综合评价，达不到良好的测评效果。结合多层次培养模式，将成绩的评定与课程设计题目的难易程度相联系，不同难度的题目设置了不同的成绩上限，最终的成绩采用分级评分，如优秀、良好、及格和不及格。实施多元化的考核方式，教师根据学生平时表现、完成课程设计的质量、创新内容及最终答辩结果做出综合评价，给出最后的考核成绩。通过这4个方面的综合考核，教师可以比较准确地掌握学生的实验操作能力、观察分析能力和创新思维能力，从而对每一位学生给予综合评定，这种考核方式在很大程度上激发了学生学习的积极性。

3课程设计改革的成效

通过近几年课程设计实验的改革和实践，我校在教学建设及教学效果方面取得了显著成绩。一方面，自动控制原理理论课程设计的教学内容、教学方式及实验环节的不断更新，自主开发的实验设备“CAE2000控制系统辅助教学软件”已经广泛应用于实验教学中，此系统获得河北省教学成果二等奖，创建了省级精品课程，进行了大量的教学建设和改革工作，获得了丰硕的教学研究成果；另一方面，创新的教学内容，激发学生的学习兴趣，使学生积极参加控制领域的科研课题研究，学习前沿知识，拓宽视野，不断提高认知水平及自主学习能力。改善的实践教学模式，不仅提高了学生对实际系统分析、设计、研发方面的工程实践能力，而且培养了学生的创新意识，使华北电力大学自动化及相关专业的学生获得更扎实的理论基础，更宽的知识面，更强的实践创新能力。学生积极参加全国大学生电子设计竞赛、机器人竞赛、智能汽车竞赛等各种竞赛和科技活动，并取得了优秀成绩。

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【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2013）22-0078-02

一 引言

工科院校的实践性教学一般分为：课程实验、课程设计、实习环节和毕业设计。在这些教学环节中，“重知识、轻能力，重学术、轻应用，重说理、轻实效”是工科教学存在的普遍问题。基于这种现状，我院以体现当今工程教育中先进教育理念CDIO模式为指导思想，对整个学院人才培养模式作了较为深入的改革和探索。本文结合我院人才培养模式的改革背景，将CDIO教育理念融入实践性课程设置和教学过程中，针对电力系统方向的实践环节中课程实验、课程设计和毕业设计的指导思想、教学模式、设计内容和实施过程做出总结，希望对应用型本科学生的工程实践能力和创新思维的培养能起到一定的指导作用。

二 我院电力系统方向设置的背景与定位

1.电力系统方向设置的背景

我院从2005年开始实行“按电气信息类大类招生，两年后按学生的兴趣和需要分专业”的“2+2+x”教学改革。即两年基础课学习，两年专业平台课学习，“x”就是同一专业的学生到专业平台课学习完成后，根据自己的专业兴趣和目前的社会需求选报专业方向，选修一组某专业方向的限选课程和该方向的选修课程，并进入该方向为期一年的毕业设计过程，以达到学以致用，学有所长。我院电气工程及其自动化专业在这项大的人才培养模式改革的背景下形成了“电机设计”、“电机控制”、“建筑电气”和“电力系统”几个专业方向。进入专业方向后，实践性教学环节的安排除了课程实验外，主要有：为期3周的方向课程设计，为期2周的毕业实习和为期1年的毕业设计。

2.电力系统方向人才培养目标定位

电气工程及其自动化专业电力系统方向人才培养的目标定位是：培养能从事电力系统运行、设计、试验、控制和计算机应用等领域工作的高级应用型工程技术人才。毕业生可在电力系统、发电厂、供电企业、电力工程设计单位、电力设备及电力自动化设备开发单位及用电单位等较宽范围内就业。

三 基于CDIO工程教育模式的实践性教学环节的改革与实践

1.CDIO工程教育模式概述

CDIO是构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）、运作（Operate）四个英文单词的缩写，它是“做中学”和“基于项目教育和学习”的集中概括和抽象表达。CDIO工程教育的理念是充分利用大学学科齐全、学习资源丰富的条件，以尽可能接近工程实际，涉及技术、经济、企业和社会的团队综合设计项目为主要载体，结合专业核心课程的教学，使学生能得到全面的训练和提高。

2.基于CDIO工程教育理念的“板块式”课程实验设置

我院基于CDIO工程教育理念的“做中学”和“基于项目教育和学习”的思想，改革以往课程实验以课程为主题，以知识点为核心，专业内各课程间条块分割，没有整体优化和统一的培养目标的缺点，提出课程实验的“板块化”设置。板块化实验项目的设置以专业核心课程和相应的选修课程之间知识点的相互联系为原则，强调基于项目的实验构思、设计、实现、运作。让课程实验真正起到“亲身经历与感受”的作用。

基于以上原则，我院把教学实验设计成若干个具体的实际工程系统，每个工程系统由3级项目组成：1级项目为工程要求，提出总的培养目标和要培养的工程实训能力；2级项目为进一步划分的工程各子系统的设计与分析；3级项目

