項(xiàng)目教學(xué)法機(jī)電一體化論文

1、項(xiàng)目教學(xué)法機(jī)電一體化論文 1項(xiàng)目教學(xué)法的應(yīng)用舉例 機(jī)電一體化技術(shù)是我校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的必修課程，它強(qiáng)調(diào)知識(shí)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)性和教學(xué)體系完整性的統(tǒng)一，使學(xué)生對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)有較全面的認(rèn)識(shí)，系統(tǒng)地掌握機(jī)電一體化系統(tǒng)各元部件的選擇、計(jì)算的基本理論和方法，初步具備機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力。主要任務(wù)是使學(xué)生在機(jī)電一體化技術(shù)方面具有較廣泛的知識(shí)，了解機(jī)電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）涉及的相關(guān)技術(shù)，重點(diǎn)掌握典型機(jī)電一體化系統(tǒng)構(gòu)建、設(shè)計(jì)，使學(xué)生在今后的工作中具有綜合應(yīng)用多學(xué)科知識(shí)的能力。所用教材是梁景凱主編的機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)（機(jī)械工業(yè)出版社，2009年）9。先修課程主要包括電工學(xué)、機(jī)械原理、自動(dòng)控制原理、微機(jī)原

2、理、工業(yè)機(jī)器人等。電梯控制是機(jī)電一體化技術(shù)的重要內(nèi)容，通過(guò)學(xué)習(xí)，使學(xué)生從應(yīng)用角度出發(fā)熟悉常用控制電器的結(jié)構(gòu)原理、用途、型號(hào)及選用方法，了解和掌握基本電氣控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)方法。在此基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)可編程控制器(plc)的基本原理，達(dá)到以下目的：具備對(duì)一般電氣控制線路獨(dú)立分析的能力；掌握plc的基本原理；掌握某一系列plc的邏輯指令、步進(jìn)梯形指令、功能指令；了解編程器與編程軟件及其使用方法；掌握plc的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試。最終能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決一定實(shí)際問(wèn)題，為畢業(yè)后從事本專(zhuān)業(yè)范圍內(nèi)的各項(xiàng)工作奠定基礎(chǔ)。針對(duì)我校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的2012級(jí)本科生，把項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用到機(jī)電一體化技術(shù)的教學(xué)中，為

3、該方法的推廣應(yīng)用作鋪墊。 1）項(xiàng)目的確立和設(shè)計(jì)項(xiàng)目教學(xué)法的開(kāi)展，依賴(lài)于學(xué)生現(xiàn)有的專(zhuān)業(yè)理論掌握情況，是在學(xué)生掌握一定專(zhuān)業(yè)理論前提下的教學(xué)活動(dòng)。項(xiàng)目教學(xué)法成敗的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)一項(xiàng)合適的工作任務(wù)，即提出目標(biāo)。項(xiàng)目目標(biāo)不僅指向某種專(zhuān)業(yè)知識(shí)內(nèi)容的掌握和應(yīng)用，而且指向?qū)I(yè)知識(shí)的綜合探究過(guò)程，指向?qū)W生的探究意識(shí)，學(xué)生可以通過(guò)各種不同的探究途徑，有不同的選擇，項(xiàng)目的確定要從現(xiàn)實(shí)條件和可行性?xún)煞矫婕右赃x擇，項(xiàng)目設(shè)定難度和可操作性，要直接與學(xué)生現(xiàn)有知識(shí)層次關(guān)聯(lián)。項(xiàng)目不能設(shè)得太大，太大使學(xué)生難以完成，提不起興趣，項(xiàng)目的難易應(yīng)循序漸進(jìn)，教師的條件和學(xué)校可提供的硬件環(huán)境也是項(xiàng)目設(shè)定中必須考慮的因素。因此，在此環(huán)節(jié)應(yīng)充分考慮

4、以下幾個(gè)方面：（a）項(xiàng)目活動(dòng)能否調(diào)用學(xué)生已有的知識(shí)?（b）項(xiàng)目活動(dòng)如何幫助學(xué)生完成新知識(shí)的自主學(xué)習(xí)？（c）此項(xiàng)目能否讓學(xué)生感興趣？（d）如何讓學(xué)生之間加強(qiáng)溝通與合作學(xué)習(xí)？（e）如何讓學(xué)生把所學(xué)的知識(shí)與現(xiàn)實(shí)聯(lián)系起來(lái)？（f）項(xiàng)目完成后是否有助于增強(qiáng)學(xué)生的自信心？在學(xué)習(xí)“第5章電梯信號(hào)控制系統(tǒng)”的第3節(jié)“電梯的plc控制”時(shí)，我們?cè)O(shè)計(jì)了這樣的任務(wù)：要求學(xué)生自己選用某一種類(lèi)型的plc，完成4層載客電梯的控制，主要任務(wù)包括：設(shè)計(jì)電氣控制原理圖；進(jìn)行plc選型及i/o分配；plc控制程序的編寫(xiě)；系統(tǒng)安裝、調(diào)試；繪制設(shè)計(jì)圖樣等，最終實(shí)現(xiàn)電梯開(kāi)、關(guān)門(mén)控制電梯轎廂快、慢速升降點(diǎn)動(dòng)控制；電梯樓層連續(xù)顯示；電梯內(nèi)選

