示范校《数控机床电气控制》课程标准.docx

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示范校《数控机床电气控制》课程标准

《数控机床电气控制》课程标准

一、概述

（一）课程性质及定位

1、课程性质

《数控机床电气控制》是应用电子技术专业的一门核心课程。

它是以培养学生具有对生产典型生产机械的电气控制线路进行基本环节初步设计、分析与故障排除的专业能力；具有对PLC控制系统进行I/O分配与系统程序设计的分析能力；具有良好的职业素养和合作共事、随机应变的协作能力；以实现“学以致用”的教学目标。

《数控机床电气控制》课程的组成：

电动机与电气控制线路；变频器的使用；PLC基本指令的应用；PLC步进指令的应用、PLC功能指令的应用、PLC与变频器综合应用，实验指导书。

2、课程定位

综合培养学生的职业素养和职业能力，能达到职业技能考核标准，为学生顺利就业提供机会。

（二）课程设计理念和思路

1、课程设计理念

该课程在设计理念上，以电气控制设备和机床类电气设备的设计、运行、安装、调试与维护、电气控制设备的管理、营销、服务等职业岗位需求为导向，突出课程教学能力培养目标，以电气控制设备和机床类电气设备的设计、运行、安装、调试与维护等项目为载体，并将项目分解为若干个任务用以培养和训练学生的职业岗位能力；在教学过程中，以学生为主体，实施教、学、做一体化、典型的电气控制系统应用项目及引入企业真实生产任务相结合的教学模式。

其主要理念如下：

（1）基于校企合作开发工作过程导向的课程设计理念 

通过聘请行业企业专家成立的专业指导委员会及教师到企业社会实践，带学生实习等方式贴近企业，了解企业的生产工作流程，掌握企业对知识的需求，与企业技术人员共同开发课程，以企业真实工作任务作为课程“主题”来设计学习情境，遵循由简单到复杂的原则确定教学项目，使学生在“真实”的职业情境中、完成任务的过程中掌握综合职业能力。

因此在本课程能力培养目标设置及学习情境设计上，基于工作过程采取“阶段性、梯次递进”的原则。

（2）基于学习过程即为工作过程的课程设计理念

为了让学生更加深刻的了解企业的，提前与社会接轨，在学习的过程中引入企业的管理和竞争机制，建立一套完整的班组体制，设计车间主任、班长、组长、质检员等职位。

在学习过程中发挥团队合作精神，创立优秀班集体。

通过任务书的发放、材料的领取，考核标准的制定等组织实施过程体现工作过程的完整性。

（3）基于以学生为主、教师为辅的教学过程的课程设计理念 

采用行动导向的过程教学,教师通过制定工作任务书进行具体内容设定，通过学生自己资讯、决策、计划、实施、修正、评价等环节真正实现“做中学、学中做”，教师只是针对性的讲授、示范、引导。

2、课程设计思路

（1）本课程标准是根据机电一体化专业学生主要工作岗位的工作任务分析，按照“工学结合、工学交替”的改革思路，以解决实际问题为中心，将数控机床电气控制分为电气控制系统、基本指令系统、步进指令系统、功能指令系统、典型控制系统设计等几个模块，最终使学生具备电气故障诊断与排除、PLC编程的能力及简单控制系统设计的能力。

（2）本课程模块结合本系实训条件，按“任务布置、计划、决策、实施、评估、信息反馈”一个完整的过程实施教学。

教学过程做到全过程开放，主要课程内容在校内实训基地完成，同时争取结合校外实训基地完成部分模块，通过学习环境与工作环境相结合，提高学生社会实践能力，融“教、学、做”为一体，强化学生职业能力。

二、课程目标

（一）总目标 

本课程的总体目标是通过层次性循序渐进的学习过程，使学生克服对本课程知识的枯燥、相关概念难理解和畏惧感，激发学生的求知欲，培养学生敢于克服困难、终生探索的兴趣。

培养学生能够使用电机与电气控制技术对机床和工业生产设备进行控制，并具备对各种电气控制系统的设计、、安装、调试和排除故障的基本能力，使学生了解电机与电气控制技术在机电一体化领域的发展动态和趋势。