才是具体的实验内容和试验科目。如我院设置变电站设计与保护大板块的实验课程，将电力系统分析、发电厂电气主系统、电力系统继电保护、计算机仿真、电力系统规划、高电压技术等课程融合成为一个大板块的实验课程，这些课程都具有很强的内在联系，即以发电厂电气主接线方案为平台，依托短路计算和潮流计算来实现电力系统中设备选择与运行、保护的整定与实施、能量的变换和传递、系统的控制运行及其动态过程仿真分析等环节。学生通过这一个大板块理论和实验课程的学习，其工程实践能力的培养在机制上就更加灵活，学生的实验课程安排就不再受到理论课程的教学学时数的局限和理论课程教学前后次序的束缚，学生在学习理论课程的细节之前，就能树立电力系统整体知识的要点和宏观概念。在教学时间上也能够得到有效的保障，如学生通过开放性实验室的运行，可以获得远远超过课内实验学时的工程操作的训练时间，通过自主性、综合性、设计性、创新性实验内容的设置，在学习效率和质量上能得到进一步的提高。

3.基于CDIO模式的课程设计的设置

从电力系统方向培养目标和基本要求中，可以看出：（1）课程设计是本方向主要实践环节，传统的课程设计一般是按照各主干课分别设置的，鉴于上述我校的专业设置背景，不可能有这么多的学时。（2）课程设计以发电厂、变电所设计和运行控制为主。基于此，我校在课程设计的模式上作了一些改革，即在完成全部课程后，进行为期3周的电力系统方向课程设计。我校选定电力系统分析、发电厂电气主系统和电力系统继电保护三门课程作为方向必修课程，选定高电压技术、电力系统综合自动化、电力系统规划和电力系统运行和控制作为方向选修课程。按照人才培养模式的要求、知识体系的要求和时间的限制，把课程设计内容定为以发电厂、变电所设计为主线，贯穿所有课程的内容，完成一个完整的项目设计过程。

基于CDIO工程教育思想，把课程设计分解为一个具有三级项目的工程。项目设计的核心思想是鼓励学生进行主动学习和综合学习，开展学术研讨活动，推动学生学习系统构建、模型分析、算法比较、仿真开发、科学结论分析等技能。在课程设计项目中，教师只起引导作用，通过专题讲座、技术研讨、方案研究等形式启发学生的创新思维。通过CDIO模式下的课程设计，学生对于所选研究对象进行系统模型分析计算，可以培养学生用数学逻辑方法准确描述电力系统拓扑结构、反映系统行为的参数体系、系统行为的能力。项目内容可以完全跳出学生个体能力的差异，不同水平的学生可以选择不同复杂程度且适合自己的设计方案，按照要求完成各个环节设计任务，同样能起到能力锻炼和巩固知识的作用。另外，优秀的选题和成果可以用于替代今后教案中陈旧老套的实例，为更新教学素材作充分的积累。

4.基于CDIO模式的“产、学、研”相结合的毕业设计过程改革

CDIO工程教育思想是让学生以主动、实践和课程之间有机联系的方式学习工程技术。教学过程中加强与社会各行各业特别是专业技术行业的联系，这也是当前高等教育改革与发展的趋势之一。我院基于CDIO工程教育思想，实施按“产、学、研”相结合的模式来组织和管理为期一年的毕业设计（包括毕业实习）的教学过程。

我院按照以下三个环节来管理毕业设计过程：首先，建立严格的设计课题审批制度。指导老师按要求填写毕业设计选题审批表，包括课题来源、设计内容、技术要求、学生人数等。审批表先后通过课程组和学院组织的专家组审核合格后方可作为毕业设计题目；如果学生到生产单位或实践性教学基地去做毕业设计，须事先提出书面申请，还必须按教学要求选题和选派指导教师，将课题内容摘要、主要指标、文献资料和校外指导老师的姓名、学历、职称等以及单位提供的软硬件条件以正规格式报送学院，经过审查后方准前往，并同时指定校内指导教师做教学指导。其次，进行定期的检查汇报。为确保毕业设计的质量和进度，要求学生定期向专业课程组汇报毕业设计情况，我院的毕业设计质量监控体系设计了四个环节，即开题、中期检查、毕业设计课题验收、毕业设计答辩。这也是整个毕业设计质量监控体系的四个观察点。其中开题要检查的重点是检查文献阅读与利用的情况、总体方案的设计内容；中期主要检查总体方案中采用到的核心技术的试验情况；课题验收主要检查学生所设计的系统运行情况，数据分析与结果如何，是否完成毕业设计任务；答辩主要考查学生的毕业设计论文、学生的语言表达能力。最后把好答辩与综合评分关。学生的毕业设计成绩应由综合评分来确定，包括工作表现、能力和素质等方面的平时考查成绩、毕业设计成果的验收成绩、论文成绩及答辩成绩。无论是在单位还是在学校答辩，都要求综合考虑上述几项成绩，以确保毕业设计的质量。

四 结束语

从2005年开始，我院开始实施基于CDIO的实践性教学环节的改革措施，通过这几年的实施，取得了良好的效果。我院根据社会和企业的急需技术，有针对性地安排实践性教学，培养学生的一技之长与工程实践能力；坚持这个方针，我院培养的学生在激烈的人才市场竞争环境中，具有了自己的独特优势和生存空间，提高了学生的就业竞争力。同时，我院与企业联合加强实践性教学环节，在企业建立了长期稳定的实践性教学基地，也弥补了学校实验设备不足带来的不便。因此，可以认为，这种教学模式的改革无论是对于学生，还是对于教师、学校乃至社会都是有利的。

