光机电一体化实训装置在机电类课程教学中的应用

摘要:基于工作过程的课程开发是当前我国职业教育进行课程改革的方向,光机电一体化实训考核装置为载体,并结合坐着的教学实践。首先详细介绍了基于工作过程的课程开发思路,再提出了针对该课程的创新教学模式、结合多种方法进行对比,该创新方法能够达到很好的教学效果。
《机电一体化设备组装与调试》课程是中职学校机电类和电子类等专业的核心课程,它主要在于培养学生编写程序的能力，调试、操作和维护设备等技能,以工厂自动化生产线需求作为一个逻辑起点,坚持“产品的生产过程”的导向,将“典型工作任务分析"作为学习的依据,将“真实的产品生产任务”作为学习载体。为了创建好教学环境,主要通过各种项目案例,借助不断深化的校企合作平台,逐步提升学生的职业、就业竞争力,力求形成了“学生为中心教师引导、理论——实践—一应用”三者融为一体化的工学结合模式。
在课程设计过程中,首先教学单位要积极邀请企业生产一线技术人员,到校研讨共同制定课程标准,构建满足实际需求的职业能力训练体系。
其次深入企业与身在一线的毕业学生进行交流,倾听他们从事机电设备调试、运行.维护的感想和对本课程设置的意见,结合他们的切身体会,正确审视“机电一体化设备组装与调试”这一课程建设体系,找出存在问题,并就构建实训教学情境,提出修改意见。
最后深入与行业企业进行入交流,向企业骨干技术人员请教,了解电气设备生产制造与装配、运行维护等岗位情况,及其岗位人员所需具备的职业能力,以学习情境设计为抓手,确定培养学生职业能力和素养的教学主线,构建三位一体(应用性理论知识讲授、专项实训、顶岗实习)的课改思路。
1.重构课程体系
为了优化教学,将遵照“深入相关企业调研→确定企业需求的职业岗位→设定典型的工作任务→拟定相关的行动领域→确立适合的学习领域→科学制定本课程的教学、评价标准→创设有效的学习情境”等流程,力求能够重构课程体系。
1.1调研与分析工作岗位
通过深入企业进行调研,确定从事电力相关行业企业的中职毕业生,对事故进行分析与处理,以及从事电气安装,检修工作时,如何对二次系统进行安检。
1.2设立典型工作任务
为了确定典型工作任务,组织教研组教师共同分析所有的工作任务。
1.3拟定教学目标
我们根据国家职业标准,结合我校专业人才培养目标,强调将“PLC控制知识、电气设备的运行、维护”等典型工作任务有机结合,将课程培养目标设立为:第一,熟悉机电一体化系统的相关内容,主要包括其构成、功能、保护方式;第二,掌握机电一体化系统的技术要求和技术标准,主要包括编程调试.操作、运行,检修、维护等。
1.4设计任务载体
课程内容和目标确定后,我们将“典型真实工作任务”为载体,依学生学习认知的规律、能力形成的特点,共设计了以下6个学习情境:变频器调速、十字路口交通灯控制的编程与调试.传输带的安装与调试、工件的分拣与调试,机械手的安装与编程调试、自动控制系统应用,构建了基于工作过程系统化的《机电一体化设备组装与调试》。
2.设计好课程
为了开发好本课程,我们积极与企业的骨干技术人员进行研讨,共析岗位需求,进而确立相关岗位的职业能力、工作流程。
3.创新教学模式
传统的教学模式,略显过时,教学效果甚不理想,为了提高教学实效性,有必要对传统教学模式进行创新,宜整合教室与实训地点﹑分散与集中结合、工学结合。
3.1整合教室与实训地点
3.1整合教室与实训地点
在传统的教学中,教室与实训地点普遍被分开,极大地弱化了教学效果,更影响了学生的学习质量。为此,我们进行了大胆改革,充分调整好实训室的布置,在实训室进行教学和实践实训，教学地点设在机电一体化实训室、PLC实训室等,让学生能够一边学习理论知识,一边进行实训操作,理论学习与实操有机结合，效果颇好。
