典型模塊設(shè)計模式的實踐與探索

周輝

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?自動生產(chǎn)線安裝與調(diào)試是一門將電機控制、PLC技術(shù)、傳感器檢測等多學科緊密相聯(lián)的專業(yè)技術(shù)課程，其綜合性與實踐性很強。針對當前課程教學中存在的實際問題，結(jié)合《中國制造2025》行動計劃及湖南省‘雙一流建設(shè)對高素質(zhì)技術(shù)技能人才的需求情況，提出了將典型模塊設(shè)計引入自動生產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程教學中的方法。對提高教學效果，達到教學目標，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維與新技術(shù)開發(fā)能力，為同類課程的教學改革提供了借鑒。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?典型模塊設(shè)計;自動生產(chǎn)線安裝與調(diào)試;教學效果

[中圖分類號] ?G712 ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2019）32-0308-02

一、背景

自動生產(chǎn)線是將電子電工技術(shù)、傳感器檢測技術(shù)、PLC技術(shù)、液壓與氣動技術(shù)等集于一體而形成的一代新型工業(yè)自動控制裝置。具有高精度、高效率和高柔性的特點。目前自動生產(chǎn)線已經(jīng)在各種機械加工設(shè)備和工業(yè)控制領(lǐng)域中廣泛地應(yīng)用，現(xiàn)代集團公司或大型企業(yè)極需自動化領(lǐng)域中專業(yè)開發(fā)人員和維修技術(shù)人才，在這種需求形勢下，自動生產(chǎn)線安裝與調(diào)試或同類型課程已成為各職業(yè)院校相關(guān)專業(yè)都要開設(shè)的一門專業(yè)技術(shù)課。

我院于2011年開設(shè)自動生產(chǎn)線安裝與調(diào)試。這門課程綜合應(yīng)用能力高、實踐性強，需要對自動生產(chǎn)線的實驗配套設(shè)施動手操作和上機調(diào)試。我們在對學生跟蹤調(diào)查過程中，發(fā)現(xiàn)他們在崗位的應(yīng)用能力及實踐能力上主要存在以下問題。

1.機強電弱。在自動生產(chǎn)線設(shè)備或其他類似裝備中機械、氣路等裝調(diào)部分能力突出。但在電氣控制、檢測機構(gòu)、PLC控制系統(tǒng)調(diào)試包括梯形圖設(shè)計與編程較弱，甚至個別學生對自動生產(chǎn)線這種新技術(shù)絲毫不了解，這種不平衡的能力，不僅影響學生個體崗位適應(yīng)能力，還直接影響學校的社會品牌。

2.由于自動生產(chǎn)線是多門技術(shù)集于一體而形成的新型工業(yè)自動控制裝置，控制要求極為復(fù)雜。學生分析問題、解決問題的能力差：對控制要求不能從原理入手進行系統(tǒng)性的分析。

針對以上現(xiàn)象，經(jīng)座談會、面對面等形式交流與分析，總結(jié)幾點原因：（1）自動生產(chǎn)線涉及的學科多，知識面廣（含有機械、電氣、PLC、檢測等），所招收學生的素質(zhì)要求必須提高。（2）學生對課程知識的掌握一般處于某個孤立點，未形成知識能力的系統(tǒng)性。（3）實踐性環(huán)節(jié)練習太少，必須加強綜合性練習。經(jīng)多次研討形成決定，必須要進行課程改革，提升課程品牌，我們著手將自動生產(chǎn)線分解成多個典型模塊設(shè)計任務(wù)的方法，使學生從淺入深、由易到難，從單個模塊設(shè)計到完成整個綜合性實訓平臺的設(shè)計。我們在實踐中進行了一系列探索，取得了良好的成效。

二、目標

通過多次與畢業(yè)生及大中型企業(yè)溝通交流，我們有了清晰的認識。以往課程教學理論內(nèi)容過多，重于強調(diào)學科知識的系統(tǒng)性和完整性。上機操作較少或?qū)嵺`性教學環(huán)節(jié)跟不上，屬于專業(yè)教育而不是專長教育，脫離了《中國制造2025》行動計劃及湖南省“雙一流”建設(shè)對高素質(zhì)技術(shù)技能人才需求情況的宗旨，也使我們的畢業(yè)生“四不象”，無法勝任企業(yè)交給的工作任務(wù)。以專業(yè)建設(shè)為目標，以課程改革為平臺，我們對自動生產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程的教學內(nèi)容進行重組，調(diào)整教學計劃，更新教學大綱，改進教學方法，優(yōu)化評價機制，使其適合職業(yè)教育的需要，更好地滿足企業(yè)的用人需求。