参考文献

[1]毕睿华、刘海涛、李军.基于CDIO模式下电力系统分析课程教学的探讨[J].南京工程学院学报（社会科学版），2009（9）：65～68

[2]张慧平、戴波、刘娜等.基于CDIO教育理念的自动化课程的改革与实践[J].电气电子教学学报，2009（Z31）：138～141

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中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2013）05-0021-03

学生学习目标不明确、学习兴趣不浓厚是一直阻碍职业教育发展的重要因素。近几年来，在全国高职院校中掀起了教学改革的浪潮，各个高职院校从不同的视角，切入适合自己的改革主题，纷纷加快改革步伐。在教学改革实施中，项目化教学的教学方法备受推崇。项目化教学的主要思想是鼓励学生面对专业知识和岗位能力所构建的目标，产生一种创造激情和价值实现欲望，使学生能够在一种企业生产环境或情境下，按照企业产品制造的工作模式，完成学习和训练任务。它强调以学生为主体，以教师为指导，以具体的工作任务为载体，将理论与实践有机结合，使学生在完成任务的过程中掌握知识和技能。项目化教学通过提出一些引导性的问题，能够让学生进行自主学习，引导学生掌握完成项目必须理解的知识，并在实施项目的过程中设立考核制度，让学生在参与整个项目的过程中充分发掘创造潜能，更有效地调动学生的积极性。笔者拟以高职机电一体化专业为背景，探讨项目教学法的形式，对该专业中的主要课程《机床电气控制系统的设计与安装调试》进行项目化教学设计。

课程设计的理念与思路

课程改革整体理念 根据学校的办学理念和人才培养目标定位，基于课程体系和教学改革的总体思想，在教育专家指导、广泛调研、多次讨论的基础上，以专业的发展趋势及企业的人才需求为依据，结合机电一体化专业培养计划，从培养学生综合分析能力和职业能力出发，提出课程体系和教学模式改革的基本理念：以学生综合职业能力养成和职业生涯可持续发展能力为导向，明确课程目标；以典型的工作任务、项目、工作过程为线索，确定课程结构；以岗位职业素质、岗位核心技能为主线，确定课程内容；以工作项目为载体，设计教学组织形式，将企业对员工的职业素质要求融入课程，并贯穿人才培养全过程；改革教学方法和手段，深入开展项目教学，以工作任务为导向，真正实现“教学做”合一。

课程设计理念 本课程的设计理念主要有以下几点：（1）以培养职业岗位能力和素质为课程目标；（2）基于机电产品安装调试及设计人员岗位分析和具体工作过程，选取典型的工作任务为教学载体；（3）以学生为主体，以教师为指导，按照人的认知规律和从技能到技术知识的架构，从简单到复杂逐步递进，构建工作过程系统化的《机床电气控制系统的设计与安装调试》课程教学体系。

课程设计思路 本课程是在企业调研与学校组织的专家访谈会的基础上形成的机电一体化专业核心课程之一。为了课程建设的顺利开展，教研组人员对机电类企业的就业岗位做了问卷调查，并参观了企业的典型机电一体化产品，了解了企业的人才需求情况、企业的工作过程以及要求机电专业毕业生必须具备的专业能力。另外，考虑到理论知识的覆盖面，对学科知识体系的内容进行了分析和重构，最后形成典型的教学项目。本课程的设计思路如图1所示。

教学目标设计

通过学习该课程，学生能够使用三相异步电机、直流电机、步进电机、伺服电机等工业常用电机，能维护普通机床的电气控制线路，并能综合运用PLC、传感器、变频器、触摸屏等电器设备设计机床、工业机械手等常用机电产品的控制系统。具体的能力目标与知识目标如下。

能力目标 能力目标主要有以下几点：（1）能进行电动机及其常用电器元件的接线及其选型；（2）能绘制电气控制电路的原理图和接线图；（3）能进行继电器—接触器控制线路的安装与调试；（4）能根据电气控制需要，选择PLC的型号及相应的输入、输出端子并正确接线；（5）能利用PLC编程软件进行程序的编写、传输与调试；（6）能完成变频器输入输出端子与控制端子的接线、参数设置、面板控制与调试；（7）能够使用触摸屏进行接线、参数设置与界面设计；（8）能分析并排除电气控制电路中的常见故障，并能改造、设计常用机床的PLC控制系统；（9）能够使用继电器、接触器、PLC及扩展模块、变频器、触摸屏等设计较综合的控制系统。

知识目标 （1）理解常用电机的机械结构与工作原理；（2）掌握常用低压控制电器如继电器、接触器等的动作原理、图形和文字符号画法；（3）掌握继电器、接触器控制系统的设计原则、步骤及技巧；（4）了解PLC的种类、主要功能、基本原理及其接口电路的工作原理；（5）掌握常用PLC的基本指令及应用；（6）理解变频器、伺服电机、触摸屏、传感器等常用电器设备的原理；（7）掌握PLC综合应用系统设计的基本原则、步骤和方法。

