“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下自動(dòng)化產(chǎn)線教學(xué)探索與實(shí)踐

【摘要】? ? 鑒于自動(dòng)化產(chǎn)線課程教學(xué)中存在的問(wèn)題，充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對(duì)自動(dòng)化產(chǎn)線課程采取了項(xiàng)目化教學(xué)、分類分層教學(xué)、線上線下混合教學(xué)、虛實(shí)結(jié)合理實(shí)一體化教學(xué)的探索。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐證明，經(jīng)過(guò)教學(xué)改革后的自動(dòng)化產(chǎn)線課程能夠有利于機(jī)電一體化綜合技能人才的培養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】? ? 互聯(lián)網(wǎng)? ? 自動(dòng)化產(chǎn)線? ? 虛擬仿真

引言：

隨著我國(guó)工業(yè)制造水平的不斷提高，自動(dòng)化產(chǎn)線在工業(yè)企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。企業(yè)需要大量在生產(chǎn)一線，從事自動(dòng)化產(chǎn)線操作、使用、維修與維護(hù)的人員。而自動(dòng)化產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程是高職機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的一門核心課程，它綜合了氣動(dòng)技術(shù)、傳感器技術(shù)、變頻技術(shù)、伺服技術(shù)、PLC技術(shù)和人機(jī)界面技術(shù)。通過(guò)本門課程的學(xué)習(xí)，能夠提高學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)的能力。隨著高職學(xué)院教學(xué)改革的不斷推進(jìn)，特別是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在教學(xué)中的廣泛應(yīng)用，探索如何進(jìn)行自動(dòng)化產(chǎn)線課程教學(xué)改革，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)這種綜合能力要求比較高的課程，具有重要意義。

一、自動(dòng)化產(chǎn)線課程教學(xué)存在問(wèn)題

1.1課程內(nèi)容多，而課時(shí)少

自動(dòng)化產(chǎn)線技術(shù)具有綜合性和系統(tǒng)性特點(diǎn)。課程包含了機(jī)電一體化專業(yè)有關(guān)自動(dòng)化方面的常用技術(shù)。這些技術(shù)都自成體系，需要很多知識(shí)和技能作為支撐。比如氣動(dòng)技術(shù)在自動(dòng)化產(chǎn)線中有廣泛的應(yīng)用，但要去學(xué)習(xí)應(yīng)用它，就需要不僅認(rèn)識(shí)氣路元件，而且要熟悉各種常用氣路系統(tǒng)構(gòu)成。而由于高職機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)方案一直在增加新課程，壓縮現(xiàn)有課程學(xué)時(shí)。造成自動(dòng)化產(chǎn)線課程課時(shí)相對(duì)較少，實(shí)際教學(xué)中，教師無(wú)法講授太多的內(nèi)容，只能刪減很多內(nèi)容，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)造成困擾。

1.2上課學(xué)生多，而設(shè)備少

國(guó)務(wù)院印發(fā)的《中國(guó)制造2025》部署了全面推進(jìn)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略。因此機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)得到了企業(yè)和社會(huì)的廣泛認(rèn)可，招生規(guī)模都比較大。我院機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)學(xué)生每個(gè)年級(jí)就達(dá)500多人，每個(gè)班級(jí)平均40多人。而自動(dòng)化產(chǎn)線課程不僅在為機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)開設(shè)，而且同時(shí)面向機(jī)械制造自動(dòng)化、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、智能控制技術(shù)等專業(yè)。而高職學(xué)院經(jīng)費(fèi)有限，自動(dòng)化產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)裝置體積較大，原有實(shí)訓(xùn)室很難擺放，設(shè)備一般數(shù)量有限。我院僅有六套自動(dòng)化產(chǎn)線設(shè)備供教學(xué)使用，造成很多學(xué)生實(shí)操機(jī)會(huì)少。

1.3理論講授多，而實(shí)操少

自動(dòng)化產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)設(shè)備都是具有一定工藝流程的成套設(shè)備，包含的工作單元多，所涉及的設(shè)備部件種類和數(shù)量非常多，需要大量的接線，才能夠正常工作。目前很多學(xué)校都是一個(gè)教師帶著一個(gè)班的學(xué)生實(shí)訓(xùn)，而學(xué)生由于對(duì)設(shè)備了解少，在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，很容易損壞設(shè)備，造成設(shè)備故障，給教師課后設(shè)備的維護(hù)與使用造成很多的問(wèn)題。結(jié)果導(dǎo)致教師一般不輕易讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)操，而只是讓學(xué)生簡(jiǎn)單的觀看產(chǎn)線的組成和設(shè)備的運(yùn)行狀況。教師把更多的時(shí)間用在了理論講解上，對(duì)學(xué)生考核也主要停留在理論知識(shí)的掌握情況上。

