【摘要】截至2018年，中國的汽車保有量突破2億，但現(xiàn)有的汽車維修技能人才遠遠跟不上龐大的市場需求，為此需要通過專業(yè)技能培訓來培養(yǎng)更多的汽車電路維修人才。針對目前市面上的汽車電路接線考核系統(tǒng)板功能單一、故障率高、設計不夠人性化等缺點，本文基于單片機技術設計并開發(fā)出一臺智能汽車電工教學實訓臺。本次設計的實訓臺基于STM32F103Zx最小系統(tǒng)板，實時檢測連線到對應的接線端口，當培訓人員操作完成時，單片機可以檢測每一條回路，判斷并顯示最后的模擬結(jié)果。同時還可切換訓練提醒模式，在該模式的操作過程中，培訓者可以進行選擇語音提示功能。

【關鍵詞】汽車電工教學；STM32F103Zx最小系統(tǒng)板；實訓臺

1研究背景及意義

根據(jù)中汽協(xié)2019年1月14日公布的數(shù)據(jù)顯示，2018年，我國乘用車銷量為2808.1萬輛。雖然同比去年下降了2.8%，但是我國的汽車保有量仍在大幅度增加，尤其是新能源汽車的增長趨勢喜人，全年新能源汽車銷量125.6萬輛，同比增長了61.7%。汽車越來越多，對于汽車維修專業(yè)的人才需求也越來越大，隨著現(xiàn)代汽車技術的發(fā)展，汽車上的電器及電子設備控制單元日益增多，因此汽車電路維修人才的需求缺口將會變成制約我國汽車售后市場良好發(fā)展的關鍵因素，怎樣解決目前汽車維修市場的現(xiàn)狀，對汽車維修從業(yè)人員提出了更高的要求。為了提高汽車維修學生的實踐教學效果及設備利用率，幫助學生了解和學習汽車電路系統(tǒng)的工作原理，熟練掌握汽車電路檢測方法與故障排除技能，充分利用實驗室設備資源，研制一種新型智能汽車電工教學實訓臺非常有必要。

2智能汽車電工實訓臺的設計思路

智能汽車電工教學實訓臺是對實驗室汽車電工實物接線考核系統(tǒng)的教學用品提出優(yōu)化，主要針對汽車電工電路培訓的實踐課程進行開發(fā)。目前市場上大部分汽車電路接線考核實訓臺的功能都比較單一，本智能汽車電工實訓臺采用模擬電路部分的電路原理圖和更改程序就可以更換為對某一汽車電氣系統(tǒng)接線進行電路連線考核。本實訓臺將汽車上部分汽車電路系統(tǒng)簡化成考核電路工作原理圖，學生能用導線正確地把臺面上的各個元器件之間的端口連接起來，當操作過程中出現(xiàn)錯誤時，該實訓臺的報錯功能可以幫助學生找到錯誤點，提高學習效率，降低教師的教學負擔。智能汽車電工實訓臺的加入，能為教學和培訓提供雙重的便利性。設備的研發(fā)根據(jù)汽車部分電路實訓教學需求，繪制其電路系統(tǒng)工作原理圖，購買導線，電路涉及的零部件，單片機控制芯片，主要是進行電路工作原理的芯片控制設計，最后完成組裝調(diào)試，并制作成教學實訓臺。

3智能汽車電工教學實訓臺的設計要點

摘要：實訓教學是高職教育教學中非常重要的環(huán)節(jié)。文章以電機與電氣控制實訓為例，論述了基于工作過程的專業(yè)課程改革模式，適應技能應用型人才培養(yǎng)對實踐教學環(huán)節(jié)的要求，培養(yǎng)具有綜合工程素質(zhì)的創(chuàng)新型人才，力爭在實訓教學過程中，強化設計與創(chuàng)新環(huán)節(jié)以及工程項目管理，兼顧工程實際與生產(chǎn)成本控制等方面的要求，該模式能較快地提高學生的實踐能力，對其他課程教學也有借鑒意義。