教学项目设计

项目的确定是项目教学法成功的关键。在明确课程教学设计理念与思路的前提下，项目的选取需要把握以下几个原则：（1）项目的设计要有可行性。设计学生易理解、感兴趣的项目，如三相异步电机的正反转等，这样才能更好地激发学生的学习兴趣，引导学生进行自主学习，收到事半功倍的效果。（2）设计的项目难度要循序渐进。在明确的教学目标指导下，综合考虑项目的统筹设置、项目间的联系和层次递进。开始时的项目难度不能过高，难度过高会使大部分学生难以理解和接受，不仅收不到预期的教学效果，还会导致学生对后续内容的学习望而生畏。从简到难逐步递进的方式能较好地激发学生的学习热情和积极性。（3）项目的设计要有综合应用性和创新性。项目的选择要以教学内容为依据，既要与书本知识紧密结合，又要能够充分体现企业的工程实际情况，还要有一定的创新空间，使学生既能运用学过的知识，又可以创造发挥，对新旧知识融会贯通，更能提高学生举一反三的综合应用能力和项目开发实践能力。

本课程有6个教学项目，25个任务，总共108个学时。其中，前4个项目为基础性项目，后2个项目为提高性项目。其中的“多线切割机电气控制系统的设计与安装调试”为校企合作开发的教学项目。该项目是本课程的亮点，具备了一般项目所没有的综合性，该项目涉及电机拖动技术、继电器—接触器控制技术、PLC控制技术、伺服控制技术、传感器应用技术等专业知识，从而可体现项目的工程实际。课程的具体项目和任务名称如下：

项目一 三相异步电机控制电路的安装与调试，具体分为5个任务：（1）三相异步电机点动控制电路的安装与调试；（2）三相异步电机长动控制电路的安装与调试；（3）三相异步电机正反转控制电路的安装与调试；（4）两台电机顺序控制电路的安装与调试；（5）运用变频器控制变频调速电机的正反转及转速。

项目二 CA6140型车床电气控制系统的安装与调试，具体分为2个任务：（1）CA6140型车床电气控制原理分析；（2）CA6140型车床电气控制系统的安装与调试。

项目三 PLC基础控制装置的安装与调试，具体分为4个任务：（1）用PLC控制指示灯的亮灭及闪烁；（2）三相异步电机启停与正反转PLC控制装置的安装与调试；（3）运料小车自动往返控制装置的安装与调试；（4）简易定时报警器的设计安装与调试。

项目四 普通机床控制系统的PLC改造设计安装与调试，具体分为2个任务：（1）CA6140型车床控制系统的PLC改造设计安装与调试；（2）Z3040型摇臂钻床控制系统的PLC改造设计安装与调试。

项目五 工业机械手PLC控制系统的设计安装与调试，具体分为2个任务：（1）工业机械手PLC控制过程分析；（2）工业机械手PLC控制系统的设计安装与调试。

项目六 多线切割机电气控制系统的设计安装与调试，具体分为10个任务：（1）模拟量输入、输出模块的使用与仿真；（2）运用PLC及模拟量扩展模块控制伺服电机的转速；（3）人机界面HMI触摸屏的参数设置与界面设计；（4）运用PLC及触摸屏实时控制电机；（5）综合应用触摸屏、PLC及模拟量扩展模块控制伺服电机的正反转及转速；（6）旋转编码器的脉冲计数装置的设计安装与调试；（7）步进电机的正反转及转速控制装置的设计安装与调试；（8）切割机钢线张力测量装置的设计安装与调试；（9）切割机断线保护及张力控制装置的设计安装与调试；（10）多线切割机控制系统的设计安装与调试。

另外，由于学生自身水平有差异，在教学中应适当地布置扩展任务给基础好、学有余力的学生做，给他们一个发展自学能力的空间，进一步提升学生的综合能力。

考核体系设计

本课程的成绩总分为100分，平时成绩占70%，期末成绩占30%。平时成绩为完成上述任务所得成绩的平均分，期末成绩是一个较综合的任务考核所得分，每个任务的考核指标（见表1）中，每个指标都有一定的权重。教师根据考核表对每个学生的任务完成情况进行评分，其中，2、3、4项的考核是由小组所有成员共同完成的。

单元教学实施过程

单元教学主要分为以下几步：（1）先告知本单元要达到的教学目标和重点难点，给学生发放工作任务单，然后以实际案例演示引出新任务。（2）资讯获取，教师提出引导性问题，提示学生通过相关技术资料查阅关键知识并回答问题。（3）方案讨论与修改，小组讨论实施方案并汇报，教师给予指导，最后确定方案。（4）任务实施，主要分为元器件的安装与布线和功能调试两个实施步骤。（5）展示与评价，各小组代表展示该组项目作品，并对调试过程作简要介绍，学生互评并相互交流工作体会，教师对每组的项目成果进行评价，并把考核结果记在相应的考核表中。（6）归纳总结，教师与学生共同归纳总结在任务实施过程中遇到的问题及知识点。

教学效果评价

本课程在期中和期末都召开了学生和教师座谈会。通过学生和任课教师的反映可知，本课程的教学效果与传统课程教学相比有很大的改善，运用项目教学法，可使学生在实现完整工程项目的过程中学习具体的理论知识，并培养了学生的工程意识；在工作方案设计、讨论及比较分析各种方案的优缺点，从而选择最优实施方案的过程中，可逐渐培养工科学生的独立工作能力和团队合作精神，提高学生的综合职业技能。

