胡煜慧（陜西航空技術(shù)學(xué)院 陜西 漢中 723000）

關(guān)于教學(xué)資源在預(yù)備技師班教學(xué)中的應(yīng)用

胡煜慧
（陜西航空技術(shù)學(xué)院 陜西 漢中 723000）

預(yù)備技師班課程的特點(diǎn)，一是教學(xué)內(nèi)容綜合性強(qiáng)、知識(shí)面廣，二是課本內(nèi)容概括性很強(qiáng)。因此，要充分利用有限的教學(xué)資源，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使課堂教學(xué)效率最大化。

教學(xué)資源；預(yù)備技師；教學(xué)；應(yīng)用

我國(guó)在職業(yè)教育領(lǐng)域積極探索，實(shí)行了 “預(yù)備技師”培養(yǎng)考核制度。我院于2006年開辦了預(yù)備技師班。預(yù)備技師班課程的特點(diǎn)，一是教學(xué)內(nèi)容綜合性強(qiáng)、知識(shí)面廣。例如，《數(shù)控機(jī)床電氣控制》課綜合了電工、電子、計(jì)算機(jī)、電機(jī)與拖動(dòng)、自動(dòng)控制、檢測(cè)技術(shù)、數(shù)控機(jī)床等學(xué)科的內(nèi)容。二是課本內(nèi)容概括性很強(qiáng)。有些內(nèi)容只給出一個(gè)結(jié)論，有些理論分析比較粗略，還有少數(shù)知識(shí)點(diǎn)學(xué)生甚至沒有接觸過。這些會(huì)給教師備課和授課增加很大難度，同時(shí)也給學(xué)生聽課和接受新知識(shí)增加一定的難度。目前，職業(yè)學(xué)校的教學(xué)方法和教學(xué)手段都很完善，但教學(xué)資源都是很有限的。為此，針對(duì)教材的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在教學(xué)過程中，要具體分析課程的特點(diǎn)，充分利用有限的教學(xué)資源，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使課堂教學(xué)效率最大化。筆者現(xiàn)主要從以下兩個(gè)方面論述。

充分利用有限的學(xué)科資源

專業(yè)理論知識(shí)都是以專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和其他相關(guān)專業(yè)知識(shí)為基礎(chǔ)的。以《數(shù)控機(jī)床電氣控制》課的PLC部分為例，可編程序控制器（簡(jiǎn)稱PLC）是現(xiàn)代工業(yè)控制必不可少的一個(gè)組成部分，在講解“PLC工作原理”過程中有一個(gè)重點(diǎn)、兩個(gè)難點(diǎn)。重點(diǎn)是基本編程語(yǔ)言：梯形圖；難點(diǎn)是PLC控制過程及PLC控制過程的實(shí)現(xiàn)。在教學(xué)過程中，學(xué)生對(duì)PLC工作原理的理解和掌握有很大難度，不理解這部分內(nèi)容的作用和學(xué)習(xí)的意義。對(duì)上述難點(diǎn)的解決情況是學(xué)生對(duì)重點(diǎn)知識(shí)掌握程度的關(guān)鍵影響因素，對(duì)學(xué)生日后的編程學(xué)習(xí)、PLC實(shí)際應(yīng)用至關(guān)重要。

在教學(xué)過程中，教師應(yīng)根據(jù)課程設(shè)置、教材結(jié)構(gòu)和學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)，充分利用學(xué)科資源，將學(xué)科間知識(shí)有機(jī)聯(lián)系起來，找準(zhǔn)切入點(diǎn)，使課堂的教和學(xué)都變得輕松、簡(jiǎn)單。

PLC是在傳統(tǒng)繼電器控制的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，將PLC的控制和傳統(tǒng)繼電器控制有機(jī)聯(lián)系起來并進(jìn)行比較，找出它們之間的共同點(diǎn)和不同點(diǎn)，突出重點(diǎn)和突破難點(diǎn)，能加強(qiáng)學(xué)生的理解和記憶，牢固掌握所學(xué)知識(shí)，使課堂教學(xué)效率最大化。筆者常從實(shí)例“三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制”講起，以傳統(tǒng)繼電器控制為切入點(diǎn)，從三個(gè)方面進(jìn)行分析比較。