（二）具体目标 

1、知识目标：

（1）掌握电机的应用、了解电机控制的基本知识与发展，从而使学生在未来的工作实践中能够把握该项技术的发展和应用趋势，更好地服务其专业工作。

（2）掌握常用低压电器的功能、结构、原理、选用与维修方法。

（3）掌握交流电动机控制电路的工作原理，并熟练进行安装、调试与维修。

（4）掌握直流电动机控制电路的工作原理，并熟练进行安装、调试与维修。

（5）掌握机床电气控制电路的设计方法。

（6）掌握PLC的工程应用、维护和使用以及PLC在机床电气控制线路的应用、分析与维护

2、职业技能目标

（1）通过理论实践一体化课堂学习，使学生获得较强的实践动手能力，使学生具备必要的基本知识，具有一定的资料收集整理能力制定、实施工作计划和自我学习的能力。

。

（2）通过该课程各项实践技能的训练，使学生经历基本的工程技术工作过程，学会使用相关工具从事生产实践，形成尊重科学、实事求是、与时俱进、服务未来的科学态度。

（3）通过对电机及控制方法的认识和深刻领会，以及教学实训过程中创新方法的训练，培养学生提出问题、独立分析问题、解决问题和技术创新的能力，使学生养成良好的思维习惯，掌握基本的思考与设计的方法，在未来的工作中敢于创新、善于创新

3、职业素质目标（或态度目标）

（1）树立工具、设备使用的安全意识；

（2）形成良好的成本节约意识；

（3）具备良好的思想道德修养和职业道德素养；

（4）具有随机应变、工学结合的创新精神；

（5）具有爱岗敬业和团队合作精神。

4、职业技能证书考核要求

（1）掌握电机的应用、了解电机控制的基本知识与发展，从而使学生在未来的工作实践中能够把握该项技术的发展和应用趋势，更好地服务其专业工作。

（2）树立工具、设备使用的安全意识；

（3）形成良好的成本节约意识；

（4）具备良好的思想道德修养和职业道德素养；

（5）具有随机应变、工学结合的创新精神；

（6）具有爱岗敬业和团队合作精神。

三、教学组织

以8个项目为教学载体，将项目分为若干个任务，例如项目八的工作对象为电梯，工作手段为继电接触控制。

工作内容可分解为四个循序渐进的任务：

任务1为电梯上升的点动控制；任务2为货物电梯的连续运行控制；任务3为电梯上升、下降的自动控制；任务4为电梯的自动停止控制。

工作组织形式为分小组协作；工作环境为模拟工作场景的实验室，将项目任务与知识学习有机地结合起来，并指导学生按照完成项目任务的四个步骤（信息收集、方案确定、方案实施、检查评估）来完成各个教学项目。