座谈会中师生也提出了该课程存在的不足之处，并给出了较合理的解决措施。主要有以下几点：（1）项目内容较多导致计划学时稍显不够。学生提议增加学时量或在课内适当减少任务数量，增加实训室课外开放时间，让有兴趣的学生做更多的训练以进一步提高应用能力。（2）实训器材消耗量较大导致部分耗材出现供不应求问题。对此，已向相关部门反映，要求调整采购计划以满足课程教学对耗材的需求。（3）教学组织过程还需要进一步完善。教学组织协调不当容易出现教学过程松散、个别学生偷懒的现象，因此，合理分配小组成员显得尤为重要。在分组方面，要以学生自愿为原则，在此基础上，以4～6人为一组，选择组织能力强、学习态度好、乐于助人并有一定合作创新意识的学生为小组长。教师要根据学生在课程学习期间表现出的知识掌握情况、学习能力和团队协作等影响因素适当调整分组情况，力求使每个小组都能和谐相处，一起学习，相互探讨，共同完成工程项目。在这个过程中教师可以适当启示和引导学生解决遇到的技术问题。

本课程在项目设计中引入了真实的企业项目，与一般课程的项目教学相比更能体现工程实际，而且本课程教学项目内容丰富，知识覆盖面较广。在教学方法方面，在项目化教学法的基础上融入了示范教学法、分组讨论法、问题引导法等多种教学方法。通过两年的教学改革与实践，学生的实践动手能力有了很大的提高，对理论知识的理解更加深刻。实践证明，基于工作任务的项目化教学可以激发学生的学习兴趣和求知欲望，培养学生综合运用知识分析与解决问题的能力、团队协作能力及较强的产品质量意识。今后，应继续应用和推广基于工作任务的项目化教学，并不断完善教学方法及项目设计，以更好地适应企业对人才职业能力的需求。

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篇10

如何在教学过程中，教会学生一种独立获取知识的方法，提高学生自主学习的能力、综合运用和知识扩展能力，使学生能够成为学习的主人，并活跃课堂气氛，使学生学得愉快，教师教得轻松。从而培养出适应社会适应市场高级汽车维修人才，是我们教育工作者急需解决的非常棘手的问题。要达到提高课堂教学效果，除了要有一本好教材、学生努力配合等客观条件外，还要求教师能充分调动学生的主观能动性，自主学习，善于思考。以及在教学过程中根据学生的实际掌握情况不断地改进或调整教学方法，以力求达到事半功倍的教学效果。本文就此结合自己的教学情况和多年来的探索，谈谈《汽车电气设备课》教学的几点粗浅见解。

一、课堂教学采用提问法和讨论法相结合以发挥学生的主体作用

素质教育一再强调课堂教学中教师的主导作用和学生主体作用，教师作为课堂教学的主导者，除了对本堂课要有一个清晰的教学思路，更应该提纲契领，提炼中心问题，集中解决。所以教师如果能把一堂泛味的抽象的汽车电气课，设计成几个简单的思考题的，然后集中解决的话，那么整个课堂教学就“活”起来了，然后通过教师把问题的层层推进，学生再围绕几个问题反复讨论反复思考反复推敲。最后教师再集思广义，重点讲解。力争本堂课问题当场解决。就能达到事半功倍的效果。比如当我教到汽车发电机的构造这部分时，发现这部分既枯燥又难懂，学生看了半天，丈二和尚摸不着头，于是我通过反复推敲集中提出三个思考题，来引导和激发学生潜能，提高学生学习的积极性。问题一：汽车发电机与日常生活中的发电机有什么不同？问题二：汽车发电机为什么能发电？问题三：汽车发电机是怎样构成？简单的三个问题既简单又明白易懂，而且还点中要害。于是整个课堂气氛异常活跃，学生通过查资料，讨论，向老师请教，甚至亲手操作实物，反复拆装来寻求解决问题，把学生的主体作用发挥到及至，教师的主导作用也充分得到体现。可想而知，课堂气氛生机勃勃，课后师生都还意犹未尽。

二、实训教学采用典型故障教学与动手操作相结合以实现其实用性

职业教学培养的是技术工人，技能即动手能力的培养是教育的重点，而不是一味的注重成绩的高低，分数的好坏。所以教师应该把中心放在如何培养学生解决实际问题的能力。既动手能力的培养。让他们通过典型故障的排除来培养学生自己亲手拆装，亲自动手，学会独立思考问题，解决问题，来达到训练技能，提高学生适应工作后零距离上岗的这一教学目标。“课堂既工场，工场又是课堂”这一教育模式在我的教学过程中得到了充分体现。比如讲授汽车启动系的故障诊断与分析时，在电路复杂，学生底子薄的情况下，我先选取了汽车“启动机不转”这一典型故障来分析。先通过查现象，分析原因，再由学生提问，讨论，甚至亲手操作，自己设计故障，然后一步步的根据电路图，分步骤，有针对性的来实现故障排除。最后教师只起到画龙点睛的作用。因此一个典型的故障分析，只要选择恰当，可以很好地激发学生的参与欲望，克服教师唱“独角戏”、搞“满堂灌”的现象；因为有具体的故障现象，可以有效地避免教学陷入空洞无力的情景，引起学生的共鸣；学生的积极发言，可以拓宽学生的思路，也是实现学生自主学习的一种有效途径。作为教师这样轻松愉快的教学方法何乐而不为呢？

