电气课程改革范文

电气课程改革范文（精选12篇）

电气课程改革 第1篇

关键词：机床电气控制技术,可编程控制器,课程改革

0 引言

《机床电气控制技术》是我院机电一体化专业的一门专业必修课程, 属于一个多学科交叉的领域, 涉及机械学、电子学、控制学、计算机技术等众多学科, 是高度综合的技术学科。另外, 《机床电气控制技术》又是一门实践性要求很高的专业课, 应该从教学内容、教学方法和课程设计等方面结合高职教育的特色, 进行全面的教学改革。

作为一个以培养应用型人才为主的大学, 理论教学和实验教学相结合的教学理念一直是学院最为重视的一种培养方法。

1 本课程的现状

1) 由于各种原因, 2010级机电一体化专业所开设的《机床电气控制技术》课程不得不选用高等工科院校的本科教材, 这本教材对于专科生来说, 存在着教材内容详略不当、理论性强和实践性教学内容不足等问题。

2) 在专业设置上, 往届我院机电一体化专业所开设的《机床电气控制技术》和《可编程控制器》这两门课程所选择的教材在内容的设置上有很多重复的部分, 如低压电器的部分、电动机的控制类、可编程控制器基本指令等部分内容在这两门课程中都有涉及, 只是详略侧重点不同。这样, 如果两门课同时都开, 就造成了一种学时上的浪费。但是, 又不能单纯的将某一门课程去掉。因为在《机床电气控制技术》中, 虽然也讲到了可编程控制器的相关知识, 但讲得较为粗略, 如果没有《可编程控制器》这门课程的相关知识作为基础的话, 学生很难理解、接受;而同样, 在《可编程控制器》这门课程的内容中, 会牵涉到很多低压电器、电动机的控制类的知识, 这部分知识又是在《机床电气控制技术》这门课程里所重点讲的。

3) 由于受客观条件和传统控制技术的限制, 本课程的课程设计仅能进行一些理论方面的验证, 一般都没有进行实践性训练。因此, 学生学习起来就比较吃力, 这样就激不起学生的兴趣, 老师在教学中也没有成就感。

2 改革的思路和方法

高等职业教育是高层次的职业教育, 是以就业为导向, 以能力培养为目标, 以岗位要求、工程实践能力培养为主线, 理论知识“必须够用”为原则, 具有鲜明的行业性、岗位性和操作性。根据本专业的课程体系和“多样性与选择性、大专门化与小专门化”的培养模式, 结合以上提出的几个方面的问题, 围绕教学内容、教学方式和课程设计改革, 我们作了如下的教学改革设想并逐步应用到教学实践中去。

2.1 教学内容的适当调整

《机床电气控制技术》课程内容分为继电接触电气控制技术和可编程控制技术两大模块, 根据机电一体化专业教学改革需要, 我们对教学内容做如下改革:

1) 适当调整教材的内容。教学内容要体现最新的科学知识, 与时俱进, 对教材中已过时的知识该删的就删, 把与专业相关的新知识、新技术、新工艺、新方法及时补充进去, 使教学内容跟上时代步伐。

具体做法:一方面我们在教材的选择上进行了调整, 选择了比较适合专科学生的教材。适当地删减了部分传统接触继电器的控制内容, 一定程度上增加可编程控制技术模块的内容。另一方面, 我们尝试将《机床电气控制技术》和《可编程控制器》这两门课程紧密的有机融合在一起进行教学, 将原本60学时的《机床电气控制技术》和70学时的《可编程控制器》这两门课程, 融合成一门90学时的《机床电气控制与可编程控制器》课程来讲。

2) 适当调整教学内容中理论教学和实践教学的比例。根据高职教育以能力培养为目标, 要加大实践教学环节, 突出应用性、实践性, 突出高职教育的特色。我们将实验课的学时由10学时增加至20个学时。

3) 教学内容要注重实用, 让学生能看懂、能学会、能用上, 不拘泥于原有的条条框框, 不盲目追求知识的结构性和系统性, 适当减少理论公式的推导。

2.2 教学方法的大胆改革和创新

在教学实施过程中, 采用“学做合一”的教学模式, 理论教学与实践教学交叉进行, 这样不仅可以体现理论与实践的紧密结合性, 以及理论服务于实践的从属性, 而且还能提高学生的学习兴趣和积极性, 可以避免连续上理论课使学生感到枯燥, 边学边干, 不断充实和巩固理论知识, 不断加强实践教学的学习, 使学生真正“学做合一”。

在理论教学中, 一要精讲, 重点突出。老师要深入把握教学大纲规定的内容和学生的实际需要, 确定教学内容的重点和难点。在课程教学中, 抓住重点, 讲透难点。如讲解可编程控制器 (PLC) 时, 结合现今机床电气中所用的PLC大多采用欧姆龙或西门子公司生产的PLC产品, 很少采用其他公司的PLC产品的现状, 因此应侧重讲解前两种产品。二要以学生为主体, 实施分层教学。机电一体化专业领域的人才可分为研究型、应用型和操作型三种, 专科教育主要培养应用型和操作型人才, 可以设定为机床操作、数控机床编程工艺、机床设备维修、机床设备营销等职业岗位。针对不同的职业岗位, 培养目标各有针对性, 知识和能力结构各有特点。三要采用案例教学, 案例教学是一种引导学生对案例进行学习、分析、讨论, 使学生养成分析问题、解决问题能力的教学方法。

在实验教学中, 实验内容的安排一定要合理。专科教育以培养学生的动手能力为重心, 教学的着眼点是实践能力, 因此要大大加强实验课, 在实验课的安排上要合理。实验可分为两种类型, 一类是演示性实验, 对一些实验过程简单, 只对某一理论或现象起说明作用的实验, 通常采用演示性实验。例如在讲常用电器元件的知识及电动机点动控制的内容时, 如果配备的有相关实验室的话, 可以考虑把学生带到实验室去讲解, 教师拿着实物, 一边讲, 一边演示, 效果会非常好。另一类实验是验证性实验, 即验证已有的规律和学习过的理论知识, 通过电动机点动、正反转、降压起动和制动控制及车床电气控制线路的维修与调试实验, 可以培养学生具有控制线路的接线、维修与调试的初步能力。

3 小结

根据我院机电一体化专业人才培养目标, 通过这个学期的教学内容、教学方法和课程设计的改革, 取得了初步的成效。不仅使学生的实际动手能力、分析问题和解决问题的能力得到了锻炼, 同时培养了学生的学习兴趣。一门课程的教学改革是一个综合的课题, 涉及面非常广泛, 如师资力量的建设、教辅人员结构的配备和教学环境的建设等诸多因素对教学质量的影响, 这些还有待在今后的教学进程中进一步地研究。

参考文献

[1]熊幸明等“.工厂电气控制技术”课程设计改革初探[J].电气电子教学学报, 2004 (6) .

[2]茹秀荣.谈职业教育教学改革[J].河南职业技术师范学院学报 (职业教育版) , 2006 (6) .

[3]夏燕兰.高职两年制数控技术应用专业的探索与实践[J].南京工业职业技术学院学报, 2005 (9) .

[4]安徽新华学院“十二五”发展规划2011年7月.

[5]安徽省高等学校教学质量与教改工程2011年度项目指南2011年4月.

[6]创新人才培养模式彰显民办高校特色2010年7月.

[7]鲁远栋.机床电气控制技术[M], 电子工业出版社, 2007.

电气课程设计选题 第2篇

单片机推动了嵌入式系统的发展，成为现代电子系统中重要的智能化工具。无论是尖端科技，如军事、通信、能源、机器人、交通、IT，还是现代工业、农业、仪器仪表、汽车电子系统、家用电器、玩具及个人信息终端等诸多领域，都离不开单片机，其使用率和普及率远远超过了其他类型的计算机。因此“单片机原理及应用”课程也在高校的计算机类、电子类、电气类、机械类等专业的教学计划中有着特殊的地位。这些专业除了单独开设课程外，在涉及的许多实践环节，如课程设计、毕业设计、各种电子设计竞赛乃至研究生论文课题中，单片机系统都是应用最广泛的手段之一。

目前，51系列单片机在我国的各行各业得到了广泛应用，各大专院校、职业培训学校，均开设了单片机原理与应用方面的课程，这是一门技术性和实践性很强的学科，必须通过一系列的软硬件实验、理论联系实际，才能学好、学懂，取得较好的学习效果。本书从单片机最小系统开始，逐步扩展功能，从功能单一到功能多样，从小到大，从简单到复杂，系统而完整的学习思路，让学习者概念清晰、直观明了、易学易懂，加强了硬件电路的设计，解决了学习者中普遍存在的难于排除硬件故障的问题；其次是加强了软件调试的指导，提供了一些软仵调试方法和步骤，帮助初学者快速入门，帮助熟练者更加深化。

一、单片机工程实践的内容

“单片机原理及应用”是一门技术性、应用性很强的学科，实践课教学是它的一个极为重要的环节。不论是硬件扩展、接口应用还是编程方法、程序调试，都离不开实践课教学。如果不切实认真地在抓好学生的实践技能的锻炼上下功夫，单凭课堂理论课学习，势必会出现理论与实践脱节，学习与应用脱节的局面。不论书本上把单片机技术介绍得如何重要、如何实用、如何好用，但如果没有实际操作，同学们仍然会感到那只是空中楼阁，离自己十分遥远，或者会因此而对它失去兴趣，或者会感到它高深莫测无从下手，从而令课堂教学的效果大打折扣。

1．单片机工程实践的目的

单片机工程实践的目的是让学生在理论学习的基础上，通过完成一个涉及MCS-51单片机多种资源应用并具有综合功能的小系统目标板的设计与编程应用，使学生不但能将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能进一步加深对电子电路、电子元器件、印制电路板等知识的认识与理解，同时在软件编程、排错调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高。为今后能够独立进行某些单片机应用系统的开发设计工作打下一定的基础。着重提高学生在单片机应用方面的实践技能，树立严谨的科学作风，培养学生综合运用理论知识解决实际问题的能力。通过单片机硬件和软件设计、安装、调试、整理资料等环节的培训，使学生初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法。

2．单片机工程实践的基本要求

单片机工程实践是单片机技术课程的实践教学环节，是以工程项目和工程应用为课题的。它着重培养学生的工程实践能力、独立工作能力及创新能力，是对学生进行单片机的综合性训练，这种训练是通过学生独立进行某一课题的设计、制作、调试来完成的。因此，单片机工程实践的基本要求如下：

(1)根据应用系统的要求，初步掌握总体结构设计的方法和构思，从中选择一种最佳设计方案；

(2)根据应用系统结构规模的要求，掌握单片机外部扩充系统硬件设计的基本过程；

(3)根据任务要求和硬件设计要求，首先画出程序的总体流程图，然后进行各控制模块的程序设计；

(4)掌握如何应用单片机仿真器来开发应用系统及仿真调试的过程。

二、单片机工程实践的基本步骤

1．单片机系统的设计步骤

单片机系统的设计步骤，一般可以分为需求分析、总体方案设计、硬件设计与调试、软件设计与调试、系统功能调试与性能测试、产品验收和维护、文件编制和技术归档等。下面重点介绍对需求分析、总体方案设计、硬件设计、软件设计、系统功能调试与测试等步骤。

(1)需求分析：需求分析就是要明确所设计的单片机应用系统要“做什么”和“做的结果怎样”。需求分析阶段的结果是形成可操作的设计需求任务书。任务书应包含单片机应用系统所应具有的功能特性和性能指标等主要内容。如果是自主开发产品，还应附有市场调研和可行性论证等内容；如果是委托开发，则应该与委托方讨论拟制的需求任务书是否满足对方的需求。

(2)总体方案设计：总体方案设计就是要从宏观上解决“怎么做”的问题。其主要内容应包括：技术路线或设计途径、采用的关键技术、系统的体系结构、主要硬件的选型和加工技术、软件平台和开发语言、测试条件和测试方法、验收标准和条文等。如果是委托开发，设计需求任务书和总体方案设计的主要内容往往以技术文件的形式附于合同书之后。

(3)硬件设计：硬件设计的主要内容是基于总体方案设计，选择系统所需的各类元器件，设计系统的电子线路囹和印刷电路板，安装元器件的调试硬件线路。硬件设计应确保功能设计和接口设计满足系统的需求，并且充分考虑和软件的协调工作关系，注重选用高集成度的器件和采用硬件软化、软件硬化等设计技术。

(4)软件设计：本阶段的主要任务是基于软件工程的思想，拟制出本系统的软件设计方案，划分出主要的软件模块、根据需要绘制部分软件模块的流程图、调试程序和测试软件的基本功能。

(5)系统功能调试与测试：本阶段的重点是基于系统的设计需求，进行系统功能调试和性能指标的测试，形成测试报告，核对用户需求或设计需求和系统现有功能、指标的一致性程度，提出修改意见，循环上述某些步骤，直至满足需求。

2．单片机课程工程实践的具体要求

课程工程实践应充分体现“教师指导下的以学生为中心”的教学模式，以学生为认知主体，充分调动学生的积极性和能动性，重视学生自学能力的培养。根据课程设计具体课题安排时间，确定课题的设计、编程和调试内容，分小组进行。根据合理的进度安排，一步一步、踏踏实实地开展课程设计活动，按时完成每部分工作。课程设计集中在教室、机房进行，每天由班长负责考勤，指导教师抽查。

1)系统方案设计与论证

综合运用单片机技术课程中所学到的理论知识，学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过方案比较，确定总体方案。然后对方案中以单片机为核心的电路进行设计计算，包括元器件的选择和电路参数的计算，并画出总体电路图。

2)硬件电路制作

设计方案经指导教师审查通过后，学生可向指导教师领取所需元器件等材料，进行电路制作，并对制作的硬件电路进行调试及测试，分析测试结果是否满足设计要求。

3)软件的编制与仿真

根据已设计出的软件系统框图，用MCS-51汇编语言编制出各功能模块的子程序及整机软件系统的主程序，程序设计时，要充分考虑与所设计硬件电路的连接及有关定量的要求。

4)撰写实践总结报告

3．实践总结报告的要求

书写高质量的工作总结也是反映工程实践素质高低的一个重要方面，工程技术人员应能用书面形式系统、完整、清晰地表达自己的研究成果，其目的是让人很容易地看懂所研究课题的内容、方案、原理、实现方法等。因此，书写实践总结报告也是单片机工程实践的主要内容之一。实践总结报告的要求如下：

1)内容摘要

内容摘要应以浓缩的形式概括课程设计的内容、方法和观点，以及取得的成果和结论。文字论述的重点应放在所取得的成果和结论上。摘要应是一篇独立的、200字以内的短文。

2)关键词

关键词列写在摘要之下，应参照相应的技术术语标准，采用能覆盖课程设计主要内容的通用技术词条。关键词一般取3～6个，不宜太多，其目的是便于文献检索。

3)目录 目录是实践总结报告的导读图，一般为三级标题，在编写目录时可在写作时利用Microsoft Word等文字工具，严格按章、节、条、款标题格式编写。这种方法能保证目录中的标题与正文中的标题完全一致。

4)正文

课程设计报告（或实践总结报告）的正文是设计报告的主体和核心部分，是作者对单片机工程实践工作的详细表述，它的篇幅最大。其内容包括：系统设计的详细过程，硬件、软件调试与测试，系统测试结果分析，工程实践的经验总结等。

(1)任务、目标和原始资料：根据工程实践的任务书，说明要完成的具体任务、要达到的最终目标以及各项原始资料的采集。

(2)方案总体论证：包括课题分析和多种方案论证，说明可能采取的多种方案，比较它们各自的优缺点，说明确定最佳方案的依据，分析其实施的可行性。

(3)方案实体设计：这是实践总结的主体部分，应包括系统方框图、电气原理图、各单元模块功能分析及模块电路设计、主要部件的工作原理、理论公式及计算、各单元模块的连接与试验设计、元器件的选取及元件明细等。

(4)软件设计：软件设计结构图及其功能、重点软件流程图及程序编制、软件使用及测试情况等。

(5)系统调试及测试情况分析、实践经验总结等。

5)致谢

致谢应以简短的文字对课程设计与报告撰写过程中曾经直接给予帮助的老师和同学表示自己的谢意，这不仅是一种礼貌，也是对他人劳动的尊重，是治学者应有的思想作风。在致谢中应尽量指出致谢对象的具体帮助与贡献，不要泛泛而谈。

6)参考文献与附录

参考文献是课程设计报告（论文）不可缺少的组成部分，它反映设计报告的取材来源、材料的可靠性与广博程度。

对于一些不宜放在正文中但有参考价值的内容，可放在设计报告的附录中，例如编写的算法程序、相关公式的推演等。

7)课程设计报告的撰写格式

课程设计报告的撰写格式应有统一的规范化要求，具体要求各学校不一样，这里不作叙述。

1.1 物理量检测

1.1.1 数字式工频有效值多用表

1．设计任务

设计并制作一个能同时对一路工频交流电（频率范围为50±1Hz、有失真的正弦波）的电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数进行测量的数字式多用表。

2．设计要求

测量功能及量程范围：

(1)交流电压，0~500V；

(2)有功功率，0~2.5kW；

(3)无功功率，0~2.5kW；

(4)功率因数（有功功率／视在功率），0~1。

准确度：

(1)显示位(0.000~4.999)，有过量程指示；

(2)交流电压和交流电流，±读数误差应小于±（0.8%×读数+0.5V）；

(3)有功功率和无功功率，±（1.5%读数+8个字）；

(4)功率因数，±0.0l。

功能选择：

用按键选择交流电压、交流电流、有功功率、无功功率和功率因数的测量与显示。

1.1.2 智能数字电压表 1．设计任务

智能数字电压表采用微处理器进行控制运算，配合不同的互感器可满足各种测量量程的要求，可对电压进行高精度显示、控制及变送输出。

2．设计要求

(1)(2)(3)(4)基本误差：0.5% FS或0.2% FS +1个字； 显示方式：双排四位LED数码管显示； 采样周期：0.2s；

测量范围：-1999~ 9999；

(5)通讯输出、接口方式：隔离串行双向通讯接口RS485：(6)波特率：300~ 9600bps内部自由设定；

(7)变送输出：4—20mA、0—l0mA、l—5V、0～5V：(8)精度：±0.3% FS：

(9)具有多重保护、隔离设计、抗干扰能力强、可靠性高；(10)具备二次开发能力，以满足特殊的功能要求；(11)具有自校准、人工校准和对传感器修正的功能。

1.1.3 水温控制系统

1．设计任务

设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1L净水，容器为搪瓷器皿。水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变。

