吳保平，曹成輝

(河南工程學(xué)院 紡織學(xué)院，河南 鄭州 450007)

紡織機(jī)電技術(shù)專業(yè)“氣動(dòng)控制集中實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)的探索與實(shí)踐

吳保平，曹成輝

(河南工程學(xué)院 紡織學(xué)院，河南 鄭州 450007)

河南工程學(xué)院紡織學(xué)院在“氣動(dòng)控制集中實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)中，合理安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，充分發(fā)揮教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主導(dǎo)作用，結(jié)合專業(yè)拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，為提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)能力及培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力進(jìn)行探索與實(shí)踐。

紡織機(jī)電技術(shù)；液壓與氣動(dòng)技術(shù)；氣動(dòng)控制集中實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

現(xiàn)代紡織技術(shù)以高精度的機(jī)械加工技術(shù)為基礎(chǔ)，以電子信息技術(shù)為主導(dǎo)，綜合運(yùn)用光、機(jī)、電、氣動(dòng)、液壓和傳感等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的高度自動(dòng)化。尤其是液壓與氣動(dòng)技術(shù)，在紡織生產(chǎn)中占有相當(dāng)大的比重，如絡(luò)筒機(jī)的氣流捻接、整經(jīng)機(jī)的液壓傳動(dòng)與制動(dòng)、漿紗機(jī)的經(jīng)軸退繞張力控制和壓漿輥壓力控制以及噴氣織機(jī)的噴氣引緯等。因此，高校的教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法應(yīng)適應(yīng)紡織技術(shù)的發(fā)展。本文探索紡織機(jī)電技術(shù)專業(yè)“氣動(dòng)控制集中實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)改革，以培養(yǎng)滿足社會(huì)需求的技術(shù)應(yīng)用型人才。

一、 “氣動(dòng)控制集中實(shí)驗(yàn)”課程開設(shè)目的

調(diào)查顯示，高職機(jī)電類專業(yè)畢業(yè)生在生產(chǎn)一線從事機(jī)電設(shè)備操作、維修及管理工作的占60%以上，從事機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)的較少[1]。因此，在教學(xué)中應(yīng)圍繞職業(yè)教育突出技能型、應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，加強(qiáng)基礎(chǔ)教學(xué)，提高實(shí)踐能力。根據(jù)學(xué)生所學(xué)的紡織機(jī)電技術(shù)專業(yè)及就業(yè)特點(diǎn)，除了紡織技術(shù)及電氣控制技術(shù)相關(guān)課程之外，我校(河南工程學(xué)院)紡織學(xué)院開設(shè)有“紡織液壓與氣動(dòng)技術(shù)”理論課，結(jié)合學(xué)校的實(shí)驗(yàn)條件開設(shè)了“氣動(dòng)控制集中實(shí)驗(yàn)”實(shí)踐課，在理論課程結(jié)束后進(jìn)行集中實(shí)驗(yàn)。從實(shí)際情況出發(fā)，圍繞教學(xué)目標(biāo)探索如何在實(shí)驗(yàn)中嘗試各種教學(xué)方法，使理論和實(shí)際相結(jié)合，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。強(qiáng)化基本知識(shí)，加強(qiáng)學(xué)生基本技能的訓(xùn)練，并使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)際生產(chǎn)相關(guān)技術(shù)緊密結(jié)合，為學(xué)生將來的就業(yè)打下基礎(chǔ)。

二、 “氣動(dòng)控制集中實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)改革措施

1. 合理安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

由于“紡織液壓與氣動(dòng)技術(shù)”課程與生產(chǎn)實(shí)踐緊密聯(lián)系，涉及的學(xué)科比較多，氣動(dòng)元件品種繁多，概念及原理比較抽象，加上?？茖W(xué)生的基礎(chǔ)薄弱，在課堂上學(xué)習(xí)理論知識(shí)時(shí)，部分學(xué)生感到不太容易理解與掌握，基礎(chǔ)較差且學(xué)習(xí)積極性不高的學(xué)生更難以接受，理論課教學(xué)結(jié)束后真正能掌握的知識(shí)很有限。針對(duì)這一情況，結(jié)合我校的實(shí)驗(yàn)條件，在實(shí)驗(yàn)操作之前采用PPT系統(tǒng)介紹實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備元件的結(jié)構(gòu)及作用原理，使學(xué)生系統(tǒng)認(rèn)識(shí)各種設(shè)備元件，避免實(shí)驗(yàn)過程中盲目操作。

