電氣課程革新方式研討
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本文作者：吳牮、吳偉龍 單位：重慶電子工程職業學院機電學院、重慶電子工程職業學院
在我們制定的現行的教學計劃中，高職高專機電類專業課程體系或多或少參照了傳統本科或專科院校機電類專業的電氣傳動課程體系，比如自動化專業開設的是《電機與電力拖動》，數控、設備維修與管理、機電一體化專業開設的是《電機與電氣控制技術》，先修課為《電路基礎》、《電力電子技術》，后續課為《可編程邏輯控制原理與應用》、《機電一體化系統與設計》等，《電機與電力拖動》、《電機與電氣控制技術》的課程標準總體上以經典電機學、電力拖動內容為主，一方面由于課時限制及教學內容整合的不夠合理，學生對傳統電機與電力拖動的主干內容掌握得并不牢靠，另一方面對當今流行的電氣傳動新技術，特別是應用到實際中的新技術涉及不多，面向先進技術有針對性的實踐教學內容幾乎沒有，這樣對于當前急缺的機電專業高端技能型人才的培養是極為不利的，要適應時展，培養能滿足社會需要的合格人才，相應的教學計劃與課程體系必須進行調整。
在當今新技術背景下，如何改進現行高職高專電氣傳動課程體系，是仁者見仁，智者見智，應該說有不同的出發點、側重點和目的。依筆者所見，要培養高端技能型機電專業人才，首先是強化實踐環節的訓練，以培養學生的技術應用能力為主旨，突出人才培養的“技能型”特征。其次在電氣傳動技術方面，在進一步鞏固傳統核心知識內容的同時，以企業實際應用水平為參照，適當拔高知識層級，補充新內容，以突出人才培養的“高端”性。
現行的高職高專電氣傳動方面的教科書，如《電機與電力拖動》、《電機與電氣控制技術》等，理論上看似遵循淡化理論突出實踐環節的要求，在知識體系上“大刀闊斧”地破舊立新，大做壓縮餅干，比如很多《電機與電氣控制技術》教材，將傳統的《電機學》、《電力拖動》、《電氣控制基礎及機床電氣控制技術》整合在一起(注:其實很多是一種拼湊)，而課程標準又規定該課程需在一學期內完成，那么除掉必需的實習、實訓及節假日，很多學校實際上課時間只有13～14周，明白人都知道，三門各自至少需要一學期完成的課程，在13～14周時間內教師怎樣講?學生怎樣學?教師能講多少?學生能學多少?如不能對教學內容以高屋建瓴的方式進行整合，以深入淺出的方法進行講授，教學效果是可想而知的。所以筆者認為，要在少學時下針對精簡壓縮課程內容進行教學，教學效果又不會大打折扣，必須明確兩點:一是知識的整合不是簡單的“搭積木式的堆砌拼湊”;二是課程壓縮不是將幾門相關課程或不太相關課程的原內容去掉幾個公式，刪掉幾幅圖片寫在一塊就了事。重整課程必須在充分理解原課程體系的目的、功能以及原課程之間內在聯系的基礎上，以具體達到的教學目的為指南，對相應知識內容熔化過后進行重新“鑄造”。另外，在重新鑄造形成一門課程合理而完整的知識體系的過程中也需做到兩點:一是必須要突出核心、主干內容。二是在綜合原來相對獨立的課程內容時，不能為整合壓縮而生拉活扯地把原本關系并不密切的內容湊合在一起。就目前情況看，電氣傳動類的《電機與電氣控制技術》這門課的許多教科書及一些學校據此制定的課程標準存在很大問題，那就是內容“多、雜、散”，這里所謂內容的“多、雜”前面已大致說過，即多門課的素材全部納入一門課的教學內容，使得課程內容面面俱到十分龐雜;“散”，筆者認為大部分教材將機床電氣控制部分納入該門課是牽強的，使該門課本來就雜亂的各部分內容的內在邏輯關系更加松散。筆者個人觀點是《電機與電氣控制技術》課程的電氣控制部分可以只涉及低壓電器、基本繼電接觸控制單元部分，或完全取消《電機與電氣控制技術》這門課，將電氣控制基礎部分內容納入其他的專門課程，在機電專業開設《電機與電力拖動》一門課作為電氣傳動技術的基礎即可。