2．设计要求

(1)温度设定范围为10—l00℃，最小区分度为l℃，标定温度≤1℃：

(2)环境温度降低时（例如用电风扇降温）温度控制的静态误差≤1℃：

(3)用十进制数码管显示水的实际温度：

(4)采用适当的控制方法，当设定温度突变（由40℃提高到60℃）时，减小系统的调节时间和超调量；

(5)温度控制的静态误差≤0.2℃：

(6)在设定温度发生突变（由40℃提高到60℃）时，自动打印水温随时间变化的曲线。

1.1.4 多点温度检测系统

1．设计任务

设计一个多点温度检测系统。

2．设计要求

(1)检测的温度范围：0℃—150℃：(2)检测分辨率±0.l℃：

(3)各温度检测点与主控器之间距离≥l00m，主控器能对各温度检测点通过串行传输线实现温度数据传输以及显示。

1.1.5 数字式在线电导率测量仪

1．设计任务

设计一台数字式电导率测量仪，用来在线监测溶液的电导率。

2．设计要求

(1)使用的测量电极的结构和形式不限，如果使用成品电导电极，则必须使用交流激励；

(2)电导测量范围0.5~20μs，测量精度优于1%；

(3)温度测量范围10 ~120℃；

(4)能够分别显示电导和温度值，电导值是折算到200C时的标准值；

(5)具有校准功能。

1.1.6 温、湿度远程测量监控仪

1．设计任务

设计并制作一个多路温、湿度的测量仪器。

2．设计要求

(1)湿度测量范围：0~100% RH，测湿精度<+10% RH；

(2)温度检测范围：0~ +l00℃，测温精度±1℃；

(3)温、湿度传感器各不少于2路；

(4)并通过无线通信技术进行远程监控，无线传输距离不小于l00m；

(5)系统供电电源≤12V DC；

(6)输入设备用于选择任意一路传感器的测试。

1.1.7 基于DS1624的数字温度计

1．设计任务

设计基于DS1624的数字温度计。DS1624是DALIAS公司生产的集成了测量系统和存储器于一体的芯片。数字接口电路简单，与I2C总线兼容，且可以使用一片控制器控制多达8片的DS1624。其数字温度输出达13位，精度为0.03125℃。DS1624可工作在最低2.7V电压下，适用于低功耗应用系统。

2．设计要求

(1)测量范围为-55℃~+125℃，精度为0.03125℃；

(2)测量温度的结果以13位数字量（两字节传输）给出；

(3)测量温度的典型转换时间为1s；

(4)用LCD显示温度；

(5)数据的读出和写入通过一个2-线(1C)串行接口完成。1.1.8 基于单片机的光电计数器

1．设计任务

设计一个基于单片机的光电计数器。2．设计要求

(1)实现0~99999范围内计数，能在超出最大值后溢出报警；(2)通过LED显示数据；

(3)要求使用光电传感器检测；

(4)能在设定值报警，在报警后延时3s自动关闭报警并自动重新计数；可以手动清除报警；(5)有抗干扰技术，防止背景光或物件抖动时产生误计数；

1.1.9 简易数字频率计

1．设计任务

设计并制作一台数字显示的简易频率计。对幅度为0.5~5V的正弦信号、脉冲信号测频率、测周期、测脉宽。

2．设计要求

(1)频率测量范围：1Hz~1MHz；

(2)测量误差≤0.1%；

(3)周期测量范围：lμs~1s；

(4)测量误差≤0.1%；

(5)脉冲宽度测量范围：脉冲宽度≥l00μs；

(6)测量误差≤1%；

(7)十进制数字显示，显示刷新时间1~10s连续可调；

(8)具有自校功能，时标信号频率为1MHz。

1.1.10 简易电阻、电容和电感测试仪

1．设计任务

设计并制作一台数字显示的电阻、电容和电感参数测试仪。

2．设计要求

(1)测量范围：电阻100Ω~ 1MΩ；电容l00pF~1pF；电感l00μH~l0mH；

(2)测量精度：±5%；

(3)制作6位数码管显示器，显示测量数值，并用发光二极管分别指示所测元件的类型和单位；

(4)测量量程自动转换。

1.1.11 具有实时语音播报的超声波测距仪

1．设计任务

设计并制作一台具有实时语音播报的超声波测距仪。2．设计要求

(1)具有反射式超声波测距功能，测量距离0.2~3.0m；(2)测量距离精度：误差±lcm；

(3)自动语音实时播报测量距离数值；

(4)汉字提醒显示：距离在0.2~2.0m，显示“危险距离”并用红色LED灯指示；距离在2.0~3.0m，显示“保持距离”并用黄色LED灯指示；距离在3.0m以上，显示“安全距离”并用绿色LED灯指示；

(5)实时播报时间间隔≤3s；

(6)实时播报声音功率≥0.1W；

(7)播报声音无明显失真；

(8)实时显示测量的距离（实时显示要与语音播报同步）。

1.1.12 实用电子秤

1．设计任务

设计并制作一个实用电子秤。

2．设计要求

(1)能用简易键盘设置单价，加重后能同时显示重量、金额和单价；

(2)重量显示：单位为kg，最大称重为9.999kg，重量误差不大于±0.05kg；

(3)单价金额及总价金额显示：单价金额和总价金额的单位为元，最大金额数值为9999.99元，总价金额误差不大于0.01元；

(4)具有去皮功能和总额累加计算功能；

(5)能显示购物清单，自拟10种商品名称或代号；

(6)清单内容包括：商品名称、数量、单价、金额、本次购物总金额；

(6)清单内容的商品名称等可使用代号显示；

(7)清单内容有购货日期和收银员编号。

1.2 信号发生与语音合成

1.2.1 正弦波形发生器

1．设计任务

设计制作一个波形发生器。

2．设计要求

(1)正弦波输出频率范围：1kHz ~ 10MHz；

(2)具有频率设置、频率步进功能：步进步长<100Hz；

(3)输出信号频率稳定度：优于10-4；

(4)输出电压幅度：在负载电阻上的电压峰-峰值Vopp≥1V;

(5)失真度：用示波器观察时无明显失真；

(6)产生模拟幅度调制(AM)信号：在1MHz~10MHz范围内调制度ma可在10%~100%之间程控调节，步进量10%，正弦调制信号频率为1kHz，调制信号自行产生；

(7)产生模拟频率调制(FM)信号：在l00kHz~10MHz频率范围内产生l0kHz最大频偏，且最大频偏可分为5 kHz/l0kHz二级程控调节，正弦调制信号频率为1kHz，调制信号自行产生；

(8)产生二进制PSK、ASK信号：在l00kHz固定频率载波进行二进制键控，二进制基带序列码速率固定为l0kbps，二进制基带序列信号自行产生。

1.2.2 程控多波形信号发生器

1．设计任务

设计并制作一个程控的多波形信号发生器。

2．设计要求

(1)产生三角波、正弦、矩形三种周期性波形；

(2)用键盘输入编辑生成上述三种波形（同周期）的线性组合波形，以及由基波及其谐波（5次以下）线性组合的波形；

(3)具有波形存储功能；

(4)输出波形的频率范围为1Hz~ 500kHz，最小频率步进间隔为1Hz；

(5)具有频率显示和波形指示功能，频率和波形由键盘设定；

(6)负载电阻为100Ω时，输出电压峰-峰值≥2V；

(7)正弦波和脉冲波幅度可步进调整，调整范围为l00mV~ 3V，步长为l00mV：

5(8)输出信号频率稳定度优于10；

(9)产生梯形波和占空比可调的脉冲波，有波形类别指示；

(10)波形的个数可以程控：连续或在1~ 65535范围内任意设置，有个数指示：

(11)输出信号可以门控，门控时间为输出信号周期的整数倍，并保证每个波形完整。

1.2.3 基于DDS技术的数控信号发生器

1．设计任务

用单片机与DDS技术设计数控信号发生器。

2．设计要求

(1)波形种类：产生正弦波、方波、三角波、锯齿波等多种波形；

(2)频率范围：正弦波，1Hz~20MHz；其他波形，1Hz~1MHz；

(3)频率分辨率：1Hz；

(4)具有频率设置功能，频率步进1Hz；

(5)具有波形存储功能；

(6)最大功率输出：7 W(8Q)，1 W(50 Q)；

(7)具有相位的调节功能；

(8)实现多种频率设定功能，且有跳频、点频、扫频工作模式，并通过液晶显示器将频率值显示出来。

1.3 控制类

1.3.1 彩灯控制器

1．设计任务

设计基于51系列单片机的彩灯控制器，可控制64个LED彩灯。

2．设计要求

(1)64路输出端口，每一个端口输出外接LED显示；

(2)64个LED依次循环显示；

(3)依次显示1-3-5-7-9-11-13-15--62-2；

(5)按控制键按多种不同的方式显示。

1.3.2 交通灯控制系统

1．设计任务

利用51系列单片机设计一交通灯控制系统。

2．设计要求

(1)系统由单片机系统、键盘、LED显示、交通灯演示系统组成；

(2)具有人行道、左转、右转，以及基本的交通灯的功能；

(3)具有倒计时、时间设置、紧急情况处理的功能；

(4)具有分时段调整信号灯的点亮时间以及根据具体情况手动控制的功能；

(5)采用数码管与点阵LED相结合的方法，设计既要求倒计时数字输出，又要求有状态灯输出。

1.3.3 遥控防盗报警器

1．设计任务

设计一个遥控防盗报警器，由发射机发射数据码，接收机接收此数据，由单片机进行数据识别。若接收机接收不到此数据，由单片机控制防盗报警器启动报警。

2．设计要求

(1)采用51单片机作为主控芯片，主要用于数据识别和数据报警；

(2)调制方式可为调幅式和调频式；

(3)采用超外差方式接收；

(4)作用距离为l00m；

(5)发射功率不大于100MW。

1.3.4 步进电机控制系统

1．设计任务

设计并制作一个以51单片机为核心的步进电机控制系统。

2．设计要求

(1)可以对步进电机的正、反转进行设定、控制；

(2)可以对步进电机的运转速度进行设定、控制；

(3)可以对步进电机转动的位置进行设定；

(4)以上参数可以由按键进行操作。

1.3.5 简易汉字绘图仪

1．设计任务

设计并制作电机控制系统，控制物体在板上运动，成为简易汉字绘图仪。

2．设计要求

(1)物体从原点出发，以任意坐标点开始写出汉字，每个汉字大小不超过20cm×20cm，无重叠与连笔；

(2)能够显示物体中画笔所在位置的坐标(X，Y)；

(3)控制系统能够通过键盘或其他方式任意设定坐标点参数；

(4)能够实现画笔所在位置坐标(X，Y)数据的无线传输。

1.3.6 可编程微波炉控制器系统

1．设计任务

设计制作一个微波炉控制器电路，具有三挡微波加热功能，分别表示微波加热为烹调、烘烤、解冻。

2．设计要求

(1)制定一个在不同功能时火力的控制时序表。具有三挡微波加热功能，分别表示微波炉工作状态为烹调、烘烤、解冻，试验使用LED模拟；

(2)实现工作步骤：复位待机→检测显示电路→设置输出功能和定时器初值→启动定时和工作开始→结束烹调、音响提示；

(3)在上电或手动按复位键时，控制器输出的微波功率控制信号为0，微波加热处于待机状态，时间显示电路显示00.00；

(4)具有4位时间预置电路，按键启动时间设置，最大预设数为99分99秒。

(5)设定初值后，按开启键，一方面按选择的挡位启动相应的微波加热，另一方面使计时电路以秒为单位作倒计时。当计时到时间为0则断开微波加热器，并给出声音提示，即扬声器输出2~3s的双音频提示音。

(6)若在待机状态时按测试键，则4位数码管交替显示全亮和全灭两种状态，以检测数码管各发光段的好坏。

(7)微波炉火力挡位的增加。

(8)实现智能控制、信息控制。

1.3.7 定时闹钟

1．设计任务

设计并制作一个定时闹钟。

2．设计要求

(1)具有时间设置（小时和分钟）、闹钟时间设置、闹钟开、闹钟关功能；

(2)能显时、分、秒；

(3)有AM、PM指示器，闹钟就绪指示，蜂鸣器；

(4)定时时间到能发出报警提示或者启动继电器，从而控制电器的启停；

(5)能实现12/24时之间的转换。

1.3.8 智力竞赛抢答器

1．设计任务

设计并制作一个由单片机控制的智力竞赛抢答器。

2．设计要求

(1)能容许2~8组抢答；

(2)能显示抢答组号；

(3)能显示犯规组号；

(4)能限时抢答；

(5)能各组计分，并能计分显示；

(6)能声音提示与报警；

(7)能时钟计时显示。

1.3.9 点阵电子显示屏制作

1．设计任务

设计并制作一台64行×64列的简易LED电子显示屏。

2．设计要求

(1)自制一台简易64行x64列点阵显示的LED电子显示屏；

(2)自制显示屏控制器、扩展键盘和相应的接口实现多功能显示控制，显示屏显示数字和字母亮度适中且亮度连续可调，无闪烁；

(3)显示屏通过按键切换显示数字和字母；

(4)显示屏能显示4组特定数字或者英文字母组成的句子，通过按键切换显示内容；

(5)能显示4组特定汉字组成的句子，通过按键切换显示内容；

(6)(7)(8)(9)实现信息的左右滚屏显示，预存信息的定时循环显示；

实现实时时间的显示，显示屏数字显示：时：分：秒（例如18：38：59）；

增大到10组（每组汉字8个或16个数字和字符）预存信息，信息具有掉电保护； 实现和PC机通讯，通过PC机串口直接对显示信息进行更新。

1.3.10 电子密码锁

1．设计任务

设计一个基于单片机的通用电子密码锁，在输入正确的代码时开锁。

2．设计要求

(1)在锁的控制电路中设一个可以修改的4位代码，当输入的代码和控制电路的代码一致时锁打开；

(2)用红灯亮、绿灯灭表示关锁，绿灯亮、红灯灭表示开锁；

(3)如l0s内未将锁打开，则电路自动复位进入自锁状态

(4)数码输入：每按下一个数字键，就输入一个数值，并在显示器上的最右方显示出该数值，同时将先前输入的数据依序左移一个数字位置；

(5)数码清除：按下此键可清除前面的所有的输入值，清除密码为“0000”；

(6)密码更改：按下此键时会将目前的数字设定成新的密码；

(7)激活密码锁：按下此键可将密码锁上锁；

(8)解除密码：按下此键会检查输入的密码是否正确，密码正确即开锁；

(9)密码预置：为管理员创建万用密码以备管理。

1.3.11 智能出租车计价器

1．设计任务

设计一个基于单片机的智能出租车计价器。

2．设计要求

(1)计价器具有计时时钟；(2)计价器具有里程计价；

(3)能显示时钟、每公里价、行车时累计价和中间停车等待价；

(4)能校定计时时钟；

(5)计程误差小于0.1km;

(6)计时误差小于1s/d；

1.3.12 数字稳压电源

1．设计任务

设计并制作用单片机控制的直流稳压电源。

2．设计要求

稳压电源在输入电压220V、频率50Hz、电压变化范围+15%~-20%条件下：

(1)输出电压可调范围为+0V~+12V，并可在可调范围内任意预置；

(2)最小步进单位为0.1V，由“+”、“-”两键分别控制输出电压步进增减；

(3)电压调整率≤0.2%（输入电压220V变化范围+15%~-20%下，空载到满载）；

(4)最大输出电流为1A；

(5)具有过流及短路保护功能；

(6)输出电流：4~500mA；

(7)用数字显示输出电压和输出电流。

1.3.13 数控直流电流源

1．设计任务

设计并制作数控直流电流源。输入50Hz交流(200~ 240V)，输出直流电压≤30V。2．设计要求

(1)输出电流范围：20mA~ 2000mA；

(2)可设置并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏差的绝对值≤给定值的1% +10 mA;

(3)具有“+”、“-”步进调整功能，步进≤l0mA；

(4)改变负载电阻，输出电压在30V以内变化时，要求输出电流变化的绝对值≤输出电流值的1% +l0mA；

(5)纹波电流≤2mA；

(6)输出电流范围为20~ 2000mA；

(7)用数字显示输出电压和输出电流。

1.3.14 医院住院病人呼叫器的设计

1．设计任务

设计一个8床位的无线呼叫器，供医院住院病人（或静脉点滴病人）呼叫医护人员时使用。

2．设计要求

（1）病人可通过按动自己床边的按钮，向医护人员发出呼叫信号；

（2）当病人呼叫信号时，医护人员值班室设置的显示器可显示出该病人的床位编号，同时扬声器发出声音信号，提醒值班的医护人员。

1.3.15 智能化公共汽车报站器的设计

1．设计任务

设计一个公共汽车自动报站器，2．设计要求

(1)具有20个停靠站的报站能力；

(2)每到一站，由驾驶员按下相应的按键，扬声器便发出相应的报站语音（如“某站到了，请下车”），系统处于等待状态，一旦检测到汽车启动信号，扬声器发出相应的提示音（如“车开了，请坐好，下站是××站”）；

(3)在语音报站的同时，用汉字显示出到站的站名。

1.3.16 自动往返电动车的设计

1．设计任务

设计一台自动往返电动车，2．设计要求

(1)电动车自主前进、遇到障碍后返回；

(2)电动车行驶过程中不能出现擦墙行驶，或撞墙故障；

(3)自动测量显示里程数、行车时间；

(4)误差要求：

①总里程数：<3%;

②行车时间：<3%;

③识别距离：5～15 cm。

1.3.17 简易IC卡收费器的设计

1．设计任务

设计制作一台简易IC卡收费器，2．设计要求

(1)实现IC卡数据的读／写；

(2)显示当前IC卡内金额、消费金额和余额；

(3)具有误操作报警功能。

1.3.18 消毒柜控制电路的设计

1．设计任务

设计一台消毒柜控制系统，2．设计要求

(1)显示消毒柜温度、保持时间；

(2)可以键盘设定消毒柜温度、定时时间；

(3)可以实现实时中断功能；

(4)消毒后自动关机；

(5)测温误差：<0.5℃：

(6)定时误差：f <20 s／月。

1.3.19火灾报警器的设计

1．设计任务

设计制作火灾报警器，2．设计要求

(1)装置对火灾能自动探测报警和控制；

(2)装设感烟传感器及感温的温度传感器，能对室内的烟雾及温度的突变进行报警：

(3)对传感器的布线故障、内部元件的损坏能进行声、光报警；

(4)如果两个传感器中有一个动作表示室内有异常现象（如烟雾浓度过大或室内温差大于设定值），装置能发出异常报警信号，令值班人员到现场处理：

(5)如烟感、温感同时动作，说明有火灾，装置能发出火灾报警；

(6)火灾报警l0s后不解除，则控制启动灭火器。灭火器喷气前，还能发出停机、关门等顺序动作信号；

(7)故障、异常、火灾报警声音各不相同，有明显的区别。

1.3.20 多输入端报警电路的设计

1．设计任务

设计制作一个多输入端报警电路，2．设计要求

(1)有报警输入控制端16个，报警音响信号输出端1个；

(2)报警输入端中的任意一端出现报警信号时，电路自动发出类似警报的音响信号；

(3)报警音响信号持续11s自动停止，如果输入信号继续存在，报警音响信号又重新启动；

(4)音调、频率、响度、持续时间等参数，均可通过“↑”“↓”键调整。

1.3.21 基于单片机的频率计的设计

1．设计任务

用89C51单片机的定时器／计数器的定时和计数功能，外部扩展6位LED数码管，要求累计每秒进入单片机的外部脉冲个数，用LED数码管显示出来。

2．设计要求

(1)被测频率fx小于110 Hz采用测周法，显示频率××××××；fx大于110 H采用测频法，显示频率××××××：

(2)可利用键盘分段测量和自动分段测量；

(3)可完成单脉冲测量，输入脉冲宽度范围是100 μs～0.1 s；

(4)显示脉宽要求如下：

① Tx小于1000μs，显示脉宽×××；

② Tx大于1 000μs，显示脉宽××××：

(5)要求有单片机硬件系统框图，电路原理图，软件流程图。

1.3.22 单词记忆测试器程序设计

编写一个帮助单词记忆的程序，要求：

(1)实现单词的录入（为使程序具有可演示性，单词不少于10个）；

(2)单词根据按键控制依次在屏幕上显示，按键选择认识还是不认识，也可以直接进入下一个或者上一个；

(3)单词背完后给出正确率；

(4)扩展功能：

①旧单词可从文件中读出；

②录入的新单词保存到文件中；

③第一次背完后，把不认识以及跳过的单词再次显示出来，提醒用户再记忆，直到用户全部记住：

④结束后，给出各个单词的记亿结果信息，如记忆次数。

1.4 数据采集

1.4.1 单相电子式预付费电度表

1．设计任务

设计并制作一个采用IC卡的单相电子式预付费电度表。

2．设计要求

(1)电能计量准确、精度高，要求至少达到二级表（误差为2%）的精度；

(2)要求IC卡的保密性高；

(3)电度表正常工作时，能显示剩余电能值、已用电能值，使用户直观地了解电度表的工作是否正常及用电负荷的大小；

(4)当表内剩余电能不足20kW-h时，能提醒用户余电不多，及时购电；

(5)具有掉电保护功能。

1.4.2 智能IC卡读卡器

1．设计任务

设计并制作一个IC卡读写器。

2．设计要求

(1)此读写器能自动识别多种IC卡；

(2)IC卡的读写数据由RS-232串行口输入输出，通信格式：波特率9600bps/s；数据位8位，停止位1位，无校验；

(3)编写一套完整的通信协议。

1.4.3 基于单片机控制的数据采集系统

1．设计任务

设计并制作一个基于单片机的数据采集器。

2．设计要求

(1)以单片机为主控器，扩展A/D和D/A接口，构成一个多路模拟量输入的数据采集系统；

(2)若输入为一路0~5V连续可调的直流电压信号，将其连续采样多次，经滤波后存人数据存储器中，然后将采样数据经D/A转换输出。用两块电压表比较输入模拟电压和输出模拟电压的对应情况，分析误差；