在實(shí)驗(yàn)過程中要頻繁地用到電磁閥，而電磁閥的輸入輸出信號(hào)主要由實(shí)驗(yàn)臺(tái)的繼電器控制單元來完成，該單元所用的面板結(jié)構(gòu)如圖1所示。由于實(shí)驗(yàn)過程中經(jīng)常用到電磁閥控制，所以該面板的操作較頻繁。繼電器控制單元的面板結(jié)構(gòu)看似簡(jiǎn)單，但如果對(duì)控制單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、控制原理、常開與常閉行程開關(guān)所起的作用不熟悉，即對(duì)輸入信號(hào)的來源與輸出信號(hào)的控制對(duì)象沒有深入了解的話，就會(huì)出現(xiàn)問題。如在實(shí)驗(yàn)過程中常有學(xué)生只是一味地盲目操作按鈕，尤其遇到復(fù)雜的電磁閥控制回路時(shí)，不能很好地把握實(shí)驗(yàn)過程，也不能很好地分析與總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，導(dǎo)致多走彎路，浪費(fèi)時(shí)間，收獲甚少。通過總結(jié)，改進(jìn)方法，結(jié)合學(xué)生所學(xué)的電氣控制知識(shí)，采用PPT分析繼電器控制單元內(nèi)部電器控制接線原理圖，并與實(shí)物相結(jié)合，使學(xué)生充分認(rèn)識(shí)電磁閥控制的原理，掌握輸入信號(hào)的來源及輸出信號(hào)的控制對(duì)象。通過控制單元與接線原理圖的認(rèn)識(shí)，使這樣一項(xiàng)看似簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)安排，比實(shí)驗(yàn)前只講解圖1的操作方法更容易讓學(xué)生接受，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中不再盲目操作，收到了很好的效果。

圖1 繼電器控制單元面板

2. 充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用

我校紡織機(jī)電技術(shù)專業(yè)的學(xué)制為2+1，即在校學(xué)習(xí)2年，包含理論課與實(shí)踐課，在企業(yè)實(shí)習(xí)1年。由于校內(nèi)的學(xué)習(xí)時(shí)間有限，校內(nèi)實(shí)踐必須注重培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)分析和解決實(shí)際問題的能力以及動(dòng)手能力，為專業(yè)技能的培養(yǎng)和從事技術(shù)工作打好基礎(chǔ)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中盡量避免采用教師先講解后演示，然后讓學(xué)生動(dòng)手操作的方法，這種教學(xué)方法易使學(xué)生形成比較強(qiáng)的依賴性。指導(dǎo)教師在實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)以引導(dǎo)為主，對(duì)學(xué)生提出的問題通過啟發(fā)讓學(xué)生討論，或者與教師共同探討，充分發(fā)揮學(xué)生的積極性與主動(dòng)性。對(duì)于一些難度不大的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過回路連接很容易實(shí)現(xiàn)，這些實(shí)驗(yàn)難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生處于被動(dòng)地位，不愿動(dòng)腦思考，也談不上動(dòng)手能力的提高。針對(duì)這種情況，在實(shí)驗(yàn)之前首先對(duì)學(xué)生提出要求：實(shí)驗(yàn)過程中哪些元件起關(guān)鍵作用，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如何，通過調(diào)節(jié)相應(yīng)的元件還可以出現(xiàn)哪些現(xiàn)象等，以此來激發(fā)學(xué)生的興趣。

例如，驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容之一的過載保護(hù)回路，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)按照回路正確連接，但是不同實(shí)驗(yàn)臺(tái)出現(xiàn)三種不同的現(xiàn)象：(1)活塞桿伸出未觸碰到行程閥即返回；(2)活塞桿伸出后碰到行程閥即返回；(3)出現(xiàn)過載時(shí)活塞仍不易返回。針對(duì)這些情況，提醒學(xué)生首先要讀懂回路，明確過載現(xiàn)象如何產(chǎn)生，回路中哪些元件對(duì)過載有保護(hù)作用，如何實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，根據(jù)回路分析正確的現(xiàn)象應(yīng)該是什么，不正?，F(xiàn)象產(chǎn)生的原因是什么，如何解決。經(jīng)過教師的啟發(fā)，不同實(shí)驗(yàn)臺(tái)的學(xué)生根據(jù)各自的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相互討論，甚至互相調(diào)換實(shí)驗(yàn)元件觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，總結(jié)出順序閥在此回路中的作用及順序閥在什么情況下出現(xiàn)不正常的現(xiàn)象。不同的順序閥由于壓力調(diào)節(jié)的大小不同，甚至順序閥的靈敏度不同，實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全不同。在教師的引導(dǎo)及學(xué)生的努力下，當(dāng)學(xué)生自己找到不正?，F(xiàn)象的原因并正確處理后非常有成就感。一個(gè)普通的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)不僅幫助學(xué)生鞏固了理論知識(shí)，還提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生獨(dú)立思考解決問題的能力及動(dòng)手能力得到顯著提高。

