《自動化制造系統(tǒng)》課程項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用研究

王偉 王妍瑋

摘要：分析了項(xiàng)目教學(xué)法和傳統(tǒng)教學(xué)方法的不同之處，在《華盛頓協(xié)議》和我校專業(yè)認(rèn)證大背景下，針對《自動化制造系統(tǒng)》課程綜合性強(qiáng)、理論與實(shí)踐結(jié)合緊密的特點(diǎn)及其在當(dāng)前教學(xué)中存在的問題，從激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與能力培養(yǎng)的角度出發(fā)，探討了將項(xiàng)目教學(xué)法應(yīng)用到教學(xué)過程中的具體方法和過程，為培養(yǎng)工程技術(shù)人才的地方性高校課程教改提供參考。

關(guān)鍵詞：自動化制造系統(tǒng)；項(xiàng)目教學(xué)法；項(xiàng)目導(dǎo)入

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）32-0161-02

為了適應(yīng)新世紀(jì)面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，工程教育與工程師職業(yè)改革受到越來越多的關(guān)注?，F(xiàn)代教育理念不僅重視知識內(nèi)容的傳授和教育投入，更重視能力和職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)。2016年，中國加入《華盛頓協(xié)議》是我國工程教育發(fā)展的重要里程碑，對我國提高教學(xué)質(zhì)量、促進(jìn)工程師國際交流和職業(yè)發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。同時，如何貫徹“以結(jié)果為導(dǎo)向、以專業(yè)教育目標(biāo)為導(dǎo)向”的教學(xué)理念，也給高等學(xué)校工程專業(yè)教學(xué)改革、課程建設(shè)，實(shí)現(xiàn)專業(yè)教育國際認(rèn)證，提出了新的挑戰(zhàn)?！蹲詣踊圃煜到y(tǒng)》作為機(jī)械類專業(yè)本科生教學(xué)中的主干課程，在教學(xué)過程中強(qiáng)化“以應(yīng)用實(shí)踐為主線”的教學(xué)組織模式，通過工程案例使學(xué)生研究《自動化制造系統(tǒng)》應(yīng)用案例和構(gòu)建實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。使學(xué)生不僅要知道制造系統(tǒng)自動化技術(shù)是什么，還要掌握如何應(yīng)用制造系統(tǒng)自動化技術(shù)解決工程問題，為以后的實(shí)際應(yīng)用做好前期的鋪墊。

一、項(xiàng)目教學(xué)法

項(xiàng)目教學(xué)法是在教學(xué)過程中，實(shí)施一個相關(guān)的工程項(xiàng)目，其目的在于將理論知識和實(shí)踐教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來，提升學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力。與傳統(tǒng)的教學(xué)法相比，不同之處體現(xiàn)在以下三個方面：（1）由原來的“以教師為中心”教學(xué)變成“師生共同學(xué)習(xí)”；（2）由原來的單純理論學(xué)習(xí)變成理論與實(shí)踐相結(jié)合；（3）由原來的驗(yàn)證性學(xué)習(xí)方式變?yōu)樘剿骱万?yàn)證性相結(jié)合的學(xué)習(xí)方式。在項(xiàng)目教學(xué)法中，學(xué)生不再是單純地被動學(xué)習(xí)，而是主動地去學(xué)習(xí)探索，運(yùn)用所學(xué)的理論知識去解決實(shí)際問題。

二、項(xiàng)目教學(xué)法在《自動化制造系統(tǒng)》課程教學(xué)中的應(yīng)用

盡可能地將工程現(xiàn)場實(shí)際情況借助各種手段（如圖片、視頻等）搬到課堂上來，將真實(shí)工程案例引入教學(xué)過程，通過對企業(yè)運(yùn)行的自動化制造系統(tǒng)加以介紹、總結(jié)、梳理和擴(kuò)展，使學(xué)生掌握所學(xué)知識。

（一）教學(xué)內(nèi)容的確定

《自動化制造系統(tǒng)》課程教學(xué)內(nèi)容主要包括：機(jī)械自動化制造系統(tǒng)自動化技術(shù)的理論與方法；制造過程自動化的新技術(shù)、新方法及其發(fā)展趨勢；自動化系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及方法；制造系統(tǒng)自動化控制；制造系統(tǒng)物料的自動化傳輸；制造系統(tǒng)的自動化檢測與監(jiān)控；制造系統(tǒng)的自動化裝配；制造系統(tǒng)的自動化管理等方面的內(nèi)容。

（二）項(xiàng)目的選擇

1.工程項(xiàng)目來源于工程實(shí)踐，獲取方式主要有以下三種：（1）為地方企業(yè)提供科技服務(wù)過程中獲得；（2）與地方企業(yè)共同研究科研課題過程中獲得；（3）指導(dǎo)學(xué)生實(shí)習(xí)過程中獲得。