(3)若输入为多路模拟电压信号，例如8路，重复上述A/D和D/A过程； 基于PLC的电气课程设计

一、课程设计指导书

课程设计以学生为主体，充分发挥学生学习的主动性和创造性。课程设计期间，指导老师要把握和引导学生正确的工作方法和思维方式。

1．课程设计的目的

(1)了解常用电气控制装置的设计方法、步骤和设计原则；

(2)学以致用，巩固书本知识。通过训练，使学生初步具有设计电气控制装置的能力，从而培养学生独立工作和创造的能力；

(3)进行一次工程技术设计的基本训练。培养学生查阅书籍、参考资料、产品手册、工具书的能力，上网查询信息的能力，运用计算机进行工程绘图的能力，编制技术文件的能力等，从而提高学生解决实际工程技术问题的能力。

2．课程设计的要求

(1)阅读本课程设计参考资料及有关图样，了解一般电气控制装置的设计原则、方法和步骤。

(2)上网调研当今电气控制领域的新技术、新产品、新动向，用于指导设计过程，使设计成果具有先进性和创造性。

(3)认真阅读本课程设计任务书，分析所选课题的控制要求，并进行工艺流程分析，画出工艺流程图。

(4)确定控制方案，设计电气控制装置的主电路。

(5)应用PLC设计电气控制装置的控制程序。可分为5个步骤：①选择PLC的机型及I/O模块的型号，进行系统配置并校验主机的电源负裁能力；②根据工艺流程图绘制顺序功能图；③列出PLC的I/O分配表，画出PLC的I/O接线图；④设计梯形图并进行必要的注释；⑤输入程序并进行室内调试及模拟运行。

(6)设计电气控制装置的照明、指示及报警等辅助电路。系统应具有必要的安全保护措施，例如，短路保护、过载保护、失电压保护、超程保护等。

(7)选择电气元件的型号和规格，列出电气元件明细表。选择电气元件时，应优先选用优质新产品。

(8)绘制正式图样，要求用计算机绘图软件绘制电气控制电路图，用STEP 7-Micro Win32编程软件编写梯形图。要求图幅选择合理，图、字体排列整齐，图样应按电气控制图国家标准有关规定绘制。

(9)编写设计说明书及使用说明书。内容包括阐明设计任务及设计过程，附上设计过程中有关计算及说明，说明操作过程、使用方法及注意事项，附上所有的图表、所用参考资料的出处及对自己设计成果的评价或改进意见等。要求文字通顺、简练，字迹端正、整洁。

二、课程设计任务书

“电气控制与PLC应用”是一门实践性和实用性都很强的课程，学习的目的在于应用。本课程设计是配合课堂教学的一个重要的实践教学环节，它能起到巩固课堂和书本上所学知识，加强综合能力，提高系统设计水平，启发创新思想的效果。希望每个学生都能自己动手独立设计完成一个典型的可编程控制器应用系统。

第1部分

可编程控制器应用系统的研制过程

研制一个可编程控制器应用系统，可以分为硬件研制和软件研制两个部分，从设计草图开始到样机调试成功，常常要将硬件、软件结合起来考虑，才能取得较好的效果。随着系统的用途不同，它们的硬、软件结构各有不同，但系统研制的方法和步骤是基本相同的，其研制过程可以归纳为以下所述的4个步骤。

1．确定任务

确定任务如同任何一个新产品设计一样，可编程控制器应用系统的研制过程也是以确定应用系统的任务开始的。确定应用系统的功能指标和技术参数，这是系统设计的起点和依据，它将贯穿于系统设计的全过程，必须认真做好这个工作。在确定任务阶段要做的工作是深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求。

(1)被控对象就是受控的机械、电气设备、生产线或生产过程；

(2)控制要求主要指控制的基本方武、应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和联锁等。对较复杂的控制系统，还可将控制任务分成几个独立部分，这样可化繁为简，有利于编程和调试。

2．总体设计

本阶段的任务是通过调查研究，查阅资料来初定系统结构的总体方案，确定哪些信号需要输入给可编程控制器，哪些负载由可编程控制器驱动，统计出各输入量和输出量的性质，是开关量还是模拟量，是直流量还是交流量，以及电压的大小等级。明确对控制对象的要求，然后根据实际需要确定控制系统类型和系统工作时的运行方式。

可编程控制器构成的控制系统可分为4种类型。

(1)单机控制系统。其控制是利用一台PLC来实现对被控设备的控制。

(2)集中控制系统。该系统是利用一台PLC控制多台被控设备。

(3)分布式控制系统。多台PLC及上位机可以互相通信，用于被控对象比较多的情况。

(4)远程I／O控制系统。远程I／O控制系统就是I／O模块不与PLC放在一起，而是远距离地放在被控设备附近。它是集中式控制系统的特殊情况。

3．硬件研制过程

(1)确定I／O设备：根据被控对象对PLC控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入/输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。

(2)选择合适的PLC类型：根据已确定的用户I/O设备，统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择合适的PLC类型，包括机型的选择、容量的选择、I/O模块的选择、电源模块的选择等。

(3)分配I/O点：分配PLC的输入／输出点，编制输入／输出分配表，画出输入／输出端接线图。

4．软件研制过程

(1)采用模块化程序结构设计软件，首先将整个软件分成若干功能模块；

(2)编写控制系统的逻辑关系图；

(3)绘制各种电路图；

(4)编制PLC程序并进行模拟调试；

(5)现场调试；

(6)编写技术文件并现场试运行。

2.1 控制电机类

2.1.1 基于PLC的步进电机的控制系统设计

1．设计任务

设计一个步进电机的运行轨迹的控制系统，能够控制步进电机正反转和定点起停。硬件上要有PLC的应用、隔离电路、位置开关的应用，软件上要应用PLC的开发环境-Step 7进行编程完成控制过程。

2．设计要求

① 学习PLC的原理与应用，掌握PLC的硬件接口电路设计和软件编程，学习步进电机的工作原理，设计位置开关处理电路，PLC和步进电机之间要有电隔离。

② 编写控制程序，要求能实现步进电机两个工作流程。第1个流程是正转40000转，停机2分钟，然后反转20000转，停机2分钟，然后继续反转20000转，回到原点，开始下一个工作流程。第2个流程是正转，直到收到第一个位置开关信号，停机2分钟；然后反转直到收到第二个位置开关信号，停机2分钟；继续反转回到原点（原点也有位置开关信号），收到原点位置信号，停机。电机的起停命令、工作方式转换命令均由PLC发出。

③ 完成整个系统的软件和硬件调试，最后联机实现要求功能，并撰写设计报告。

2.1.2 基于PLC的伺服电机的控制系统设计

1．设计任务

设计一个伺服电机控制系统，采用数字输出控制和模拟输出控制两种方式，实现伺服电机位置控制和速度控制。

2．设计要求

① 学习PLC的原理与应用，掌握PLC的数字输出和PWM输出及硬件接口电路设计，学习伺服电机的工作原理，掌握位置控制和速度控制的基本方法，设计伺服电机位置控制和速度控制的硬件电路，PLC和伺服电机控制器之间要有电隔离。

② 编写控制程序，要求位置控制能实现如图5-1所示的系统工作方式，速度控制能实现如图5-2所示的系统工作方式，而且要求控制系统动态性能稳定，伺服电机的起停命令、工作方式转换命令均由PLC发出。

图5-1 位置控制方式

图5-2 闭环控制方式

2.1.3基于PLC的直线电机控制系统设计

1．设计任务

设计一个直线电机控制系统完成三地送料小车的行程，三个地点装三个行程开关，还要加进去三个运行开关，这样系统可以自动运行，也可以手动运行。

2．设计要求

SQ1、SQ2、SQ3分别是安装在甲、乙、丙三点的行程开关，SB1、SB2、SB3分别是正向启动开关、反向启动开关、停止开关。小车的运行方式分为手动、自动（单步、单周、连续）两种。每个运动周期为：

① 小车从甲点出发，先在甲点停30 s。

② 小车向右行驶，到达乙点碰行程开关SQ2后停止。

③ 在乙点停60 s。

④ 小车向左运动，到达甲点(SQl)停止。

⑤ 在甲点停30 s。

⑥ 小车向右运动，过乙点到达丙点(SQ3)处停止。

⑦ 在丙点停90 s。

⑧ 小车向左运行，到达甲点停止。2.2 调速系统类

2.2.1 基于PLC的电机正反转和多段速控制设计

1．设计任务

设计一个完整的控制系统，能够控制电机正反转和多段速。硬件上要有PLC的应用及隔离电路、变频器的应用，软件上要应用PLC的开发环境-Step 7进行编程，完成控制过程。

2．设计要求

① 学习PLC的原理与应用，掌握PLC的硬件接口电路设计和软件编程，设计系统硬件电路，PLC和变频器之间要有电隔离。

② 编写控制程序，要求能实现如图2-1和图2-2所示的系统工作方式。而且工作方式1和工作方式2在停机不停电状态下可以转换，在开机情况下不能转换。起停命令、工作方式转换命令均由PLC发出。

图2-1 电机正反转工作方式

图2-2 电机多段速工作方式

③ 完成整个系统的软件和硬件调试，最后联机实现要求功能，并撰写设计报告。

2.2.2 基于PLC的通风系统风量有级控制设计

1．设计任务

设计一个通风系统风量的控制系统，能够根据负荷控制两台风机的速度和起停，只有1台变频器，而风机是2台，所以要用到交流接触器进行切换。在硬件上要有PLC的应用、隔离电路、交流接触器的应用、变频器的应用，软件上要应用PLC的开发环境-Step 7进行编程，完成控制过程。

2．设计要求

① 学习PLC的原理与应用，掌握PLC的硬件接口电路设计和软件编程，设计控制系统的硬件电路，PLC和变频器之间要有电隔离，两台风机的切换要安全稳定。

② 编写控制程序，要求能实现如图2-3所示的系统工作方式，而且要求成本最低，风机切换要稳定，更要安全。风机的起停命令、工作方式转换命令均由PLC发出。

③ 完成整个系统的软件和硬件调试，最后联机实现要求功能，并撰写设计报告。

图2-3 通风系统正反转工作方式

2.3 过程控制类

2.3.1 基于PLC的高楼供水液位控制系统设计

1．设计任务

设计一个高楼供水控制系统，能够维持液位恒定，需要对液位进行监测，控制水泵进行给水。

采用两个水箱，一个高位水箱，一个低位水箱，高位水箱向低位水箱放水，低位水箱由水泵向高位水箱送水，保持高位水箱水位恒定。

2．设计要求

① 学习PLC的原理与应用，掌握PLC的硬件接口电路设计和软件编程，学习过程控制的工作原理，设计液位监测处理电路。

② 编写控制程序，要求能实现高楼供水液位恒定。硬件上能检测水箱的水位，根据水位的变化控制水泵进行给水，保证水箱水位浮动小。

③ 完成整个系统的软件和硬件调试，最后联机实现要求功能，并撰写设计报告。

2.3.2 基于PLC的高楼供水流量控制系统设计

1．设计任务

设计一个高楼供水控制系统，能够维持出水口流量稳定，需要对出水口水压进行监测，控制水泵对水箱的给水。

采用两个水箱，一个高位水箱，一个低位水箱，高位水箱向低位水箱放水，低位水箱由水泵向高位水箱送水，高位水箱放水的流量要保持稳定。

2．设计要求

① 学习PLC的原理与应用，掌握PLC的硬件接口电路设计和软件编程，学习过程控制的工作原理，设计出水口水压监测处理电路。

② 编写控制程序，要求能实现高楼供水流量稳定。硬件上能检测水箱的出水口水压，根据水压的变化控制水泵进行给水，保证水箱水压浮动小。

③ 完成整个系统的软件和硬件调试，最后联机实现要求功能，并撰写设计报告。

2.3.3物流仓库控制系统设计

1．设计任务

设计一个仓库物流的控制系统，能够对货物根据重量进行分类分拣，不同的货物需分类存放。

一共有；3类货物：50 g，100 g，200 g。需要2个压力传感器，3个执行机构。传送带把货物送到第1站台，检测重量，如果小于等于50 g则执行机构推货物进1号仓，否则继续传送到第2号站台，再检测重量；如果小于等于100 g则执行机构推货物进2号仓，否则继续传送到第3号站台，执行机构推货物进3号仓。

2．设计要求

① 学习PLC的原理与应用，掌握PLC的硬件接口电路设计和软件编程，学习物流仓库控制的工作原理，设计仓库货物分类处理电路。

② 编写控制程序，要求能实现根据货物重量（压力）分类货物，而且能够根据要求取货物。硬件上能检测货物重量，识别3类货物，根据重量存放或者取货物。

③ 完成整个系统的软件和硬件调试，最后联机实现要求功能，并撰写设计报告。

2.3.4 基于PLC的电动大门控制系统设计

1．设计任务

设计一个电动大门控制系统，完成电动大门的开关功能，两边装有两个行程开关和两个红外检测传感器，还有3个运行开关，这样系统可以自动运行，也可以手动运行。

2．设计要求

PLC是控制系统的核心，能检测两边安装的两个行程开关。还要实现手动正向启动开关、反向启动开关、停止开关。电动大门的运行方式分为手动、自动两种。每个运动周期为电动大门从甲边出发，到达乙边后停留40 s，从乙边往甲边发送红外信号，如果没有返回信号则电动大门从乙地回到甲地，如果有返回信号则继续等待下一个40 s。

手动方式则需要PLC控制电动大门的运行和停止：

2.3.5 全自动售货机的控制

1.概述

自动售货机由于新奇、高档，且灵活、方便，因此深受广大市民欢迎。自动售货机最基本的功能是对投入的货币进行运算，并根据所投入的货币数值判断是否能够购买某种商品，并作出相应的反应。因此，售货机应能够辨识机内包含的商品，能够对所投入的币值进行累计，并提供所要购买的商品。当按下选择商品的按钮时，售货机根据投入的币值，启动电动机，提取商品到出货口，顾客取出商品，完成此次交易。它还有识币系统、货物和货币的传送系统来实现完整的售货功能。

在实际生活中所见到的售货机，其基本功能就是对投入的货币进行运算，并根据货币数值判断是否能够购买某种商品，并作出相应的反应。自动售货机的工作流程如图2-4-1所示。

图2-4-1 自动售货机的工作流程

2.控制要求

售货机中有8中商品，其中01号商品（代表第一种商品）价格为3.20元，02号商品为4.50元，其余类推。现投入1个1元硬币，当投入的货币超过01商品的价格时，01商品的选择按钮处应有变化，提示可以购买，其他商品同比。当按下选择01商品的价格时，售货机进行减法运算，从投入的货币总值中减去01商品的价格，同时启动相应的电动机，提取01号商品到出货口。此时售货机继续等待外部命令，如继续交易，则同上；如果此时不再购买而按下退币按钮，售货机则要进行退币操作，退回相应的货币，并在程序中清零，完成此次交易。由此看来，售货机一次交易要涉及加法运算、减法运算以及在退币时的除法运算，这是它的内部功能。另外，还具有货物选择、出货、投币及数额显示功能，并且有货币识别系统和货币的传动来实现完整的售货、退币功能；可24h连续运转，自动找零，实现真正的自动售卖；具有制冷、加热转换功能，可根据季节变换进行设定，使饮料处于最佳饮用温度，提高饮料销量；具有多重防盗设计和节能环保设计。

3.设计任务

(1)完成设计方案；(2)(3)(4)(5)设计控制程序；

输入/输出地址分配；

绘制主电路和PLC的控制电路； 实验调试；

(6)编写设计说明书；(7)元器件型号的选择；

2.3.6 水塔液位的PLC控制

1.概述

在自来水供水系统中，为解决高层建筑的供水问题，修建了水塔。当水塔水位达到高水位时，高液位传感器发出停机信号，各个电动机组停止运行。当水塔水位低于低水位时，低液位传感器自动发出开机信号，系统自动按顺序降压启动。水塔有固定的高度，正常水位变化有一定的范围，为保证水塔的正常水位，需要用水泵为其供水。水泵房有3台泵用异步电动机，交流380V，220kW。正常运行时，2台电动机运转，l台电动机备用。

2.控制要求

(1)因电动机功率较大，为减少启动电流，电动机采用Y_△降压启动，并要错开启动时间(间隔时间为l0s)。

(2)为防止某一台电动机因长期闲置而发生锈蚀，备用电动机可通过预置开关预先随意设置。如果未设置备用电动机组号，则系统默认为3号电动机组为备用。

(3)每台电动机都有手动和自动两种控制状态。在自动控制状态时，不论设置哪一台电动机作为备用，其余的两台电动机都要按顺序逐台启动。

(4)在自动控制状态下，如果由于故障使某台电动机组停车，而水塔水位又未达到高水位时，备用电动机组自动降压启动；同时对发生故障的电动机组根据故障性质发出停机报警信号，提请维护人员及时排除故障。当水塔水位达到高水位时．高液位传感器发出停机信号，各个电动机组停止运行。当水塔水位低于低水位时，低液位传感器自动发出开机信号，系统自动按顺序降压启动。

(5)因水泵房距离水塔较远，所以每台电动机都有就地操作按钮和远程操作按钮。

(6)每台电动机都有运行状态指示灯（运行、备用和故障）。

(7)液位传感器要有位置状态指示灯。3.设计任务

(1)完成设计方案；

(2)设计控制程序；

(3)输入／输出地址分配；

(4)绘制主电路和PLC的控制电路；

(5)实验调试；

(6)编写设计说明书；

(7)元器件型号的选择。

2.3.7 十字路口带倒计时显示的交通信号灯控制

1.概述

系统框图见图2-6-1。

图2-6-1 系统框图

2.控制要求

(1)南北方向为主干道，绿灯亮的时间比东西方向次干道绿灯亮的时间多一倍，黄灯间隔0.5s闪烁3s后切换到红灯。信号灯工作时序图见图2-6-2，一次循环共需96s。