在教學中補充必要的新元素，適當地更新教學內容以適應近年來新的電氣傳動技術的不斷發展和快速推廣應用的實際需要也是一個新的課題，這里牽涉兩方面問題，一是補充什么，二是以什么樣的形式補充更符合高職學生的實際情況。電氣傳動新技術的發展主要和自動化工控領域、機電一體化技術的發展緊密相關，有關新技術的應用也主要集中于數控設備、工業機器人、特種加工等方面，其中以電機作為執行器件的智能化控制傳動系統———如交流伺服系統、開放式的通用運動控制系統是其典型代表，近些年呈現迅猛發展的勢頭，并且在當今信息技術時代的大背景下其發展和應用的前景不可限量，所以在電氣傳動課程里已不能回避這部分內容。筆者建議在《電機與電力拖動》之后增設一門后續選修或必修專業課《電氣傳動技術選講》，從而較為系統地講解交、直流電動機控制系統，包括系統地介紹當今主流的控制微特電機(如永磁同步電動機)、直流伺服系統、交流伺服系統(特別是目前應用廣泛的基于永磁同步電動機的交流伺服系統、通用運動控制系統等)。
要落實以上措施，有一個很大的問題將擺在面前，那就是這一部分補充的新知識將會在教學過程中或多或少地遇到教和學的障礙，特別是在高職高專院校，人才培養的層次目前定位在專科，因而對基礎知識的要求客觀上要淺一些，將現代的一些概念與知識介紹給學生自然存在教與學的困難，例如目前在機床設備上廣為應用的基于永磁同步電動機的交流伺服控制系統，要在電氣傳動課程中進行系統的講解必然涉及交流電機矢量控制及坐標變換、PID控制算法、電力電子器件、SPWM技術、MATLAB仿真等等，對學習者的數學基礎要求較高，并且還需要電機結構、自動控制原理、電力電子技術等方面的專業基礎知識要扎實，這些內容在本科以上進行教學按理說更自然，對高職學生來說學習中必然會有一定困難。如何解決這個問題，筆者認為，就高職高專層次來學習這些內容，內容的系統性還是要完整，比如矢量變換及其意義、永磁同步電動機的磁場結構及矢量變換控制的目的、伺服控制算法及其實現、硬件平臺搭建的方式方法等等，但具體在教材上表達、課堂授課時的表述方式卻不能按現在本科或研究生教學的模式———即論證力求準確、計算推導必須詳細無邏輯缺環、模型抽象而覆蓋面寬，反過來在高職高專層次上應該做到———面向具體對象或模型、論證保證正確而不刻意追求精確、關鍵公式需要有但在清楚闡明其意義的前提下省略推導或壓縮簡化推導、盡量不用較深的數學工具，特別是可以參照目前高職高專流行的“以項目為導向”的形式來規劃課程內容與教材的架構。
高職高專培養的是應用性技能型人才，在校期間培養實踐能力，特別是動手能力是一個十分重要的環節。重慶電子工程職業學院在電氣傳動類課程教學方法改革方面，前期已針對機電類專業已進行了“《電機與電氣控制技術》基于工作過程的教、學、做一體化模式課程改革”的重慶市教委教改項目研究(項目編號:103463)，目前已取得階段性成果，在“教、學、做一體化”教學方面積累了一些寶貴經驗，實踐證明這種方法是成功的，它將單純的課堂教學與單純的現場實訓融為一體，現場即課堂，通過設定的項目復現工作情景，同時教師進行啟發誘導，理論在實踐中講解，學生在動手操作中領悟理論知識，真正做到理實一體化。筆者認為新增加的《電氣傳動技術選講》等課程的教學過程，可以借鑒重慶電子工程職業學院《電機與電氣控制技術》的教、學、做一體化模式，采用以項目為導向的課程架構，根據當地主要機電行業領軍企業的實際情況，增加實訓設施，制定若干涵蓋交流伺服系統、一般運動控制系統主要環節和知識點的教學項目，實現教學過程的理實一體化，具體實施方法和步驟可以參照“《電機與電氣控制技術》教、學、做一體化課程模式”的一些做法，在此就不贅述。
