“機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)”課程改革實(shí)踐

摘 要：“機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)”課程內(nèi)容較抽象、單調(diào)，以純理論的形式上課難以取得理想的教學(xué)效果。實(shí)訓(xùn)室作為培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力、實(shí)現(xiàn)知識(shí)技能轉(zhuǎn)化的平臺(tái)，能使教學(xué)效果明顯得以提高，但傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備操作實(shí)訓(xùn)讓學(xué)生直接進(jìn)行實(shí)物操作，往往會(huì)因出錯(cuò)率較高而造成設(shè)備損壞，尤其是對(duì)于一些貴重設(shè)備，將造成巨大損失與資源耗費(fèi)。為此，本研究以轉(zhuǎn)變教育觀念為先導(dǎo)，力圖構(gòu)建虛擬仿真教學(xué)環(huán)境，以期用真實(shí)的PLC控制虛擬的來(lái)有效解決這些問(wèn)題，增強(qiáng)實(shí)訓(xùn)效果、降低不必要的損耗，建設(shè)移動(dòng)物聯(lián)自主學(xué)習(xí)平臺(tái)，進(jìn)而提高教學(xué)效率。

關(guān)鍵詞：課程改革；虛擬仿真；虛擬硬件；自主學(xué)習(xí)；機(jī)電一體化

作者簡(jiǎn)介：李嫄，廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，研究方向?yàn)闄C(jī)電一體化。（廣東 韶關(guān) 512126）

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-0568（2018）29-0044-02

目前，廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電一體化專業(yè)的專業(yè)課“機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)”以純理論的形式上課，內(nèi)容抽象、上課形式單調(diào)，教學(xué)效果不理想。實(shí)訓(xùn)室作為培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際操作能力，實(shí)現(xiàn)知識(shí)技能轉(zhuǎn)化的平臺(tái)，對(duì)于高職院校及應(yīng)用型大學(xué)人才培養(yǎng)及其重要；但傳統(tǒng)設(shè)備操作實(shí)訓(xùn)，學(xué)生直接進(jìn)行實(shí)物操作，往往因出錯(cuò)率較高造成設(shè)備損壞，尤其是對(duì)于一些貴重設(shè)備，將造成巨大損失與資源耗費(fèi)。若在實(shí)物操作之前應(yīng)用仿真軟件進(jìn)行訓(xùn)練，便可有效解決這些問(wèn)題，提高實(shí)訓(xùn)效果、降低不必要的損耗。

一、課程改革的總體思路

首先，從行業(yè)企業(yè)對(duì)人才及崗位技能的需要出發(fā)，梳理出教學(xué)計(jì)劃及課程體系、實(shí)訓(xùn)體系，進(jìn)而建設(shè)與之相匹配的實(shí)訓(xùn)室體系，建設(shè)立足當(dāng)下，更著眼未來(lái)。其次，以機(jī)電一體化課程知識(shí)技能為導(dǎo)向，基于工作過(guò)程，實(shí)現(xiàn)“教、學(xué)、做”的有機(jī)融合。實(shí)訓(xùn)室建設(shè)充分考慮實(shí)際工作崗位對(duì)于專業(yè)知識(shí)和操作技能的要求，設(shè)置合理的軟硬件及仿真環(huán)境布局，讓學(xué)生身臨其境體驗(yàn)實(shí)際的工作環(huán)境。以緊密銜接機(jī)電一體化課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)為主題。改變傳統(tǒng)教學(xué)“重理論、輕實(shí)踐、缺實(shí)戰(zhàn)”的弊端，將仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)與機(jī)電一體化課程緊密結(jié)合，在實(shí)踐中深入理解知識(shí)、并積累操作經(jīng)驗(yàn)。再次，仿真實(shí)訓(xùn)軟件與硬件設(shè)備一體化創(chuàng)新結(jié)合。仿真實(shí)訓(xùn)軟件與實(shí)驗(yàn)室的硬件設(shè)備完美融合，打造完整的、具有可拓展性的專業(yè)實(shí)訓(xùn)室。此外，通過(guò)搭建技術(shù)支持平臺(tái)及多種終端展現(xiàn)形式，用仿真化、形象化的方式表現(xiàn)出來(lái)。根據(jù)課程配套的教學(xué)資源，將概念、原理、問(wèn)題和解決方法等知識(shí)點(diǎn)、技能點(diǎn)進(jìn)行可視化處理，使抽象的概念學(xué)習(xí)、操作技能變得容易理解并能夠快速掌握，讓教學(xué)實(shí)訓(xùn)變得高效、簡(jiǎn)單。通過(guò)專業(yè)網(wǎng)站及資源庫(kù)建設(shè)，進(jìn)一步提升專業(yè)內(nèi)涵及品牌影響力。最后，依托我院的機(jī)電技術(shù)服務(wù)中心，從而提升社會(huì)服務(wù)能力?！皺C(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)”課程的改革既提升了實(shí)訓(xùn)硬件條件，也為科研和校企合作提供了良好的平臺(tái)，進(jìn)而逐步提升機(jī)電專業(yè)社會(huì)服務(wù)能力。