3.2分散与集中结合,“教、学、做”─体教学
在传统的教学中,教师在教室给学生讲授理论知识,学生认真听讲学习,但不能及时动手操作,这对于偏重于动手操作学习的中职生来说是非常遗憾的。为此《机电一体化设备组装与调试》,共设置了6个真实的工作任务,在教学中普遍采用“项目教学法”。同时在教学中,我们推行标准化教学,其环节主要有:第一,明确工作任务要求和能力目标;第二,分析工作任务制定学习计划;第三,学习相关知识确定解决工作任务的方案;第四,模拟职业环境实施完成工作任务;第五,检查工作任务完成的质量;第六,评价整个教学过程。
3.3工学结合
工学结合是中职学校的一种有效培养模式,为了让学生的学习能与企业的生产实践相适应,我们积极安排学生进企业实习，实习时间为两周。通过对变频器调速、传送带安装与调速等实践验,如伏安特性的测试、基尔霍夫定律、叠加定理的验证、互感电路等实验。学生通过实验课,加深了对理论知识的掌握,为他们将来继续学习和工作打下良好的基础。
4.2坚持以培养能力为主,发挥学生的主观能动性,加强实践操作训练在实验教学中为了发挥学生的积极性,培养学生认真求实、细致踏实的科学态度,我们克服困难,增加实验组数,使每个学生都有动手机会。在实验中,指导教师对部分实验只提出内容和要求,由学生自行设计实验步骤、实验线路等,完成实验后分析实验结果和编写实验报告。这样可以促进学生的独立思考能力,提高学生的动手能力,可以提高实验课的实际效果,避免出现实验课成为示范课、演示课的现象。
4.尝试多种教法
在教学过程中,根据《机电一体化设备组装与调试》的教学内容,以及学生的特点,灵活采用“项目教学﹑实践操作、学生分组讨论”等教学方法,让学生在“积极思考、乐于实践”中,真正提高学习效果。
4.1 开展项目教学
项目教学法是德国职业教育的一种有效方法,也为我国多数中职学校采用,我们在《机电一体化设备组装与调试》课程教学中也推行了这一教学方法。坚持实际工作任务的教学目标,始终围绕任务的解决,注重知识的应用性,重点培养学生的实践能力,倡导自主思考学习。在教学实践后,学生普遍认可这种教学方法，学习效果较好。
4.2引导文
机电专业学生的动手操作能力虽好,但是理论基础仍较薄弱,为此,在教学中,我们充分利用好教学资源,采取多媒体展示“教学课件﹑实训装置.任务结果”等,提供学习实训的引导文,让学生自主查阅资料,在小组讨论交流中,共同分析与解决问题,提高综合职业能力。
4.3 分组讨论
为了提高学生学习的主动性和积极性,增强团队协作精神，切实提高学生的实践动手能力,在教学中,我们对学生进行适当分组,各小组按“任务→计划→实施→检查→评价”的思路,共同完成工作任务。
4.4展示成果
学生的操作实践效果如何呢?这是一个值得关注的问题,也是教学的一个重要环节。为了帮助同学清楚自己的操作能力和操作中需要注意和加强的地方,我们将已经完成的实际案例(视频),增加到教材、教学体系中,注重每一知识点联系实际应用,融“创新思维培养、团队合作方式、实践案例教学”于一体。
当然在校企合作背景下,中职学校的课改有必要争取企业力量的支持,毕竞企业生产经营活动、企业文化建设、企业岗位需求人才的职业能力等,在很大程度上将推动中职教育教改的发展。随着时代的发展和企业的人才要求提高,提高中职学校机电专业人才培养质量,显得尤为重要,而《机电一体化设备组装与调试》作为该专业的一门核心课,其改革也很重要,虽然我们已经进行了一定的探索实践,但仍较浅薄,需要进一步的努力。