二、基于互聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)探索

通過(guò)分析自動(dòng)化產(chǎn)線課程教學(xué)存在問(wèn)題，可以看出問(wèn)題核心是學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)少。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，使學(xué)生學(xué)習(xí)的時(shí)間和空間、以及學(xué)習(xí)形式都發(fā)生了變化?？梢猿浞掷没ヂ?lián)網(wǎng)教學(xué)平臺(tái)，以及先進(jìn)的教學(xué)工具和教學(xué)理念對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行改革。

2.1項(xiàng)目化教學(xué)

對(duì)于職業(yè)教育，課程教學(xué)目標(biāo)必須突出能力。能力不是在課堂聽(tīng)出來(lái)、看出來(lái)的。而是要以項(xiàng)目任務(wù)為載體，用項(xiàng)目和任務(wù)訓(xùn)練學(xué)生職業(yè)能力。為了訓(xùn)練學(xué)生的綜合能力，在課程中可以采用一個(gè)大型、綜合而復(fù)雜適度的貫穿項(xiàng)目。整個(gè)貫穿項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，教師可以采用大量的單項(xiàng)項(xiàng)目和多個(gè)小任務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生能力的全面提升。利用互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺(tái)能夠?yàn)轫?xiàng)目的布置、實(shí)施與考核提供條件。

2.2分層教學(xué)

隨著國(guó)家不斷改革完善高職院校的考試招生辦法，我院機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的生源來(lái)自統(tǒng)招、單招和對(duì)口招生。這三類生源的能力水平、學(xué)習(xí)習(xí)慣與興趣愛(ài)好都存在一定差異[1]。而自動(dòng)化產(chǎn)線課程本身有較大的學(xué)習(xí)難度，采用傳統(tǒng)的一刀切標(biāo)準(zhǔn)，組織教學(xué)效果并不理想。針對(duì)不同層次的學(xué)生設(shè)計(jì)不同的教學(xué)目標(biāo)，分層教學(xué)能夠發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)潛力，有助于學(xué)生專業(yè)成長(zhǎng)。利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)可以制作滿足不同層次需要的教學(xué)資源和項(xiàng)目任務(wù)。

2.3線上線下混合教學(xué)

自動(dòng)化產(chǎn)線教學(xué)內(nèi)容中相當(dāng)一部分在先期課程中已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)。學(xué)生應(yīng)該能夠通過(guò)自主學(xué)習(xí)掌握這知識(shí)。利用線上學(xué)習(xí)平臺(tái)，圍繞課程項(xiàng)目任務(wù)，為學(xué)生提供相關(guān)的資源。學(xué)生課前預(yù)習(xí)就可以完成這些知識(shí)的復(fù)習(xí)與再學(xué)習(xí)。線下課上時(shí)間，教師只需要簡(jiǎn)單梳理，并集中解答學(xué)生的問(wèn)題即可，這樣就可以保證有更多的時(shí)間用于實(shí)踐教學(xué)。

2.4虛實(shí)結(jié)合、理實(shí)一體化教學(xué)

虛擬仿真技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于高職學(xué)院課程教學(xué)實(shí)踐[2]。自動(dòng)化產(chǎn)線虛擬仿真系統(tǒng)可以為學(xué)生提供接近真實(shí)的實(shí)訓(xùn)環(huán)境，學(xué)生可以方便地通過(guò)系統(tǒng)完成大部分的實(shí)訓(xùn)任務(wù)。真實(shí)的自動(dòng)化產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)設(shè)備有其不可替代的優(yōu)勢(shì)，虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)能夠充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)。由于課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，如果課堂教學(xué)與實(shí)訓(xùn)分離，必然影響教學(xué)效果。理實(shí)一體化教學(xué)，可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)中做，做中學(xué)，增加學(xué)生的實(shí)踐鍛煉機(jī)會(huì)。

