基于“新工科”背景下機電一體化實訓項目建設(shè)

李 燕

(湖北輕工職業(yè)技術(shù)學院，武漢 430070)

0 引言

目前，高職院校機電一體化專業(yè)的實訓教學相對獨立，缺乏學科之間的聯(lián)系，學生綜合實踐動手能力不足，對企業(yè)設(shè)備安裝與維護等崗位適應(yīng)性不佳、行業(yè)對接能力不足?！靶鹿た啤苯逃砟畹奶岢觯行У亟鉀Q了傳統(tǒng)工科教育實踐模塊內(nèi)容滯后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的問題，提倡培養(yǎng)具有可持續(xù)競爭力的創(chuàng)新型人才。湖北輕工職業(yè)技術(shù)學院機電一體化專業(yè)自2014年引入德國AHK資格考試制度，幾年來，以考促教、以教促改、多學科融合，培養(yǎng)學生自主創(chuàng)新、自主學習能力。本文以機電一體化實訓項目的建立，闡述其對傳統(tǒng)的機電類人才培養(yǎng)目標如何優(yōu)化，使其具備較強的實踐能力和創(chuàng)新能力。

1 機電一體化專業(yè)課程融合

1.1 以機械類課程為框架

整合機械類的專業(yè)課程，將機械設(shè)計、公差配合、金屬工藝、材料力學等偏“機”的課程融合成機械制造工程基礎(chǔ)I與機械制造工程基礎(chǔ)II，分別安排在上下學期，同時課程內(nèi)的實踐項目以機械加工、機構(gòu)設(shè)計為主。幫助學生建立從測繪、加工、互換性、設(shè)計、制造的一系列概念。例如，在機械制造工程基礎(chǔ)I中，前期安排學生做“碰火花”、“磨樣本”、“測硬度”、“看切屑”等實踐活動，幫助學生建立金屬材料機械性能的概念；中期組織學生觀摩機床主軸、變速箱運動的實踐活動，了解互換性、公差與配合等含義；后期以任務(wù)書的形式，小組為單位，測繪軸的零件圖，并完成零件加工與小組間的互換性實驗。

1.2 以電類課程為神經(jīng)

機械類課程打底后，將電工與電子技術(shù)、可編程控制器、電機驅(qū)動、觸摸屏與組態(tài)技術(shù)、工廠電氣控制、液壓與氣動技術(shù)等課程按照應(yīng)會、夠用的原則，秉承邏輯先后順序，分別安排在大一至大三學年。課程的實踐項目絕大多數(shù)設(shè)置在同一個綜合電力實訓室，該實訓室可以完成電類課程的絕大多數(shù)實踐項目，包含電工電子類、PLC編程、觸摸屏與電機驅(qū)動等。這樣安排的好處在于，幫助學生建立學科之間的聯(lián)系，從繼電器控制到PLC控制，從PLC控制各種電機到控制電磁閥、自動化生產(chǎn)線等。電類課程的實訓項目逐步引導學生建立“電是控制機運動的總線”、“機是骨架、電是神經(jīng)”的概念。

1.3 以通信類課程為感官

以信息技術(shù)、傳感技術(shù)為主，介紹其在自動化生產(chǎn)線與機器人協(xié)同工作中的應(yīng)用?，F(xiàn)代工廠離不開自動化生產(chǎn)線與機器人技術(shù)，以自動生產(chǎn)線實驗室為載體，搭建工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)生產(chǎn)線聯(lián)動，教會學生調(diào)節(jié)設(shè)置各種傳感器，還可以設(shè)置傳感器故障，鍛煉學生解決問題能力。同時，在機器人實驗室，還可以利用通信技術(shù)和PLC聯(lián)合控制多臺機器人協(xié)同工作，給學生建立工廠生產(chǎn)的實景，縮短校企之間的差距。

1.4 以德育全程化為路徑

無論是專業(yè)課程還是基礎(chǔ)課程，理論課程亦或者實踐操作，教師都會在課前5 min豐富道德認知、強化道德信念、訓練美德行為，幫助學生從“他律”到“自律”，養(yǎng)德性、成德行。

2 機電一體化實踐教學平臺的構(gòu)建

2.1 校企共建，合作保障

湖北輕工職業(yè)技術(shù)學院一體化實踐平臺的搭建離不開合作企業(yè)的大力支持，自2014年起，湖北輕工職業(yè)技術(shù)學院與德國克朗斯公司合作共建校內(nèi)實訓室，校企聯(lián)合開發(fā)電類與自動化控制類的一體化實踐項目；2018年起，湖北輕工職業(yè)技術(shù)學院與上海發(fā)那科機器人公司合作共建培訓中心，成立了湖北省發(fā)那科工業(yè)機器人培訓中心，每年定期組織校內(nèi)與校外培訓；2019年，湖北輕工職業(yè)技術(shù)學院與百威啤酒公司合作辦學，成立百威班，利用校內(nèi)的罐裝生產(chǎn)線與貼標機等設(shè)備幫助學生實現(xiàn)從校內(nèi)實訓到校外實習的過渡。同時，湖北輕工職業(yè)技術(shù)學院定期邀請企業(yè)工程師走入校園，為學生和老師講授企業(yè)生產(chǎn)、維護知識，并就實際工作中的工程實例，展開案例分析，指導實踐教學。