關鍵詞：航空電氣；課程改革；工作過程

電機與電氣控制實訓是高職電氣類專業(yè)的一門必修課，前導有電機與電氣控制為實訓打下理論基礎，后續(xù)有PLC應用技術用梯形圖編程完成電氣原理圖的機電一體化控制，最后還有維修電工職業(yè)技能鑒定進行最終的綜合檢驗，電機與電氣控制實訓課程的學習效果將直接影響后續(xù)專業(yè)課的學習和專業(yè)技能的掌握。為了適應技能應用型人才培養(yǎng)對實踐教學環(huán)節(jié)的要求，培養(yǎng)具有綜合工程素質(zhì)的創(chuàng)新型人才，結(jié)合機電一體化技術專業(yè)與電氣自動化技術專業(yè)的電機與電氣控制實訓教學，設計了具有設計性與實用性的基于工作過程的實訓教學方案。力爭在實訓教學過程中，強化設計與創(chuàng)新環(huán)節(jié)以及工程項目管理、并且兼顧工程實際與生產(chǎn)成本控制等方面的要求，著力于培養(yǎng)高素質(zhì)的技術技能人才。

1高職航空電氣類專業(yè)實訓課程存在的問題

進入21世紀，中國高等職業(yè)教育是高等教育的“一個類型”的理念和定位越來越明確。“以服務為宗旨、以就業(yè)為導向”“培養(yǎng)面向生產(chǎn)、建設、服務和管理第一線需要的高素質(zhì)技能型人才”，這是我國高等職業(yè)教育區(qū)別于高等普通教育的類型特征。在“具備必要的理論知識”情況下，以實訓性課程為主要載體，重點培養(yǎng)學生掌握從事本專業(yè)領域?qū)嶋H工作的基本能力和基本技能，對航空電氣類專業(yè)更是如此。實訓課程對學生技能培訓的重要性已經(jīng)不言而喻，現(xiàn)在全國各大高校也陸續(xù)的加大了實訓性課程的開設比例，盡管如此，仍然存在各種問題。

1.1大多屬于驗證性實訓操作，不能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新、創(chuàng)造能力

目前，高校開設的實驗實訓項目大多屬于配合理論課的教學所進行的基礎理論的驗證，也就是驗證性實驗，以航空學院電氣類的專業(yè)在電機與電氣實訓過程為例，在接觸器控制的正反轉(zhuǎn)控制線路這個實訓項目中，在實訓的過程中首先給出正反轉(zhuǎn)的線路原理圖，然后對照原理圖講解工作原理，學生再按照工藝要求去完成整個線路的接線，最后通電驗證，證明線路接線正確，可以完成正轉(zhuǎn)-停止-反轉(zhuǎn)的工作過程，在整個的實訓過程中學生是被動的進行實訓操作，除了接線工藝的提升以及對原理有了理論到空間的提升，有了更深的認知之外，剩下的就是一個從認識到實踐的過程，高職專業(yè)的學生的學習能力比較差，動手能力比較強，但是枯燥的工藝接線過程讓學生普遍存在在較嚴重的厭學情緒，在驗證性的實訓操作過程中并不能完全達到學生運用知識來發(fā)揮創(chuàng)造能力的培養(yǎng)目標。

摘要：針對電氣工程及相關專業(yè)的實訓教學，設計出一種基于PLC、變頻器和組態(tài)王軟件技術的電氣控制綜合實訓平臺。介紹了電氣控制綜合實訓平臺的組成及硬件設計、上位機組態(tài)人機交互界面設計和下位機PLC控制程序開發(fā)。利用實訓平臺開發(fā)了相關的實訓項目案例，并在專業(yè)實踐教學中推廣，取得了良好的應用效果。