（一）控制電路的比較

傳統(tǒng)繼電器控制電路是靠傳統(tǒng)繼電器實(shí)現(xiàn)的，有實(shí)際的物理器件和硬接線，如圖1a所示。PLC控制電路由輸入信號(hào)、PLC和輸出負(fù)載組成，如圖1b所示。輸入信號(hào)是由安裝在機(jī)床床體或控制柜面板上的開關(guān)傳感器提供的，不占用控制柜的物理空間。PLC的輸入端口與輸入軟繼電器相連，接收現(xiàn)場(chǎng)的輸入信號(hào)，驅(qū)動(dòng)輸入軟繼電器工作。輸入軟繼電器的觸點(diǎn)供程序使用。程序是用梯形圖語(yǔ)言編制的控制程序，通過程序指令和編程元件驅(qū)動(dòng)輸出軟繼電器的線圈，將輸出信號(hào)通過輸出端口驅(qū)動(dòng)它外面的負(fù)載。其中的輸入軟繼電器、輸出軟繼電器相當(dāng)于傳統(tǒng)繼電器，而程序則替代了傳統(tǒng)繼電器的硬接線。

（二）梯形圖與傳統(tǒng)繼電器控制電路的比較

梯形圖是PLC的編程語(yǔ)言，如圖1c所示。它在形式上類似于傳統(tǒng)繼電器的控制電路，用傳統(tǒng)繼電器控制電路的控制過程來編程。它的分析方法沿用了傳統(tǒng)繼電器控制電路的分析方法，如使用繼電器、線圈、常閉觸點(diǎn)、常開觸點(diǎn)、串聯(lián)、并聯(lián)等術(shù)語(yǔ)。與傳統(tǒng)繼電器控制電路比較，梯形圖又有其自身的特點(diǎn)。（1）邏輯行。梯形圖排列順序從左到右，從上到下，最左邊為輸入母線。編程元件的常開觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)的各種連接以及軟元件的線圈組成一個(gè)邏輯行。整個(gè)程序的邏輯行呈梯級(jí)分布。（2）名稱。使用軟繼電器的名稱。但軟繼電器不是真正的物理繼電器，而是PLC內(nèi)部編程元件。它實(shí)際上是一個(gè)存儲(chǔ)單元，當(dāng)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元為“1”時(shí)，表示軟繼電器線圈“通電”，其常閉觸點(diǎn)斷開，常開觸點(diǎn)閉合；反之亦然。（3）觸點(diǎn)個(gè)數(shù)。傳統(tǒng)繼電器的觸點(diǎn)是有限的，而軟繼電器的觸點(diǎn)有無數(shù)個(gè)。取用軟繼電器的常開常閉觸點(diǎn)實(shí)質(zhì)上是為了讀取存儲(chǔ)單元的狀態(tài)，而存儲(chǔ)單元的狀態(tài)可以無限次地讀取，但線圈只能使用一次。（4）能流。傳統(tǒng)繼電器控制電路是靠電路中的電流來驅(qū)動(dòng)工作的，而梯形圖是一種編程語(yǔ)言，其左邊的母線相當(dāng)于電源線。為便于理解，在梯形圖中引入了一個(gè)假想的電流，稱為能流。能流從母線流入，并且只能從左向右，從上到下單向流動(dòng)。（5）工作方式。在繼電器控制電路中，當(dāng)電源接通時(shí)，并聯(lián)電路同時(shí)接通，屬并行工作方式；而梯形圖中的掃描方式是從上到下進(jìn)行的，稱為串行工作方式。

