機(jī)電整合實(shí)習(xí)對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程教學(xué)的啟示

【摘 要】通過(guò)對(duì)臺(tái)灣地區(qū)機(jī)電整合實(shí)習(xí)教學(xué)的探究，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)資源建設(shè)和教學(xué)方法四個(gè)方面論述對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程教學(xué)的啟示。

【關(guān)鍵詞】機(jī)電整合實(shí)習(xí) 自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試 教學(xué)改革

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2015）11C-0155-02

一、課程概述

機(jī)電整合（Mechatronics）是由“機(jī)械”的英文Mechanical及“電子”的英文Electronics 兩個(gè)詞組合而成，在臺(tái)灣地區(qū)譯為“機(jī)電整合”，在大陸地區(qū)譯為“機(jī)電一體化”。機(jī)電整合涉及的學(xué)科非常廣泛，包括電工技術(shù)、電子技術(shù)、液壓與氣動(dòng)、機(jī)械原理、電機(jī)拖動(dòng)、PLC控制技術(shù)、傳感技術(shù)等，是自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)的綜合運(yùn)用。機(jī)電整合實(shí)習(xí)是臺(tái)灣地區(qū)自動(dòng)化專業(yè)的雙證課程之一，教學(xué)內(nèi)容以機(jī)電整合技術(shù)士檢定為基礎(chǔ)。教學(xué)目標(biāo)在于讓學(xué)生使用PLC、電源及氣源，結(jié)合機(jī)械裝置進(jìn)行程序控制，以機(jī)電整合技術(shù)士乙級(jí)檢定術(shù)科的要求在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成整個(gè)生產(chǎn)線的回路設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)及機(jī)構(gòu)裝配等，并調(diào)試各項(xiàng)參數(shù)以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行。機(jī)電整合乙級(jí)檢定術(shù)科有5個(gè)題目，分別是振動(dòng)送料與品質(zhì)檢驗(yàn)、材質(zhì)辨識(shí)與自動(dòng)充填、方向判別與裝配、顏色識(shí)別與天車堆疊和自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)存取。

自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程教學(xué)以生產(chǎn)線的拆裝、編程和調(diào)試為主。教學(xué)內(nèi)容以自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試技能競(jìng)賽為基礎(chǔ)。教學(xué)內(nèi)容以“亞龍YL-335B自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)考核裝置”為載體，完成自動(dòng)生產(chǎn)線設(shè)備部分工作單元的機(jī)械安裝和調(diào)整，氣動(dòng)回路的安裝、連接和調(diào)整，電氣控制電路的設(shè)計(jì)、安裝和布線，傳感器安裝與調(diào)整，PLC編程，人機(jī)界面組態(tài)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)（含變頻器及對(duì)應(yīng)電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器及伺服電機(jī)）參數(shù)設(shè)定，以及系統(tǒng)統(tǒng)調(diào)、運(yùn)行等工作。教學(xué)目標(biāo)在于培養(yǎng)學(xué)生的自動(dòng)生產(chǎn)線系統(tǒng)的安裝、接線、編程、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)等工程能力。亞龍YL-335B考核裝置有供料、輸送、加工、裝配及分揀五個(gè)單元，每個(gè)單元之間可以互相通訊，構(gòu)成一個(gè)完整的生產(chǎn)線。

