“光機(jī)電氣一體化實(shí)訓(xùn)設(shè)備”在職業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

李福人

（南平市閩北高級(jí)技工學(xué)校 福建·南平 354000）

大多數(shù)職業(yè)院校，因?yàn)楣鈾C(jī)電氣一體化實(shí)訓(xùn)設(shè)備包含的知識(shí)面較廣泛，難度也比較大。這個(gè)設(shè)備一般都應(yīng)用在學(xué)生競(jìng)賽活動(dòng)中，在教學(xué)中應(yīng)用比較少。這幾年本人申請(qǐng)使用光機(jī)電氣一體化實(shí)訓(xùn)設(shè)備進(jìn)行實(shí)訓(xùn)教學(xué)，取得了一定的良好的教學(xué)效果，就本人教學(xué)中所得的一些經(jīng)驗(yàn)，淺談一下教學(xué)過程的心得。

1 教師要做好充分準(zhǔn)備工作

光機(jī)電氣化實(shí)訓(xùn)設(shè)備由導(dǎo)軌式型材實(shí)訓(xùn)臺(tái)、光機(jī)電氣一體化設(shè)備部件、電源模塊、按鈕模塊、PLC主機(jī)模塊、變頻器模塊、交流電機(jī)模塊、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器模塊、伺服電機(jī)及伺服驅(qū)動(dòng)器模塊、模擬生產(chǎn)設(shè)備實(shí)訓(xùn)單元（包括上料單元、皮帶輸送檢測(cè)單元、氣動(dòng)機(jī)械手搬運(yùn)單元、物料傳送倉(cāng)儲(chǔ)單元、物料返回單元等）。包含的知識(shí)面十分廣泛，學(xué)校對(duì)此種綜合性教學(xué)實(shí)訓(xùn)設(shè)備沒有具體的教材與教參，任課教師需做好充分課前準(zhǔn)備工作，寫好教案，才能有的放矢，達(dá)到良好的教學(xué)效果。我在上課前利用自己所學(xué)知識(shí)加上現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，查閱許多參考書，做了一個(gè)詳細(xì)的教案。包括：

1.1 傳感器的應(yīng)用基礎(chǔ)

傳感器是一種檢測(cè)裝置，將感受到的被測(cè)量信息按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其它所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。本實(shí)訓(xùn)臺(tái)所使用的傳感器類型與型號(hào)：光電傳感器 SB03-1K、磁性傳感器CS-120、電感傳感器 LE4-1K/GKB-M0524NA、電容傳感器E2K-X8ME1、色標(biāo)傳感器E3S-VS1E4。

光機(jī)電氣一體化實(shí)訓(xùn)對(duì)傳感器的學(xué)習(xí)目標(biāo)：（1）了解傳感器的組成和特性；（2）了解電感、電容和光電傳感器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理；（3）了解磁感應(yīng)傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理；（4）掌握幾種傳感器的使用。

1.2 氣動(dòng)技術(shù)基礎(chǔ)

氣壓傳動(dòng)簡(jiǎn)稱氣動(dòng)，是指以壓縮空氣為工作介質(zhì)來傳遞動(dòng)力和控制信號(hào)，控制和氣動(dòng)各種機(jī)械和設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程機(jī)械化與自動(dòng)化的一門技術(shù)。本實(shí)訓(xùn)臺(tái)所使用的氣缸類型與型號(hào)：?jiǎn)螚U氣缸SBA-10×60-SA2、單桿氣缸SBA-10×30-SA2、導(dǎo)桿氣缸 JTD-32×3、20-SE、雙軸氣缸 DBT-25-250SA2。

光機(jī)電氣一體化實(shí)訓(xùn)對(duì)傳動(dòng)技術(shù)的學(xué)習(xí)目標(biāo)：（1）了解氣動(dòng)技術(shù)的基本知識(shí)；（2）了解氣動(dòng)元件的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用；（3）閱讀和設(shè)計(jì)基本氣動(dòng)回路。

1.3 變頻器應(yīng)用知識(shí)