圖1 三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制圖

（三）控制過程的比較

以三相異步電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)控制為例。傳統(tǒng)繼電器控制電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)分析如下：按下SB2，KM1線圈通電，KM1聯(lián)鎖點(diǎn)斷開，KM1主觸點(diǎn)閉合并自鎖，電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)。PLC控制電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)過程分析如下：按下SB2，輸入軟繼電器I0.0線圈通電，它的聯(lián)鎖觸點(diǎn)先斷開，然后常開觸點(diǎn)閉合并自鎖，輸出軟繼電器Q0.0的線圈通電，它的外部輸出觸點(diǎn)閉合，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載KM1線圈通電，KM1觸點(diǎn)動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)。通過這樣的對(duì)比分析，學(xué)生很快就突破了難點(diǎn)，掌握了重點(diǎn)，不僅加深了對(duì)以前所學(xué)知識(shí)的理解，而且能很自然地進(jìn)入新知識(shí)的學(xué)習(xí)階段，大大地提高了學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。這樣，課堂教學(xué)效率自然也就提高了。

學(xué)生在掌握了梯形圖的基礎(chǔ)知識(shí)及PLC控制過程的實(shí)現(xiàn)方法之后，就可以通過PLC實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作練習(xí)，加深對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解和記憶，提高動(dòng)手能力，并用所學(xué)理論知識(shí)去解決實(shí)際操作中遇到的問題。

充分利用電教資源

充分利用電教資源，是現(xiàn)代化教學(xué)的需要，是素質(zhì)教育的需要，是培養(yǎng)21世紀(jì)合格人才的需要。恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用電教資源能使課堂教學(xué)形象、具體、生動(dòng)、直觀，能理清概念，化難為易，化靜為動(dòng)，化繁為簡(jiǎn)，使具體的畫面與抽象的理論內(nèi)容緊密聯(lián)系，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用電教資源還能突破傳統(tǒng)教學(xué)方法的局限，挖掘教材的內(nèi)在潛能，幫助學(xué)生構(gòu)建完整的知識(shí)體系，讓學(xué)生充分感受、理解知識(shí)產(chǎn)生和發(fā)展的過程，開闊視野，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和能力，從而使課堂教學(xué)效率最大化。

電教資源包括現(xiàn)代化教育技術(shù)和現(xiàn)代化教育手段。電教方法和電教設(shè)備很多，不是所有課程的內(nèi)容都適合電教，要具體分析課程的特點(diǎn)。充分利用電教資源包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。

（一）充分利用網(wǎng)絡(luò)資源

在課前準(zhǔn)備階段，要備好課，就要充分利用現(xiàn)代化教育技術(shù)，如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。教師個(gè)體的知識(shí)是有限的，對(duì)課程涉及的內(nèi)容不一定都很了解，特別是在專業(yè)知識(shí)方面，為了備好課，需要查找大量資料。如果從書籍中查找，一方面，很難備齊所有相關(guān)書籍；另一方面，要花費(fèi)大量時(shí)間和精力。互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為人們?nèi)粘；顒?dòng)不可或缺的一部分。它的高速性、交互性、資源共享性為師生快速準(zhǔn)確地查找并攝取知識(shí)提供了可能和有力的保障，讓教師備課能節(jié)省大量的時(shí)間和精力。

（二）充分利用課件制作技術(shù)

要上好電教課，就要掌握電教技術(shù)。教師不僅要掌握本學(xué)科知識(shí)，還要掌握現(xiàn)代教育技術(shù)，如計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、課件制作技術(shù)等。這樣，以電教理論指導(dǎo)工作，可以把握方向和目標(biāo)，抓住重點(diǎn)，盡最大可能提高課堂教學(xué)效率。