二、教學(xué)內(nèi)容要注重各門課程的融合

由于涉及的學(xué)科非常廣泛，因此自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試一般安排在電氣自動(dòng)化專業(yè)第四學(xué)期。學(xué)生在之前學(xué)習(xí)了電工技術(shù)、PLC技術(shù)，電機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、液壓與氣動(dòng)技術(shù)等前導(dǎo)課程，有了一定的專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)。自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試的教學(xué)內(nèi)容雖然跟這些課程有關(guān)聯(lián)，但是再去重復(fù)這些內(nèi)容顯然不能體現(xiàn)課程的特點(diǎn)。在眾多的前導(dǎo)課程中，學(xué)生獲得的知識(shí)是零散的，如何將這些知識(shí)連貫起來(lái)，形成體系，進(jìn)行綜合應(yīng)用，才是本門課程的最重要目標(biāo)。例如，在PLC課程的教學(xué)中，實(shí)訓(xùn)設(shè)備會(huì)提供某個(gè)電壓以供模擬量模塊檢測(cè)。而在生產(chǎn)實(shí)踐中，這個(gè)模擬電壓通常是由傳感器提供的。而某個(gè)傳感器的原理及使用方法，卻是在傳感技術(shù)的教學(xué)中講授的。因此，通過(guò)生產(chǎn)線的安裝與調(diào)試，各個(gè)課程的知識(shí)不再是孤立的，而是有緊密聯(lián)系的知識(shí)體系，這個(gè)體系，也就是電氣自動(dòng)化專業(yè)的培養(yǎng)體系。

由于學(xué)生之前學(xué)到的知識(shí)是零散而孤立的，因此在教學(xué)中要由點(diǎn)及面，進(jìn)行發(fā)散式教學(xué)。例如，在機(jī)電整合實(shí)習(xí)課程中，學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中會(huì)遇到4槽的槽輪機(jī)構(gòu)，教師借此不但講授了槽輪機(jī)構(gòu)的基本知識(shí)，而且發(fā)散到了槽輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，學(xué)生很快能夠從4槽槽輪的參數(shù)中設(shè)計(jì)出了6槽槽輪。而在自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程中，教師往往只是講授實(shí)訓(xùn)中要解決的某個(gè)知識(shí)點(diǎn)，與之相關(guān)的知識(shí)很少提到，只是點(diǎn)到為止。這樣，學(xué)生學(xué)到的知識(shí)只局限于實(shí)訓(xùn)設(shè)備涉及到的或者前導(dǎo)課程學(xué)習(xí)過(guò)的內(nèi)容，知識(shí)的遷移能力沒(méi)有顯著提升，對(duì)今后的職業(yè)發(fā)展有一定限制。

三、改變以競(jìng)賽為主的教學(xué)目標(biāo)，引入職業(yè)技能鑒定

在大陸地區(qū)的高職院校，自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程融入了很多的競(jìng)賽元素。該課程在很大意義上是為自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試技能競(jìng)賽選拔參賽選手設(shè)置的，因此教學(xué)內(nèi)容也與比賽緊密相關(guān)。這樣會(huì)使教師的精力過(guò)多的集中在培養(yǎng)兩三個(gè)參賽的選手身上，忽略了課程的教學(xué)，也會(huì)使得大部分不參賽的學(xué)生產(chǎn)生消極懈怠情緒，不重視該門課程的學(xué)習(xí)。而在臺(tái)灣地區(qū)，機(jī)電整合實(shí)習(xí)是為機(jī)電整合技術(shù)士鑒定服務(wù)的，是一門雙證課程。教師沒(méi)有指導(dǎo)競(jìng)賽的壓力，可以全身心的投入教學(xué)當(dāng)中。每個(gè)學(xué)生都想獲得機(jī)電整合技術(shù)士證書，與自身職業(yè)發(fā)展息息相關(guān)，因此有了學(xué)習(xí)的動(dòng)力。如果能在自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程中引入職業(yè)技能鑒定的元素，相信會(huì)取得顯著的教學(xué)效果。

大多數(shù)職業(yè)院校的電氣自動(dòng)化專業(yè)的培養(yǎng)計(jì)劃中，將電工上崗證、維修電工中級(jí)、高級(jí)證納入培養(yǎng)計(jì)劃，卻沒(méi)有與自動(dòng)化生產(chǎn)線相關(guān)的技能鑒定，國(guó)家也尚未出臺(tái)有關(guān)自動(dòng)化生產(chǎn)線相關(guān)技能鑒定的標(biāo)準(zhǔn)。因此，這對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程的開展也是一個(gè)不利的因素。