(2)时序图。

图2-6-2 信号灯工作时序图

(3)主干道的数码显示应该与红、黄、绿灯同步，且两条主、次干道应该一样显示。例如：南北方向绿灯亮时，东西方向和南北方向均应显示数字63(绿灯亮60s，黄灯亮3s)，然后隔秒减1；当减到0时，换成东西方向绿灯亮，南北方向红灯亮，此时数码管应显示33，然后隔秒减1；当减到0时，再进行切换，完成一次工作循环。

(4)有白天／夜间操作转换开关、运行／停止开关、紧急操作开关1号和2号，其功能如下：

1)白天／夜间操作转换开关在“白天”位置时，按上述时序正常工作；在“夜间”位置时，两边均只有黄灯闪烁。运行开关在接通电源时，方可切换白天／夜间开关。

2)开关在“运行”位置时，系统启动；在“停止”位置时，系统关闭。

3)当有特殊情况（如事故）需某一方向的绿灯一直亮时，则应用紧急操作开关实现此功能。例如：1号开关=“1”时，南北方向绿灯一直亮，东西方向红灯一直亮；2号开关=“1”时，东西方向绿灯一直亮，南北方向红灯一直亮。若关闭紧急开关，则系统恢复正常。

3.设计任务

(1)完成设计方案；

(2)设计控制程序；

(3)输入/输出地址分配；

(4)绘制主电路和PLC的控制电路；

(5)实验调试和元器件型号的选择；

(6)编写设计说明书。

2.3.8 全自动洗衣机的控制

1.概述

全自动洗衣机已经是普及的家用电器，并且现在工业用的全自动洗衣机由于其特殊性，也越来越多地采用PLC、变频器和触摸屏控制。该控制对象具有如下功能：波轮式全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安装的。外桶固定，作盛水用；内桶可以旋转，作脱水（甩干）用。内桶的四周有许多小孔，使内外桶水流相通。洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀控制。进水时，控制系统使进水电磁阀打开，将水注入外桶；排水时，使排水电磁阀打开，将水由外桶排到机外。洗涤和脱水由同一台电动机拖动，通过电磁阀离合器来控制，将动力传递给洗涤波轮或甩干桶（内桶）。电磁离合器失电时，电动机带动洗涤波轮实现正、反转，进行洗涤；电磁离合器得电时，电动机带动内桶单向旋 转，进行甩干（此时波轮不转）。水位高低分别由高低水位开关进行检测，启动按钮用来启动洗衣机工作。

2.控制要求

启动时，首先进水，到高位时停止进水，开始洗涤。正转洗涤15s，暂停3s后反转洗涤15s，暂停3s后再正转洗涤，如此反复30次。洗涤结束后开始排水，当水位下降到低水位时，进行脱水（同时排水），脱水时间为l0s。这样完成一次从进水到脱水的大循环过程。

经过3次上述大循环后（第2、3次为漂洗），进行洗衣完成报警，报警l0s后结束全部过程，自动停机。

此外，还要求可以按下排水按钮以实现手动排水；按下停止按钮以实现手动停止进水、排水、脱水及报警。

3.设计任务

(1)完成设计方案；

(2)设计控制程序；

(3)输入／输出地址分配；

(4)绘制主电路和PLC的控制电路；

(5)实验调试和元器件型号的选择；

(6)编写设计说明书。

2.3.9 花式喷水池的控制

1.概述

在游人和居民经常光顾的场所，如公园、广场、旅游景点及一些知名建筑前，经常会修建一些喷泉供人们休闲、观赏，这些喷泉。按一定的规律改变喷水花样。当系统控制要求发生变化时，只需要改变程序，硬件接线不变或作较小变动即可，方便、简单。

图2-9-1(a)中4为中间喷水管，3为内环状喷水管，2为中环形状喷水管，1为外环形状喷水管。图2-9-1(b)中的选择开关有4种选择，可分别用4个开关模拟实现；单步，连续开关为“1”=单步，“0”=连续，其他为单一功能开关。

图2-9-1 花式喷水池嘴布局示意图和控制开关面板图

(a)喷嘴布局；(b)控制开关面板

2.控制要求

(1)水池控制电源开关接通后，按下启动按钮，喷水装置即开始工作；按下停止按钮，则停止喷水。工作方式由“选择开关”和“单步／连续”开关来决定。

(2)“单步／连续”开关在单步位置时，喷水池只运行一个循环；在连续位置时，喷水池反复循环运行。

(3)方式选择开关用以选择喷水池的喷水花样。1～4号喷水管的工作方式选择如下：

1)选择开关在位置“1”。按下启动按钮后，4号喷水，延时2s，3号喷水，再延时2s，2号喷水，再延时2s，1号喷水，接着一起喷水15s为一个循环。

2)选择开关在位置“2”。按下启动按钮后，1号喷水，延时2s，2号喷水，再延时2s，3号喷水，再延时2s，4号喷水，接着一起喷水30s为一个循环。

3)选择开关在位置“3”。按下启动按钮后，l、3号同时喷水，延时3s后，2、4号同时喷水，1、3号停止喷水；交替运行5次后，再1～4号全部喷水30s为一个循环。

4)选择开关在位置“4”。按下启动按钮后，喷水池1～4号水管的工作顺序为：1→2→3→4按顺序延时2s喷水，然后一起喷水30s后，1～4号水管分别延时2s停水，再等待Is，由4→3→2→1反序分别延时2s喷水，然后再一起喷水30s为一个循环。

(4)无论在什么工作方式下，按下停止按钮，喷水池都立即停止工作，所有存储器复位。

3.设计任务

(1)完成设计方案；

(2)设计控制程序；

(3)输入／输出地址分配；

(4)绘制主电路和PLC的控制电路；

(5)实验调试产

(6)元器件型号的选择；

(7)编写设计说明书。

2.3.10 皮带运输机传输系统的控制

1.概述

皮带运输机传输系统越来越多地采用PLC控制，图2-10-1是皮带运输机传输系统装置的示意图。皮带运输机传输系统由电动机拖动四条传送带，每条传送带都有一个故障或超载开关。

图2-10-1皮带运输机传输系统装置示意图

2.控制要求

(1)皮带运输机传输系统由Ml、M2、M3、M4四台电动机带动。操作操作顺序如下：

启动时：M4→M3→M2→Ml(分别间隔5s)。

停止时：Ml→M2→M3→M4(分别间隔5s)。

(2)当某条皮带机发生故障时，该皮带机及其前面的皮带机立即停止，而其后的皮带机则待料运完后才停止。例如M2出故障，M2和M1立即停止，经5s延时后，M3停，再经过5s，M4停。

(3)设置故障调试开关。

3.设计任务

(1)完成设计方案；(2)设计控制程序；

(3)输入／输出地址分配；

(4)绘制主电路和PLC的控制电路；(5)实验调试；(6)元器件型号的选择；(7)编写设计说明书。

2.3.11 流水作业的计数与定时控制系统

1．控制要求

某罐头包装流水线，一个包装箱能装24罐，要求每通过24罐，流水线要暂停6秒，等待封箱打包完毕，然后重启流水线，继续装箱。按停止键则停止生产。

2．系统分析

为了实现上述要求，有两个工作要做：一是对24罐计数；一是对6秒钟停顿定时，并且两者之间又是相互关联的。画出工作流程及相应的时序图。

3．硬件设计

(1)列出PLC的I/O分配表，并画出PLC的I//O接线图；

(2)选择PLC的机型及I/O模块的型号，进行系统配置并校验主机的电源负载能力；

(3)设计必要的安全保护措施，例如，短路保护、过载保护、失电压保护、超程保护等。

4．软件设计

(1)采用模块化程序结构设计软件，首先将整个软件分成若干功能模块；

(2)编写控制系统的逻辑关系图；

(3)绘制各种电路图；

(4)编制PLC程序并进行模拟调试；

(5)现场调试；

(6)编写技术文件并现场试运行。电力电子装置类专业课程设计

3.1 开关电源设计

1．设计任务

设计一个开关电源，交流市电输入，稳定多路直流输出。开关电源一般分为4个部分： ① 交流电源输入经整流桥和滤波器变成直流。

② 通过高频PWM≤脉冲宽度调制）信号控制开关管，将整流得到的直流加到开关变压器初级上。③ 开关变压器次级感应出高频电压，经整流滤波供给负载。

④ 输出部分通过隔离电路反馈给控制电路，控制网Ⅲ占空比，以达到稳定输出的目的。

2．设计要求

① 开关电源控制方式不限，输入电压AC180 V～250 V，输出电压DC±5V、±12 V，输出功率35 W，输出电压纹波系数<2%，要有输出短路保护。

② 完成整个系统的原理图和硬件印刷电路设计，并进行硬件调试，撰写设计报告。

3.2 充电器设计

1．设计任务

设计一个充电器，能够利用太阳能电池对电池进行充电，同时能够实现太阳能蓄电池和市电切换，使之成为一款绿色的环保节能的充电器。

2．设计要求

① 学习电力电子技术，掌握DC/DC变换技术和AC/DC技术，设计一个能充输出电流5A、电压6.5 V的5出头的充电器。要求纹波系数小于1%。

② 完成整个充电器的原理图和硬件印刷电路板图的绘制，并进行硬件调试，撰写设计报告。

3.3 无功补偿控制电路设计

1．设计综述

设计一个无功补偿控制电路，在采样的基础上，完成移相、幅值调整等功能。

无功是电能转换为其他形式能的前提，它为电能的输送、转换创造了条件。没有它，变压器就不能变压与输送电能；没有它，电动机的旋转磁场就建立不起来，电动机就无法转动。但是，无功又会造成有功功率的损耗和电压质量的降低，这不仅影响电力网的安全经济运行，而且也影响产品的质量。为此，根据用电设备消耗无功的多少，在负荷较集中、无功消耗较多的地点增设无功控制点，平衡无功。

2．设计要求

① 学习并掌握无功补偿的原理，设计单相无功补偿控制电路，移相范围为00～1500，幅值调整范围20%～80%（以同步信号为准）。

② 画出系统原理图、印制板图，完成电路的设计和调试。

3.4 逆变器控制电路设计

1．设计任务

设计三相逆变器控制电路，输出l Hz～60 Hz，控制对象是IGBT或功率场效应管。

2．设计要求

① 掌握逆变器系统的工作原理和控制方式，对控制电路、驱动电路、被控对象有较清楚的了解。设计三相变频器的控制电路，控制对象是用IGBT或功率场效应管组成的主电路，控制电路的核心采用单片机，输出频率1 Hz～60 Hz，输出电压幅值50%～90%，采用数码管显示输出频率。

② 画出系统原理图、印制电路板图，完成电路的设计和调试。

3.5 UPS控制电路设计

1．设计任务

设计一个简单的UPS控制电路，能完成UPS的基本启动和充电供电功能。UPS基本原理是AC/DC及DC /AC变换，也就是利用电力电子器件将市电（或自备发电机电力）重新造出高质量的交流电源（稳频、稳压、净化、不间断电源）送给负载使用。

UPS是当市电输入正常时，负载由市电供电；而当市电输入异常时，由后备电池通过逆变把直流电转变为交流电(DC/AC)给负载供电的一种UPS电源。它由充电电路、逆变器、蓄电池组、切换开苯、输出变压器和控制电路组成。其中，逆变器仅由蓄电池供电，即市电正常时，逆变器不工作，当在逆变状态时，输出方波电压。输出变压器在市电正常情况下起交流稳压器的作用，在逆变时起变压器的作用。

2．设计要求

① 学习电力电子技术，掌握DC/AC变换技术和AC/DC技术，设计能控制输出电流15 A、电压220 V的UPS。

② 完成整个UPS控制电路的原理图和硬件印刷电路板图的绘制，并进行硬件调试，撰写设计报告。

3.6 单相双半波晶闸管整流电路设计

1．设计任务

设计一个简单双半波晶闸管整流电路，包括控制电路和主电路。二极管整流电路只能将交流电变成电压固定的直流电，而许多直流负载要求它的电压大小能无级调节，用晶闸管组成的可控整流电路就能将交流电变成电压大小可调的直流电。晶闸管是一种可控的硅二极管，能适应高电压大电流的要求，属于功率半导体器件。它具有体积小、重量轻、效率高、寿命长和使用方便等优点，被广泛应用于直流调压、交流调压和逆变等场所。

2．设计要求

学习电力电子技术，掌握AC/DC技术，设计能输出电流10A电压可调的直流电源，要求控制电路有误触发保护。

电气测量技术课程教学模式改革探索 第3篇

关键词：电力测量技术 课程 教学模式 改革

中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2012）11（b）-0090-011　电子测量技术课程教学改革的必要性

1.1　教材难而陈旧，难以适应电气测量行业发展

当前电气测量的理论教材普遍内容陈旧，更新速度慢，教材中的理论知识深较难。例如示波器工作原理的介绍，其中所涉及的具体电路较为复杂，学生难以理解，由此对教学效果造成了严重影响，而电子测量仪器的发展较为迅速，电子测量仪器发展十分迅速，电气仪器的技术含量持续提高，尤其的电子测量仪器与微型计算机结合的自动测试系统在行业中获得了较为广泛的应用。

1.2　教学内容缺乏实用性，难以培养学生的实践动手能力

电气测量技术课程的综合性、实践性较强，实际的教学过程中应注重课程的实用性、新颖性和可操作性，持续培养学生的实践动手能力、综合运用所学知识能力以及岗位适应能力。

1.3　教学方法落后，缺乏科学的课程考核体系

电气测量技术的教学中，传统教学法所采用的灌输教学方法以及过分偏重讲解的教学方式，随着电气测量技术教学的发展以及高职教育的发展，已经越来越难以适应实际的发展需要。当前，高等职业教育改革的逐渐深入，要求实际教学与高职学生的实际状况相结合，同时还要与相应专业发展对人才的需要相一致。

2　电气测量技术课程教学模式改革应遵循的原则

2.1　职业性原则

电气测量技术课程教学模式的改革应遵循高等职业教育的发展需要以及对人才的培养需要，将实际的教学改革与学生的培养模式结合起来，高职教育定位于特定的职业岗位，由此高职的课程教学应将职业岗位的要求与教学改革相结合，实现课程体系和教学内容的改革，建立重视职业能力培养的课程标准。通过电气测量行业的标准制定教学大纲和教学技术，及职业能力分析为基础，确定教学知识点，突出课程教学的主要内容。

2.2　开放性原则

开放性原则也就是高等的职业教育具有明显的行业以及企业背景，由此在电气测量技术课程教学模式改革中，应尽量实现高职教育与行业的合作课程开发，实施课程教学，实现学校的实际教学内容与实际工作保持一致，将校内专业成绩的考核与实际企业实践考核相结合，将课程与岗位实习地点相结合的教学模式和体制。

2.3　实践性

电气测量技术课程的综合性和实践性较强，实践性原则是课程改革的基本要求，也是高等职业教育人才培养的目标，电气测量技术课程的设计以及实践实验中应注重学生职业实践能力的培养，注重理论知识的實际运用与社会实践的结合教学。

3　多媒体技术的应用

3.1　有效激发学生学习兴趣

电气测量技术课程中的部分概念较为抽象，难以理解，教师难以用语言描述和表达，若是采取多媒体的教学方式，则可直接将抽象概念展现在学生面前，形象直观，让学生形成深刻印象，由此也容易理解，使教学由难到易，化繁为简，有效激发学生的学习积极性，激发学生的学习兴趣，有效提高课堂教学的效果。

3.2　实现教学实验的模拟

电气测量技术课程受到课时的限制，一般并不安排教学实验，但课程中的部分知识必须通过实验演示才能达到较好的教学效果，此时可利用多媒体技术实现教学实验的模拟。

3.3　制作多媒体课件

多媒体的教学是一种教学艺术，要扮演好教师在实际教学中的主导角色，多媒体课件的制作有着重要的作用，同时教师对学生的引导也有着十分重要的作用。多媒体课件的制作时应遵循相应的原则：首先，应选择合理的教学材料，避免简单将书本上的内容搬到多屏幕上；其次，应明确教学的中心和重点，注重教学难点的突破；再次，巧妙组织课程内容，创新安排教学进程；最后，不必一味追求学科体系的系统性，课程安排应短小精炼。同时课程教学中还应将多媒体教学与传统教学方法的结合，做到有需要时有效中断，及时离开多媒体教学平台，结合板书，加强和学生之间的沟通交流，为学生的学习创造一种良好的教学范围和环境。

4　电气测量技术课程教学模式改革探索

4.1　构建电子测量技术课程体系

电气测量技术课程涉及的学科以及领域十分广泛，包括电路、模电、数电以及计算机等多学科的知识和内容，要实现电气测量技术课程的教学模式改革，教师在实际的教学过程中还应重新构建电气测量技术课程的教学体系，使用综合化的方法，将电气测量技术课程所涉及到的内容进行重新整合。根据高职教育人才培养的要求，将电气测量技术所涉及到的专业知识，将理论教学分为基础理论、仪器设备的使用和新技术以及新仪器的介绍三个部分。

4.2　加强实践技能训练，结合教学与生产

高等职业教育以培养技术应用型人才为根本的目标，从而应加强学生的专业技能，由此在电气测量技术的教学中，应建立与各理论模块内容相适应的实验实训项目，实际又可分为基本的实验和自拟实验。

4.3　建立完善的课程考核体系

电气测量技术的课程教学改革不仅应建立科学的课程教学体系，改善课程的教学模式，还应注重学生分析问题、解决问题等实践能力和职业技能的培养，注重学生的学习过程评价。由此，传统的考核评价体制已难以满足现代教学的实际需要，应建立完善的、科学合理的课程考核体系，将学生的实践能力、学习态度渗透到课程考核和评价体系中，形成综合的专业考评体系。通过加强实验的实训环节，强化对学生实际能力的考核，促进学生注重专业知识的理解和实际动手能力的培养。例如学生成绩评定由平时成绩、课堂表现、实验实训成绩和期末成绩四部分组成，其构成比例为20∶10∶30∶40。这样的评价标准，不仅能检查学生学习状况，促进在课堂教学中的纪律性，实现了对学生平时学习的监督；同时也为电气测量技术的课程增加了新的考核项目，并实现了灵活多样的考核方式，加强了学生能力的培养，突出了高职学生的知识应用。

参考文献

[1]赵锐.“电气测量技术”课程教学模式改革探索[J].合肥工业大学学报：社会科学版，2010（2）.