5、、外呼信號(hào)操作指示的記憶與解除控制等具體功能。眾所周知，目前電梯控制系統(tǒng)主要有三種方式：繼電路控制系統(tǒng)、plc控制系統(tǒng)、微機(jī)控制系統(tǒng)。繼電器控制系統(tǒng)由于故障率高、可靠性差、控制方式不靈活以及消耗功率大等缺點(diǎn)，目前已逐漸被淘汰。微機(jī)控制系統(tǒng)雖在智能控制方面有較強(qiáng)的功能，但也存在抗擾性差，系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜。而plc控制系統(tǒng)由于運(yùn)行可靠性高，使用維修方便，抗干擾性強(qiáng)，設(shè)計(jì)和調(diào)試周期較短等優(yōu)點(diǎn)，倍受人們重視，已成為目前在電梯控制系統(tǒng)中使用最多的控制方式，也廣泛用于傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的技術(shù)改造。plc采用的編程語(yǔ)言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語(yǔ)句描述編程語(yǔ)言，編程方法的多樣性使編程簡(jiǎn)單、應(yīng)用面

6、廣，操作靈活方便，監(jiān)視和控制變量十分容易?，F(xiàn)在plc的功能越來(lái)越強(qiáng)大，品牌很多，特點(diǎn)各異，世界上著名的品牌有西門(mén)子、三菱、歐姆龍、施耐德等，這四大品牌各有所長(zhǎng)，三菱fx2n系列執(zhí)行速度快、適合世界各國(guó)不同的電源以及滿(mǎn)足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊；歐姆龍plc功能完善，結(jié)構(gòu)靈活不受環(huán)境的限制，傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬穩(wěn)定，成本低，適用面廣；西門(mén)子plc在我國(guó)廣泛應(yīng)用于冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域，其中型機(jī)可對(duì)設(shè)備進(jìn)行直接控制，具有較強(qiáng)的控制功能和較強(qiáng)的運(yùn)算能力；法國(guó)施耐德plc主要有quantum、compact、momentum等系列，其編程軟件是施耐德電氣自動(dòng)化的核心產(chǎn)品，處理器的靈活性可以

7、實(shí)現(xiàn)更高的性能。采用項(xiàng)目教學(xué)法，讓學(xué)生了解、熟悉plc在電梯控制中的具體應(yīng)用，這是在機(jī)電一體化技術(shù)課程中的一次全新嘗試，同學(xué)們既有濃厚的興趣，躍躍欲試，又感不知所措。 2）分組制訂計(jì)劃及自主學(xué)習(xí)項(xiàng)目確定后，接下來(lái)便是分組實(shí)施，以小組為單位，既體現(xiàn)合作性，又體現(xiàn)獨(dú)立性，分組時(shí)要注意學(xué)生的搭配。將基礎(chǔ)好、能力強(qiáng)的學(xué)生與基礎(chǔ)相對(duì)較差的學(xué)生組合在一起，這樣能保證任務(wù)及時(shí)地完成，利于優(yōu)生對(duì)基礎(chǔ)較差的學(xué)生進(jìn)行幫助。全班30人，被分成4個(gè)組，每個(gè)組選出1名組長(zhǎng)負(fù)責(zé)本組的實(shí)施，各組爭(zhēng)先恐后地開(kāi)始查資料、自學(xué)，甚至向其他老師咨詢(xún)，不亦樂(lè)乎。 3）實(shí)施計(jì)劃第1組選用日本三菱fx2n系列plc，第2組選用日本歐姆龍

8、cpm1a-v1系列，第3組選用德國(guó)西門(mén)子s7-200系列，第4組選用法國(guó)施耐德momentum系列。明確任務(wù)后，各小組在組長(zhǎng)的領(lǐng)導(dǎo)下，有條不紊地校電工電子實(shí)訓(xùn)中心進(jìn)行，先從電梯的控制原理入手，查資料、討論、試驗(yàn)、再討論、再試驗(yàn)。具體實(shí)施步驟如下：元件選擇。在明確項(xiàng)目任務(wù)的情況下，根據(jù)控制要求，確定plc的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，畫(huà)出i/o分配圖。程序設(shè)計(jì)。在程序設(shè)計(jì)思路上，采用順序控制設(shè)計(jì)法，即根據(jù)系統(tǒng)的工作過(guò)程繪出順序功能圖，再根據(jù)順序功能圖設(shè)計(jì)出梯形圖的方法。這是整個(gè)項(xiàng)目的難點(diǎn)，同時(shí)也是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、進(jìn)行創(chuàng)造性思維的過(guò)程。運(yùn)行調(diào)試。在程序調(diào)試過(guò)程中，學(xué)生遇到了許多問(wèn)題，在我