四、教學(xué)資源的建設(shè)要注重技術(shù)資料的應(yīng)用

機(jī)電整合實(shí)習(xí)中，學(xué)生針對(duì)每個(gè)題目拿到一份檢定手冊(cè)，里面有所有與題目有關(guān)的設(shè)備與器材的技術(shù)資料。在實(shí)訓(xùn)中遇到了不熟悉的設(shè)備，進(jìn)而產(chǎn)生一系列技術(shù)問(wèn)題，學(xué)生需要（下轉(zhuǎn)第166頁(yè)）（上接第155頁(yè)）通過(guò)查找技術(shù)資料來(lái)解決。因此，如何能在詳細(xì)而全面的技術(shù)資料中快速找到問(wèn)題的答案是能否通過(guò)檢定的關(guān)鍵。在自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試教學(xué)時(shí)，學(xué)生用的參考資料是與YL-335B考核裝置配套的教材。該教材和實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書是為了讓學(xué)生很快上手而經(jīng)過(guò)編者對(duì)技術(shù)資料進(jìn)行提煉整合后形成的文本，有很強(qiáng)的針對(duì)性。學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中過(guò)多的依賴實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書，就會(huì)形成惰性，導(dǎo)致學(xué)生只會(huì)用一種型號(hào)的設(shè)備、只會(huì)用某個(gè)設(shè)備的一種功能的單一技能。顯然，這不是技能競(jìng)賽的初衷，也不是職業(yè)教育的最終目標(biāo)。

因此，在自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試的教學(xué)中，要建立一個(gè)與實(shí)訓(xùn)設(shè)備相關(guān)的技術(shù)資料庫(kù)。在教學(xué)時(shí)，設(shè)置合適的任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生去技術(shù)資料中尋找答案，減少學(xué)生對(duì)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書的依賴，這樣能培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)遷移的能力，在技術(shù)的快速發(fā)展中立于不敗之地。

五、教學(xué)方法要注重編程的訓(xùn)練

無(wú)論是機(jī)電整合實(shí)習(xí)還是自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試，PLC編程都是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。在之前課程的教學(xué)中，學(xué)生接觸到的PLC程序往往只能完成其中某一個(gè)功能（例如零件計(jì)數(shù)），一般只有十幾行指令。但是到了自動(dòng)化生產(chǎn)線的運(yùn)行調(diào)試中，要寫上百條甚至上千條指令，很多學(xué)生要么因?yàn)槌绦蜻^(guò)長(zhǎng)無(wú)法完成，要么因?yàn)榫幊趟悸坊靵y而調(diào)試不成功。因此，在教學(xué)的方法上，要非常注重學(xué)生編程策略的訓(xùn)練。

由于學(xué)生之前學(xué)習(xí)過(guò)PLC的相關(guān)技術(shù)，因此可以通過(guò)任務(wù)導(dǎo)向的方法進(jìn)行編程策略的訓(xùn)練。生產(chǎn)線程序雖然復(fù)雜，指令很多，但是在機(jī)電整合實(shí)習(xí)課程的教學(xué)中，教師將整個(gè)控制系統(tǒng)分為急停、自動(dòng)復(fù)位、自動(dòng)控制、零件計(jì)數(shù)、信號(hào)燈閃爍等子功能，也就可以分解成多個(gè)任務(wù)。這些任務(wù)要求有易有難，分配給每個(gè)小組中學(xué)習(xí)能力不同的組員完成，最后由一個(gè)學(xué)生統(tǒng)一整理成一個(gè)大的程序。調(diào)試成功后，組員之間互換任務(wù)，互相指導(dǎo)學(xué)習(xí)。每個(gè)組員有不同的任務(wù)進(jìn)行訓(xùn)練，都能得到提高。

【參考文獻(xiàn)】

[1]湯曉華，呂景泉.全國(guó)職業(yè)院校技能大賽賽項(xiàng)設(shè)計(jì)及其立體化教學(xué)資源開發(fā)[J].中國(guó)職業(yè)技術(shù)教育，2012（35）

【作者簡(jiǎn)介】趙佳萌（1985- ），女，云南騰沖人，柳州城市職業(yè)學(xué)院講師，研究方向：電氣自動(dòng)化技術(shù)。

（責(zé)編 丁 夢(mèng)）