电气制图课程的改革与研究 第4篇

1 教学内容改革

在电气制图课程教学的过程中, 教师主要是对学生进行专业的课程讲授, 从而使得学生们在课堂学习的过程中, 对电气制图的基本知识有着一定的了解。但是在传统课程教学的过程中, 教师们主要是采用讲授的方法来进行知识传播, 这就使得学生在课堂理论学习的过程中, 缺乏积极性, 从而使得电气制图课程教学的质量受到一定的影响, 从而使得学生在日常课程教学的过程中, 无法对其相关的理论知识进行准确的掌握, 因此我们就要对电气制图课程教学内容进行使得的改进, 从而使得电气制图课程的教学质量得到进一步的提高。

在电气制图课程教学的过程中, 所涉及到的教学内容有很多, 其中主要包括了电气制图的基础自身、计算机辅助系统的设计、电气工程图的绘制等。因此我们在对其教学内容进行改革的过程中, 就主要是通过这几个内容进行处理, 从而将电气制图课程中所涉及到的内容有机的结合为一体。此外, 我们除了要对电气制图课程中所涉及到的内容进行综合处理以外, 还要将一些先进的教学理论应用到其中, 从而将理论学习和实际操作有机的结合在一起, 并且如果在电气制图课程教学中遇到一件问题, 我们还要积极的鼓励学生对这些问题进行思考, 依靠自己的能力来解决这些问题, 这样不仅可以使得学生的创新能力得到进一步的提升, 还有利于学生对电气制图课程教学积极性的培养。而且, 我们在对电气制图课程的教学内容进行创新的过程中, 还可以将一些先进的科学技术应用到其中, 这就使得电气制图课程的教学质量得到了进一步的改进和完善。

2 教学模式改革

在传统的电气制图课程教学过程中, 由于人们都是采用的讲授教学的方法来进行知识的传播, 这就使得科学枯燥乏味, 使得学生对电气制图课程的兴趣无法提供, 因此教师在课程教学的过程中, 还要对电气制图课程的教学模式进行改革, 从而使得学生在日常学习过程中的主观能动性得到进一步的提高, 提供电气制图课程教学的质量。

对于电气专业学生而言, 电气符号、电子电路、电力控制线路等图示的认识与绘制能力很重要。因此, 电气工程图的绘制是本课程的学习重点。所以, 我们减少了机械制图的内容, 增加了电气工程制图与识图等内容, 并精讲细讲。在每次授课前, 教师先给学生分配任务, 引导学生掌握完成任务的基本思路、方法后, 再让学生去讨论任务、分析任务、完成任务。在此过程中, 学生可以顺利建构起知识结构。这种让学生边学边用的“任务驱动式”教学, 能激发和培养学生的学习兴趣, 充分发挥学生的主观能动性;能够化抽象为具体, 化枯燥为有趣, 使学生愿意去操作和掌握。当学生完成了某一任务, 并得到教师的肯定评价后, 内心就会产生一种喜悦感, 一种成就感, 形成一种冲击力, 这种力量不仅能增强学生的自信心, 还能提高学生学习知识和技能的兴趣。另外, 在授课过程中, 多采用启发式、互动式教学, 激活学生思维, 诱导思维方向, 唤起学生发现问题、探索问题的兴趣, 营造出活跃有趣的课堂氛围。

3 教学手段改革

在授课过程中, 可以采用多种教学手段激发学生的想象力和创造力。如, 学生刚接触本课程时, 专业知识和感性知识较少, 很多学生对于立体几何的概念还很模糊, 空间想象能力较差。我们可以将多媒体课件应用于教学中, 将一些用语言与粉笔难以来描述清楚的内容用课件、CAD软件直观、生动、立体地表现出来。同时, 可以将动画、三维视图等引入多媒体课件, 提升教学效果。教师也可以配合模型、挂图的演示, 结合板书, 以及通过教师现场演示, 合理分配实践内容, 加强对学生的实践指导。总之, 应有效融合各种教学手段, 将手工绘图与计算机绘图有机结合。

4 调动学生兴趣、培养学生能力

课程的主要目标是培养学生的空间想象能力、计算机绘图能力、绘制和阅读电气工程图样能力。而完全的讲授模式使学生难以将理论知识与实际完全联系起来, 绝大部分学生只是在课堂上, 教师讲授时了解了, 课后可能很快遗忘, 根本来不及消化吸收课堂上学习的基本知识, 当然, 也很难把绘图的基本思想应用于实际工作中, 更难掌握绘制与阅读图样, 这是讲授模式所无法避免的弊端。因此, 在教学过程中要多与学生交流, 了解学生的学习心得, 抓住其求知欲、好奇心等心理特征, 适当加以引导, 培养其学习兴趣。我们就以“用Auto CAD软件绘制由线段构成的平面图形”这节课的教学过程为例, 从布置任务开始, 教师提示用不同的方法绘制平面图形, 学生找到最适合自己且快捷的绘图方式去独立完成。在此期间, 教师不直接回答学生提出的疑问, 而是让学生自己去查找资料, 相互交流、思考, 得出答案, 教师再给予评价。这样的教学过程会使学生学习兴趣更浓厚, 充满成就感, 更容易掌握知识, 教学效果和教学质量都能得到提高。

结束语

总而言之, 对电气制图课程的改进, 不仅可以培养学生的实践创新能力, 还使得学生在日常学习的过程中对电气制图课程教学的积极性得到了一定的改革, 致使学生对其相关的教学内容有着比较全面的了解, 让电气制图课程的教学质量得到有效的提高。不过对电气制图课程的改革并不是一朝一夕就依靠完成的, 我们还需要人们的不断努力, 在实践中来对其进行创新和改进。

摘要：在当前我国电气行业发展的过程中, 对电气制图课程的教学改革, 不仅可以提高人们的制图质量, 还使得学生的创新能力得到进一步的提升, 从而提高我国现阶段电气工作制图课程教学的质量。目前, 我们在对电气制图课程教学的过程中, 主要是从教学内容、教学模式以及教学手段等方面来进行改革, 从而使得学生们在电气制图课程中的积极性有着较大的提高。本文主要对电气制图课程改革的相关内容进行介绍, 以供参考。

关键词：电气工程制图,教学改革,创新

参考文献

[1]汪姝, 傅康.浅析中职学校电子专业教学改革探索[J].科技致富向导2013, 17.

电气课程改革 第5篇

110kv降压变电所电气部分设计

——第组

班级：电气班

姓名：

学号：

同组人：

时间：2011

XX大学XX学院电光系

一、原始资料

1.负荷情况

本变电所为某城市开发区新建110KV降压变电所，有6回35KV出线，每回负荷按4200KW考虑，cosφ=0.82,Tmax=4200h，一、二类负荷占50%，每回出线长度为10Km；另外有8回10KV出线，每回负荷2200KW，cosφ=0.82,Tmax=3500h，一、二类负荷占30%，每回出线长度为10km；

2.系统情况

本变电所由两回110KV电源供电，其中一回来自东南方向30Km处的火力发电厂；另一回来自正南方向40Km处的地区变电所。本变电所与系统连接情况如图附I—1所示。

图附I—1

系统示意图

最大运行方式时，系统1两台发电机和两台变压器均投入运行；最小运行方式时，系统1投入一台发电机和一台变压器运行，系统2可视为无穷大电源系统。

3.自然条件

本所所在地的平均海拔1000m，年最高气温40℃,年最低气温-10℃，年平均气温20℃，年最热月平均气温30℃，年雷暴日为30天，土壤性质以砂质粘土为主。

4.设计任务

本设计只作电气初步设计，不作施工设计。设计内容包括：①主变压器选择；②确定电气主接线方案；③短路电流计算；④主要电气设备及导线选择和校验；⑤主变压器及出线继电保护配置与整定计算⑥所用电设计；⑦防雷和接地设计计算。

二、电气部分设计说明书

（一）主变压器的选择（组员：丁晨）

本变电所有两路电源供电，三个电压等级，且有大量一、二级负荷，所以应装设两台三相三线圈变压器。35KV侧总负荷P=4.2×6MW=25.2MW，10KV侧总负荷P=2.2×8=17.6MW，因此，总计算负荷S为

S=(25.2＋17.6)/0.82MVA=52.50MVA

每台主变压器容量应满足全部负荷70%的需要，并能满足全部一、二类负荷的需要，即

S≥0.7

S30=0.7×52.20MVA=36.54MVA

且

S≥（25.2×50%＋17.6×30%）/0.82MVA=21.80MVA

故主变压器容量选为40MVA，查附录表Ⅱ-5，选用SFSZ9—40000/110型三相三线圈有载调压变压器，其额定电压为110±8×1.25%/38.5±5%/10.5KV。YNyn0d11接线，阻抗电压U%=10.5,U%=17.5,U%=6.5.（二）

电气主接线

本变电所110KV有两回进线，可采用单母线分段接线，当一段母线发生故障，分段断路器自动切除故障段，保证正常母线不间断供电。35KV和10KV出线有较多重要用户，所以均采用单母线分段接线方式。主变压器110KV侧中性点经隔离开关接地，并装设避雷器进行防雷保护。本所设两台所用变压器，分别接在10KV分段母线上。

电气主接线如图所示。

（三）短路电流计算（组员：

陆晓敏

於佳）

1.根据系统接线图，绘制短路等效电路图如图所示

取基准容量S=100MVA,基准电压U=115KV、U=U=37KV、U=10.5KV，则

I==KA=0.5KA

I=I==KA=1.56KA

I==KA=5.5KA

各元件电抗标幺值计算如下：

（1）

系统1电抗标幺值

X=

X=0.198

（2）

变压器T1、T2电抗标幺值

X=X=0.167

（3）

线路WL1电抗标幺值

X=0.091

（4）

线路WL2电抗标幺值

X=0.12

（5）

变压器T3电抗标幺值

X=0.167

（6）

三绕组变压器的电抗标幺值

主变压器各绕组短路电压为

U%=0.5×（U%+U%－U%）=10.75

U%=0.5×（U%+U%－U%）≈0

U%=0.5×（U%+U%－U%）=6.75

故各绕组电抗标幺值为

8*=X9*==

X10*=X11*=

X12*=X13*==

（7）35kv出线线路电抗标幺值

35KV出线型号为LGJ—120(见导线选择部分)，设线距为1500mm，查附录表2-15得x1=0.347欧姆/千米，则

X14*=0.347*10*100/(37*37)=0.253

2.系统最大运行方式下，本变电所两台主变器（简称主变）并列运行时的短路电流计算

在系统最大运行方式下，系统1两台变压器和两台变压器均投入运行，短路等效电路图如图所示

X15*=

==0.167+0.12=0.287

（1）K1点短路

系统1的计算电抗为

==0.274

查附录3-1汽轮发电机计算曲线的，系统1在0s、0.2s、∞时刻向K1点提供的短路电流分量有效值的幺值分别为

I”*=3.159,I0.2*=2.519,I*=2.283

系统2向K1点提供的短路电流为

Ik=

则流入K1点总得短路电流为

I”=I”*

=3.159kA+1.742kA=3.73kA

I0.2=I0.2*

=2.519kA+1.742kA=3.32

kA

I=

I=2.283kA+1.742kA=3.18

kA

（2）K2点短路

短路等效电路图如图所示。图中

图附Ⅰ-4

系统短路等效电路图

图附Ⅰ-6

X17*=

X18*=

X15*+

X17*+=0.274+0.135+

X19*=

X16*+

X17*+=0.287+0.135+

系统1的电抗为

Xc*=

X18*=0.572

查附录3-1汽轮发电机计算曲线得，系统1在0s，0.2s，时刻向K2点提供的短路电流周期分量有效值的标幺值分别为

I”*=1.45,I0.2*=1.3,I=1.68

系统2向K2点提供的短路电流为

Ik=

==2.771kA

则流入K2点总的短路电流为

I”=I”*=1.45kA+2.771kA=5.6kA

I0.2=I0.2*=1.3kA+2.771kA=5.31kA

I=

I=1.68kA+2.771kA=6.05

kA

（3）k3点短路

短路等效电路图如图附1-7所示。图中

图附1-7

X20*=

X21*=

X15*+

X20*+=0.243+0.219+

X22*=

X16*+

X20*+=0.274+0.219+

系统1的计算电抗为

Xc*=

X21*=0.757

查附录3-1汽轮发电机计算曲线得，系统1在0s，0.2s，∞时刻向K1点提供的短路电流周期分量有效值的标幺值分别为

I”*=1.091,I0.2*=1.002,I=1.2

系统2向K3点提供的短路电流为

Ik=

==7.483

kA

则流入K3点的短路电流为

I”=I”*=1.091kA+7.483kA=14.98kA

I0.2=I0.2*=1.002kA+7.483kA=14.37kA

I=

I=1.2kA+7.483kA=15.73

kA

（4）K4点短路

短路等效电路图如图附1-8所示。图中

图附1-8

X23*=

X17*+

X14*=0.388

X23*=

X17*+

X14*+=0.274+0.388+

则流入k4点总的短路电流为：

3.00kA

2.90kA

3.09kA

系统最大运行方式下，本变电所两台变压器一台运行一台备用时的短路电流计算及系统最小运行方式下短路电流计算过程与上述过程类似，限于篇幅，不一一罗列，仅将短路电流计算结果列于附录表I-1。

附录表

短路电流计算结果汇总表

主变压器运行方式

短路点

系统最大运行方式

系统最小运行方式

三相短路电流

三相短路电流

I″

I0.2

I∞

ish

I″

I0.2

I∞

ish

并列运行

k1

3.73

3.32

3.18

9.51

2.89

2.75

2.95

7.37

k2

5.60

5.31

6.05

14.28

5.10

4.94

5.28

13.01

k3

14.98

14.37

15.73

38.20

14.01

13.65

14.31

35.73

k4

3.00

2.90

3.09

7.65

2.79

2.73

2.82

7.11

一运一备

k1

3.73

3.32

3.18

9.51

2.89

2.75

2.95

7.37

k2

3.88

3.72

4.06

9.89

3.55

3.46

3.61

9.05

k3

8.99

8.73

9.13

22.92

9.01

8.84

9.08

22.98

k4

2.38

2.31

2.43

6.07

2.25

2.21

2.26

5.74

（四）主要电气设备的选择和校验（组员：

方民兴

付仁龙）

1.假想时间tima的确认

假想时间

tima等于周期分量假想时间tima·p和非周期分量假想时间tima·np之和。其中tima·p

可根据查图4-27得到，非周期分量假想时间tima·np可以忽略不计（因短路时间均大于1s），因此，假想时间tima就等于周期分量假想tima·p。不同地点的假想时间如附录表I-2

所示。

附录表I-2假想时间tima的大小

地点

后备保护动作时间tpr/s

断路器跳闸时间tQF/s

短路持续时间tk/s

周期分量假想时间tima·p/s

假想时间tima·p/s

主变110kV侧

0.1

4.1

3.73/3.18=

1.17

3.9

3.9

110kV母线分段

4.5

0.1

4.6

3.73/3.18=

1.17

4.4

4.4

主变35kV侧

3.5

0.15

3.65

5.60/6.05=

0.93

3.2

3.2

35kV母线分段

0.15

3.15

5.60/6.05=

0.93

2.6

2.6

35kV出线

2.5

0.15

2.65

5.60/6.05=

0.93

2.2

2.2

主变10kV侧

0.2

3.2

14.98/15.73=0.95

2.7

2.7

10kV母线分段

2.5

0.2

2.7

14.98/15.73=0.95

2.3

2.3

2.高压电气设备的选择与校验

（1）主变110kV侧

主变110kV侧计算电流，由于110kV配电装置为室外布置，故断路器选用SW4-110/1000型；隔离开关选用GW4-110D/600型；电流互感器选用LCWD2-110，变比为Ki=400/5，级次组合为0.5/D/D，1s热稳定倍数为35，动稳定倍数为65；电压互感器和避雷器分别选用JCC2-110型和FZ-110型。各设备有关参数见附录表I-3。

附录表I-3

主变110kV侧电气设备

安装地点电气条件

设备型号规格

项目

数据

项目

SW4-110/1000断路器

GW4-110D/600隔离开关

LCWD2-110电流互感器

JCC2-110电压互感器

FZ-110避雷器

210

1000

600

400/5

3.32

18.4

10.26

36.77

36.2

2205

980

196

110kV母线与110kV侧进线的电气设备与主变110kV侧所选设备相同。

（2）主变35kV侧计算电流，故断路器选用SW2-35/1000型，隔离开关选用GW5-35G/1000型，电流互感器选用LCWD1-35型，电压互感器和避雷器分别选用JDJJ-35型和FZ-35型。各35kV电气设备有关参数见附录表I-4。

附录表I-4

主变35kV侧电气设备

安装地点电气条件

设备型号规格

项目

数据

项目

SW2-35/1000断路器

GW5-35G/1000隔离开关

LCWD1-35电流互感器

JDJJ-35电压互感器

FZ-35避雷器

600

1000

1000

1200/5

5.478

24.8

15.19

115.4

1089

2500

2079.4

35kV母线与35kV出线电气设备的选择方法与主变35kV侧相同，从略。

（3）主变10kV侧

主变10kV侧计算电流，故断路器选用SN10-10Ⅲ/3000型，隔离开关选用GN10-10T/3000型。各10kV电气

设备有关参数见附录表I-5。

附录表I-5

主变10kV侧电气设备

安装地点电气条件

设备型号规格

项目

数据

项目

SN10-10Ⅲ/3000断路器

GN10-10T/3000隔离开关

LAJ-10电流互感器

JDZJ-10电压互感器

FZ-10避雷器

2199.4

3000

3000

3000/5

14.923

41.08

125

160

381.8

715.4

6400

28125

22500

10kV母线与10kV出线电气设备的选择方法与主变35kV侧相同，从略。

3.消弧线圈的选择

当35kV系统的单相接地电容电流大于10A时，应装设消弧线圈。由式（1-14），本变电所35kV架空线路的电容电流（接地故障电流）为：

所以不需装设消弧线圈。

（五）继电保护配置与整定计算（组员：崔其兵

陈亮)

1、主变压器保护配置

容量为40MVA的变压器应配置以下保护：

（1）瓦斯保护

包括动作与信号的轻瓦斯保护盒动作于跳闸的重瓦斯保护

（2）纵联差动保护

无延时跳开主三侧断路器，可作为变压器的主保护

（3）包括110KV侧复合电压启动的过电流保护和10KV侧过电流保护，其中10KV侧过电流保护作为本侧外部短路后备保护，以较短时限t1断开该断路器；110KV侧保护作为主变压器内部故障及35KV侧外部短路后备，带两段时限t2和t3（t3>

t2>

t1），以t2时限断开35KV侧断路器，以t3时限断开主变三侧断路器。

（4）零序保护

作为变压器本身主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护

（5）过负荷保护

保护装设在主变110KV侧，动作后经延时发出预告信号

2、主变压器继电保护整定

（1）

瓦斯保护

一般瓦斯继电器气体容积整定范围为250-300cm3，本所主变压器容量为40MVA，整定值取250cm3；重瓦斯保护油流速整定范围为0.6-1.5m/s，为防止穿越型故障时瓦斯保护误动作，将油速整定为1m3/s.（2）