關鍵詞：PLC；組態(tài)王；電氣控制；實訓平臺

目前我國電氣控制類專業(yè)人才培養(yǎng)面臨的現(xiàn)狀是：一方面，隨著我國經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，導致創(chuàng)新復合型工程技術人才緊缺；另一方面，國內(nèi)高校培養(yǎng)的本科畢業(yè)生實踐能力相對較差，缺乏創(chuàng)新思維，滿足不了現(xiàn)代高新企業(yè)對工程技術人才的需求。電氣控制實訓是華僑大學電氣工程及其自動化專業(yè)的一個重要的實踐教育環(huán)節(jié)。筆者一直以來承擔著電氣控制實訓任務的實踐指導工作，總結(jié)以往的實訓教學經(jīng)歷，發(fā)現(xiàn)存在一些典型問題，如：舊的電氣接線實訓裝置已使用多年，部分設備已顯陳舊、易出故障；接線復雜，失敗率較高；以驗證式實訓內(nèi)容為主，不能激發(fā)學生的主觀能動性和自主探索精神。原有的實訓教學的效果得不到保障，對學生工程實踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)較為薄弱，基本不適應新時代人才培養(yǎng)的要求。筆者緊密聯(lián)系工業(yè)生產(chǎn)和專業(yè)實際，依托華僑大學電氣實訓室原有設備資源和條件，將舊的電氣接線實訓裝置進行升級改造，整合優(yōu)化原有電氣實訓資源，融合當前工業(yè)自動化領域的流行控制技術，設計出一種基于西門子PLC、變頻器和組態(tài)王軟件的電氣控制綜合實訓平臺，學生可在此平臺上自主進行電氣控制實訓項目的應用開發(fā)。該實訓平臺集項目設計、選型、安裝、編程、調(diào)試、運行等功能于一體，已在電氣控制實訓教學中取得了良好的應用效果。

1電氣控制實訓平臺組成及硬件設計

電氣控制綜合實訓平臺主要由微型計算機、組態(tài)王KingView6.5監(jiān)控軟件、西門子PLCS7-200、西門子變頻器MM440、交流接觸器、三相異步電動機及實物對象等組建而成，其組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。該實訓平臺預期實現(xiàn)的主要功能與特點為：一是通過友好的可視化人機交互界面完全監(jiān)控電氣控制實訓過程；二是通過PLC和變頻器可靈活地組合實現(xiàn)基于不同方式的異步電動機調(diào)速控制；三是可自主探索開發(fā)出多樣化的電氣控制實訓項目，平臺具有良好的通用性和可拓展性。該平臺采用上、下位機主從式結(jié)構(gòu)。下位機選用德國西門子S7-200系列PLC，主機控制器為CPU224XP，其外圍集成有14個數(shù)字輸入點和10個數(shù)字輸出點、2個模擬輸入點和1個模擬輸出點，以及2個RS232通信端口，該端口具有高速的信號處理能力，功能強大，可在有模擬信號的系統(tǒng)中使用，充分滿足電氣控制實訓項目的設計需求，且無須配置擴展模塊[1]。下位機PLCS7-200控制器CPU224XP與上位微型計算機中的組態(tài)王KingView6.5監(jiān)控軟件和PLC編程軟件STEP7-Micro/WIN32均采用PC/PPI電纜和自由端口通信功能來實現(xiàn)通信連接，使用RS232串行通信端口，支持PPI協(xié)議，波特率設置為9.6kbps。實訓平臺的執(zhí)行器采用德國西門子變頻器MM440，其可使輸出電壓在0～380V之間可調(diào)，輸出頻率在0～50Hz之間可調(diào)，且具有很高的運行可靠性和完善的保護功能[2]。變頻器MM440接收PLCS7-200CPU224XP的控制信號，通過改變輸出電壓及頻率，實現(xiàn)對三相交流異步電動機的啟停、正反轉(zhuǎn)、變速調(diào)節(jié)、多段無級調(diào)速等控制功能。這里給出實訓項目典型示例中的異步電動機正反轉(zhuǎn)調(diào)速控制電氣接線圖，如圖2所示。根據(jù)異步電動機正反轉(zhuǎn)調(diào)速控制要求，按鈕SB1控制正轉(zhuǎn)，按鈕SB2控制反轉(zhuǎn)，按鈕SB3控制電機停止運轉(zhuǎn)；端口Q0.0和Q0.1不能同時通電，必須形成互鎖機制；N和L1為PLCS7-200電源接口，PE為接地端口。在變頻器MM440中ADC1和ADC2所接入的電源為0～10V可調(diào)直流電源，通過調(diào)節(jié)ADC1和ADC2端口之間的電壓大小來改變變頻器輸出頻率，電壓0～10V對應頻率0～50Hz。另外L1，L2，L3端口接入380V三相交流電源。