三、實踐與教學效果

（一）課程設(shè)置的變革

在具體教學內(nèi)容上，我們針對企業(yè)對高素質(zhì)技能人才的需求，對自動生產(chǎn)線安裝與調(diào)試首先在課程設(shè)置上進行調(diào)整，將自動生產(chǎn)線分為多個典型模塊設(shè)計，模塊又分為基礎(chǔ)部分、核心部分：實訓部分、綜合項目部分?；A(chǔ)部分以構(gòu)建人才培養(yǎng)的專業(yè)基礎(chǔ)知識為目標，如電子技術(shù)、電工技術(shù)、機械裝配基礎(chǔ)技術(shù)等。核心部分以培養(yǎng)學生專業(yè)知識能力結(jié)構(gòu)為目標，如傳感器檢測技術(shù)、電氣控制與PLC技術(shù)、液壓與氣路技術(shù)等。實訓部分以培養(yǎng)學生單元模塊課程應(yīng)用能力和實踐能力為目標，包括：（1）供料單元模塊。具體分為：①供料單元機械部分的結(jié)構(gòu)、安裝與調(diào)試。②供料單元控制電路的原理、連接與調(diào)試。③供料單元氣路控制回路包括氣缸電磁閥的結(jié)構(gòu)、連接與調(diào)試。④供料單元接近開關(guān)的工作原理、連接與調(diào)試。⑤供料單元PLC的編程、設(shè)計與調(diào)試。（2）加工單元模塊。具體分為：①加工單元包括沖壓機構(gòu)的機械部分結(jié)構(gòu)、安裝與調(diào)試。②加工單元控制電路的原理、連接與調(diào)試。③加工單元氣動控制回路包括沖壓氣缸的結(jié)構(gòu)、連接與調(diào)試。④加工單元漫射式光電開關(guān)的工作原理、連接與調(diào)試。⑤加工單元PLC的編程、設(shè)計與調(diào)試。（3）裝配單元模塊。具體分為：①裝配單元包括機械手的機械部分結(jié)構(gòu)、安裝與調(diào)試。②裝配單元控制電路的原理、連接與調(diào)試。③裝配單元氣動控制回路包括機械手的結(jié)構(gòu)、連接與調(diào)試。④裝配單元光纖式光電開關(guān)的工作原理、連接與調(diào)試。⑤裝配單元PLC的編程、設(shè)計與調(diào)試。（4）分揀單元。具體分為：①分揀單元包括運輸機構(gòu)的機械部分結(jié)構(gòu)、安裝與調(diào)試。②分揀單元控制電路包括變頻器電路的原理、連接與調(diào)試。③分揀單元氣動控制回路的結(jié)構(gòu)、連接與調(diào)試。④分揀單元電感式、電容式傳感器的工作原理、連接與調(diào)試。⑤分揀單元PLC的編程、設(shè)計與調(diào)試。⑥分揀單元變頻器參數(shù)設(shè)定。（5）輸送單元模塊。具體分為：①輸送單元包括三維機械手臂的機械部分結(jié)構(gòu)、安裝與調(diào)試。②輸送單元控制電路的原理、連接、調(diào)試。③輸送單元氣動控制回路包括三維機械手臂的結(jié)構(gòu)、連接與調(diào)試。④輸送單元限位開關(guān)的工作原理、連接與調(diào)試。⑤輸送單元PLC的編程、設(shè)計與調(diào)試。⑥輸送單元伺服電機及伺服驅(qū)動器的連接、調(diào)試及參數(shù)設(shè)定。綜合項目部分以培養(yǎng)學生對自動生產(chǎn)線典型模塊設(shè)計故障診斷及排除、多個模塊聯(lián)機運行的綜合應(yīng)用能力為目標，具體分為：①典型模塊設(shè)計故障診斷：包括對出現(xiàn)的問題進行診斷和排除常見電氣故障、氣路故障，機械故障及參數(shù)錯誤。②多個模塊聯(lián)機運行：自動生產(chǎn)線采用PPI協(xié)議的通信方式可以將2個或2個以上的典型模塊設(shè)計聯(lián)機調(diào)試，實現(xiàn)復(fù)雜的控制要求。如下圖所示。