二、課程改革方法

1.建設(shè)實(shí)訓(xùn)室，開(kāi)發(fā)虛擬仿真硬件。為了提高教學(xué)效果，將“機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)”這門(mén)理論課程進(jìn)行教學(xué)改革，創(chuàng)建機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)室。目前，實(shí)訓(xùn)室已經(jīng)建設(shè)成功并已經(jīng)投入使用，實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)集成人機(jī)界面、通信網(wǎng)絡(luò)、多種傳感器（壓力、流量控制等），能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化技術(shù)相關(guān)專業(yè)中PLC應(yīng)用技術(shù)教學(xué)、訓(xùn)練和考核。平臺(tái)將機(jī)械部件的裝調(diào)、氣動(dòng)傳動(dòng)的應(yīng)用、電氣控制系統(tǒng)、傳感器檢測(cè)、PLC以及工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)有機(jī)地的整合到一起，結(jié)構(gòu)采用模塊化，非常方便組合，可以選擇單個(gè)模塊進(jìn)行單項(xiàng)技能訓(xùn)練，也可以選擇某幾個(gè)模塊組合進(jìn)行綜合性項(xiàng)目的訓(xùn)練。平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械部件安裝及調(diào)試的訓(xùn)練、氣動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的安裝及調(diào)試實(shí)訓(xùn)、電氣控制電路的安裝與故障檢測(cè)、PLC的編程訓(xùn)練，自動(dòng)控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試、機(jī)電設(shè)備安裝及調(diào)試、集工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)安裝及調(diào)試于一體，能很好地滿足我們學(xué)院機(jī)電一體化專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的需要。

全套大中型新型PLC（siemens s7-1200 plc、 siemens s7-200smart plc）與配套觸摸屏（siemens ktp1200）組合的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)包含A、B、C、D四個(gè)模塊，可以實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通訊和DP通訊的實(shí)訓(xùn)，A模塊與C模塊用siemens s7-1200 plc控制，A與C之間的通訊可采用DP通訊也可以選擇以太網(wǎng)通訊，其他模塊之間的通訊采用以太網(wǎng)通訊方式，具體如圖1所示：

該門(mén)課程的主要教學(xué)內(nèi)容包括機(jī)械部件的裝調(diào)、傳感器的原理及裝調(diào)、plc的編程及調(diào)試、變頻器的使用、觸摸屏的使用。值得一提的是，“PLC的編程及調(diào)試”在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中極易發(fā)生碰撞，其中旋轉(zhuǎn)氣缸幾乎每一批實(shí)訓(xùn)中會(huì)被撞壞一到兩臺(tái)。而虛擬仿真是解決這個(gè)問(wèn)題的最好方法。聯(lián)合企業(yè)開(kāi)發(fā)虛擬的硬件裝置，用真實(shí)的PLC控制虛擬的硬件，這樣在調(diào)試中如果程序錯(cuò)誤，虛擬硬件發(fā)生了碰撞，我們可以及時(shí)修改程序，直到程序調(diào)試正確再去調(diào)試真實(shí)的硬件。這樣就防止了真實(shí)硬件的碰撞，從而大大節(jié)約了成本，提高了教學(xué)效果。除此之外，虛擬硬件的使用對(duì)實(shí)物硬件的數(shù)量要求就大大降低，可以進(jìn)一步提高教學(xué)效率，同時(shí)，節(jié)約了購(gòu)置大量硬件的成本，而該課程中的其他部分可直接采用實(shí)物實(shí)訓(xùn)的方式。