纵联差动保护

由BCH-2型差动继电器构成。

1）

计算各侧一次额定电流，选择电流互感器变比，确定个互感器的二次额定电流，计算结果如表

名称

各侧数值

额定电压/kV

38.5

10.5

额定电流/A

40000/

(x

110)=210

40000/

(x

38.5)=600

40000/

(x

10.5)=2199.4

电流互感器的接线方式

D

d

y

电流互感器一次电流计算值/A

x210=363.7

x600=1039

2199.4

电流互感器变比的选择

400/5=80

1200/5=240

3000/5=600

电流互感器二次额定电流/A

363.7/80=4.55

1039/240=4.33

2199.4/600=3.67

取二次额定电流的最大的110KV侧位基本侧

2）

按下列三条件确定保护装置的动作电流

1））躲过变压器的励磁涌流，即

Iop=Krel

IN1T=1.3x210A=273A

2））躲过变压器外部短路时的最大不平衡电流，即

Iop=Krel

Idsq

max=krerl（KnpKsamfi+⊿Uh+⊿Umid+⊿fb2）Ikmax

=1.3x（1x1x0.1+0.1+0.05+0.05）x3.73x103x37/115A

=468A

3))躲过电流互感器二次回路断线的最大负荷电流，即

Iop=Krel

IN1T=1.3x210=273A，取Iop=522A，则差动继电器的动作电流值为Iopk=

x468/80=10.1A

3）

确定基本侧差动线圈的匝数

Ndc=ANo/

Iop=60/10.1=5.94

实际整定匝数为Ndset=5匝，则继电器实际动作电流为Iopk=60/5=12A，保护装置实际动作一次电流为

Iop=12x80/

A=554.3A。

4）

确定非基本侧平衡线圈的匝数

35KV侧

4.33x（Nb2c

+

5）=4.55x5

Nb2c=4.55x5/4.33-5=0.25

10KV侧

3.67x（Nb2c

+

5）=4.55x5

Nb2c=4.55x5/3.67-5=1.2

去平衡线圈匝数Nb2set=0，Nb3set=1匝。

5）

校验相对误差⊿fb

35KV侧

⊿fb2==（0.25-0）/(0.25+0)=0.048

10KV侧

⊿fb3==（1.2

-1）/(1.2+1)=0.032

⊿fb2、⊿fb3均小于0.05，说明以上选择的结果有效，无需重新计算

6）

校验保护灵敏度

在主变10KV侧出口两处短路时归算到110KV侧的最小短路电流为

Ikmin=

Ks=Ikmin/

Iop

=565.8/554.3=1.03<2

灵敏度不满足要求，请改用带制动性的BCH-1型差动继电器。

（3）

过电流保护

1）110KV侧复合电压起动的过电流保护

过电流保护采用三相星形接线，继电器为DL-11型，电流互感器变比为Ki=400/5=80；电压元件接近110KV母线电压互感器。

Iop=

则

低电压继电器动作电压按躲过电动机自启动的条件整定，即

则

负序电压继电器的动作电压按躲过正常运行时的不平衡电压整定，即

则

保护的灵敏度按后备保护范围末端最小短路电流来校验，即

2）10KV侧过电流保护

过电流保护采用三相星形接线，继电器为DL-11,电流互感器变比为Ki=3000/5=600，动作电流应满足以下条件：

1））躲过并列运行中，切除一台变压器时所产生的过负荷电流，即

2））躲过电动机自起动的最大工作电流，即

去Iop=6210A，则

作近后备保护时，保护的灵敏度为

灵敏度不满足要求，应改用复合电压起动的过电流保护

3）动作时间

10KV侧过电流保护动作时间t1=3s，110KV侧过电流保护第一段动作时间t2=3s+0.5s=3.5s，第二段的动作时间为t3=3.5s+0.5s=4s。

4）过负荷保护

过负荷保护装设在主变110KV侧，按躲过变压器额定电流整定，即

动作时间取10s3、35KV线路保护

（1）电流速断保护

电流速断保护采用的是两相继电器式接线，继电器为DL-11型，电流互感器的变比Ki=150/5=30(35KV出线的计算电流为77.3A)，动作电流按躲过线路末端最大短路电流整定，即

灵敏度按保护安装处两最小相短路电流来校验，即

灵敏度不满足要求，因此改用电流电压连锁速断保护。

（2）定时限过电流保护

点时限过电流保护采用两相两继电器式接线，继电器为DL-11型，电流互感器变比为Ki=30，动作电流按躲过线路最大负荷电流整定，即

灵敏度按线路末端在系统最小运行方式下的两相短路电流来校验：

动作时间t=2.5s

（六）所用电设计

为保证所用电可靠性，所用变压器分别安装于10kV母线I，II段上。所用变压器容量的选择，应按变电所自用电的负荷大小来选取。这里选两台型号为S9-63/10的所用变压器可满足要求。

（七）防雷和接地（组员：

陈鑫）

1.直击雷防护

在变电所纵向中心轴线位置设置两支间距D=98、高度为h=35m的等高避雷针，保护室外高压配电装置、主变压器及所有建筑物。已知出线构架高12.5m（变电所最高点），其最远点距较近避雷针11.5m，建筑物高7m，其最远点距较近避雷针18.7m。按“滚球法”检验避雷针保护范围如下：

本变电所建筑物防雷级别为二级，滚球半径为hr=45m。

因为h=35mm=87.7m,所以避雷针在出线构架高度上的水平保护半径为

而其最远点距避雷针11.5m<，可见出线架构在避雷针保护范围内。

避雷针在建筑物高度上的水平保护半径为

而其最远点距避雷针18.7m<，可见建筑物也在避雷针保护范围内。

根据以上计算结果可知，变电所装设的两支35m等高避雷针能保护变电所内的所有设施。

2.雷电波侵入保护

为防止线路侵入的雷电波过电压，在变电搜1~2km的110kV进线段架设避雷线，主变压器各侧出口分别安装阀型避雷器。为保护主变压器中性点绝缘，在主变压器110kV侧中性点装设一台避雷器。

3.接地装置设计

110kV为大电流接地系统，查表9-4，其接地电阻要求不大于0.5；35kV系统的接地电流为7A，故要求接地电阻，由表9-4，；10k系统的接地电阻要求不大于10；所用电380/220V系统的接地电阻要求不大于4。故共用接地装置的接地电阻应不大于0.5。

接地装置拟采用直径50mm、长2.5m的钢管作接地体，垂直埋入地下，间距5m，管间用40的扁钢焊接相连成环形，则单根钢管的接地电阻为

式中，K、查表9-5和表9-6.因为，考虑到管间电流屏蔽效应的影响，初选10根钢管作接地体。管间距离a与管长l之比a/l=5/2.5=2，根据n=10和a/l=2查表9-8得，则钢管根数为

最终选10根直径50mm、长2.5m的钢管作接地体，用404的扁钢焊接相连，环形布置。由此算得接地电阻为

符合要求。

电气课程改革 第6篇

关键词 课程改革；职业教育；能力培养；理实一体化；电气；教学方法

随着科学的发展，电子集成电路及微型计算机技术被广泛使用，使现代交通运输及施工机械在机动、灵活、可靠、自动、安全、省油、减少废气污染等方面发生了质的飞跃，而工程机械的机电液一体化技术，向自动化、智能化方向发展，有效的提高了工程机械的动力性、安全性及施工质量和作业效率，并节约能源消耗，降低废气排放污染。

本课程是高等职业技术学院工程机械运用及维修专业的一门专业必修课，是从事工程建设机械电气维修工作的基础。其主要任务是：使学生在掌握工程机械电气设备的结构、工作原理、性能的基础上，读懂电路图，并根据故障现象，正确分析故障原因并排除，从而具备一定的维修技能。如何提高教学质量，使学生更好地掌握本课程主要内容，那么课程具体教学的实施成为关键。

一、明确培养目标

职业技术教育是现代教育的重要组成部分，以培养高等职业技能应用型人才为目标，从劳动市场的实际需要出发，坚持以就业为导向，以全面素质为基础，以能力培养为核心，以应用为主旨。在理论知识应用的基础上，把提高学生的职业能力放在突出的位置，遵循认识规律，加强实践教学，培养学生的技术运用能力和岗位协作能力。在教学中，理论侧重于应用，实践侧重于能力，让学生懂得“怎么做”，并且“能做”、“会做”。在本课程的实施中，使学生应达到如下目标：

（一）知识目标：

了解现代工程建设机械电气、电控系统中所采用的电气设备及常用测量仪器，了解仪表的基本结构、原理和使用方法；理解电气控制系统的基本工作原理和特性；熟悉常见故障现象，掌握故障诊断及排除方法。

（二）能力目标：

在理解电气工作原理的基础上，能识别电器元件符号，读懂电器线路图，培养学生的逻辑思维能力；能正确使用常用工具、测量仪器、仪表，完成元件的拆装及元件的测量和性能判断，培养学生的动手能力；根据故障原因，能正确分析判断系统故障并维修。

（三）素质目标：

在理论和实践教学中，贯穿素质教育，使学生养成严谨认真、实事求是的治学作风，具有吃苦耐劳、精益求精、团结协作、互相帮助的职业素质，并在实践中，养成安全操作的职业习惯。

二、改进教学方法

教学方法是课堂教学成败的关键，“一支粉笔、一张嘴，从头说到尾”的传统灌输方法必须摒弃。教法应多样化，根据不同的教学内容和教学对象，充分采用灵活的教学方式，如比较法、直观教学法、多媒体教学法等，但最主要的是理实一体化教学，通过实物及具体电路的讲解，丰富教学内容，实现师生之间、学生之间的互动，调动学生学习的积极性，培养学生的观察、分析及逻辑思维能力，在注重课堂知识的实用性及技能性的基础上，使所学理论知识与实践相结合，增强学生的学习兴趣，并通过教学改革达到提高教学成果的目的。

如在本课程“电器起动系结构、原理”的讲解中，通过实物观摩及多媒体辅助教学，有助于学生对其结构和工作原理的进一步理解。并通过电动机、发电机结构列表分析，使学生进一步了解二者之间结构的不同之处及内在联系，对二者的工作原理理解的更透彻，对电磁感应原理在二者之间的应用更加明确。

在电器故障分析及技术测试讲解时，注重理论与实践相结合，采用现代化教学手段与实物教具相结合的授课方式，有助于学生理解课程内容，在授课过程中边讲边操作，使学生不仅了解测试步骤、仪器仪表的使用方法、注意事项，并通过结构原理掌握了电器故障的部位、故障原因及分析故障的逻辑思维能力和排除故障的基本方法，并以讨论形式解决问题，既提高学生兴趣又活跃课堂气氛，教学效果显著，并在实训操作中的有所体现。

三、教学内容因材施教，坚持开放性原则

开放性原则要求课程体系本身具有一定的弹性和灵活的调节机制，能对整个社会的经济、科技的发展与市场需要做出快速反应，根据实际需要及时在内容上吐故纳新，按需所学，使教学内容具有一定的社会针对性，并在课堂上传授相应的基础理论知识和与之相关的实践经验，使所学理论与现代使用设备相统一。同时充分吸收当今先进技术，不断消化并将其应用到教学内容上，让学生了解社会先进知识、先进设计理念、原理及现代工程机械的前沿发展，使其不但能够学习到经典的理论知识，而且还能够接触到大量的实际应用，真正做到理论与实践相结合，使所学为所用。

由于学生在知识层次、接受能力上存在差异，因此本课程在教学内容上因材施教、由浅入深。根据学生层次不同，选择教学重点不同。如：五年制高职，以电器结构、接线方式、电路基本原理、排故为主；三年制高职，以电器结构、性能、原理、技术使用、故障分析及排除为主。通过理论知识学习，充分体现职业教育人才培养的适用性，使学生在实践中，明白做什么、怎么做且会做。

四、加强实践教学

职业教育注重对学生能力的培养，学生掌握知识的能力、解决问题的能力、动手能力、合作能力等要在实践教学

中充分体现。在教学过程中，加强实践教学，通过对实物的观察、拆装、电器设备线路的连接，使学生对电器的安装位置、结构、工作原理、操作程序进一步理解，并通过实训内容，加强其能力培养，缩短对社会的适应期。

在本课程中，通过电源系蓄电池的充电与检测、交流发电机的检修及充电系故障检测、起动系电路检测及故障诊断、汽车照明电路及仪表故障检测等实训项目，使学生对工程机械电气在运行过程中的常见故障基本掌握，并使实践教学取得了良好的效果。

五、改革考试方式，合理评定学生成绩

考试方法和考试内容对学生的学习起着引导作用，是教学过程的一个重要方面。专业人才培养模式的改革与创新，必须突破现行学生评价体系的束缚才有成功的可能，因此对学生的考试方式进行了改革。

改革考试方式，减少背诵性的试题，实行终结性考核与过程性考试相结合的方式，以实际技能为导向，把实践能力和项目能力纳入考核范围。采用笔试、口试答辩、现场测试、实物拆装及检测、故障排除等方法，着重考核学生综合运用所学知识、解决实际问题的能力，达到全面衡量和控制教学质量的目的，并将考试逐步与职业资格考试接轨。

在评定学生成绩方面，加大平时成绩和分段考试成绩在总评成绩中比重，将平时考核、实训考核与期末考核相结合，使学生成绩的评定更加合理，从而提高学生学习的自主性和自觉性。

高职院校电气传动类课程改革探索 第7篇

一、电气传动类课程对高职高专机电专业人才培养的重要作用及存在的弊端

高职高专机电专业的电气传动类课程包括的范围实际上是很广泛的 (各校不尽相同, 在我校主要包括《电机与电力拖动》、《电机与电气控制技术》等) 广范, 应用也十分广泛, 在整个机电专业 (特别是在机电一体化、电气自动化专业) 课程体系内联系广、辐射面大, 与目前机电一体化及自动化技术密切相关, 在课程体系中起着承前启后的作用, 并且学生通过该课程的学习和训练, 一方面可以强化物理及电路分析基础课中的基本概念和方法的应用, 大幅度提升学生在电气技术方面的专业修养, 锻炼抽象思维能力与分析能力;另一方面, 电机作为一种特殊的机械装置, 其磁路结构 (铁芯) 、电路结构 (绕组) 及电动机的运行特性, 又链接着机械和力学方向的知识, 对培养学生空间分析能力及构思能力很有好处, 这些能力对于一个机电专业从业人员来说是十分重要的。在我们制定的现行的教学计划中, 高职高专机电类专业课程体系或多或少参照了传统本科或专科院校机电类专业的电气传动课程体系, 比如自动化专业开设的是《电机与电力拖动》, 数控、设备维修与管理、机电一体化专业开设的是《电机与电气控制技术》, 先修课为《电路基础》、《电力电子技术》, 后续课为《可编程逻辑控制原理与应用》、《机电一体化系统与设计》等, 《电机与电力拖动》、《电机与电气控制技术》的课程标准总体上以经典电机学、电力拖动内容为主, 一方面由于课时限制及教学内容整合的不够合理, 学生对传统电机与电力拖动的主干内容掌握得并不牢靠, 另一方面对当今流行的电气传动新技术, 特别是应用到实际中的新技术涉及不多, 面向先进技术有针对性的实践教学内容几乎没有, 这样对于当前急缺的机电专业高端技能型人才的培养是极为不利的, 要适应时代发展, 培养能满足社会需要的合格人才, 相应的教学计划与课程体系必须进行调整。

二、课程体系改革的措施和设想

在当今新技术背景下, 如何改进现行高职高专电气传动课程体系, 是仁者见仁, 智者见智, 应该说有不同的出发点、侧重点和目的。依笔者所见, 要培养高端技能型机电专业人才, 首先是强化实践环节的训练, 以培养学生的技术应用能力为主旨, 突出人才培养的“技能型”特征。其次在电气传动技术方面, 在进一步巩固传统核心知识内容的同时, 以企业实际应用水平为参照, 适当拔高知识层级, 补充新内容, 以突出人才培养的“高端”性。

(一) 巩固核心, 突出主干的一些具体做法。

现行的高职高专电气传动方面的教科书, 如《电机与电力拖动》、《电机与电气控制技术》等, 理论上看似遵循淡化理论突出实践环节的要求, 在知识体系上“大刀阔斧”地破旧立新, 大做压缩饼干, 比如很多《电机与电气控制技术》教材, 将传统的《电机学》、《电力拖动》、《电气控制基础及机床电气控制技术》整合在一起 (注:其实很多是一种拼凑) , 而课程标准又规定该课程需在一学期内完成, 那么除掉必需的实习、实训及节假日, 很多学校实际上课时间只有13～14周, 明白人都知道, 三门各自至少需要一学期完成的课程, 在13～14周时间内教师怎样讲?学生怎样学?教师能讲多少?学生能学多少?如不能对教学内容以高屋建瓴的方式进行整合, 以深入浅出的方法进行讲授, 教学效果是可想而知的。所以笔者认为, 要在少学时下针对精简压缩课程内容进行教学, 教学效果又不会大打折扣, 必须明确两点:一是知识的整合不是简单的“搭积木式的堆砌拼凑”;二是课程压缩不是将几门相关课程或不太相关课程的原内容去掉几个公式, 删掉几幅图片写在一块就了事。重整课程必须在充分理解原课程体系的目的、功能以及原课程之间内在联系的基础上, 以具体达到的教学目的为指南, 对相应知识内容熔化过后进行重新“铸造”。另外, 在重新铸造形成一门课程合理而完整的知识体系的过程中也需做到两点:一是必须要突出核心、主干内容。二是在综合原来相对独立的课程内容时, 不能为整合压缩而生拉活扯地把原本关系并不密切的内容凑合在一起。就目前情况看, 电气传动类的《电机与电气控制技术》这门课的许多教科书及一些学校据此制定的课程标准存在很大问题, 那就是内容“多、杂、散”, 这里所谓内容的“多、杂”前面已大致说过, 即多门课的素材全部纳入一门课的教学内容, 使得课程内容面面俱到十分庞杂;“散”, 笔者认为大部分教材将机床电气控制部分纳入该门课是牵强的, 使该门课本来就杂乱的各部分内容的内在逻辑关系更加松散。笔者个人观点是《电机与电气控制技术》课程的电气控制部分可以只涉及低压电器、基本继电接触控制单元部分, 或完全取消《电机与电气控制技术》这门课, 将电气控制基础部分内容纳入其他的专门课程, 在机电专业开设《电机与电力拖动》一门课作为电气传动技术的基础即可。

(二) 在高职层次补充新知识可能遇到的具体困难及解决办法。

在教学中补充必要的新元素, 适当地更新教学内容以适应近年来新的电气传动技术的不断发展和快速推广应用的实际需要也是一个新的课题, 这里牵涉两方面问题, 一是补充什么, 二是以什么样的形式补充更符合高职学生的实际情况。电气传动新技术的发展主要和自动化工控领域、机电一体化技术的发展紧密相关, 有关新技术的应用也主要集中于数控设备、工业机器人、特种加工等方面, 其中以电机作为执行器件的智能化控制传动系统如交流伺服系统、开放式的通用运动控制系统是其典型代表, 近些年呈现迅猛发展的势头, 并且在当今信息技术时代的大背景下其发展和应用的前景不可限量, 所以在电气传动课程里已不能回避这部分内容。笔者建议在《电机与电力拖动》之后增设一门后续选修或必修专业课《电气传动技术选讲》, 从而较为系统地讲解交、直流电动机控制系统, 包括系统地介绍当今主流的控制微特电机 (如永磁同步电动机) 、直流伺服系统、交流伺服系统 (特别是目前应用广泛的基于永磁同步电动机的交流伺服系统、通用运动控制系统等) 。

要落实以上措施, 有一个很大的问题将摆在面前, 那就是这一部分补充的新知识将会在教学过程中或多或少地遇到教和学的障碍, 特别是在高职高专院校, 人才培养的层次目前定位在专科, 因而对基础知识的要求客观上要浅一些, 将现代的一些概念与知识介绍给学生自然存在教与学的困难, 例如目前在机床设备上广为应用的基于永磁同步电动机的交流伺服控制系统, 要在电气传动课程中进行系统的讲解必然涉及交流电机矢量控制及坐标变换、PID控制算法、电力电子器件、SPWM技术、MATLAB仿真等等, 对学习者的数学基础要求较高, 并且还需要电机结构、自动控制原理、电力电子技术等方面的专业基础知识要扎实, 这些内容在本科以上进行教学按理说更自然, 对高职学生来说学习中必然会有一定困难。如何解决这个问题, 笔者认为, 就高职高专层次来学习这些内容, 内容的系统性还是要完整, 比如矢量变换及其意义、永磁同步电动机的磁场结构及矢量变换控制的目的、伺服控制算法及其实现、硬件平台搭建的方式方法等等, 但具体在教材上表达、课堂授课时的表述方式却不能按现在本科或研究生教学的模式即论证力求准确、计算推导必须详细无逻辑缺环、模型抽象而覆盖面宽, 反过来在高职高专层次上应该做到面向具体对象或模型、论证保证正确而不刻意追求精确、关键公式需要有但在清楚阐明其意义的前提下省略推导或压缩简化推导、尽量不用较深的数学工具, 特别是可以参照目前高职高专流行的“以项目为导向”的形式来规划课程内容与教材的架构。