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典型模塊設(shè)計聯(lián)機運行

學生可根據(jù)教師提供的模塊控制要求結(jié)合自己專業(yè)的優(yōu)勢自主實踐課題，教師重點把握進度、節(jié)奏以及個體的輔導，主體部分由學生協(xié)作完成并形成典型模塊設(shè)計實驗報告，當然最后的自評互評程序是關(guān)鍵的一環(huán)。成績評定的標準如下：實驗報告20%，設(shè)計質(zhì)量50%，自評互評成績20%，6S管理10%，綜合評定不合格必須重新實踐。

（二）校本教材開發(fā)

課程改革的目標是優(yōu)化人才培養(yǎng)方案、提高教學質(zhì)量。防止一到實踐環(huán)節(jié)出現(xiàn)教師“大聲喊”，學生“靜悄悄”的現(xiàn)象。于是按照專業(yè)培養(yǎng)的特點，引入典型模塊設(shè)計編寫《自動生產(chǎn)線安裝與調(diào)試》，開發(fā)符合學生實際的校本課程教材。在教材編寫過程中，首先編寫了以職業(yè)技能及相關(guān)知識為內(nèi)容的單元模塊，再以這些單元模塊為基礎(chǔ)進行整合，以覆蓋自動生產(chǎn)線領(lǐng)域中所需的具體要求。其次，注重學生自主學習能力的培養(yǎng)，教材能使學生看得懂，模得著，做得好;充分利用學生的形象思維強的優(yōu)點，貼近學生的實際，不要求知識點的連續(xù)性，但求教師講完某一個模塊任務(wù)，學生就掌握這一個模塊任務(wù)的理論及實踐，經(jīng)過幾年的努力，成功編寫出校本教材《自動生產(chǎn)線安裝與調(diào)試》，經(jīng)多個學期的檢驗，均取得了良好的教學效果。

（三）教學過程的變革

1.教學方法

傳統(tǒng)的職業(yè)教育方式是教師在講臺上講學生在講臺下聽，只研究教的過程，而不考慮學和做的過程;往往是教師講完了，學生也忘記了，還是不會做;其次，缺失對畢業(yè)生及企業(yè)需求實際性的交流溝通，很多企業(yè)對畢業(yè)學生在上崗之前還是要進行相關(guān)技能培訓，造成企業(yè)的不滿與教育資源的浪費。在課程改革指引下，我們貫徹以學生為主體，采用“做為主體，學為主線，知識傳授與實踐能力培養(yǎng)并重”的原則，以典型模塊設(shè)計教學法結(jié)合實驗室的現(xiàn)有系統(tǒng)進行自動生產(chǎn)線電氣、機械、氣路與PLC設(shè)計等技術(shù)的教學，使學生真正掌握這種目前在國內(nèi)工廠企業(yè)中廣泛應(yīng)用的自動生產(chǎn)線設(shè)備，培養(yǎng)出走出校門就基本滿足企業(yè)所需要的高素質(zhì)人才。

2.評價體系

學生成績評價在自動生產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程體系中起著激勵導向和質(zhì)量監(jiān)控的作用。我們給學生的綜合評價制度應(yīng)由“單方面”轉(zhuǎn)向“多方面”，建立符合當今學生實際的成績評價體系。有助于學生素質(zhì)的全面發(fā)展。針對職業(yè)教育的特點和課程改革的需要，我們堅持做到幾個“結(jié)合”，絕對評價與相對評價相結(jié)合，基礎(chǔ)評價與“特長”評價相結(jié)合。在加強過程管理的同時，對過程評價、結(jié)果評價指標進行細分，客觀反映學生自動生產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程實踐能力的優(yōu)勢與不足，為學生素質(zhì)能力的提升指明方向，提供依據(jù)。

四、結(jié)語

自動生產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程教學難度大、要求高、任務(wù)重、師資能力要求高。在課程教學實踐中，我們感謝學院領(lǐng)導高度重視、大力支持，更得益于團隊教師的精誠團結(jié)，是高度的責任使命感，推動了課程教學的不斷前進，我們?nèi)沃氐肋h。

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◎編輯 馮永霞