2電氣控制實訓平臺應用軟件開發(fā)

2.1上位機組態(tài)人機交互界面設計

摘要：

《電機與變壓器》是電氣自動化專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎課程。它理論性強，內(nèi)容多，涉及到了電、磁、熱、機械等多方面的知識，是一門比較難學好的專業(yè)基礎課程。要想提高《電機與變壓器》課程的教學效果，教師可以結(jié)合時代背景，探求科學的教學模式。針對《電機與變壓器》教學現(xiàn)狀，闡述了基于微課的翻轉(zhuǎn)課堂模式在《電機與變壓器》教學中應用的可行性，從而構(gòu)建微課和翻轉(zhuǎn)課堂的教學模式。簡要敘述了課堂實踐教學案例，不斷提高學生的學習積極性，以達到預期的教學效果。

關鍵詞：

微課；翻轉(zhuǎn)課堂；《電機與變壓器》；教學模式

傳統(tǒng)的課堂教學模式是教師利用板書和幻燈片給學生講授知識，而學生則采用記筆記的方式來學習，在教師的指導下理解知識點，并進行相關的項目實踐。翻轉(zhuǎn)課堂作為一種新型的教學形式，革新了傳統(tǒng)教學模式，構(gòu)建了“以學生自主學習為主，教師為主導”的新模式，運用啟發(fā)、討論、互動等手段激發(fā)學生的學習興趣，提高他們的學習能力、實踐能力和協(xié)作能力，進而大大提升教學效果。

1《電機與變壓器》教學現(xiàn)狀

1.1內(nèi)容多，課時有限

摘要：項目教學法就是將傳統(tǒng)的教學化為一個個項目去完成的教學方法，在整個教學過程中，教師選擇設計項目，學生小組合作學習并協(xié)同完成項目內(nèi)容。這種以學生為主體的教學方式大大提高了學生學習主動性，有利于提高學生創(chuàng)造能力。

關鍵詞：項目教學法；中職教育；電力拖動

改革開放以來，我國各行各業(yè)得到了極大的發(fā)展和進步，中職教育不僅僅能夠讓學生在專業(yè)知識方面有所增長，更是可以鍛煉學生的基礎技能，從而大大提高學生的職業(yè)能力。但是受到傳統(tǒng)教學觀念的影響，在電力拖動教學的過程中依舊存在著一些瑕疵，這些瑕疵不僅限制了學生的個人發(fā)展，還讓教師的課堂教學質(zhì)量有所下降。

一、現(xiàn)階段中職教育中應用項目教學法的重要意義

（一）調(diào)動學生主動性，促進學生發(fā)展

所謂項目教學法，就是將傳統(tǒng)的理論、實操課程化為一個個項目去完成的教學方法，這些項目具有代表性和循序漸進性，學生可以通過學習這些代表性項目來掌握這門課程有關知識和技能，相關理論也在項目教學中逐步滲透。[1]由于項目具有廣泛實用意義和生產(chǎn)實際也相吻合，因此，學生學習主動性會大大提高，教學效果比傳統(tǒng)理論教學好。此外，通過項目教學法更是可以將學生分成小組，根據(jù)學生的性格特點、能力水平及興趣愛好，為學生在小組內(nèi)部分配崗位，最終讓每個小組成員都能夠各司其職進行合作，鍛煉學生的合作學習能力，真正讓學生共同合作完成項目，促進學生的綜合發(fā)展。