例如，在《電工電子技術(shù)》理論教學(xué)中，“電流”是一個(gè)很抽象但又實(shí)際存在的客觀事物。它看不見、摸不著，表面上看到的只是電線和用電設(shè)備。電流流通的原理和工作過程在宏觀世界里是看不到的，這是電流教學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)。電流的定義是：“電荷的定向移動(dòng)形成了電流”。為了能把“電流”的定義和電流流動(dòng)的微觀運(yùn)動(dòng)形象直觀地表達(dá)出來，便于學(xué)生理解，就可以利用計(jì)算機(jī)和多媒體軟件制作出導(dǎo)體的微觀結(jié)構(gòu)及導(dǎo)體中正負(fù)電荷移動(dòng)過程的課件，用不同的圖形符號(hào)和顏色分別代表正電荷和負(fù)電荷，再畫出一個(gè)與實(shí)物相似的電路圖，電路圖中包括電路的基本組成部分：電源、開關(guān)、導(dǎo)線、燈泡等。在用計(jì)算機(jī)演示的時(shí)候，開關(guān)的閉合與斷開、電路內(nèi)部正電荷和負(fù)電荷的運(yùn)動(dòng)方向以及燈泡的亮與滅都用不同的方法和顏色表示，并以動(dòng)畫的形式表現(xiàn)出來。這樣化靜為動(dòng)，讓書本上靜止的文字“動(dòng)”起來，能充分、有效地傳達(dá)授課者所要傳輸?shù)男畔?，傳達(dá)出授課者無法或難以用語(yǔ)言表達(dá)清楚的概念、信息以及一些遠(yuǎn)離我們生活的事物的本質(zhì)，幫助學(xué)生輕松突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)。此外，多媒體課件具有文字、圖片、動(dòng)畫、聲音等信息同步的特點(diǎn)，能給學(xué)生以視覺、聽覺上的沖擊力，讓學(xué)生在“視”中感受形象美，在 “聽”中感受音韻美，在“想”中感受學(xué)習(xí)美。

（三）搭建虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

實(shí)踐是對(duì)學(xué)生理論知識(shí)掌握程度的直接檢驗(yàn)。理論指導(dǎo)學(xué)生的實(shí)踐，而實(shí)踐反過來又讓學(xué)生更加明確學(xué)習(xí)理論知識(shí)的目的和重要性，給學(xué)生提供學(xué)習(xí)的動(dòng)力，使學(xué)生在課堂上集中精力，積極探索，從而提高課堂教學(xué)效率。實(shí)驗(yàn)室是保證實(shí)踐教學(xué)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。但實(shí)驗(yàn)室建設(shè)周期長(zhǎng)、投資成本高，并且只能進(jìn)行一些基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)和操作，有些實(shí)驗(yàn)耗材量較大，實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)所需的元器件造價(jià)很高。為此，我們必須充分利用電教資源彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)室的不足。利用好的電教資源，甚至可以講、學(xué)、練一起進(jìn)行，縮短教學(xué)周期，擴(kuò)大教學(xué)容量，提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。

虛擬實(shí)驗(yàn)是通過多媒體技術(shù)和仿真技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，虛擬出逼真的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，能給學(xué)生帶來與進(jìn)行實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作相類似的實(shí)踐體驗(yàn)。作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要輔助手段，一方面，虛擬實(shí)驗(yàn)可以大大提高實(shí)驗(yàn)效率和效果，拓寬學(xué)生由感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)的途徑，使學(xué)生在愉悅和主動(dòng)的思維中牢固地掌握知識(shí)；另一方面，虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)芨玫赝晟茖?shí)驗(yàn)教學(xué)的結(jié)構(gòu)。由于虛擬實(shí)驗(yàn)不受時(shí)間及空間的限制，學(xué)生可以隨時(shí)自主完成，從而能更好地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

搭建虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)就是利用計(jì)算機(jī)的硬件和仿真軟件，構(gòu)建一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的和要求?，F(xiàn)簡(jiǎn)要介紹電工電子專業(yè)常用的仿真軟件Multisim10，它也被稱為萬能仿真軟件。Multisim10有許多版本，用戶可以根據(jù)自己的需要來選擇。在教學(xué)中，要用到Multisim10教育版。Multisim10教育版的特點(diǎn)是：（1）采用直觀的圖形界面創(chuàng)建電路。在計(jì)算機(jī)屏幕上模仿真實(shí)實(shí)驗(yàn)室的工作臺(tái)，繪制電路圖需要的元器件、電路仿真需要的測(cè)試儀器均可直接從屏幕上選取；（2）軟件儀器的控制面板外形和操作方式都與實(shí)物相似，可以實(shí)時(shí)顯示測(cè)量結(jié)果。（3）帶有豐富的電路元件庫(kù)，能提供多種電路分析方法。（4）作為設(shè)計(jì)工具，它可以與其他流行的電路分析、設(shè)計(jì)和制板軟件交換數(shù)據(jù)。（5）它還是一個(gè)優(yōu)秀的電子技術(shù)訓(xùn)練工具，利用它提供的虛擬儀器可以用比在實(shí)驗(yàn)室更靈活的方式進(jìn)行電路實(shí)驗(yàn)，學(xué)生通過觀察仿真電路的運(yùn)行情況，可熟悉常用電子儀器的測(cè)量方法。