1信息收集：

学生根据教师布置的项目任务查阅学习资料，获取与项目相关的信息。

2方案确定：

学生根据收集到的信息撰写项目的预习报告；教师批阅学生的预习报告，并指导学生，共同讨论方案的确定。

3方案实施：

学生根据确定的方案动手操作实施（实验室模拟），完成项目。

4检查评估：

学生自评、互评和教师评价，并进行知识总结、讲解。

四、课程内容与能力要求

（一）课程内容与课时分配

篇、章

教学内容

学时分配建议

理论

实践

小计

绪论

绪论

1

1

2

项目一

电动机与电气控制线路

16

10

26

项目二

典型PLC控制系统设计

18

14

32

合计

35

25

60

（二）内容要点与基本要求

项目一电动机与电气控制线路

基本要求：

1、了解电气控制技术的发展

2、掌握三项一步电动机的结构和工作原理

3、能够正确选用常用低压电器

4、掌握常见电器控制线路的装接，检测与维修

任务

目标要求

教学方法与手段

任务一电气控制系统历史发展

了解电气控制系统的历史发展过程及未来前景

讲授法、信息化及实物教学

主要教学手段：

提问、举例、讨论等

任务二常用电气控制元件图形、文字的表示及其作用

掌握常用电气控制元件图形、文字的表示及其作用

任务三日光灯控制线路

掌握日光灯控制线路的安装

任务四点动与连续转动控制线路

掌握点动与连续转动控制线路的安装

任务五按钮联锁的正、反转控制线路

掌握按钮联锁的正、反转控制线路的安装

任务六接触器联锁电动机正、反转控制线路

掌握接触器联锁电动机正、反转控制线路的安装

任务七电动机顺序启动控制线路

掌握电动机顺序启动控制线路的安装

任务八CA6140车床电气控制电路单元常见的检查与排除

掌握CA6140车床电气控制电路单元常见的检查与排除

项目二典型PLC控制系统设计

基本要求：

1、掌握PLC控制系统设计的方法

2、初步设计典型的控制系统

任务

目标要求

教学方法与手段

任务一参观实训

了解实训条件及相应设备

主要教学方法：

讲授法、实物、实训教学

主要教学手段：

实训等

任务二认识常用低压电器、电工工具、安装和操作负荷开关直接启动控制线路

能正确安装负载开关直接启动控制线路；能选用低压电器

任务三安装和操作点动与自锁混合控制线路

掌握安装点动和自锁混合控制；进一步了解常用控制电器

任务四安装和操作正反转控制线路

能正确安装正反转控制线路；初步学会使用万用表检查故障

任务五CA6140车床电路的PLC控制系统

初步掌握PLC控制系统设计的一般方法

任务六四层电梯的PLC控制系统

熟悉PLC控制系统设计；进一步掌握步进指令的使用

任务七艺术彩灯控制系统

熟悉PLC控制系统设计；掌握步进及循环控制指令

任务八自动分拣系统控制系统

掌握西门子PLC通讯的方法，编程软件的安装和PLC控制系统设计

任务九机械手系统控制系统

掌握西门子PLC通讯的方法，编程软件的安装和PLC控制系统设计

任务十自由课题设计

考察学生PLC综合运用能力

五、实施建议

（一）教学建议

1、教学手段

（1）讲授法  

讲授法是教师运用口头语言向学生描绘情境、叙述事实、解释概念、论证原理和阐明规律的一中教学方法。

（2）谈话法

谈话法，又称回答法。

它是通过师生的交谈来传播和学习知识的一种方法。

其特点是教师引导学生运用已有的经验和知识回答教师提出的问题，借以获得新知识或巩固、检查已学的知识。

（3）讨论法  

讨论法是在教师指导下，由全班或小组围绕某一种中心问题通过发表各自意见和看法，共同研讨，相互启发，集思广益地进行学习的一种方法。

（4）读书指导法

读书指导法是教师目的、有计划地指导学生通过独立阅读教材和参考资料获得知识的一种教学方法。

（5）演示法  

演示法是教师把实物或实物的模象展示给学生观察，或通过示范性的实验，通过现代教学手段，使学生获得知识更新的一种教学方法。

它是辅助的教学方法，经常与讲授、谈话、讨论等方法配合一起使用。

（6）参观法

参观法是根据教学目的要求，组织学生到一定的校外场所——自然界、生产现场和其他社会生活场所，使学生通过对实际事物和现象的观察、研究获得新知识的方法。

（7）练习法

练习法是在教师指导下学生巩固知识和培养各种学习技能垢基本方法，也是学生学习过程中的一种主要的实践活动。

（8）实验法  

实验法是学生在教师 指导下，使用一定的设备和材料，通过控制条伯的操作，引起实验对象的某些变化，并从观察这些变化中获得新知识或验证知识的一种教学方法，它也是自然科学学科常用的一种方法。

2、教学方法

本门课程教学中，贯彻“学生主体，教员主导”的教学理念，注重理论与实践相结合，适应PLC应用模式的转变，使学员在学习基础理论、基础知识和基本技能的基础上，能够以人为中心，设计和评估PLC应用系统。

（1）理论课

理论课采用讲授的形式，贯彻理论联系实际、少而精的原则，采用讲授、启发、互动、工程实例讨论等多种教学方法，灵活利用图片、视频等教学手段，帮助学生理解PLC故障诊断的要点，调动课堂气氛，启发学员积极思维，保证教学效果。

（2）实训课

采用项目化教学，增加了学生实验实训内容所占的比例、使学生都有大部分部分时间动手进行电路的设计检查、排查故障。

学生有充足的时间可以自己进行编程调试，加深对理论知识的理解。

把传统的“由理论带动实验”转变为“由实验带动理论”。

（3）辅导答疑

（4）强调岗位适应能力

紧密结合PLC编程员职业技能证书的考证，加强考证的实操项目的训练，提高学生的岗位适应能力。

（5）强化安全意识

教学过程中加强安全教育，提高安全意识，培养学生严谨的工作态度。

（二）考核评价建议

以学生的发展为本，关注每一个学生的全面发展、持续发展和终身发展。

评价内容的多维化，从学生学业的知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度进行综合评价。

评价主体的多元化，教师、学生评价相结合

课程考核考评表

一级

考核要点

考核内容及评分标准

满分

自评

互评

师评

小计

素质

行为习惯

职业道德

出勤情况：

严格遵守学校作息时间和“系学生请假制度”，做到不随便请假，不迟到、不早退、中间不随便外出，更不旷课。

迟到、早退、中间随便外出一次记-1分；旷课一节记-5分。

10

/

/

课堂纪律：

严格遵守课堂纪律和着装要求，遵守操作规程，爱护设施设备和实训环境。

课堂上（或实训中）睡觉、看手机、玩游戏、看电子书、打闹嬉戏等违反课堂（或实训）纪律的行为，每次记-1分，，不按照要求着装每次记-1分（违反操作规程造成事故本次根据情节扣分；顶撞代课教师的一次性记-10分）