（二）創(chuàng)新教學模式，提升教學質(zhì)量

引言：

在電氣類訓教學中應用項目教學法，以實際操作操作為主線，補充相關的專業(yè)知識，把理論與實踐教學有機結(jié)合起來，通過“先做后學”，“在做中學”，充分挖掘?qū)W生的創(chuàng)造潛能，發(fā)揚學生的團隊合作精神。

1.項目教學法

項目教學法起源于美國，盛行于德國，尤其適合于職業(yè)技術教育。項目教學法是指在老師的指導下，學生將對一個獨立的項目進行信息的收集、項目的設計、項目的實施及最終的評價的教學方法。具有以下三大優(yōu)勢：一是培訓周期不長，見效快；二是可以隨時掌握學生的實踐情況；三是理論與實踐能有機結(jié)合(許曉峰．項目教學法在維修電工生產(chǎn)實習教學中的運用[J]．科教文匯，2008（14）)。在項目教學中，學習過程成為人人參與的創(chuàng)造實踐活動，注重的不是最終的結(jié)果，而是完成項目的過程。學生在項目實訓過程中，能將該項目相關的理論知識與實際技能有機結(jié)合在一起，體驗創(chuàng)新的艱辛與樂趣，克服、處理在完成項目過程中出現(xiàn)的困難和學習方法(鄭思襄.中職汽車運用與維修專業(yè)“項目教學法”的實踐研究分析[J].才智,2017,2(6))。項目教學法成為職業(yè)教育領域探索追求的新方法。

2.項目教學法的教學過程

2.1項目的設計

制定實訓計劃，從“三相異步電動機順序控制線路的設計、安裝與調(diào)試”的電氣類實訓中，可以培養(yǎng)學生的職業(yè)能力和綜合能力(林祝亮，馬世平，楊金華．項目教學法在電子類課程設計中的應用研究[J]．實驗技術與管理，2009，26（8）)，如圖2所示。

【摘要】筆者將信息化資源運用到《電機與電氣控制》課程中，改變原有的教學模式，采用六步教學法，依托藍墨云班課、仿真軟件、微課等資源，展開線上線下的教學模式，激發(fā)學生的學習積極性。

【關鍵詞】六步法；項目化；教學

隨著信息時代的來臨，大量的教學資源成為了我們課堂教學的必備手段，網(wǎng)絡化教學資源以其豐富性、便捷性、直觀性等特點日益應用于我們的教學中。學習者對資源的獲取途徑很多，如何有效的利用網(wǎng)絡資源為課堂教學服務，這是我們需要探索和研究的方向。在傳統(tǒng)的課堂教學中，信息化手段使用較少，內(nèi)容不夠直觀，微課、視頻資源較少，學生的參與度較低，為了解決出現(xiàn)的問題，筆者以《電機與電氣控制》課程為例，重構(gòu)課程體系，實現(xiàn)以工作任務為核心的項目模式，讓學生通過完成具體項目來構(gòu)建相關理論知識，并發(fā)展職業(yè)技能，任務實施過程中重視各小組團隊協(xié)作能力，培養(yǎng)學生敬業(yè)創(chuàng)新的工匠精神，重視學生的安全意識與5S操作職業(yè)素養(yǎng)。每個任務利用藍墨云班課、仿真教學軟件及微課、微視頻等相關資源，實現(xiàn)“線上”+“線下”的學習模式，做到課前預習，課上學習，課后拓展的教學活動。將傳統(tǒng)教學與信息化資源結(jié)合起來，采用六步教學法，充分調(diào)動學生的參與度，化被動為主動學習。

1課程設計方案

《電機與電氣控制》課程是高職電氣自動化專業(yè)的一門專業(yè)基礎課，該課程主要培養(yǎng)學生掌握交、直流電機拖動，低壓電器控制技術等方面的基本知識和技能，學會普通機床電氣設備的檢修、維護、改造等知識和技能。為了充分調(diào)動學生的學習積極性，改變原有的章節(jié)式學習，將課程內(nèi)容重組為4個項目，19個任務。利用多媒體課件、仿真軟件及藍墨云班課等多種教學手段，進行任務驅(qū)動為主導的項目化教學探索。