5.加大实习实训力度,让学生真正做到“理论联系实际”
电子产品的工业化进程不断加快,产品加工制造技术不断革新,除了极少数高校具备大型现代化流水作业生产线外,大多数学校在教学资源紧张的情况下,难以具备这样的条件,但学生毕业后毕竟要走上相关的工作岗位,因此我们不能“闭门造车,封闭自我”。在条件允许的情况下,要有计划有组织地让学生参观现代化生产线,这往往比在课堂里枯燥地讲述相关知识要生动得多,也是实践教学的重要环节,尤其是对于发展迅速的电子行业，更显其重要性。
通常情况下,对于实训后的产品,学生也只是把它当作一个实习,学生更好地认识了生产设备的运行情况,初步掌握了设备安检的简单技能,切实解决了实际问题。
固定的产品。我们的目标不仅仅是一个模仿﹑操作,测试、装配的过程,而是怎样在这一过程中能创造出更高的价值,也就是有所创造,这是一个值得我们重视的问题。例如,采用分组的方法,让学生大胆想象,所完成的这个产品还能够干什么,我们可以举出很多例子告诉学生,通过进行一些简单的变换﹑组合等方法,收音机可以不仅仅就是一个收音机,稳压电源也可以不再是一个稳压电源;同样对于单片机构成的小系统,更加容易对其进行更多的扩展。不论任何专业的学生,只要开阔思路、大胆想象,都能够在他们所学的领域中找到相应的结合点,这样的方式使学生能够有更多收获,更有助于学生自我价值的体现。
1.概述
职业教育的核心是提高学生的实践动手能力和分析解决实际问题的能力。传统的职业教育模式是专业理论课和实训课分开进行,共弊端是理论和实践相分离,重理论而轻实践,教师教学缺乏新意,上课枯燥乏味,学生听课不感兴趣,上课昏昏欲睡,这样直接造成的后果就是培养的学生动手能力差,解决实际问题的能力差,课程教学难以达到职业教育培养目标的要求。解决该问题的关键是适当引入实训设备,探索理实一体化教学模式。
理实一体化教学作为职业院校专业教学中探索创新的一种教学模式,它强调充分发挥教师的主导作用,将理论学习和实际训练紧密结合起来,注重培养学生的动手能力,全程构建素质和技能培养框架,丰富课堂教学和实践教学环节,提高教学质量。理实一体化教学要求学校建立专业教室,配备相应的专业设备和计算机辅助教学设施,将有关专业设备和教学设备同置一室,将专业理论课和生产实习等实践性教学环节安排在专业教室中进行教学。
高职高专机电类课程教学大多需要实验实训设备的支撑。传统的教学仪器设备主要为了满足某门课程验证性实验的需要,缺乏对学生实践动手能力和创新能力的培养。光机电一体化实训装置融合了机械,电气,PLC,气动,传感等多种技术,采用了开放式和模块式结构,可满足《电气控制与PLC》、《机电一体化设备安装与维护》等多门课程理论实践一体化教学的需要。正是基于以上考虑,我校在省财政的支持下,面向机电一体化,数控技术,电气自动化等专业课程教学的需要,引入了光机电一体化实训装置和模块化生产线等设备,并积极探索理实一体化教学模式,取得了初步成效,显著提高了学生的实践动手能力和社会竞争力。
2.光机电一体化实训装置的基本构成
2.1光机电一体化实训装置的总体结构
光机电一体化实训装置由型材导轨式实训台,典型机电一体化设备机械部件,PLC模块,变频器模块,按钮模块,电源模块,低压电器模块,模拟生产设备实训模块(包含上料机构,搬运机械手,皮带输送线,物件分拣等)接线端子排,各种传感器,警示灯和气动电磁阀等组成。整体结构采用开放式和拆装式设计,学生可以组装,接线,编程和调试由上料机构,搬运机械手机构,皮带输送线和物料分拣组成的光机电一体化设备。装置的总体结构示意图如图主所示。
图1光机电一体化实训装置的总体皓构