10

能力

核心能力

主动学习：

学习、交流、合作、解决问题、创新、信息处理、数字应用能力。

（自评30%、互评30%、师评40%）

10

知识

技能

专业知识技能

完成作业：

保质保量完成课内、外作业或实训任务，符合操作规范和工艺要求，每旷一次作业（实训日记、实训报告）或任务记-2分。

10

/

/

阶段考核：

参加实训单元阶段性考查测试，真实反映所学技能的掌握和灵活运用情况。

阶段测试按照次数的均分取10%。

10

终结考核：

期末测试或技能比赛，综合反映知识技能的掌握和灵活运用情况。

以笔试闭卷考试形式考核理论知识40%+操作考试60%，由教师阅卷评定成绩。

50

/

/

合计

100

/

/

/

说明：

一旦有一项分数扣完后交予系办，系办要配合教师进行教育并给予适当的处分。

（三）教材编写建议

1、教材及参考资料选用

（1）鉴于目前高职教育教材的现状，教学工作中应以现有的教材作为辅助，同时根据项目化课程的特点自编教学讲义，在教学中不断补充和完善，最终形成具有项目化课程特点的校本教材。

（2）教材选用必须依据本课程标准进行，应充分体现以工作任务为设计思想。

教材内容应体现先进性、通用性、实用性要求，语言表述应精炼、准确、科学，引用图表要清晰精美。

教材中的活动设计要具体，并具有可操作性。

（3）教材项目应包括以下内容：

（ⅰ）教学目标；（ⅱ）工作任务；（ⅲ）实践操作（相关实践知识）；（ⅳ）问题探究（相关理论知识）；（ⅴ）知识拓展（选学内容）；（ⅵ）实训与练习。

（4）工作任务应包括以下内容：

（ⅰ）工作任务名称；（ⅱ）工作任务背景；（ⅲ）项目训练载体；（ⅳ）技能训练目标；（ⅴ）学习环境要求。

工作任务应是按“任务布置、计划、决策、实施、评估、信息反馈”一个完整的过程实施。

2、其他建议

（1）利用现代信息技术开发多媒体课件，通过搭建起多维、动态、活跃、自主的课程训练平台，使学生的主动性、积极性和创造性得以充分调动。

（2）实行相关实验室开放，提高实验室设备的利用率。

（3）搭建校企合作平台，充分利用本行业的企业资源，满足学生参观、实训和毕业实习的需要，并在合作中关注学生职业能力的发展和教学内容的调整。

（4）积极利用电子书籍、电子期刊、数字图书馆、各大网站等网络资源，使教学内容从单一化向多元化转变，尽力拓展学生的知识和能力。

（5）相应“职业资格证书”情况：

维修电工中级或者高级；PLC程序员初级。

（四）实验实训设备配置建议

1、为保障本课程的教学目标能够实现，配置有电气控制实训（演练）室，PLC专项实验室，维修电工综合考评实训室，部分生产机床模拟演练操作室，数控机床电气控制资料和检测设备。

2、为保障本课程的教学目标能够实现，在教学实施时学生分成15—25组，每组2—3人，并由2名具有技师资格的教学人员组织实施。

（五）课程资源开发与利用建议

1、注重实验实训和课程设计指导书和实验实训标准的开发和应用。

　　2、从实际教学效果出发，制作了图文并茂的电子课件，数控机床电气控制动画演示，通过这种方式激发学生的学习积极性，提高课堂教学效果。

　　3、充分利用网络资源搭建教学平台，如PLC网络平台和仿真，完善网络实验和仿真实验，使学生可以通过网络进行本课程的自主学习和创新研究，促进了学生专业能力和综合能力的提高；完善网络答疑系统、网络在线测试系统以及习题集、实训题库等，形成了较完善的学习一体化网络环境。

　　4、创建一体化实践教学条件，充分利用开放式实验实训中心。

具备电气控制设备安装、维修和故障检测所必须的实训设备和场所；最大程度地利用开放式实训基地，进行实验实训、现场教学，满足学生综合职业能力培养的需求。

　　5、产学合作开发实验实训课程资源。

建立校外实习实训基地，加强校企合作，工学结合，满足学生的实习实训需求，在此过程中进行实验实训课程资源的开发，同时开辟就业渠道，为学生提供就业机会。

六、参考资料

《数控机床电气控制运用技术》，吕爱华，电子工业出版社

《数控机床电气控制技术》，王兆明，清华大学出版社

《数控机床电气控制应用》，张伟林，人民邮电出版社

《PLC应用技术》，瞿彩萍，人民邮电出版社

《电器控制与PLC技术》，李建兴，机械工业出版社

《PLC及其在数控机床中的应用》》，祝红芳，人民邮电出版社