(三) 强化实践教学环节的措施。

高职高专培养的是应用性技能型人才, 在校期间培养实践能力, 特别是动手能力是一个十分重要的环节。重庆电子工程职业学院在电气传动类课程教学方法改革方面, 前期已针对机电类专业已进行了“《电机与电气控制技术》基于工作过程的教、学、做一体化模式课程改革”的重庆市教委教改项目研究 (项目编号:103463) , 目前已取得阶段性成果, 在“教、学、做一体化”教学方面积累了一些宝贵经验, 实践证明这种方法是成功的, 它将单纯的课堂教学与单纯的现场实训融为一体, 现场即课堂, 通过设定的项目复现工作情景, 同时教师进行启发诱导, 理论在实践中讲解, 学生在动手操作中领悟理论知识 , 真正做到理实一体化。笔者认为新增加的《电气传动技术选讲》等课程的教学过程, 可以借鉴重庆电子工程职业学院《电机与电气控制技术》的教、学、做一体化模式, 采用以项目为导向的课程架构, 根据当地主要机电行业领军企业的实际情况, 增加实训设施, 制定若干涵盖交流伺服系统、一般运动控制系统主要环节和知识点的教学项目, 实现教学过程的理实一体化, 具体实施方法和步骤可以参照“《电机与电气控制技术》教、学、做一体化课程模式”的一些做法, 在此就不赘述。

参考文献

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[3].武惠芳, 电机与电力拖动[M].北京:清华大学出版社, 2005

[4].李益民.电机与电气控制技术[M].北京:高等教育出版社, 2006

谈高职《电机与电气控制》课程改革 第8篇

对于一个中小学老师来说, 你一生都在传授同样的知识, 这是很常见的。但是对于一个高职院校的专业课教师来说, 尤其是在科学技术高速发展的今天, 可能就有问题了。

《电机与电气控制》作为一门传统课程, 它的内容现在仍然实用, 且使用非常广泛。现在, 有不少高职院校对《电机与电气控制》这门课进行了课程改革, 我院早在07年对其采用理实一体化教学试点, 后来, 因为教学资源不足而没有推广。现在, 《电机与电气控制》的课程改革主要集中在教学形式的改变, 教学内容变化不大;我认为《电机与电气控制》首先要进行课程内容的改革, 使其更加适合应用型人才的培养。

2 为什么要对《电机与电气控制》课程内容进行改革

2.1 毕业生的信息回馈情况

根据以往毕业生的调研情况来看, 电气自动化技术专业毕业的学生中, 大概由四分之一的同学在工作中直接用到《电机与电气控制》的相关知识, 因此, 对于电气自动化专业来说这是一门主干课程。但是, 毕业生对课程内容的认同度却不高, 他们反映的主要问题有: (1) 学过的知识在工作中用不到, 还要从头学习; (2) 学过的知识不知道怎么去用; (3) 学校应该加强学生的实践动手能力。

下面列举几个学生在工作时向我咨询的问题:

例1:前几天我们单位有一台三相异步电动机烧坏了, 听他们老师傅说是相间短路造成的。我想问下相间短路如何判断和修理?

例2:我在一家开关厂, 他们安排我去接线, 我想问下他们给我的图怎么看不懂?

例3:在星-三角控制中, 我在PLC的程序中增加了电气互锁和延时转换, 为什么还会短路呢?

2.2 授课学生反映情况

学生在学习《电机与电气控制》时通常会有这样反映: (1) 电机部分的理论性过强, 上课时很难理解; (2) 控制部分的逻辑关系复杂, 学习时不好懂; (3) 学习的内容不知道有什么用。

2.3《电机与电气控制》课程现状

我院电气自动化技术专业该课程的理论课时和实验课时在一起约为100学时;实训为4周, 每周以24学时记, 共96学时;加在一起的总课时将近200学时, 这是本专业所有专业课中学时最多的, 但是学生对该课程的掌握程度却不尽如人意。

近年来很多高职院校都在对《电机与电气控制》进行课程改革, 他们主要是采用“以工作过程为导向, 项目引领, 任务驱动”的教学模式改革, 对于课程内容基本没有什么变化。而我认为, 对于高职教育来说, 《电机与电气控制》首要问题是对其内容进行改革;其次, 才是教学模式改革。为什么必须要对其教学内容改革, 主要有四点:

1) 《电机与电气控制》是由本科的《电机学》、《电机拖动基础》和《常用低压电气及其控制设备》精简而来, 它的学科体系很强, 主要适合电路设计或科学研究, 这与高职教育的主导思想不符。

2) 现在高职学生的生源质量不高, 而《电机与电气控制》理论性又较强, 学生在理解时难度很大, 这样就造成他们厌学心理。

3) 现在的教学内容学生在工作中有很多用不上或者不知道如何去用, 这样导致学习和工作之间的脱节。

4) 电机和电气控制技术也是在不断的发展, 所以我们的教学内容也要不断更新。

3《电机与电气控制》课程内容如何改革

3.1 电机部分

现在电机部分主要讲解它们的结构、原理、铭牌、机械特性、起动、调速和制动等相关知识, 改革后的内容应以电机的安装、接线、调试和检修为主。至于后续课程需要用到电机拖动的相关知识可以在后续课中讲解。例如:在《直流调速系统》课程中, 我们可以先给学生讲解直流电动机的转速公式, 及其各个参数对转速的影响, 然后再讲调速系统。我们可以将其分为三个项目和四个情境来进行理实一体化学习。

3.2 低压电器部分

在电压电器中主要讲解它们的结构和原理, 改革后应主要讲解低压电器的作用、选择和正确使用。我们知道, 电器产品包装盒中有一份产品使用说明书, 说明书中会对产品的使用条件、安装尺寸、安装方式和注意事项加以说明, 这对我们正确使用其电器非常重要, 而现在教材却对此只字未提。

3.3 基本控制环节

这部分主要讲解电路的工作原理和逻辑关系, 对于安装图和接线图讲解很少, 因此我们需要增加根据原理图如何得到安装图和接线图, 并且通过计算机来绘制这些电路图。由于PLC技术的发展, 对于复杂的逻辑关系可以不讲或者少讲。

3.4 机床电气控制部分

这部分主要讲解常用机床的电气控制的电路分析, 改革后应以电气故障检查和排除为主。

4 改革中存在的主要问题

4.1 教材

教材是教师讲授内容的主要依据和学生学习的主要资料, 如果没有教材, 教学工作就很难开展。现在《电机与电气控制》教材虽然很多, 但内容大同小异, 主要还是以理论分析为主, 不太适合高职教育的需求。

4.2 思想观念的转变

《电机与电气控制》虽然现在有不少教学方面的改革, 但是大部分是对教学模式的改革, 教学内容改革很少, 也就是说课程性质并没有变化。现在我们需要对其内容进行改革, 课程的性质也就发生了变化, 因此, 许多人就很难接受, 甚至有点担心。难以接受的原因是因为他以前所学的知识现在很多用不上了, 担心的是自己能否继续讲授这门课。

4.3 教师知识结构的调整

现在高职院校的教师大部分直接来源于大学 (包括我自己) , 我们在本科所学的知识并不符合高职教育的需求, 研究生的教育与之差别更大, 因此, 我们必须走到企业的一线去掌握学生应该具备哪些知识。虽然也有企业来的老师, 但是知识在不断发展和进步, 他们也需要重新走进企业。我院规定专业课教师三年内必须在企业锻炼半年, 这样看来是非常有必要的。

总结:《电机与电气控制》是电气类专业一门传统的主干课程, 它现在的内容是经过多年的知识积累而成, 而非一朝一夕所致。因此, 我们在对其内容改革时, 思想上要形成共识;行动上不能操之过急。同时, 会遇到各种各样意想不到的问题和阻力, 但是, 我们只要本着为学生服务的思想和学以致用的理念, 最后一定能够成功。

参考文献

[1]李龙江.《电机与电气控制技术》课程改革的研究初探[J].科技信息, 2009, (14) .

[2]何利英.项目教学法在《电机与电气控制》课程中的应用[J].辽宁师专学报, 2005, 7 (3) .

建筑电气课程设计教学改革与实践 第9篇

关键词：建筑电气,课程设计,实践教学,教学改革

“建筑电气”课程设计是建筑环境与设备工程专业一个重要的实践教学环节,一般安排在“建筑电气”理论课程结束之后,其目的是帮助学生进一步巩固所学的理论知识,培养学生综合运用所学的理论知识,独立分析和解决实际工程设计问题的能力。但是传统的课程设计由于题目内容单一,指导方式死板等弊端,达不到综合训练的目的,不能满足当前厚基础、宽口径、强能力、高素质人才的培养要求。因此,为了完善实践教学环节,提高教育质量,本文作者对“建筑电气”课程设计从设计命题、指导方式和综合考核3个环节进行了深入地分析与研究,并进行了相应地教学改革与实践探索。

1 合理组织,多元化的课程设计命题

由于受课时的制约,“建筑电气”课程设计原有的设计题目大部分都是围绕建筑的强电系统进行,建筑类型比较少,设计内容比较单一,与实际工程设计存在较大的差距,缺乏新颖性,导致学生没有发挥的余地,参与设计的积极性不高。

根据上述分析,我们进行了命题环节的改革与实践。1)在“建筑电气”课程学习阶段,我们既把该课程设计的任务书下达给学生,又让学生在学习理论课程的过程中就开始查阅资料,考虑设计方案等,这样学生就可以在课程设计的时间上稍微宽松些,尽量避免由于时间紧张导致课程设计质量下降的问题。2)我们在命题时注重拓宽思路,设计题目既有办公建筑、商业建筑、宾馆建筑,也有住宅建筑等。传统的建筑电气设计中,照明系统和供配电系统设计所占的比重很大,既以强电系统设计为主,但又随着人们对建筑的舒适性、便捷性和安全性要求的提高,当今建筑电气设计中,弱电系统设计所占的比重已经不容忽视。为此,该课程设计的内容也在原有强电系统设计的基础上,增加了弱电系统设计,像有线电视系统、电话系统、网络系统、火灾自动报警系统、闭路电视系统和门禁系统设计等,使得电气设计内容更趋于完整和新颖。3)在课程设计的组织上,我们将学生分组,每组7人～9人,每个小组即组成一个设计团队。从心理学的角度讲,这样规模的团队最能够激发每个学生的参与热情,最大限度地调动个人积极性,同时也能让组内成员最大限度地学习同伴的经验,从而发挥团队优势。同组内采用同一套图纸,每个成员承担其中一个系统的设计,组内互相交流,最终完成整个工程的电气系统设计。组内的特殊性有利于学生发挥主动性,避免了因全班同学做同样命题而可能产生部分同学的依赖性和软作弊的可能性,并且让学生接触了电气工程的各种设计内容。

2 科学指导,注重学生能力的培养

1)入门阶段。

对于建筑环境与设备工程专业的学生来说,虽然在“建筑电气”课程教学过程中已经学过相关的电气理论知识,但是关于实际工程中电气设计的空间概念还比较弱,所以学生在拿到设计题目时一般都无从下手。那么,如何引导学生入门就成为非常关键的环节。以往该课程设计初期都是让学生自己去图书馆查资料,通过查阅文献,参考相关的图集和规范,自己摸索入门。实际上,学生在进行该课程设计之前对建筑电气的识图和制图能力较弱,还看不懂电气施工图,采用这种方式往往花费的时间比较长,一般两、三天之后课程设计都没有什么进展,以至于最后加班加点,导致课程设计的质量下降。进行改革后,课程设计的任务书在“建筑电气”课程教学过程中已经下达,要求学生拿到设计题目后即开始查阅文献,将查阅文献的时间分散在集中课程设计之前。集中课程设计开始时:a.我们找一个典型的案例详细讲解一下,包括电气施工图的识图与绘制、电气设计的思路、负荷计算、供配电方式的确定、设备的选型以及设计中应注意的问题等,使学生了解电气设计的方法和设计的步骤,做到有的放矢,提高课程设计的效率。b.我们再利用学校的现有条件,带学生去工地参观,边参观边讲解,使学生形成感性认识,逐步建立电气设计的空间概念。c.我们让各组学生根据各自的设计题目所查阅的相关资料,进行充分地交流、讨论。通过以上3个步骤的指导,学生很容易就通过了入门阶段,为做好设计打好了基础。

2)设计制图阶段。

在入门阶段中,我们强调教师的引导作用,而在设计制图阶段,我们则强调学生的主体地位,充分发挥学生的主观能动性,尽量自己或一个小组分析、解决实际遇到的工程问题。在设计中,教师始终注重培养小组成员间相互交流和团结协作的团队精神,像系统方案,就要求组内成员共同讨论后才能确定。实际上,学生无论将来是从事科研工作还是工程设计工作,团队精神都是其必须具备的基本素质。课程设计结束后,很多学生都表示,通过小组成员之间互相交流,不但掌握了组内其他成员的设计内容,而且还学会了很多制图技巧。

3)编写说明书阶段。

这个阶段是学生对整个课程设计过程的系统总结。学生按照任务书的要求编写设计说明书,包括题目名称,设计任务和要求,系统的负荷计算,方案的选择,设备的选型,主要的系统图和平面图,设计的收获及存在的问题等。

改革后,设计题目的内容变得更加丰富,加上教师分阶段的科学指导方式,学生参与设计的积极性非常高,普遍感到收获很大,正如很多学生在设计说明书的小结中写到:“通过该课程设计,巩固了建筑电气的理论知识,掌握了建筑电气施工图的识图和制图,学会了运用相关的电气设计规范解决工程设计问题,培养了我们团结协作的团队精神和工程设计能力”。

3 综合考核,客观评价

该课程设计传统的考核方式主要是根据图纸评定学生的成绩。这种考核方式下,教师往往只看到了结果,忽略了设计过程,教师对学生的主观印象分所占的比重比较大,给出的成绩有失客观性,不利于调动学生的积极性。

为了更科学、更客观地评定学生的设计成绩,我们从5个方面综合进行评价:1)设计方案是否正确、合理;2)图纸绘制质量情况;3)设计说明书是否完整;4)答辩时,思路是否清晰,回答问题是否准确;5)独立工作能力和团队协作能力。其中答辩的组织形式,采取按设计小组进行答辩的方式,每组推选一名学生用20 min～30 min的时间简要地陈述全组课程设计情况,然后组内共同讨论,回答指导老师提出的3个～5个问题。教师先根据小组的整体设计情况,评定出小组成绩,然后再根据组内每个成员的完成情况,进一步给出每个成员的成绩,也就是说,小组的整体设计成绩直接关系到组内每个成员的设计成绩。例如,一组学生的小组成绩为优秀,则组内人员的成绩就可能评为优秀;而另一组学生的小组成绩为良好,则组内成员的最高成绩也只能评为良好。这种新的考核方式更加督促小组成员之间团结协作,每个成员都为小组的成绩尽自己的一份力量,使小组成绩更好。当然,在小组成员中,如果存在自己不努力,靠抄袭他人设计完成设计任务者,则设计成绩按不及格论处,从而引导学生养成实事求是、严肃认真的工作作风。

4 结语

本文围绕建筑电气课程设计的优化命题、科学指导和综合考核3个环节进行了有意义的教学实践,并做了深入地分析研究,探讨了教学改革的方法。在教学改革的实践中,学生组成团队完成了建筑电气课程设计的内容,指导教师则充当团队的教练,从入门、设计制图一直到编写设计说明书进行科学地指导。在设计过程中,教师与学生之间形成了默契的配合,学生的积极性、主观能动性被充分调动起来。在完成自己设计任务的同时,学生对团队的整体设计内容和方法也有了深入地了解。总之,“建筑电气”课程设计通过教学改革,达到了一个比较高的教学水平,获得了师生满意的教学效果。

参考文献

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[3]熊幸明.“工厂电气控制技术”课程设计改革初探[J].电气电子教学学报,2004(6):85-87.

电气课程改革 第10篇

《机床电气控制》是机电一体化技术专业一门专业性和实践性很强的核心课程。课程的目标是使学生掌握选择、维护常用电器的方法, 提高维修机床电气控制系统的基本技能, 为学生获取中、高级维修电工职业资格证书, 增强其就业能力和终生学习能力打下坚实基础。传统的教学模式是教师根据教材章节进行灌输式讲授, 教学过程中按教学进程适当插入部分实训课时, 由于课程的开展是以教师为主体, 故学生的学习是被动接收, 其学习的兴趣和主动性没有得到充分调动。加上课程的教学内容理论偏多、内容抽象, 所以学生对教师所讲的东西难以理解, 极易产生厌学情绪。另外, 由于学生在课堂上动手的机会较少, 运用所学知识解决实际问题的训练不够, 这也造成对学生的专业技能难以进行有效培养。为了解决上述问题, 我们《机床电气控制》课程教学团队在更新高职教育理念基础上, 基于工作过程对《机床电气控制》课程进行了全方位改革, 通过建立“任务驱动、理实一体”的教学模式, 改进教学方法和考核评价方式, 建设“教、学、做”一体化的教学环境等, 使课程的改革与实践取得了较好成效。

二、转变教育理念, 设计课程模块

为建立现代高职教育理念, 课程教学团队实施了“头脑风暴法”。派遣教师带着《机床电气控制》课程开发任务分别到新加坡义安理工学院和武汉交通职业技术学院等国内外示范院校培训学习, 以及到湖北华舟重工应急装备股份有限公司、富士康科技集团富顶精密组件 (深圳) 有限公司等知名企业进行调研。通过学习和调研, 形成了“基于工作过程”进行课程开发和采用“理实一体”开展教学的理念。

在转变教育理念的基础上, 课程教学团队根据专业人才培养目标, 以企业调研为依据, 在企业技术人员的参与下, 开展了与职业岗位 (群) 相对应的典型工作任务和职业能力分析, 并将课程的内容以模块化的方式, 按项目进行了重构与序化 (见表1) , 通过任务载体的实施, 达到了对学生进行综合能力培养的目的。

三、以学生为主体, 改革教学模式

传统的“教师讲、学生听”的教学模式是以教师为主体的, 故学生在学习过程中只能是被动地接收, 其学习的积极性难以得到充分发挥, 知识和能力的迁移难以形成。本课程改革中所采用的“任务驱动, 理实一体”的教学模式则较好地解决了上述问题。每个项目的教学流程均是按照“资讯”“决策”“计划”“实施”“检查与评估”这五步进行的。下面我们以“三相异步电动机点动和长动电路制作与检修”项目为例来说明上述教学流程 (见表2) 。

从该流程可以看出, 在整个教学过程中, 学生是在任务的驱动下、在教师提供的线索引领下去寻找解决问题方案的, 即学生是通过“学中做、做中学”去完成具体的工作任务并在完成任务的过程中增长技能和知识的。学生由于经历了完整的工作过程, 不仅学会了完成任务的方式方法, 还锻炼了其综合职业能力。

四、改革教学方法, 提升教学效果

《机床电气控制技术》课程的教学方法主要是采用“引导文教学法”和“任务驱动教学法”, 同时可根据需要穿插“小组讨论”、“角色扮演”等多种教学方法, 以增强学生的自主学习能力。

(一) 引导文教学法

在学生还未具备电器元件、线路原理知识, 未掌握电路制作和检修方法的情况下, 教师让学生依据引导文完成工作任务, 加强学生独立工作能力的训练。

其实施过程为:教师分发任务书资讯指导理论知识学生决策完成任务的方式学生依据引导文制定工作计划进行线路设计制作和检修教师巡回指导学生检查互查完成任务情况师生交流学生依据专业能力考核标准自我评估学生整理技术文件与环境教师总评。随着项目由简单到复杂的逐步推进, 引导文档中的引导性问题逐渐减少, 学生的职业能力螺旋式渐进增长。

“引导文教学法”提高了学生的自学能力, 培养了学生的团队精神, 使学生初步掌握了一般电气设备的制作和检修方法, 具备了独立完成一般性工作任务的专业能力。

(二) 任务驱动教学法

在学生有了一定电气设备知识和电路制作、检修能力的基础上, 学生通过完成复杂的电气设备维修工作, 锻炼发现问题、分析问题、解决问题的综合职业能力。

其实施过程为:教师提出有关工作任务的信息学生采用多种方式寻求完成任务的条件学生分组做出完成任务的方案学生作性价比的分析选择最优方案根据方案确定所用的仪表、工具和设备学生自己检查问题和处理学生自己做出评估教师和学生交换评估意见。

“任务驱动教学法”使学生在具有真实职业情境的工作中提升了对复杂电气设备控制系统进行维护、检修的能力, 养成了遵守操作规范、爱护环境的良好职业习惯, 培养了其独立发现问题、分析问题、解决问题的能力。

五、改革评价方式, 注重过程考核

传统的对学生学习情况的考核与评价方式是采用单一的期末笔试形式为主的方式。这种评价方式难以全面、客观地反映学生的学习效果, 与课程的改革目标相距甚远。

对此, 本课程对传统的考核评价方式进行了改革。考核的内容主要包括“应知基本知识、应会基本技能、安全文明生产”三大块。考核的方式有学生自评、小组互评、教师点评三种, 分别占一定权重, 并贯穿教学全过程, 保证了评价的客观公正。在考核过程中以过程评价为主, 结果评价为辅。过程评价主要是考察学生在完成工作任务的过程中是否具有良好的学习态度, 是否具备较好的沟通与协作能力, 是否按规范操作和实施, 是否能正确使用工具仪表, 是否具备了分析问题、解决问题的能力, 是否有探索与创新精神等。结果评价主要是考察学生是否完成了工作任务, 是否达到了课前制定的学习目标。

六、小结

在《机床电气控制》课程的改革和实践过程中, 本课程教学团队深刻体会到课程改革应在专业建设的带动下进行, 这样课程内容的选取与序化才有针对性和适应性;课程改革要求教师首先建立现代的职业教育理念, 才能使改革的思路和方案得以贯彻执行;课程改革需要加大对校内实训条件和校外实习基地的建设, 才能将学生职业素养和专业技能的培养落到实处。

参考文献

[1]戴士弘.高职教改课程教学设计[M].北京:清华大学出版社, 2007.