三、自動(dòng)化產(chǎn)線課程教學(xué)實(shí)施

3.1對(duì)課程進(jìn)行項(xiàng)目化改造

亞龍科技集團(tuán)YL-335B自動(dòng)化生產(chǎn)線在工藝流程方面，由供料、加工、裝配、輸送及分揀等五個(gè)工作站組成。YL-335B在設(shè)備上具有極強(qiáng)的兼容性、可擴(kuò)展性、單站可獨(dú)立運(yùn)行、組態(tài)靈活、設(shè)備可靠性高。依托學(xué)院已有的YL-335B自動(dòng)化生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)設(shè)備，課程以“YL-335B自動(dòng)化產(chǎn)線的安裝與調(diào)試”項(xiàng)目作為課程貫穿項(xiàng)目。根據(jù)實(shí)訓(xùn)設(shè)備組成，設(shè)置了六個(gè)子項(xiàng)目，分別為供料站安裝與調(diào)試、加工站安裝與調(diào)試、裝配站安裝與調(diào)試、分揀站安裝與調(diào)試、輸送站安裝與調(diào)試、自動(dòng)化產(chǎn)線整機(jī)聯(lián)調(diào)[3]。每個(gè)子項(xiàng)目按照教學(xué)實(shí)施分別設(shè)計(jì)不同任務(wù)環(huán)節(jié)，比如供料站安裝與調(diào)試項(xiàng)目下包括小組討論、機(jī)械部件安裝、氣路安裝、電氣接線、人機(jī)界面設(shè)計(jì)、PLC編程調(diào)試。

3.2搭建教學(xué)環(huán)境

“職業(yè)教學(xué)數(shù)字化學(xué)習(xí)中心”即“智慧職教”網(wǎng)站，是由高等教育出版社建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的職業(yè)教育教學(xué)數(shù)字資源共享平臺(tái)和在線教學(xué)服務(wù)平臺(tái)。在該平臺(tái)學(xué)院職教云上，搭建完成自動(dòng)化產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程資源，包含文本資料、視頻資料、項(xiàng)目文檔、試題庫(kù)等豐富資源。其中文本資料主要是技術(shù)理論知識(shí)，比如概念、分類和原理等;視頻資料主要微課視頻，會(huì)詳細(xì)地向?qū)W生展示各個(gè)實(shí)操的演示;項(xiàng)目文檔主要是項(xiàng)目任務(wù)書、項(xiàng)目實(shí)施記錄、評(píng)核表等;試題庫(kù)可以考查學(xué)生對(duì)任務(wù)的理解情況，使學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，引發(fā)思考。教師可以將智慧職教平臺(tái)上的資源導(dǎo)入職教云用于授課，設(shè)置完成發(fā)布課前、課中和課后的學(xué)習(xí)任務(wù)。學(xué)生可以利用手機(jī)安裝云課堂智慧職教APP，完成考勤、預(yù)習(xí)、作業(yè)、考試等一系列課程要求。教師可以通過(guò)職教云實(shí)時(shí)掌握學(xué)生的動(dòng)態(tài)，與學(xué)生進(jìn)行交流互動(dòng)，開展豐富多彩的課堂活動(dòng)。

根據(jù)實(shí)際情況，建設(shè)完成三個(gè)理實(shí)一體化教室。每個(gè)理實(shí)一體化教室配置兩套YL-335B自動(dòng)化產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)設(shè)備，20臺(tái)計(jì)算機(jī)，以及相關(guān)的工具儀表、多媒體設(shè)備。計(jì)算機(jī)中安裝了自動(dòng)化產(chǎn)線虛擬裝調(diào)軟件、PLC編程軟件、辦公軟件等。

3.3學(xué)生分層

根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)能力和興趣不同，把學(xué)生分成ABC三個(gè)層次。A層次的學(xué)生重點(diǎn)是自動(dòng)化產(chǎn)線硬件的安裝與調(diào)試、掌握人機(jī)界面制作、能夠讀懂現(xiàn)有的PLC程序并能夠進(jìn)行適當(dāng)修改;B層次的學(xué)生在達(dá)到A層次要求上，必須能夠獨(dú)立編寫單站PLC程序;C層次的學(xué)生在達(dá)到B層次要求上，能夠進(jìn)行整機(jī)PLC程序編制，并完成聯(lián)調(diào)。按班級(jí)人數(shù)進(jìn)行分組，一般分六到八組，每組有六到八人，設(shè)組長(zhǎng)一名。要求每組盡量包含不同層次的學(xué)生，同時(shí)組長(zhǎng)能夠?qū)Σ煌瑢哟蔚膶W(xué)生進(jìn)行合理分工，并適時(shí)調(diào)整。