2.建設(shè)移動(dòng)自主學(xué)習(xí)平臺(tái)。平臺(tái)主要由三部分組成，即“服務(wù)器+無(wú)線AP+客戶端APP”。教師錄制視頻直接上傳到移動(dòng)課堂終端，學(xué)生立即可以通過(guò)移動(dòng)課堂進(jìn)行視頻學(xué)習(xí)，實(shí)操過(guò)程中則隨時(shí)查閱對(duì)照，加深認(rèn)識(shí)?！耙苿?dòng)物聯(lián)自主學(xué)習(xí)平臺(tái)”是依托自帶局域Wifi，基于移動(dòng)終端（智能手機(jī)、平板電腦等）數(shù)字化應(yīng)用的移動(dòng)式物聯(lián)的創(chuàng)新型學(xué)習(xí)平臺(tái)，可廣泛架構(gòu)在校園內(nèi)的任意場(chǎng)室，讓學(xué)生共享校內(nèi)的資訊與學(xué)習(xí)資源，并自主學(xué)習(xí)課程及相關(guān)知識(shí)，同時(shí)，該平臺(tái)更注重于實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中數(shù)字化學(xué)習(xí)資源的開(kāi)發(fā)與整合、結(jié)合二維碼等掃描技術(shù)，讓數(shù)字媒體資源與實(shí)訓(xùn)教學(xué)場(chǎng)室的物體（設(shè)備、看板、工具等）進(jìn)行對(duì)應(yīng)鏈接，實(shí)現(xiàn)“所見(jiàn)即所學(xué)”的新型學(xué)習(xí)方式與途徑，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)資源的開(kāi)放共享，完美實(shí)現(xiàn)了“數(shù)字資源與實(shí)物載體相對(duì)接，線上與線下學(xué)習(xí)相結(jié)合”的新型移動(dòng)自主學(xué)習(xí)策略。提供無(wú)紙化考試功能，隨時(shí)進(jìn)行單元測(cè)試、期末測(cè)試、考證模擬測(cè)試，答完即時(shí)判卷，并可針對(duì)答錯(cuò)試題重新練習(xí)。學(xué)生在過(guò)程中有不懂的知識(shí)點(diǎn)，不需要求助老師，可以通過(guò)移動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)下載資源，也可以通過(guò)掃一掃實(shí)訓(xùn)室內(nèi)設(shè)備、在學(xué)習(xí)器件及掛圖中帶有二維碼的知識(shí)點(diǎn)，選擇相關(guān)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容下載到自己的手機(jī)上，進(jìn)行自主學(xué)習(xí)（不需要流量）。此外，通過(guò)考試系統(tǒng)還能隨時(shí)檢驗(yàn)自己學(xué)習(xí)的效果。

三、課程教學(xué)實(shí)施

1.教學(xué)要求。以校企合作的方式積極探索適合該門(mén)課程的教學(xué)方法，堅(jiān)持以學(xué)生為主體、邊做邊學(xué)的教學(xué)理念。充分利用現(xiàn)代化的教學(xué)方法，實(shí)現(xiàn)仿真教學(xué)與實(shí)物教學(xué)的有機(jī)結(jié)合；充分結(jié)合公司崗位工作情況，實(shí)施真實(shí)的項(xiàng)目化教學(xué)，開(kāi)展企業(yè)崗位能力內(nèi)容培訓(xùn)和業(yè)績(jī)考核。

2.教學(xué)組織形式。強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，改革教學(xué)方法，創(chuàng)新教學(xué)手段和教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)集中講授以任務(wù)驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目實(shí)施、案例分析等，突出培養(yǎng)學(xué)生解決和分析實(shí)際問(wèn)題的能力；加強(qiáng)數(shù)字化資源、仿真資源等教學(xué)資源的開(kāi)發(fā)與利用；教學(xué)手段應(yīng)多元化，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)，引入企業(yè)和學(xué)校遠(yuǎn)程資源。

3.課程改革的預(yù)期效果。創(chuàng)建“一體多能”的機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)室，提升學(xué)校實(shí)訓(xùn)條件，縮小實(shí)訓(xùn)條件與企業(yè)生產(chǎn)之間的距離，形成設(shè)備技術(shù)力量上的無(wú)縫對(duì)接，聯(lián)合企業(yè)共同開(kāi)發(fā)虛擬仿真軟件。

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責(zé)任編輯 陳 莉