Multisim10教育版的計(jì)算機(jī)仿真與虛擬儀器技術(shù)可以很好地解決理論教學(xué)與實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)相脫節(jié)的問題。Multisim10教育版的一大突出特點(diǎn)是：有一個(gè)模仿實(shí)際電路元器件的虛擬元件圖形庫(kù)。例如，做一個(gè)簡(jiǎn)單電路組成實(shí)驗(yàn)。電路圖中包括了電路的基本組成部分：電源、開關(guān)、導(dǎo)線、燈泡。具體實(shí)驗(yàn)步驟為：（1）畫出電路原理圖。電路原理圖中用到的電氣符號(hào)不是實(shí)際元件的外形。（2）利用軟件本身具有的電路檢查功能檢查電路原理圖的正確性。（3）若電路無誤，就可以對(duì)照原理圖調(diào)用虛擬元件圖形庫(kù)中的元件搭建仿真電路，虛擬元件的圖形與實(shí)際元件外形一樣。（4）學(xué)生可以像實(shí)際進(jìn)行電路接線一樣，用導(dǎo)線把電路元件連接起來。（5）用虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表。在電路中選用了相應(yīng)的虛擬實(shí)驗(yàn)儀器后，就可以將需要觀測(cè)的電路點(diǎn)與虛擬儀器面板上的觀測(cè)口相連，對(duì)電路的各個(gè)物理量進(jìn)行觀測(cè)。如要測(cè)電路中某個(gè)點(diǎn)的電壓，可以用虛擬電壓表；要測(cè)電路中的波形，可以用虛擬示波器（可同時(shí)觀測(cè)電路中兩個(gè)點(diǎn)的波形）。

利用Multisim10教育版學(xué)生可以很好地、很方便地把學(xué)到的理論知識(shí)用計(jì)算機(jī)仿真出來。學(xué)生就仿佛置身于一個(gè)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，能夠聚精會(huì)神地把一個(gè)實(shí)驗(yàn)從開始到結(jié)束完完整整地做下來。如果在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)問題，學(xué)生不僅要把問題分析出來，而且還要根據(jù)所學(xué)的知識(shí)把問題解決，實(shí)驗(yàn)才能進(jìn)行下去。整個(gè)過程可使學(xué)生的理論知識(shí)和實(shí)際操作、動(dòng)手能力有質(zhì)的飛躍，極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性，真正做到變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率。

計(jì)算機(jī)仿真與虛擬儀器應(yīng)用對(duì)教師提高教學(xué)質(zhì)量也能起到很好的促進(jìn)作用。通過Multisim10教育版搭建的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，教師可以足不出戶，將理論教學(xué)——計(jì)算機(jī)仿真——實(shí)驗(yàn)等教學(xué)環(huán)節(jié)緊密地結(jié)合起來。

教學(xué)資源雖然有限，但教育工作者應(yīng)不斷研究、積極探索，充分利用有限資源，為學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)開拓陽(yáng)光大道，使他們順利地學(xué)有所成。

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（本文責(zé)任編輯：謝良才）

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1672-5727（2011）10-0128-03

胡煜慧（1970—），女，陜西商南人，陜西航空技術(shù)學(xué)院講師，電氣工程師，主要從事數(shù)控機(jī)床電氣控制方面的教學(xué)和研究。

*本文系山西省教育科學(xué)“十一五”規(guī)劃立項(xiàng)課題《中醫(yī)藥職業(yè)教育發(fā)展對(duì)策研究》（課題編號(hào)：ZJ-07011）的部分研究成果