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基于CDIO模式的《机电传动与控制》设计与实践论文

发布时间:2021-04-24 15:43:01 文章来源:SCI论文网 我要评论














SCI论文(www.lljyb.com):

摘要:根据《机电传动与控制》对专业毕业要求、培养目标的支撑,修改了教学目标。根据教学目标基于CDIO模式,完善了授课内容,实验,三级项目,其最大程度与工程实际项目联系,实践表明经过该教学设计的训练,学生学习兴趣提高,自主学习能力提升,实践能力得到训练。

关键词:CDIO模式;机电传动与控制

本文引用格式:张金萍,于玲,王丹,等.基于CDIO模式的《机电传动与控制》设计与实践[J].教育最全菠菜网代化,2019,6(99):142-143.

《机电传动与控制》课程为机械设计制造及其自动化、机械电子工程等专业的一门专业主干课,是控制类课程群的主要课程,亦是机械类应用型人才知识框架构建的主要构成部分。该门课程主要让学生了解和掌握电机传动与控制的基本概念、机电传动系统的动力方程、应用、负载特性,电动机、常用低压电器、PLC的工作原理、特性、应用与选用方法等,掌握控制技术在机械设备中的应用。课程涉及的内容点多而杂,若内容设计不合理,学生学习起来将枯燥无味易厌学,课堂教学效果差;考虑CDIO模式源于依托项目进行的课程改革,强调理论教学与实际项目全流程、全场景协同对接,包含了项目的构思、设计、实施和运行.在机电传动与控制的教学过程中引入CDIO教育理念,强调以真实项目为学习对象,以操作技能为学习重点的教学模式,通过对实体项目演练,促进理论与实践的密切结合[1],提高了学生自主学习能力、实践能力、创新能力,改善了学习效果。

《机电传动与控制》课程教学设计首先围绕机械设计制造及其自动化专业的培养目标、毕业要求,依据机电传动与控制课程对毕业要求的支持,设计以学生为主体,可操作、可测量的包含知识、能力以及素养的三维目标,符合学生的知识认知水平的培养目标。根据课程目标,按工程教育要求完善教学大纲内容,重点是设计基于主动学习和(项目式)经验学习的教与学内容、设计了将预期学习效果和教学方法与评估相结合的评价方法、设计了专业特色设备的教学内容。

经过几年实践,基于CDIO模式的机电传动与控制的课程实践教学效果表明,其提高了学生自主学习能力、实践能力、团队合作能力,改善了学习效果。

一 教学内容设计

(一)课堂讲授内容


课堂讲授内容根据教学目标重新梳理,每节均设计有教学目标及教学目标达成形式,放于章节前,以利于学生清楚明了学习内容,主动学习相关知识。机电传动系统方程、低压电器、PLC控制部分设计选用与机械相关的工程项目(如机床主轴润滑油电机先后启动、主轴电机正反转、工作台自动往返等),重新整理典型控制环节的递进关系,知识点、知识模块的逻辑顺序,收集相关实物相片、视频,考虑专业高分子材料加工机械特色增加开炼机、平板硫化机等典型橡胶机械控制内容。

(二)实验内容

实验内容设计柔性化,在满足大纲要求前提下根据学生个人掌握程度适时、适当更改增加实验内容,一般实验指导手册上实验内容是达标的基本要求,根据学习内容及课程与液压传动、机械控制工程基础等课程关系先后设计/选择的实验项目有:顺序控制实验、并行控制实验,电机控制实验,二维工作台控制实验,(低压电器、PLC)控制液压多段速回路,比例溢流阀系统PID压力控制,电磁比例换向阀PID位置控制等基本实验,实验过程中,若学生不会,指导学生自己做简单的实验,逐步加深;如顺序控制实验,对于拿到实验不知从何下手的同学,鼓励他们先做定时器实验,然后再做顺序控制实验。对于学有余力的同学,备有多个不同广度、难度选做项目,如异步电动机的点动-自锁、正反转、Y-△降压启动、能耗制动、顺序启动的电器控制及PLC控制,鼓风炉加料装置、钻床钻孔动作控制、电机变频调速控制,水位控制、自控轧钢机、邮件分拣机控制等,回油节流双程同步回路控制,行程开关顺序动作、压力继电器顺序动作等,机电液综合实验室不排实验时开放给学生做这些项目,学生可以根据兴趣自行设计选择开放实验。

(三)三级项目内容

根据兴趣选择PLC或低压电器控制的典型电路如车床、铣床、钻床、液压机械手、液压滑台、机床组合动作、电机变频调速控制等控制项目,3-5人一组自行设计控制方案、仿真,三级项目学生可以自行设计与指导老师协商达到相关训练要求即可。