9、們的啟發(fā)下，讓學(xué)生自己去分析發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤原因，使他們?cè)诮鉀Q問(wèn)題的過(guò)程中學(xué)習(xí)分析問(wèn)題的方法和技巧，最終4個(gè)小組都完成了規(guī)定任務(wù)。 4）檢查、評(píng)估項(xiàng)目教學(xué)中，學(xué)習(xí)過(guò)程是人人主動(dòng)參與的創(chuàng)造性實(shí)踐活動(dòng)，注重的不是最終的結(jié)果，而是完成項(xiàng)目的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生理解和把握課程要求的知識(shí)和技能，體驗(yàn)創(chuàng)新的艱辛與樂(lè)趣，培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力及溝通合作等關(guān)鍵能力。它改變了傳統(tǒng)教學(xué)老師介紹知識(shí)聲嘶力竭，學(xué)生覺(jué)得枯燥無(wú)味，效率低下，死記硬背，難以將知識(shí)運(yùn)用于實(shí)際的弊端。經(jīng)過(guò)1周的團(tuán)隊(duì)合作，4個(gè)組都完成了任務(wù)，都感到很欣慰。接下來(lái)讓學(xué)生進(jìn)行自我評(píng)估，并講解、展示各自的成果。最后我們對(duì)各組進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，首先充分肯定了

10、同學(xué)們的成績(jī)，點(diǎn)贊各組在實(shí)施過(guò)程中的靚點(diǎn)，指出這四種plc各有自己的優(yōu)勢(shì)，并將主要優(yōu)勢(shì)列于表1中?？傊?jīng)過(guò)這樣一次嘗試，讓學(xué)生獲得了一定知識(shí)，而且激發(fā)了他們繼續(xù)探索的興趣，好象打開(kāi)了一扇窗口。不僅各組完成了規(guī)定的任務(wù)，在老師的啟發(fā)下，學(xué)生自己又將這幾種plc進(jìn)行了比較。比如：三菱plc與西門(mén)子plc的編程理念不同，三菱plc編程直觀易懂，學(xué)習(xí)起來(lái)會(huì)比較輕松，而西門(mén)子plc指令比較抽象，學(xué)習(xí)難度較大，但指令較少，而三菱的指令較多，所以學(xué)習(xí)三菱和學(xué)習(xí)西門(mén)子的周期是一樣的；三菱的優(yōu)勢(shì)還在于離散控制和運(yùn)動(dòng)控制，三菱的指令豐富，有專(zhuān)用的定位指令，控制伺服和步進(jìn)容易實(shí)現(xiàn)，要實(shí)現(xiàn)某些復(fù)雜的動(dòng)作控制也是三菱

11、的強(qiáng)項(xiàng)，而西門(mén)子在這塊就較弱，沒(méi)有專(zhuān)用的指令，做伺服或步進(jìn)定位控制也可以實(shí)現(xiàn)，但程序復(fù)雜，控制精度不高；過(guò)程控制與通信控制是西門(mén)子的強(qiáng)項(xiàng)，西門(mén)子的模擬量模塊價(jià)格便宜，程序簡(jiǎn)單，而三菱的模擬量模塊價(jià)格昂貴，程序復(fù)雜，西門(mén)子做通信也容易，程序簡(jiǎn)單，三菱在這塊功能較弱；假如某設(shè)備只要求控制動(dòng)作，如機(jī)械手，可選擇三菱的plc，某設(shè)備有伺服或步進(jìn)要進(jìn)行定位控制，也可選三菱的plc；像中央空調(diào)，污水處理，溫度控制等這類(lèi)有很多模擬量要處理的就要選西門(mén)子的plc比較合適；若某設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)有很多儀表的數(shù)據(jù)要用通信進(jìn)行采集，則選西門(mén)子的就比較明智，。雖然所學(xué)的書(shū)本知識(shí)這一節(jié)已經(jīng)結(jié)束了，但同學(xué)們的興趣和討論卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有停止。 2結(jié)語(yǔ) 項(xiàng)目教學(xué)法具有諸多優(yōu)點(diǎn)：1)使學(xué)生真正感覺(jué)到了理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，學(xué)會(huì)了怎樣學(xué)習(xí)和運(yùn)用新知識(shí)、新技能的方法，學(xué)會(huì)了學(xué)習(xí)，體驗(yàn)了知識(shí)技能的“邊學(xué)邊用，活學(xué)活用”的價(jià)值，自主學(xué)習(xí)能力初步形成。學(xué)會(huì)了面對(duì)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的方法。2)培養(yǎng)了學(xué)生協(xié)作學(xué)習(xí)、合作探究的學(xué)習(xí)能力，初步形成了團(tuán)隊(duì)意識(shí)。3)培養(yǎng)了學(xué)生搜集信息、分析取舍信息、整理信息的能力。4)鞏固拓展了學(xué)生以前的知識(shí)技能，使學(xué)生完成專(zhuān)業(yè)任務(wù)的綜合能力得到提高。5)自我評(píng)價(jià)、小組互評(píng)、教師評(píng)價(jià)相結(jié)合的形式，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性。這個(gè)過(guò)程既培養(yǎng)了學(xué)生的