2.在選擇工程案例時，主要考慮以下因素：（1）工程案例與學(xué)生所學(xué)基本理論的結(jié)合程度；（2）工程案例是否可以進(jìn)行拓展，更多地將所學(xué)理論包容進(jìn)去；（3）是否有助于調(diào)動學(xué)生的積極性，提高他們解決實(shí)際工程問題的能力等因素。

3.結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，選擇如下工程案例作為工程項(xiàng)目，項(xiàng)目名稱及引入目的如下：（1）項(xiàng)目名稱：柔性制造系統(tǒng)建立；目的：使學(xué)生掌握系統(tǒng)分析、系統(tǒng)建立的方法。（2）項(xiàng)目名稱：溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；目的：使學(xué)生掌握控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成及各組成部分的作用，掌握控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)前應(yīng)明確的問題，掌握控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法。（3）項(xiàng)目名稱：搬運(yùn)機(jī)械手運(yùn)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；目的：使學(xué)生掌握物流系統(tǒng)中搬運(yùn)機(jī)械手結(jié)構(gòu)組成、工作原理及設(shè)計(jì)方法。（4）項(xiàng)目名稱：自動導(dǎo)引式物料搬運(yùn)小車系統(tǒng)設(shè)計(jì)；目的：使學(xué)生掌握物流系統(tǒng)中自動導(dǎo)引式物料搬運(yùn)小車結(jié)構(gòu)組成、工作原理及設(shè)計(jì)方法。（5）項(xiàng)目名稱：零件質(zhì)量自動化檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)；目的：使學(xué)生掌握零件質(zhì)量檢測系統(tǒng)在自動化制造系統(tǒng)的作用、結(jié)構(gòu)組成及工作原理，掌握檢測與監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。（6）項(xiàng)目名稱：滾動組件自動裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)；目的：使學(xué)生掌握自動裝配系統(tǒng)在自動化制造系統(tǒng)的作用、結(jié)構(gòu)組成及工作原理，掌握自動裝配系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。

（三）項(xiàng)目導(dǎo)入過程

下面以零件質(zhì)量自動化檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，介紹如何將工程案例導(dǎo)入《自動化制造系統(tǒng)》課程的實(shí)際教學(xué)中。零件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

首先提出問題：零件質(zhì)量自動化檢測的工程意義？自動檢測項(xiàng)目有哪些？如何檢測？檢測原理？檢測系統(tǒng)中選用哪類傳感器？檢測效果與精度？能否滿足實(shí)際工程需要？在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生帶著這些問題逐步尋求解決的辦法，極大地提高了學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。在明確零件質(zhì)量自動化檢測的項(xiàng)目之后，根據(jù)傳感與測試技術(shù)，進(jìn)行檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

（四）檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.系統(tǒng)檢測項(xiàng)目。針對圖1所示零件質(zhì)量檢測的要求，需要自動檢測的項(xiàng)目有：（1）孔是否已加工？（2）面A和B是否已加工？（3）孔φ15±0.01精度是否滿足要求？（4）凸臺外徑φ40±0.012精度是否滿足要求？（5）零件質(zhì)量20±0.01kg是否滿足要求？（6）產(chǎn)品標(biāo)簽（白色）是否貼正或漏貼？（7）如果不合格將其剔除到次品箱；（8）對合格產(chǎn)品和不合格產(chǎn)品進(jìn)行計(jì)數(shù)。

2.凸臺外徑檢測系統(tǒng)。檢測系統(tǒng)由照明裝置、圖像采集卡及計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)三部分組成。測量凸臺外徑φ40±0.012精度時選用CCD圖像傳感技術(shù)，通過光學(xué)成像系統(tǒng)將工件外徑圖像成在CCD的像敏面上，在圖像采集卡中，通過放大電路對信號進(jìn)行放大，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換將模擬信號的一系列有目的性的處理轉(zhuǎn)變成為數(shù)字信號。數(shù)字信號保存到計(jì)算機(jī)或者其他處理器進(jìn)行圖像或圖形的處理，從而獲取工件外徑尺寸的相關(guān)信息，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為具體的尺寸值，以判斷外徑尺寸是否滿足其精度要求。

三、項(xiàng)目教學(xué)的整體評價

在《自動化制造系統(tǒng)》課程教學(xué)過程中引入項(xiàng)目教學(xué)法，通過實(shí)際的自動化制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高了學(xué)生主動學(xué)習(xí)和交流的積極性，促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，培養(yǎng)了學(xué)生以工程項(xiàng)目為核心的思維和工作方式，提高了學(xué)生的動手能力。教學(xué)實(shí)踐表明，該模式能較好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生更好地將理論知識運(yùn)用到工程實(shí)踐中，為實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)工程應(yīng)用型大學(xué)生的目標(biāo)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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