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二 实施与评价

(一)课堂内容实施与评价


课堂教学首先让学生明确学习目标及如何达到学习目标,采用启发式、提问式、项目式等教学方式,对于学习目标的达成让学生根据要求和前期知识,先试做,不会的做学生比例多则多提醒,然后讲解(或做的好的学生自愿讲解),若为重点难点则设有增加知识点的相关训练,实最全菠菜网“作中学”“学中作”。案例制作成动画,低压电器、PLC控制动画仿真工程实际运行中电流流通状况控制相应元器件通断及电机启停,学生因形象、直观、明了,提高了学生学习兴趣。通过比较不同班级授课效果,发最全菠菜网以传统板书教学方式讲述控制原理,引导同学们根据要求一起将相应的控制原理图完成后,再将动画演示给同学们观看,效果远远好于仅用板书或仅用多媒体授课。多年教学经验发最全菠菜网,上课时必须留给学生足够的思考动手空间,学生只有能够“主动想”“动手作”才能“有兴趣学”,故课堂教学重点考虑如何让学生能主动去思考、练习,以紧抓学生思路。

评价聚焦到学生的学习成果(目标)达成,课堂教学评价形式主要为提问、课堂练习、主动讲解等。

(二)实验项目实施与评价

实验教学以学生为主,内容主要包含构思讨论,项目设计(接线设计)、实验操作、仿真验证。指导以启发式为主,如掌握不好的同学拿到实验无从下手,提示学生拿简单的项目训练,如顺序控制不熟(会),提示先以定时器实验练手。采用优生辅导,国外一些高校,为了锻炼学生能力,常会找高一届的已进入研究室的学生辅导低届学生实验,实验时按自愿原则选用上一组实验做的好的学生辅助指导下一组学生做实验,这样对于被指导的学生,不会因一个班一个指导教师指导不及时耽误进度产生不安或厌学心理,且会刺激学生竞争心理激发学习兴趣,产生良好的马太效应。对于指导的学生来说既巩固了相关的知识也锻炼了其表达组织能力。

实验项目从预习、操作、报告三个方面评价,预习评价根据给定的实验题目,分析和选择研究路线,设计实验方案及方案的可行性效果[2];操作主要评价应用机械、电气、液压知识,搭建和操作实验系统,安全开展实验并正确采集整理实验数据、团队合作情况;报告主要评价对实验结果进行分析和解释,通过实验数据、结果综合得到合理的结论情况。

(三)三级项目实施与评价

三级项目在低压电器讲解完典型控制环节时布置,提示学生可以自行设计自己感兴趣项目自由组队,PLC典型环节时确定项目内容及分组,并将评价标准公布。

评价涉及到CDIO主要环节:项目构思、整体控制方案设计分析(至少两种方案分析)、PLC(低压电器)接线与程序设计、仿真过程、团队合作、答辩环节等。

三 效果

三年实践表明,基于CDIO模式的机电传动与控制课程经过建设与实践,提高了学生学习兴趣,学生实践动手能力、团队合作能力,效果良好。

在本次学习中,印象深刻的是对本学科专业知识的精通,我们遇到旧的知识点,很多都是一年前学习的课程了,我们看着图却不知道从何下手,只能再次拿起学过的课本,最后项目成功的完成了,在这个过程中出最全菠菜网了很多问题,在同学们的齐心协力下一个一个地克服了,团队的努力以及来自其他同学的帮助让我们顺利的完成了此次项目[3-4]。

四 结论与展望

机电传动与控制课程的理论、实验、三级项目等内容的教与学过程中,充分体最全菠菜网“做中学与学中做”、项目式教学的理念,体最全菠菜网“构思—设计—实施—操作”的模式,学生在完成项目的过程中,以主动的、实践的、知识点之间(课程之间)有机联系的方式学习学习理论知识,训练综合实践能力,开发学生潜力、激发学习热情,明了课程知识点的有机融合,培养良好的自学习惯和沟通与团队合作能力,提高了教学效率,改善了教学效果[5]。

课程教学中目前还存在如部分知识点散乱,课堂讲解典型控制环节未加以验证等问题。未来将尝试以1-3个典型机床的控制为例,将相关离散知识点串起来;课堂引入虚拟仿真软件,边讲边验证,学生边学边验证,提高学生兴趣。

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参考文献

[1]杨磊,郭奇青.CDIO在PLC教学中的应用方法[J].科教导刊(上旬刊),2016(03):79-80.
[2]孙玲玲,王宁,梅林,等.基于CDIO理念的电力系统综合实验教学改革[J].教学研究,2017,40(03):97-101.
[3]郭龙川.仿真教学设计在机电传动与控制课程中的应用[J].教育最全菠菜网代化,2018,5(14):157-159.
[4]彭志辉,彭玉春.基于CDIO的机电传动控制教学探讨[J].教育教学论坛,2019(36):184-185.
[5]罗杰,党波.基于CDIO的机械制造工艺课程改革与实践[J].产业与科技论坛,2019,18(05):175-177.

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