三、教学过程采用整体性与阶段性相结合，分步骤分阶段有计划的进行

首先教师尽可能的把汽车电气各大系统的结构，原理，故障详细的讲解清楚，然后突破重点，难点，力争解决实际问题。各系统之间既有相关性又各自独立成一个整体。所以做好课堂教学的阶段性总结是一个非常有必要的环节。 比如：学生往往出现学完这章又忘了那章，学完后面的又忘了前面的，没有一个整体性和连惯性。于是我在每学期最后，都会留半个月的时间来搞一个全车电路课程设计和答辩，即把整个汽车电气的系统串成一个整体，又能加深学生的学习印象和对全车电路的理解，同时对于还有不懂的地方也可以进一步的学习，请教，探讨。如国产EQ1091和CA1091为主的全车电路图， 桑塔纳汽车全车电路图等，都是我的课程设计的主题和重点。有时如果时间允许的话我还会搞一些更高档次的车型来设计和答辩。

四、教学评估应采多样化，尽量做到更科学更注重实情

传统的应试教育教学评估约束了教师和学生，不利于调动学生学习的主观能动性。所以在《汽车电气设备》教学中，我主要采学习态度、笔试成绩、动手操作和课程设计相结合的原则来评价学生学习效果的好坏。学生的结业成绩计算方法主要是突出学生的平时的学习态度（出勤、作业、课堂表现等），削弱期末考试所占的比重。计分方法为期末成绩占总分的2/5，学习态度（包括出勤、作业、平时课堂表现）占1/5，平时测验以及动手操作占1/5，课程设计及答辩占1/5。这样一来学生的学习积极性、创造性、技能既动手能力以及适应市场的能力也得到了进一步的提高。汽车电气这门课也由原来的学生畏惧，怕困难，不想学到现在的抢着学，生怕落后，生怕学得不够多不够好。逐步形成一种良好的学习态势。

学生学习积极性的提高，关键在于教师的合理引导，如何培养学生的创新思维，发散思考，自主学习，探究学习，来发现问题及解决问题的能力不是一朝一夕就能实现的，而是要一个长期不断摸索和反复实践的过程，作为一个教育工作者我坚信且满怀信心，在今后的教育教学中不断积极探讨《汽车电气设备》的教学方法和教学规律，不断开拓创新，相信《汽车电气设备》的教学会更上一个台阶。

参考文献：

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2.开放实验平台

充分利用校内实验中心和校内、外仿真基地。各实验中心采取全天开放的形式，设计中需要进行实验时，学生可以到实验室进行预约，在指定时间内进行实验。东北电力大学现有两个物理仿真中心——“电力系统动态模拟仿真实验室”和“输变电运行仿真中心”，一个数字仿真中心——“电力运行仿真中心”。其中动态模拟实验是大型电力系统的一个缩影，可以搭建所设计的电力系统，通过它可以对电力系统的某些运行特性包括潮流、稳定等进行实践性的实验，从而加深对知识的认识和拔高。变电运行仿真可以使学生获得对运行现场的直观认识，获得实践运行的基本知识，并对电气主接线的设计及配电装置的规划设计有很大的帮助。通过数字化计算机仿真系统了解、熟悉发电厂和变电站的运行操作过程。经过课程设计中的各种实践，学生增加了独立实践机会，提高了实践能力，对多门专业主干课程的知识进行系统的整合并加以融会贯通，增强了对电力系统运行实践基本原理的理解。

3.辅助措施

根据当前电力工业的发展趋势、电气工程及其自动化专业的培养目标以及学校的具体情况，组织指导教师到供电公司、发电厂、电力设计院等单位进行调研，学习、熟悉现今实际工程的设计过程，避免课程设计与工程实际的脱节。重新编写了各个课程设计的教学大纲、设计任务书和设计指导书，使之更贴近电力系统工程实践。由于在设计过程中学生遇到了利用计算机制图和计算能力不足等实际困难，在制订培养方案时，开设“电力CAD”、“电力系统仿真软件应用”及“matlab在电力系统计算中应用”等多门选修课，保证了学生设计的顺利进行。另外购置大量设计手册，参考资料，解决了以往设计过程中参考资料严重不足的情况。由于改革后的题目涉及面较广，工作量较大，单独一名学生完成有些困难，将每班学生分成若干小组，由3-4名学生组成一个小组，共同完成其中一个课题。小组成员在自主设计的基础上，一起对课题进行研究、讨论，共同完成课题，提高了协同合作能力，充分调动积极性。

4.严格考核

虽然新的课程设计模式是以开放式管理为前提，但实行严格考核的制度。由于本专业班级较多，做课程设计的总人数很多，必须形成完善的过程评价和结果考核机制。所以加强了过程管理，课程设计成绩中含有一部分指导过程成绩，并引入毕业设计答辩制度对学生逐一考核，考核不合格者补考和重修，避免了一部分学生不参加课程设计，只抄袭其他同学成品的情况。

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中图分类号：G642 文献标识码：A

Research and Implementation of PLC Courses to Meet the Needs of Internships

WANG Miao

（Changchun Automobile Industry Institute， Changchun， Jilin 130013）

Abstract This paper is the study of vocational students at the insistence of internships， how to complete the "PLC and motor control technology" lesson plans and curriculum standards， professional training programs re-enacted by school-enterprise cooperation projects. The course covers the principles of programmable controllers， communications applications and WinCC configuration software and profibus fieldbus. Innovative proposed "DL （Doing by Learning）" is the "work-based learning" mode. Teaching design and production of integrated automobile production training table make the curriculum standardization， modularity. Achieve professional and industrial docking， docking curriculum and professional standards， the teaching process and the production process of education and teaching methods butt. Achieve the service for working running school-enterprise cooperation mechanisms.

