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智能照明设计在电工实训分层次教学中的应用

时间:2018-06-14

智能照明设计在电工实训分层次教学中的应用

  中图分类号:G4

  文献标识码:A

  doi:10.19311/j.cnki.16723198.2017.13.074

  0引论

  如今,实训课程在高校中的受重视程度与日俱增。尤其是在工科类本科院校及工程类高职院校中,工程实训课程都是作为教学中的一个重要环节。但是,由于高校中学生的专业背景不同,实训课程对于所有学生的要求也要有不同的标准,现就以本学校电工实训为例,探讨实训过程中的分层次教学法,以及智能照明设计在电工实训分层次教学中的应用方法及效果。

  1电工实训的主要目的和目前存在的问题

  电工实训课程的主要目的是培养学生的动手能力、团队协作能力和创新能力,培养学生的工程意识。电工实训课与传统意义上的实验课不同,高校电工实验一般为验证性实验,主要是验证电工实现的设计思想是否正确,而电工实训的侧重点主要是培养学生的工程意识。比如,在一个电路试验中,我们的主要目的是验证电路是否连对,电路的正常功能能否实现等,而在实训过程中,我们除了实现电工实验所需要实现的基本功能外,还要考虑布线是否科学美观,采用的元器件数量的个数,总造价的高低,功能的稳定性,以及能不能有更优化的方案等。

  2实训内容的优化与改革

  电工实训课程应根据我校实际,针对不同专业的学生,设计不同的教学大纲,并制定相应的教学内容,使所有专业的学生都对电工实训课程感兴趣,并能学到真真实实有用的知识。对于文科类的学生,设计家用的、身边的、比较常见的一些电路。而针对电类的学生则不能仅仅停留在验证性的阶段,我们可以让学生自己设计一些较复杂的电路,对于兴趣特别浓厚的学生,则可以组建创新团队参加国内一系列的电工大赛,让学生在竞赛中学习,在竞赛中找出不足,用竞赛来检验自己。在实验室管理方面,应该根据本校的学生人数,设立一定比例的开放实验室。

  2.1安全是前提

  电工实训在操作过程中,具有一定的危险性。在操作过程中,如何做到安全用电是实验能否顺利进行的前提,也是重中之重。

  实验之前,首先要对学生进行用电安全教育,让学生在思想上重视起来。同时教会学生规范操作,这些不但能保证学生在操作过程中能够保证自身安全,还为学生以后走上工作岗位打下良好的基础。

  2.2制定有差别的教学计划

  针对不同专业的学生,制定不同的教学计划。根据专业的特点,可将所有学生分为三大类:非理工类专业、理工类非电专业、电类专业。

  2.2.1非理工类专业学生实训内容

  对于非理工类学生,电气基础是最薄弱的,好多学生从高中开始就没有接触过电学,所以对这些学生,应主要以日常所能接触到的电气教学为主,包括手?筒的设计、家用照明电路的原理、故障维修,电路维护,家用电器的电路讲解及故障维修等等,这些内容因为我们日常能够经常接触到,所以学生比较感兴趣。

  2.2.2理工非电类专业学生实训内容

  对于理工类非电专业,这种专业类型的学生,都是有一定的电学基础的,他们在高中阶段就已经系统的学过电学了,但在大学阶段对电学还没有更进一步的学习,他们对电的理解还只是停留在高中时期的理论阶段,对于这些专业的学生,除了教授他们日常照明电路等简单的入门电路外,还应增加电动机的控制电路(电动、连续运行、正反转控制),变频器的简单运行,PLC入门知识等。

  2.2.3电类专业学生实训内容

  对于电类专业,如电子信息技术专业、电气自动化等专业,这些学生,除了高中时期打下的电学基础外,很大一部分已经在大学学习了相关的课程,比如电工学、自动化控制等,这类学生的基础一般比较好,并且都是相关专业,他们对电工实训的内容是最感兴趣的。对于这些学生,实训内容已经不能仅仅停留在验证阶段了。这类学生的实训内容,应该包括必修与选修两个环节,必修除了理工类非电专业所实训内容外,还包括电动机的降压启动、PLC的自编程学习、PLC对电梯的控制实训、基于变频器的恒压供水控制系统等等。选修则主要考察学生的创新意识,教师可以有意的设置一些竞赛题目,让学生去思考,去完成。

  3智能照明电路设计在实习中的应用

  对于电气及控制类学生,在选修环节设计了多个项目,下面主要介绍智能照明电路的设计。

  教室作为学生与老师学习、教学的主要场所,其照明系统必须首先要保证稳定可靠,同时,根据时间、亮度、人数多少等外在因素实现智能控制。根据需要,设计系统应包括手动和自动两种工作方式,在手动控制情况下,我们可以手动控制各个区域开关的断开与闭合,从而控制灯的亮与灭,也即传统的控制方式。在自动控制情况下,照明灯会根据亮度、人数、时间等自动控制光照的强度,控制系统主要包括PLC(可编程逻辑控制器)、光电传感器、红外传感器等。控制光照强度主要是通过控制灯的点亮个数及点亮位置来实现。设计中主要设置了四个日光灯组,放于四个不同位置,用来模拟教室中的日光灯布置。光电传感器与红外传感器也各设置四组,分别从教室的四个不同位置采取信号。硬件连接框图如图1所示。

  其中,光电传感器组用于光照信号的采集,将光照信号上传到PLC。红外传感器组用于采集人体温度信号,测定在一定的区域内有无人员及人员的数量、所在的位置,并将信号传送到PLC。西门子S7-200PLC作为本设计的核心器件,处理光电传感器与红外传感器传送过来的信号,根据信号向日光灯组中的开关发出闭合或者断开指令,从而控制日光灯组的发光。开关用于手动模式与自动模式之间的切换,当开关打开时,照明电路处于智能照明模式;当开关关闭时,智能控制关闭,系统切换到手动模式,照明电路处于传统手动照明模式。

  4结语

  培养学生的动手能力和创新精神,是电工实训课程的目标。在实训过程中,只有根据学生的情况制定不同的授课内容,才能使不同基础的学生都喜欢上他,也才能使学生在实训中感受到乐趣,在乐趣中学习到知识。根据学生的专业方向,调整授课内容只是电工实训教学改革的第一步,在以后的教学过程中,我们还要根据学生的兴趣和市场的需求,进一步完善电工实训的授课机制。

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