系統(tǒng)采用三菱E740系列高性能變頻器，三相380V供電，輸出功率0.75KW。

光機(jī)電氣一體化實(shí)訓(xùn)對(duì)傳動(dòng)技術(shù)的學(xué)習(xí)目標(biāo)：（1）了解變頻器的基本知識(shí)；（2）認(rèn)識(shí)變頻器的外部端子口及其功能；（3）能對(duì)變頻器基本參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；（4）能設(shè)計(jì)基本控制回路。

1.4 步進(jìn)電機(jī)的使用

步進(jìn)電機(jī)42J1834-810

光機(jī)電氣一體化實(shí)訓(xùn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的學(xué)習(xí)目標(biāo)：（1）了解步進(jìn)電機(jī)的基本知識(shí)；（2）認(rèn)識(shí)步進(jìn)電機(jī)的端子口及其功能；（3）了解步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的基本知識(shí)；（4）能正確接線。

1.5 三菱PLC高級(jí)指令使用

脈沖發(fā)生指令PLSR、數(shù)據(jù)傳送指令、移位控制指令、步進(jìn)指令（STL、RET）和運(yùn)算指令等。

1.6 伺服電機(jī)應(yīng)用知識(shí)

（1）了解伺服電機(jī)的基本知識(shí)；（2）了解伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的基本知識(shí)；（3）正確接線與設(shè)置。

2 學(xué)生PLC理論知識(shí)要加強(qiáng)

光機(jī)電氣一體化實(shí)訓(xùn)設(shè)備的核心設(shè)備便是PLC，整個(gè)實(shí)訓(xùn)過程以PLC為主體其它設(shè)備為輔。因此需要先前開設(shè)PLC理論課，并且理論課上要使學(xué)生熟練掌握PLC的硬件知識(shí)與軟件知識(shí)，要求學(xué)生能獨(dú)立進(jìn)行確定輸入輸出信號(hào)、畫出PLC外部接線圖、能應(yīng)用PLC的基本指令編程、完成程序自查工作。只有理論上做足了功夫，學(xué)生才能在實(shí)訓(xùn)中更好地理解光機(jī)電氣實(shí)訓(xùn)中PLC的應(yīng)用。

3 分模塊實(shí)訓(xùn)

實(shí)訓(xùn)臺(tái)的設(shè)計(jì)由五個(gè)模塊組成，分別為上料單元、皮帶輸送檢測(cè)單元、氣動(dòng)機(jī)械手搬運(yùn)單元、物料傳送倉(cāng)儲(chǔ)單元、物料返回單元。單元模塊由淺入深逐漸疊加的過程，對(duì)教學(xué)的展開是一個(gè)很好的操作模塊。

對(duì)于職業(yè)院校中級(jí)工學(xué)生，一般使用前三個(gè)實(shí)訓(xùn)模塊即可，對(duì)于高級(jí)工學(xué)生則可在五個(gè)模塊分組完成任務(wù)后組合成一個(gè)完整的光機(jī)電氣一體化系統(tǒng)，讓學(xué)生在中級(jí)工的基礎(chǔ)上更上一層樓。

每個(gè)模塊單元都能在PLC理論上找到相應(yīng)的知識(shí)重點(diǎn)與一些電氣專業(yè)相關(guān)專業(yè)的知識(shí)，其中包括上料單元的氣動(dòng)知識(shí)初步認(rèn)識(shí)、皮帶輸送檢測(cè)單元的傳感器應(yīng)用、氣動(dòng)機(jī)械手搬運(yùn)單元的機(jī)械手控制、物料傳送倉(cāng)儲(chǔ)單元的步進(jìn)電機(jī)的控制、物料返回單元伺服電機(jī)的控制。每個(gè)模塊任務(wù)清晰，難度適應(yīng)各個(gè)階層的電氣專業(yè)的學(xué)習(xí)者，實(shí)訓(xùn)臺(tái)模防實(shí)際生產(chǎn)線的工作流程，很大程度地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，能達(dá)到很好的教學(xué)效果。