Key words internship； "DL" teaching mode； PLC curriculum standardization， modularity

1 高职高专院校办学特色的分析

企业急需培养掌握PLC电气控制技术理论和知识和技能的电气自动化专业的人才，为了使学生尽早接触到实际工作岗位的设备，更快地进步，高职高专学校始终坚持“校企融合，工学结合”的办学体制，以“不能满足企业人才培养的需要，就没有我们存在的必要”的办学理念为核心指导思想，以“应用型”人才培养目标为基础，不断深化课程体系改革，优化教学内容，强化内涵建设，实现对人才的“知识、能力、素质”全方面培养。学校利用学校与企业多年合作的契机，现在安排学生学习理论和实习的比例为1：1。使他们每天工作的同时回到学校学习自动化专业课程PLC与电机控制技术，再到实际生产线上不断应用，再不断学习、不断提高。

目前90%的学生在第三第四学期与企业签订了就业协议并且深入生产一线顶岗实习，要完成企业安排的正常八小时工作，还有的学生在外地实习。PLC与电机控制技术课程就是在第三、第四学期上课，让学生实习好、学习好，就是本文研究的重点，高职高专办学特色促成了课题组成员通过从理论和实践两方面对PLC与电机控制技术课程的教学研究，使顶岗实习的学生无论在理论上还是实践上都取得了优异的成绩，全面提升学生的就业竞争力。

2 校企合作，研发PLC校内实训台

2.1 PLC课程教学现状分析

以往PLC与电机控制技术课程分为理论教学和实践教学两部分，两者在教学上自成体系互不干涉。专业技术理论教学和实习教学分段实施，理论教师和实训指导教师各负其责在教学内容和教学方法等方面难以形成有机结合。教学过程中往往出现“各自为政” 和“相互推诿” 的现象。往往是重理论轻实践，理论教师往往是“一支粉笔一本书。”内容的讲解常常是“空” 而“虚”，给学生留大量作业，学生用大量的时间背程序，应付考试。实训内容更多的是简单验证理论结果，如一台PLC可编程控制器带一台三相交流异步电动机。或几个指示灯学生可以通过PC机进行编程，控制电动机正反转，或指示灯循环亮灭。所做的实训项目较少，学生印象不深。但现在学生下厂顶岗实习了，他接触到的是能生产出世界一流汽车的生产线，我们的教学方式和实训室的设备都远远满足不了顶岗实习学生对知识的渴望。

2.2 研发PLC校内实训台

任课教师走访学生实习单位，如一汽大众公司，针对汽车行业进行了调研，教师根据在生产第一线设备的研究，如焊装车间、总装车间的汽车输送线。调研结果是汽车制造行业每个工位之间是流水线生产，在生产线上各个环节都采用了PLC作为主控单元，同时用上位机WinCC监控和Profibus现场总线技术进行通讯。

通过对各个环节的电气设备硬件结构和软件编程进行了研究。结合在不同工厂、不同车间顶岗实习学生共同接触的自动化设备，就是汽车生产输送线。结合学生知识的循序渐进规律及全面性、课题组教师研制了来源于企业，又适合学校教学的PLC与电机控制技术实训台――汽车自动生产线实训工作台，本实训装置贴近工业现场要求，是典型的汽车自动生产线，设备从选材、工艺、流程、结构、控制等各方面都从实际工业现场出发，考虑工学结合要求，有机融合了机械、电气、气动知识，整个实训台就是学生工作、控制的生产设备。

通过该实训系统的工作任务训练，能较好地锻炼操作者程序编写设计能力、自动线设计开发能力、自动线连接与调试能力、工程实施能力和安全意识。突出强调技术的综合运用。实验室设备水平上了一个新的台阶，避免了过去教学与实际操作相脱节的教学局面。现在实验室是一周4天，8小时开放。满足了顶岗实习学生三班倒的工作、学习的需要。对在外地的同学以网络为载体，及时发送教学课件、实训台影像。教师制作、发送和批改和项目相对应的学习页，使外地学生也能同步学习。

3 课题研究的主要内容

PLC课程的项目与任务的设计即是教学内容的设计，它是课程设计思路和教学目标的具体体现。它即要符合企业和岗位技能需求，具有针对性，又要保持PLC知识的系统性与完整性。任课老师精选设计的每个实例项目要有一定的科学性、连贯性。由简到繁、由易到难。单元内的实例都能有效地为该单元核心内容的教学服务，并且这些实例课题既能方便学生的学习，提高学习效率又要包含工作现场，本课程预计设置10项目。

项目一，硬件系统安装及软件系统的使用。该项目来源于工厂的主控单元PLC，要求学生了解它的硬件结构，硬件组态、硬件调试。同时工厂大量使用STEP7软件，要求学生可以熟练使用该软件的位指令。