电气课程改革 第11篇

【关键词】机床改造项目　数控机床电气控制　课程改革

【中图分类号】G　【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2012）09C-0061-02

数控机床电气控制是数控技术专业的核心课程之一。通过本课程的学习，使学生掌握数控机床电气系统的基础知识，并训练数控机床电气系统安装调试的基本能力。以往的教学实践证明，大部分高职学生不擅长抽象思维和演绎式为主的学习方式。知识传授式的教学模式不仅难以激发学生的学习兴趣，也不利于训练学生的综合职业能力，导致学生的总体学习效果不佳，因此我们必须进行教学模式改革。面对形象思维强于逻辑思维的高职学生，应以真实的“工作项目”为载体，采用“行动导向”方法引导学生完成实际的工作任务，通过完成任务的行动过程，实现专业能力、方法能力和社会能力的有效培养。

一、课程改革的背景

以广西水利电力职业技术学院为例。该院实训中心拥有20多台数控机床，既有近年新购的设备，也有服役了10多年的老设备。其中3台于1999年购进的数控车床经过多年使用，数控系统及电机驱动装置出现故障，并且无法找到配件，导致机床已经不能工作。为了保证数控机床实训教学的正常进行，并节约设备经费，学校决定对这3台数控车床的电气系统进行升级改造。该院数控技术专业的教师曾多次参与企业的数控机床改造与维修项目，在工作中积累了丰富的实践经验，因此有能力完成此次数控车床的升级改造任务。本次机床改造项目也为推进数控机床电气控制课程改革提供了一条道路，即以机床改造项目为载体，通过引导学生进行数控车床电气系统的升级改造，训练数控机床电气系统的设计、安装和调试能力。下面对该课程的教学改革做一些总结和探讨。

二、课程教学设计

（一）确定课程教学内容

本次改造选用广州数控设备有限公司生产的GSK980TB系统替换原有KENT-10T数控系统，并更换新的交流伺服驱动装置，仅保留原机床的主轴电机和电动刀架。因此数控车床的电气系统要根据GSK980TB的要求进行重新设计和安装，要通过教学过程由学生来完成机床的改造任务，达到预定的功能要求。

学习的内容是工作，因此根据数控机床电气系统改造的工作过程，将课程的教学过程划分为三个阶段：电气系统功能设计、电气系统安装和机床功能调试。每个阶段又可以划分若干个工作步骤（见表1），每个工作步骤作为一个工作任务由教师指导学生来完成。

在电气系统功能设计阶段，依据设计任务书的要求指导学生分步完成数控车床各项功能的设计，在设计过程中逐步展开相关知识点的教学。例如在主轴功能设计中引入变频器的应用知识，在坐标轴功能设计中引入伺服电机的驱动技术。让每个知识点都有一个任务作为载体，学生通过完成工作任务的过程，既能明确学习的目的，又能训练数控机床电气系统的设计能力，并掌握相关的应用知识。在电气系统安装阶段，训练学生绘制电气系统安装接线图的能力，掌握电器设备安装、接线的工艺知识。在机床功能调试阶段，使学生掌握数控机床通电调试的步骤和系统参数的功能，训练根据机床性能要求正确设置系统参数的能力。

（二）教学过程的组织方式

教学过程的组织要以学生为主体，必须让学生在课堂上充分行动起来，不是被动接受知识，也不是看老师表演。在知识传授式教学过程中，教师的角色好比是“演员”，学生的角色就像是“观众”；而行动导向式教学要求将两者的地位进行提升，学生升格为“演员”，教师升格为“导演”。教师应引导学生参与整个教学过程，学生通过主动和全面的学习，达到脑力劳动和体力劳动的统一。应按照“完整行动模式”组织教学，尽可能要求学生独立获取信息，独立制订计划，独立决策，独立实施，独立检查和评估，经历完整的工作过程。

以主轴设计任务为例，本次改造的数控车床主轴采用变频器进行调速控制，因此主轴功能设计要解决CNC、变频器和主轴电机之间的电路连接以及变频器参数设置的问题。“主轴功能设计”工作任务的教学组织过程如下：第一，教师用实训设备演示数控系统对主轴电机的控制过程，学生总结主轴电机运转的特点，通过铭牌了解主轴电机的类型。第二，学生在教材中找出异步电机转速公式，讨论异步电机调速方法，得出异步电机可以通过改变电源频率的方式进行调速的结论。第三，教师指导学生操作变频器调节异步电机转速，使学生了解变频器的功能。第四，教师介绍变频器外部接口的功能，讲解变频器基本工作原理。第五，教师指导学生操作CNC控制变频器工作，同时测量模拟量输入端子的电压值，通过电压值与频率值的比较理解CNC与变频器信号接口的功能。第六，学生设计CNC、变频器和主轴电机之间的电气连接图，教师进行讲评。第七，教师介绍变频器常用参数设置方法，指导学生设置参数并观察变频器运行状态的变化。学生在教师的引导下完成上述几个步骤的工作后，不仅训练了变频主轴电气线路的设计能力，還掌握了变频器的应用知识。

分组教学是行动导向教学顺利实施的一个重要手段。如果不进行分组教学，一个教师在面对几十个学生时，必然造成监管不到位的情况，同时也不能有效的培养学生的沟通、交流与协作的能力。可将一个40人的班级划分成8个小组，以小组作为直接的教学对象。每个教学任务的完成都需要学生进行小组讨论、实施，并以小组为单位提交成果。分组教学有如下优点：第一，能有效提高教学效率，分组后教师的指导对象由40个减少为8个，教师能更有效的指导每个小组的学习过程。第二，能锻炼学生的合作能力、沟通交流与协商能力。第三，能有效提高学生的学习效率，形成集思广益，相互学习，取长补短的学习氛围。在分组的时候要注意均衡每个小组成员能力，要让先进学生与后进学生搭配，男生与女生搭配，充分调动学生参与教学行动的积极性。

（三）课程考核方式

考核的目的是检查学生的学习状况，调动学生学习的积极性、主动性和创造性，好的考核方式对提高学生的职业技能和综合素质发挥着重要的导向和激励作用。本门课程采用以能力本位为目标的课程考核体系（见表2），考核方式的特点如下：一是将能力测评与知识考试相结合，在课程总成绩中，项目完成质量占70％，理论笔试占30％。二是项目考核以小组为单位分阶段进行，在完成一个阶段的某一项工作任务后，教师根据任务的完成质量进行评分，然后以该阶段所有工作任务分数的平均值作为该小组在这一阶段的成绩。三是对个人在小组中的表现进行评价，在完成一个阶段的工作任务后，采取个人自评、小组评价和教师评价相结合的方式对每个学生在工作过程中的表现进行测评。四是激励学生构建荣辱与共、相互帮助、共同进步的学习氛围，在小组项目考核成绩中，任务完成质量分占70％，答辩分占30％。答辩由教师对小组中随机抽取的成员进行提问，根据其对相关知识的掌握情况进行评分。这样的做法促使学生不仅要主动完成任务，而且還要积极帮助其他组员学习。

经过实践证明，通过考核方式的改革，提高了学生的学习主动性，促进了操作技能的形成，增强了学生的实际操作能力，使课程考核更切合实际，更具有实用性和可操作性。在教学过程中，教师只有熟悉每个学生的表现才能对其作出合理的评价。为了尽快认识每位学生，可以建立一份以小组为单位并贴有学生相片的花名册，教师通过这份花名册记录学生在教学过程中的表现，使学生时刻感受到老师对他的关注，促使其更加认真地参与到教学活动当中。

电气课程改革 第12篇

1. 优化教学内容, 推动教学改革

无论是哪一个竞赛项目, 其技能竞赛试题的内容均吸收了行业发展的最新技术, 反映了最新的职业技能要求, 而这些信息对教学改革有较大意义。在进行教学改革的过程中, 要将课程改革与技能竞赛紧密结合, 利用技能竞赛所反映出来的内容不断补充和完善项目课程教学, 推进竞赛内容的普及化教育。如在这几年的机电一体化中可以看出, 由开始的单一流水线功能, 慢慢融入了传感、变频以及最近的触摸屏等技术, 由此, 针对技能竞赛所体现出来的信息, 我校这几年在电气自动化、机电一体化专业中紧密结合专业发展方向, 逐步开设了变频器、触摸屏等专业课程, 并根据不同专业以专业选修课或专业必修课的形式制订了人才培养方案。

除此之外, 职业技能竞赛的评分标准也在一定程度上给电气自动化专业的教学目标改革提供了信息。无论是市级竞赛还是省级竞赛, 每个项目的竞赛试题都是相关领域的专家结合市场、企业以及专业的发展而定的内容, 同时每个项目的评分标准也是该行业标准的一个反映。以电气安装竞赛项目为例, 以往的电工实习中, 对学生的安装标准并不是很严格, 在职业学校中普遍不重视一些安装的基本规范。因此在电气安装这一竞赛项目中, 要严格执行国家电气安装标准。通过竞赛来推动电气安装的规范化, 使各个职业学校培养出来的学生在电气安装方面能一丝不苟地执行国家标准, 以提高我国技术工人的水平。

2. 催化教学实验设备的转型

职业技能竞赛的不断发展, 在一定程度上催化了国家专业教学实验设备的转型。众所周知, 在电气专业教育中, 是否能培养技能型人才的一个较为重要的因素就是是否具有一定数量和质量的教学实验设备。

在职业技能竞赛机制尚未形成之前, 市场上针对电气专业的各种教学实验设备的功能都是单一的。如PLC教学仪器, 大部分只是针对PLC编程所使用的, 用一些彩灯所做的模拟模块, 对于一些自动控制系统, 一些传感器只是用简单的开关来代替;再如几年前的单片机实验设备, 大部分也是用一些简单的灯、开关来模拟输出。这样的教学仪器功能单一, PLC教仪只用到PLC, 单片机教仪只用到单片机知识, 教学、学习成果直观可视性低, 一方面降低了学生主观参与度, 另一方面也不利于各种专业课程知识的融合。

随着职业技能竞赛的发展, 目前各种教学仪器都是以综合化训练为主。如国家机电一体化项目, 以YL-235A为例, 在该实验台上, 可以训练PLC编程能力, 同时还可以融入传感、检测、变频以及故障检修等各种相关专业知识, 有效地实现了理论与实践相结合、知识与技能相结合、各种专业知识的整合, 让学生在学习的过程中学会思考问题、解决问题。

笔者在教学中的经验表明, 在综合性的实验台上操作, 学生主动参与性、学习兴趣以及学习效果较之以前的单一功能的实验设备均有明显的提高。同时, 近几年常见的教学仪器大公司所推出的新产品, 也是以强调实验台的综合性为重点。

3. 引领教学方式的转变

随着职业技能竞赛的发展, 其相关的竞赛模式、内容也给教学方式的改革提供了很好的借鉴。在往常的实习中, 这些相关技能、知识不交叉, 不糅合。在学生的知识体系里, 这些内容是零散的、独立的。

以笔者所熟悉的电工电子类竞赛项目为例, 技能竞赛的出题类型均是以完成某一个完整的项目为要求。如机电一体化项目中, 其竞赛内容是模仿企业自动化流水生产线为主;而电子产品组装的项目则是以完成某一产品为主。在这些竞赛试题中, 一方面引领了项目任务教学, 另一方面能很好地将相关的几门学科有效的融合在一起。近年来, 笔者将PLC技术应用、变频器技术相关内容尽量综合在一起让学生进行应用, 以完成某一项目为目标, 将项目划分成几个任务。以机电一体化实验为例, 在进行教学中, 先让学生利用学过的PLC指令在机械手实验台上, 单个分块地完成对机械手部件的控制, 及皮带轮传送带变频器的控制和选料控制等, 待学生熟练掌握后, 再将各个独立的任务合成一个整体的项目进行调试、组装。让学生在学习的过程中进一步将前面所学的零散知识有效地糅合在一起, 这样由点带面, 逐步提高学生学习能力。

二创造学习氛围, 提高学生综合能力

1. 学习兴趣的提高

将职业技能竞赛的要求、形式融入教学中, 可以很好地提高学生的学习兴趣。无论哪个项目的职业技能竞赛, 其竞赛的内容的实践性都较强。如机电一体这一项目, 其形式就是让学生进行产品组装、编程到调试。将此种形式融入教学中, 一方面由于这控制要求与实际生产紧密结合, 另一方面学生通过自己努力可以看到机械手、自动化流水线真正动起来, 能主动认识到所学东西的真正应用, 学习兴趣较高, 课堂学习中自觉性和主动参与性也随之提高。

2. 创新能力的培养

随着职业教育的改革, 学生们的创新能力得到关注和培养。职业学校应该把创新贯彻到人才培养方案的全过程, 培养学生的创新意识、创新精神与创新能力。以笔者的理解而言, 对于学生的创新能力的培养, 并非纯粹指“理论专业知识”上的创新, 只要学生能打破常规、传统的编程思路、解决问题的方法, 甚至只要能够突破学生自己往常的思维习惯, 均是值得鼓励和培养的。教师随着教学时间的增长, 其教学思路往往受到禁锢, 而学生虽然是新接触到这个专业, 但他们的思想却是天马行空, 没有受到限制, 在此种情况下, 往往会提出一种新的思路。

笔者带学生进行技能训练时, 曾出现过这种情况, 一次物料选择训练时, 我在提出训练要求后, 依照常规告诉学生如何作出正确的选择, 但是后来有一个学生告诉我, 如果选择出不正确的, 剩下的不都是正确的?后来按照这个学生所说的方法试了一下, 果然简洁多了。在以后的训练中, 笔者就改变教学方法, 在提出控制要求后, 先不告诉学生思路, 让他们自己想, 果然出现了许多新的思路。

三提高教师的业务水平

对于职业学校来说, 教师的专业知识、技能的水平往往能够决定所培养的学生的技能水平。在职业技能大赛尚未形成气候之前, 职业学校的技能培养不能像普通中学那样有着明显的比较, 而职业技能大赛则为这种比较提供了平台。

要想在技能大赛中展现出学校的办学能力, 教师就要具备三个方面的素质: (1) 深厚的理论知识; (2) 扎实的技术能力; (3) 突出的教学业务能力。

这就促使专业教师一方面要通过不断的学习, 提高自己的专业能力。教师拥有很强的理论基础、技术能力, 才能把“东西”教给学生;另一方面, 教师要在教学中多下工夫, 正确分解竞赛中所体现的专业知识点, 将这些知识点融入专业知识教学的过程中, 并积极寻找出有效的教学方法, 调动学生的学习兴趣, 提高学生解决问题的能力。

四深刻反思, 积极应对

职业技能比赛给电气专业所带来的积极作用毋庸置疑, 但在实施的过程中还存在一些值得深思的问题。

1. 是“专而精”, 还是“宽而深”

有的学校为了在竞赛中取得好成绩, 片面地追求专而精的学生, 直接从一年级的学生中选拔备赛学生停课进行训练, 这些参赛学生参加哪个项目, 就训练哪个项目。如参加电子产品组装, 就从一年级开始, 到三年级、四年级 (高职生) 参赛, 这期间只学习电子产品组装所涉及的学科。对于学生而言, 这种学习方式固然有好的一面, 但毫无疑问的是, 学生所学的知识是片面的, 是不完整的专业知识体系。而且这种所谓的“专而精”学生, 在以后的专业发展中很容易越走路越窄。

笔者认为, 从学生长期发展的角度来看, 学生的专业能力应该在“宽而深”的基础之上追求“专而精”。对有潜力的学生应有一个长期的培养计划, 先让学生具有一定“宽度”的专业知识基础, 然后根据学生的学习兴趣、能力再培养“专”的专业知识。

2. 是“以赛促教”, 还是“教为赛用”

举办职业技能竞赛的根本目的是, 促进职业教育的发展, 使职业教育的培养目标其由单一技术工人, 向技能应用型人才转变。而纵观职业学校, 有的学校为了追求竞赛的名次, 一切为大赛服务。选派最好的教师、最好的学生参加竞赛是无可争议的, 但有的学校最好的教师只参加竞赛, 负责指导参赛学生, 不担任教学工作, 导致教学人员不够而外聘教师上课, 甚至抽调一些设备管理人员担任教师。这样参赛学生的质量是得到了保证, 但是其他学生的学习却很差。

笔者认为, 应从竞赛中吸取积极的因素, 促进教学, 整体提高教学水平, 提高学生的技能水平。在整体提高的基础上, 再选拔优秀学生参加竞赛, 达到以赛促学、以赛促教的目的。

摘要：在职业学校中开展职业技能竞赛, 对促进教学改革以及学生创新能力、技术能力等综合素质的培养有着积极的意义, 但还存着一些值得思考的现象。下面笔者就以这几年所参加或涉及的机电一体化、电气安装、电子技术等项目的技能竞赛为例, 谈谈技能竞赛对本专业教学的影响。