3.4虛實(shí)結(jié)合 、理實(shí)一體化教學(xué)開展

根據(jù)課程教學(xué)的不同階段，采取由實(shí)入虛，以虛為主，由虛轉(zhuǎn)實(shí)的策略。入門階段，由于學(xué)生缺乏工廠實(shí)習(xí)經(jīng)歷，對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線比較陌生，如果直接使用虛擬軟件對(duì)于學(xué)生接受新知識(shí)不利。所以可采用由實(shí)入虛法，讓學(xué)生體驗(yàn)實(shí)際生產(chǎn)線的工藝流程，硬件組成以及使用方法。在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中，主要采取以虛為主的策略，由于真實(shí)實(shí)訓(xùn)裝置的裝調(diào)工作量非常大，而仿真軟件可以為裝調(diào)帶來(lái)便利。

在使用虛擬仿真系統(tǒng)練習(xí)時(shí)，學(xué)生能在有限時(shí)間內(nèi)進(jìn)行更多練習(xí)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。課程的最后要落實(shí)到學(xué)生的真才實(shí)學(xué)上，采取由虛轉(zhuǎn)實(shí)，就是要讓學(xué)生把上一階段利用虛擬仿真系統(tǒng)掌握的技能應(yīng)用到實(shí)際設(shè)備，從而檢測(cè)自己的學(xué)習(xí)成果。教師在教學(xué)過(guò)程中，主要起到引導(dǎo)作用，檢查學(xué)生任務(wù)實(shí)施方案，對(duì)重點(diǎn)知識(shí)以及學(xué)生普遍存在的問(wèn)題，進(jìn)行梳理總結(jié)講解。

3.5線上教學(xué)考核

教學(xué)考核是課程教學(xué)不可或缺的環(huán)節(jié)，能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果作出評(píng)價(jià)，同時(shí)能夠發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)存在不足[4]。課程教學(xué)考核包括各項(xiàng)目的平時(shí)過(guò)程考核，實(shí)訓(xùn)成果評(píng)價(jià)和期末理論考核。其中過(guò)程考核由教師對(duì)組長(zhǎng)評(píng)價(jià)，各組組長(zhǎng)對(duì)組員評(píng)價(jià)，相關(guān)過(guò)程考核表可以通過(guò)線上平臺(tái)進(jìn)行下載上傳;實(shí)訓(xùn)成果評(píng)價(jià)在傳統(tǒng)教學(xué)模式很難實(shí)施，一般以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為依據(jù)。而虛擬仿真軟件一般都提供了自動(dòng)打分功能，能對(duì)學(xué)生實(shí)訓(xùn)成果打分，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳打分截圖;期末理論考核主要是客觀題，教師首先通過(guò)在線上學(xué)習(xí)平臺(tái)建立題庫(kù)，然后根據(jù)不同層次的學(xué)生，利用系統(tǒng)自動(dòng)隨機(jī)生成不同試卷。

四、結(jié)束語(yǔ)

正是有了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，才能夠?qū)崿F(xiàn)基于互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的自動(dòng)化產(chǎn)線線上教學(xué)。教師才能夠?qū)崟r(shí)了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況，分層教學(xué)，有效地安排項(xiàng)目實(shí)施。通過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐，我院機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的自動(dòng)化產(chǎn)線課程教學(xué)成果良好，多次獲得山東省職業(yè)技能大賽獎(jiǎng)項(xiàng)，畢業(yè)生受到了企業(yè)歡迎。

（Endnotes）

1 李強(qiáng)（1980-11），男，山東省泗水縣，碩士，研究方法：控制理論與控制工程、職業(yè)教育。

聯(lián)系方式：李強(qiáng)，山東省濟(jì)寧市太白湖新區(qū)荷花路6號(hào)山東理工職業(yè)學(xué)院，郵編272067，手機(jī)：15053710609

Email：15053710609@163.com

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]陳君霞，丁欣，郭平.《自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試》課程分層次教學(xué)的時(shí)間與研究[J].裝備制造技術(shù)，2021（1）：127-129.

[2]甘亮勤，王逸平，穆瑞珍，等.虛實(shí)結(jié)合、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與線下實(shí)踐相融的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式構(gòu)建[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2021，34（2）：94-97

[3] 梁亮.高職自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程項(xiàng)目化的教學(xué)設(shè)計(jì)[J].考試周刊，2017（9）：109.

[4] 馮飛.項(xiàng)目式驅(qū)動(dòng)教學(xué)在《自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)》課程中的應(yīng)用于實(shí)踐[J].卷宗，2017（29）：179.

李強(qiáng)（1980-），男，漢族，山東泗水，碩士，講師，研究方向：控制理論與控制工程、職業(yè)教育。