此外，湖北輕工職業(yè)技術(shù)學院與德國賽德爾基金會長期合作，2014年成功舉辦了德國AHK機電一體化資格認證考試，多年來一直將這項考試工作堅持下來。為了幫助學生更好地應(yīng)對考試，同時兼顧其他不參加考試的學生提高綜合能力，教師們將AHK考試本土化，選取往屆題目，將項目分解，分別植入機械、電氣、氣動、自動化控制、PLC編程、觸摸屏技術(shù)的日常實訓中，最終在機電一體化工程實踐課程中完成整個項目的裝調(diào)，從而鍛煉學生自主分析問題、解決問題的能力。

2.2 團隊創(chuàng)新，師資保障

要想培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神與創(chuàng)新能力的學生，師資隊伍是首要保障。學院經(jīng)過多年的發(fā)展，總結(jié)出一套“老帶新”、“企帶學”、“機電互通”的教師培養(yǎng)方案。為了打破“教機的教師不懂電，教電的老師不會機”的尷尬局面，學院鼓勵教師相互學習，每學期學習一門新課程，教師首先完成專業(yè)的融合；同時，從企業(yè)招聘教師，讓企業(yè)工程師走進校園，將工廠實例引入教學課堂，更好地帶動學生學習的熱情與積極性。最后，教師組成2～3人小團隊，共同完成一門課程的實操任務(wù)，根據(jù)每位教師的特長重點輔導課程的某一部分，但是要求教師必須熟悉整門課程的全部內(nèi)容，以利于及時解答學生的疑惑。經(jīng)過以上努力，學院協(xié)同共建了一支具有豐富理論與實踐經(jīng)驗的“雙師型”隊伍，這是搭建實踐平臺的師資保證。

2.3 專業(yè)融合，項目保障

專業(yè)的實踐內(nèi)容，分為專業(yè)性實踐、應(yīng)用型實踐和一體化實踐。專業(yè)性實踐內(nèi)容特指某門課程內(nèi)的實操項目，例如，機械制造工程基礎(chǔ)II中，要求學生完成“鉸鏈四桿機構(gòu)的設(shè)計與加工”，這其實涉及到學生對鉸鏈四桿機構(gòu)特征與曲柄存在條件的知識點的考察，需要掌握相關(guān)機械設(shè)計的專業(yè)知識；再比如，液壓與氣動技術(shù)課程中，要求學生完成液壓回路的設(shè)計與施工，實際上也是對該門課程從理論到實踐的專業(yè)驗證。

應(yīng)用型實踐項目，湖北輕工職業(yè)技術(shù)學院選取工廠實例與德國AHK資格考試項目，選取其中可復制再現(xiàn)的部分，移入到課程實操中，幫助學生循序漸進的應(yīng)用專業(yè)技能與技術(shù)。例如，PLC可編程控制器課程中，選取工廠“硬幣分揀機構(gòu)”的項目，將此任務(wù)的電控部分發(fā)布給學生，設(shè)置工作背景，鼓勵學生利用所學的專業(yè)知識，完成電路的硬件接線設(shè)計及軟件編程設(shè)計。再比如，電機驅(qū)動課程中，選取“自動生產(chǎn)線傳送帶調(diào)速”的項目，要求學生利用變頻器與PLC完成不同速度模式的設(shè)計，也是利用專業(yè)技能完成某一小型項目。

一體化實踐項目，是基于專業(yè)性實踐和應(yīng)用型實踐之后的綜合實踐項目，學生在大三上學期開始，接受教師指定的工作任務(wù)，一個學期內(nèi)，完成實物演示，功能實現(xiàn)方可通過。該任務(wù)評分按照德國AHK資格認證考試為標準，項目綜合了機械設(shè)計、機械加工、自動化控制、電路設(shè)計等方面內(nèi)容。要求學生完成方案探討、圖紙設(shè)計、加工過程、程序編寫等工作任務(wù)，整個過程鍛煉了學生的機電一體化綜合應(yīng)用能力以及創(chuàng)新和團結(jié)協(xié)作能力。例如，學生設(shè)計了“工件分揀機構(gòu)”，前期設(shè)計了分揀機構(gòu)的機械部分、圖紙的繪制、零件的建模；中期完成了3D打印零部件、組裝機器、控制回路的設(shè)計與搭建；后期實現(xiàn)了分揀機的功能，并對出現(xiàn)的問題及時調(diào)整，保障了整個過程的順利完成。

3 結(jié)語

“新工科”強調(diào)培養(yǎng)具備跨界綜合能力與專業(yè)融合的人才，強調(diào)知識的實踐應(yīng)用、自由探索以及勇于創(chuàng)新，高度重視國內(nèi)高等院校創(chuàng)新教育活動。因此，各大高校應(yīng)積極創(chuàng)造良好的創(chuàng)新環(huán)境，優(yōu)化其教學制度和教學文化，讓學生真正的掌握知識，將其應(yīng)用到實踐當中，滿足產(chǎn)業(yè)對工程人才的需求。學院結(jié)合自身的辦學特色和優(yōu)勢，將現(xiàn)行的機電類學科整合，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神，以“新工科”的新理念與新模式著力培養(yǎng)專業(yè)融合的復合型機電類人才。