2教學案例

2.1資訊階段。課前老師通過藍墨云班課任務：陜西機床廠接到一個訂單，教師作為項目負責人，學生作為技術員。現(xiàn)在需要設計一臺X62W型銑床，首先需要設計它的主軸電動機的控制線路，為滿足銑床順銑和逆銑兩種工作方式，要求主軸電動機正反轉(zhuǎn)。教師利用云班課學習資料，并針對任務中的難點發(fā)起談論，學生接收任務后，以小組形式查閱資料，并完成任務單中的相關問題：1）如何使電動機正反轉(zhuǎn)？2）利用哪些低壓電器實現(xiàn)電路的正反轉(zhuǎn)？3）在控制線路運行過程中是否需要加入保護環(huán)節(jié)？

摘要：隨著教育改革的不斷深入，教育理念由傳統(tǒng)的理論教學轉(zhuǎn)向重視實踐能力的培養(yǎng)，電氣控制與PLC課程教學在改革過程中主要采用行動導向法，根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場真實任務設定教學內(nèi)容，對原有內(nèi)容不斷豐富和調(diào)整，將理論知識與能力培養(yǎng)結(jié)合起來，提高學生的主觀能動性及動手能力。

關鍵詞：行動導向法；任務驅(qū)動；能力

培養(yǎng)行動導向教學是以“行動導向驅(qū)動”為主要形式，在教學過程中充分發(fā)揮學生的主體作用和教師的主導作用，注重對學生分析問題、解決問題能力的培養(yǎng)。電氣控制與PLC是一門實踐性較強的課程，在傳統(tǒng)教學中理論知識講授過多，但高等職業(yè)院校學生學習被動，學習習慣不良，特別是獨立分析問題、解決問題的能力不強，缺少創(chuàng)新思維的空間，采用傳統(tǒng)理論教學方法較難實現(xiàn)人才培養(yǎng)的目標。目前我國大力提倡教育改革，改變傳統(tǒng)的教師講授、學生被動接受的狀態(tài)，本門課利用行動導向法的教學模式，積極調(diào)動學生積極性，發(fā)揮其創(chuàng)造性思維，為其后續(xù)課程學習奠定堅實的理論和實踐基礎。

1行動導向法的內(nèi)涵

行動導向教學法是德國職業(yè)教育的主要教學方法，這種教學法是以職業(yè)活動為導向，全面讓學生參與教學。這種方法對于培養(yǎng)學生的綜合能力和全面素質(zhì)起到十分重要的作用。行動導向教學法主要有小組合作教學法、角色扮演法、任務教學法、案例教學法、頭腦風暴教學法等。完整的行動導向教學法包括6步：資訊-計劃-決策-執(zhí)行-檢查-評估。行動導向教學法需要教師重構(gòu)課程體系，根據(jù)工廠的實際生產(chǎn)任務來制定教學任務，將企業(yè)的職業(yè)行為滲透到高校職業(yè)教育中，形成以工作任務為核心的項目模式，讓學生通過完成具體項目來構(gòu)建相關理論知識，并發(fā)展職業(yè)技能，每個項目都以實際案例引入，由淺入深，任務實施過程中重視各小組團隊的協(xié)作能力，培養(yǎng)學生敬業(yè)與創(chuàng)新的工匠精神，注重培養(yǎng)學生的安全意識與5S操作職業(yè)素養(yǎng)。在整個教學過程中突出以學生為主體、教師為主導的新型教學模式。

2應用案例及相關教學活動環(huán)節(jié)

下面以電氣控制與PLC課程中項目二自動生產(chǎn)線PLC控制中的任務一電動機正反轉(zhuǎn)PLC控制為例。在課程實施過程中采用小組合作、頭腦風暴、角色扮演、任務導向等多種方法相結(jié)合，在整個教學過程中學生全程參與，以小組為單位，由學生被動接受變?yōu)橹鲃犹剿鳎虒W活動包括課前預習、課上學習及課后拓展三大部分。