4 一體化教學(xué)模式

一體化教學(xué)，通俗的理解是為了使理論與實(shí)踐更好的銜接，將理論教學(xué)與實(shí)習(xí)教學(xué)融為一體。其內(nèi)涵主要是打破傳統(tǒng)的學(xué)科體系和教學(xué)模式，根據(jù)職業(yè)教育培養(yǎng)目標(biāo)的要求來重新整合教學(xué)資源。體現(xiàn)能力本位的特點(diǎn)，從而逐步實(shí)現(xiàn)了三個(gè)轉(zhuǎn)變，即從以教師為中心如何“教給”學(xué)生，向以學(xué)生為中心如何“教會(huì)”學(xué)生轉(zhuǎn)變；從以教材為中心向以教學(xué)大綱和培養(yǎng)目標(biāo)為中心轉(zhuǎn)變；由此可見，一體化教學(xué)的特點(diǎn)是：（1）教師一體化，即專業(yè)理論課教師與實(shí)習(xí)指導(dǎo)課教師構(gòu)成了一體。（2）教材一體化，即理論教材與實(shí)習(xí)課教材構(gòu)成了一體。（3）教室一體化，即理論教室和機(jī)房構(gòu)成了一體。

在教學(xué)過程中，一般使用一體化教學(xué)模式。教學(xué)主要分為六個(gè)步驟：（1）分組及組員分工；（2）介紹工作任務(wù)與分析任務(wù)要求；（3）制定解決方案與編制程序仿真測(cè)試；（4）程序輸入及系統(tǒng)調(diào)試；（5）出具檢測(cè)報(bào)告；（6）總結(jié)評(píng)價(jià)。每個(gè)步驟都圍繞光機(jī)電氣一體化中每個(gè)模塊進(jìn)行展開，體現(xiàn)了以學(xué)生為主，教師為輔的學(xué)生自主學(xué)習(xí)特點(diǎn)。在課堂上圍繞每個(gè)模塊任務(wù)所遇到問題，學(xué)生們可以認(rèn)真查閱相關(guān)資料，積極討論問題得以解決問題，可以收到很好的教學(xué)效果。總結(jié)部分每個(gè)代表隊(duì)可以選派代表積極發(fā)言，找出本組在解決問題過程中存在的不足，歸納總結(jié)學(xué)習(xí)過程體會(huì)，收獲頗豐。

自2016年以來我在多個(gè)班級(jí)以這種教學(xué)方式展開教學(xué)取得了很好的教學(xué)效果，如每個(gè)教學(xué)班的期末成績(jī)都有了很大的提高，平均分都能達(dá)到80分以上；鑒定考試通過率也得到了很大的提升，通過率達(dá)到90%以上；學(xué)生進(jìn)入工作后反饋信息，他們?cè)谄髽I(yè)中能更快的掌握設(shè)備的工作原理，對(duì)加快他們進(jìn)入工作狀態(tài)有很大的幫助等。

5 實(shí)訓(xùn)中的幾點(diǎn)建議

由于光機(jī)電氣一體化教學(xué)相對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)模式有了很大的變化，因此教學(xué)實(shí)施的過程中有些問題需要我們注意。（1）教學(xué)實(shí)施前要對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象進(jìn)行評(píng)估，不能按一個(gè)模式套用。對(duì)于入門學(xué)生可以先實(shí)訓(xùn)前三個(gè)模塊，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容比較簡(jiǎn)單，學(xué)生容易接受。（2）上機(jī)前先學(xué)習(xí)傳感器知識(shí)和氣動(dòng)知識(shí)，可以用下達(dá)任務(wù)的方式，讓學(xué)生利用查閱的方式把本實(shí)訓(xùn)臺(tái)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備進(jìn)行分析。（3）了解完元件的工作原理后，在實(shí)訓(xùn)臺(tái)上先找到實(shí)物，核對(duì)端子分配情況，一定用記錄的方法記錄下來，對(duì)后期的接線有很大的幫助。（4）學(xué)生在上機(jī)前一定要做足紙上工作，把端子分配表畫好，外部接線圖畫好，最好能熟練的把流程圖畫好。（5）上機(jī)輸入程序最好先用仿真軟件實(shí)現(xiàn)功能后再輸入PLC內(nèi)部進(jìn)行實(shí)訓(xùn)臺(tái)運(yùn)行。（6）課程完成后教師最好能針對(duì)每個(gè)模塊寫一份參考程序，對(duì)學(xué)生程序設(shè)計(jì)有可比性。