项目二，输送滚床转台控制系统，通过PLC控制继电器实现电动机的正反转控制、定时器控制，使滚床输送线实现直线运输，旋转运输。

项目三，PLC软件程序控制伺服电机和步进电机驱动行车运行。

项目四，指示灯控制系统。工厂中还有很多指示灯，它们可显示不同的工作状态，因此对它们的控制也是学生必须掌握的。该项目来源于激光焊指示灯系统，有红黄绿三种指示灯，亮和灭各有不同的意义，闪烁的频率代表不同的工作状态。

项目五，PLC软件程序控制变频器、编码器使升降台变速运行。学生学会用PLC控制交流电机就掌握了工厂的大多数设备的控制原理。

前五个项目完成基本可以设计了一个完整PLC和电机的控制系统。以上项目为第一学期的学习内容。在此基础之上进行第二学期的学习内容。

项目六，机械手的设计，运用气动控制技术由PLC控制电磁阀使机械手按要求进行快速移动夹紧、松开动作。

项目七，堆垛解垛控制系统，用PLC的结构化程序处理复杂的控制任务，使学生学会在主循环组织块中多次调用功能块和功能。

项目八，PROFIBUS现场总线的应用。

学会应用通信模块选择调试好的任意两个系统模块，实现两个CPU315-2DP之间主从通信。

项目九，自动线加工系统模块上位机程序编写、调试。

熟练应用WinCC组态软件图形编辑器；掌握画面切换、显示画面窗口、动态设计等方法和步骤。

项目十，WinCC组态软件与Profibus现场总线的通信。

利用图形编辑器组态加工模块的画面，显示加工工位的计划值、实际值时间信息；完成加工模块的组态功能。能够进行上位机的控制及显示。

4 情景教学案例

现以输送滚床转台控制系统为例进行情景教学的案例进行说明：

4.1 转台站控制要求

输送滚床转台控制系统，通过PLC控制继电器实现电动机的正反转控制、定时器控制，使滚床输送线实现直线运输，旋转运输。

4.2 教学方法比较

没有建造汽车自动生产线实训台之前输送辊床转台控制系统项目我们只能通过PC机用应用位逻辑指令编写一台电动机正反转程序。因为没有传感器的输入信号，转台站工作情景根本无从谈起。只能用仿真软件验证程序编写的正确与否。学生学习过程变成背诵程序过程。理论与实践严重脱节。现在课题组老师研制了与工作岗位控制系统一致的汽车自动生产输送线实训台，顶岗实习学生他们在工厂只是使用，但自己没有编过能直接控制减速交流电动机的程序，现在他们可以自己拆装转台站，这样对机械设备结构了解更深刻。可以对控制系统的硬件和软件按控制要求进行设计编程调试。同样是应用位逻辑指令可以编写多台电动机的顺序控制程序，所以学习兴趣大增。

4.3 本项目的知识点和技能点

（1） 掌握单相交流电动机的工作原理及继电器控制电动机原理。（2） 掌握S7-300PLC位逻辑指令。能够利用位逻辑指令构建转台站控制系统。（3） 具有转台站控制系统的构建、接线、编程、下载、调试的技能。（4） 学会操作汽车自动线设备的转台站。

4.4 转台站组成及功能

转台站由转速1300r/min、减速比1：50交流减速电机、电压DC24V、四路的继电器、额定电压DC10～30V、额定电流200mA、检测距离10mm的电感传感器1及检测距离4mm的电感传感器2、滚轮导轨、输送辊床、钣金结构件、机械零部件组成。主要部件功能如下：（1）交流减速电机1：用来通过同步带/轮传动机构驱动滚筒转动。（2）交流减速电机2：用来通过驱动滚轮在导轨运行，达到转台旋转的功能。（3）继电器：用来控制辊床交流减速电机、转台旋转交流减速电机的启动/停止、正转/反转，当PLC输出信号给继电器线圈时电机运行。（4）电感传感器1：用来检测输送滚床出入口滑撬的位置，实现传输定位，当检测到滑撬物料时给PLC提供输入信号。（5）电感传感器2：用来转台旋转到位检测，当检测到转台旋转到位时给PLC提供输入信号。

4.5 软件设计（图1）

4.6 项目实施

4.7 评价过程

为了全面客观地评价每个同学项目完成的质量和总结成果，我们制作的自评、互评和师评表。每完成一个项目，就需要填写自评表、互评表。其中包括知识考评、软件编程、实际操作、项目验收、联系实际工作的创新点五大方面的考核。

5 总结

通过针对满足顶岗实习需求的PLC课程的研究与实施，使PLC与电机控制技术的课程设计、教学实施、教学管理贴近工厂实际上了一个新的台阶。使高职高专学生在坚持顶岗实习的情况下，理论联系实际，在很短的时间里很好地掌握PLC技术、WinCC监控软件、Profibus现场总线技术的知识。使学生具备了PLC常用指令的分析应用能力、PLC控制系统设计、安装、接线、调试及故障排除能力。分析问题和解决问题的能力及沟通协作的能力。也充分满足了企业对顶岗实习学生实力的要求。在实践中使高职高专学生实践能力强的优势突显。目前学业完成的学生已在一汽大众、大连发动机、大连变速器、一汽解放公司、一汽技术中心、米其林轮胎、一汽丰越等多家国内外知名企业工作，成为企业电气设计维修的技术骨干。教学内容科学优化，进而为实习的岗位更好地服务。

吉林省高等教育教学研究课题：吉教高字【2012】45号

参考文献