3. 結(jié)合專業(yè)拓展試驗(yàn)

學(xué)生所學(xué)專業(yè)為紡織機(jī)電技術(shù)，因此實(shí)驗(yàn)內(nèi)容除了基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)以外，還要與紡織設(shè)備緊密結(jié)合。為了達(dá)到這一教學(xué)目的，通過實(shí)驗(yàn)要讓學(xué)生真正掌握相關(guān)元件及回路在紡織生產(chǎn)中的應(yīng)用。例如結(jié)合噴氣織機(jī)的生產(chǎn)工藝及過程，了解早期噴氣織機(jī)引緯過程中主噴嘴與多組輔助噴嘴順序打開與關(guān)閉的控制方法主要是通過機(jī)動(dòng)閥控制，機(jī)動(dòng)閥的動(dòng)力源是在織機(jī)主軸上按一定角度錯(cuò)位安裝若干個(gè)凸輪，即通過機(jī)械方法控制噴嘴的開閉。凸輪控制噴嘴的開閉順序不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，限制了織機(jī)速度的提高，織機(jī)效率與織物質(zhì)量的提高也受到限制?，F(xiàn)代噴氣織機(jī)引緯過程中主噴嘴與多組輔助噴嘴的開閉采用電磁閥控制，由此極大地提高了織機(jī)的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率。

又如實(shí)驗(yàn)過程中通過對(duì)噴氣織機(jī)噴嘴供氣原理圖的認(rèn)識(shí)與比較，使學(xué)生系統(tǒng)掌握機(jī)動(dòng)閥與電磁閥的應(yīng)用，結(jié)合所學(xué)的紡織專業(yè)知識(shí)認(rèn)識(shí)到紡織生產(chǎn)過程中，要提高產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)效率，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用非常重要，而引緯過程將原有的機(jī)動(dòng)閥改為電磁閥是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的關(guān)鍵。為了節(jié)氣，降低能耗，現(xiàn)代噴氣織機(jī)的主要技術(shù)特征大多采用一個(gè)電磁閥控制兩個(gè)輔助噴嘴[2]。根據(jù)織機(jī)幅寬，引緯過程中需采用多個(gè)電磁閥控制多組輔助噴嘴開閉。如何控制電磁閥的動(dòng)作在課堂上講過，實(shí)驗(yàn)過程讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí)利用PLC編程控制電磁閥動(dòng)作，模擬主噴嘴與多組輔助噴嘴的開閉順序。噴嘴引緯時(shí)間的設(shè)置在平時(shí)講課過程中不易理解，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)又很難觀察到，通過實(shí)際編程與操作，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上得到了實(shí)現(xiàn)并取得了良好的效果。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)為學(xué)生走上工作崗位打下了良好的基礎(chǔ)[3]。

三、 結(jié)語

通過“氣動(dòng)控制集中實(shí)驗(yàn)”課程教學(xué)的探索與實(shí)踐，幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)了從理論學(xué)習(xí)到實(shí)踐應(yīng)用的過渡，激發(fā)了他們的實(shí)驗(yàn)興趣，鍛煉了動(dòng)手能力，提高了分析問題與解決問題的能力。同時(shí)增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力，突出對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)、實(shí)踐能力的培養(yǎng)，達(dá)到了培養(yǎng)高質(zhì)量、符合要求的技能型、應(yīng)用型人才的目標(biāo)，為學(xué)生進(jìn)入后期的社會(huì)實(shí)踐奠定了基礎(chǔ)。

[1] 吳萍.高職高?！耙簤号c氣動(dòng)技術(shù)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討[J].高教高職研究，2015(36)：168-169.

[2] 馬崇啟.紡織機(jī)電一體化[M].北京：中國(guó)紡織出版社，2010：242-244.

[3] 吳保平，趙春生.紡織機(jī)電專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2011(3):171-172.

吳保平(1964—)，女，河南鄭州人，教授，碩士，研究方向?yàn)榭椩旒夹g(shù)及紡織機(jī)電技術(shù)。E-mail:wbpp0628@163.com

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2095-3860(2017)05-0422-03

(責(zé)任編輯：吳文英)