機(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試的“匠心”實(shí)踐教學(xué)

陳青艷

（武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院，武漢430205）

0 引 言

現(xiàn)代智能制造行業(yè)的生產(chǎn)過程日益復(fù)雜，使得自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化控制技術(shù)的優(yōu)越性和重要性日益突出。作為典型的智能設(shè)備，數(shù)控機(jī)床在智能制造行業(yè)（尤其是汽車制造行業(yè)）中占有絕對(duì)的主導(dǎo)地位和優(yōu)勢(shì)。數(shù)控機(jī)床運(yùn)行中的各種電氣動(dòng)作和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程非常復(fù)雜，必須使用先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)才可以實(shí)現(xiàn)上述功能。而可編程控制技術(shù)因其通俗易懂、工程技術(shù)人員容易掌握、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代智能設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用且發(fā)展迅猛。

為適應(yīng)高職高專院校突出培養(yǎng)學(xué)生技能和工程應(yīng)用能力的要求，作為機(jī)械制造與自動(dòng)化的專業(yè)核心課程之一，《機(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試》必須要有與之配套的課程。目前高職高專院?！稒C(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試》課程基本上采用兩種類型：第一種類型選擇《電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試》課程，而此課程是在本科院校傳統(tǒng)理論課程《電氣控制技術(shù)》與《可編程控制PLC原理與應(yīng)用》基礎(chǔ)上進(jìn)行修改和刪減后的“合并”課程；第二種類型的課程選擇高職高專的“項(xiàng)目任務(wù)式”課程《可編程控制技術(shù)》。《電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試》課程只是減少理論推導(dǎo)，而并沒有突出實(shí)際技能和工程應(yīng)用能力。“項(xiàng)目任務(wù)式”課程《可編程控制技術(shù)》雖然對(duì)實(shí)際技能和工程應(yīng)用能力有所重視，但是缺乏理論支持和深層次的工程實(shí)際能力。也就是說，不管是《電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試》課程還是“項(xiàng)目任務(wù)式”《可編程控制技術(shù)》課程，都與目前高職高專院校的培養(yǎng)模式與目標(biāo)存在一定差距，所以《機(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試》理實(shí)一體化的“匠心”實(shí)踐教學(xué)勢(shì)在必行。

機(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試的“匠心”實(shí)踐教學(xué)通過項(xiàng)目任務(wù)式導(dǎo)入、典型任務(wù)構(gòu)建內(nèi)容、突出理實(shí)一體化的實(shí)踐可操作性、充分利用實(shí)訓(xùn)基地與現(xiàn)代信息技術(shù)等多種手段，不僅繼承了“項(xiàng)目任務(wù)式”課程的優(yōu)點(diǎn)，而且還保留與實(shí)踐緊密相連的基礎(chǔ)理論。下面結(jié)合數(shù)控加工中心的自動(dòng)換刀裝置實(shí)例，對(duì)《機(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試》理實(shí)一體化“匠心”實(shí)踐教學(xué)的具體做法進(jìn)行詳細(xì)闡述。

1 項(xiàng)目任務(wù)式導(dǎo)入一體化“匠心”實(shí)踐教學(xué)

當(dāng)前高年級(jí)高職生熟悉移動(dòng)互聯(lián)，善于動(dòng)手實(shí)操，已具備PLC安裝調(diào)試的基礎(chǔ)技能，未進(jìn)行過典型機(jī)電設(shè)備安裝調(diào)試工作。而且機(jī)自專業(yè)的高職生還經(jīng)歷了普通機(jī)床或數(shù)控機(jī)床的各種零件加工實(shí)訓(xùn)，對(duì)數(shù)控加工中心的自動(dòng)換刀裝置不再陌生，現(xiàn)在可以采用項(xiàng)目任務(wù)式將學(xué)生引入數(shù)控加工中心自動(dòng)換刀裝置的換刀系列動(dòng)作過程，說明如何以項(xiàng)目任務(wù)式導(dǎo)入《機(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試》理實(shí)一體化的“匠心”實(shí)踐教學(xué)。

首先結(jié)合學(xué)生自身的零件加工實(shí)踐、企業(yè)實(shí)際數(shù)控加工中心的刀具更換動(dòng)作影片和現(xiàn)代動(dòng)畫制作技術(shù)，迅速回顧并講述換刀系統(tǒng)的主要組成部分、更換刀具的具體動(dòng)作過程與更換刀具的原理。

結(jié)合高職院校機(jī)械制造自動(dòng)化專業(yè)的關(guān)鍵職業(yè)能力，把數(shù)控加工中心自動(dòng)換刀裝置的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行提煉、歸納，總結(jié)成機(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試課程的“項(xiàng)目任務(wù)式”教學(xué)素材，即“數(shù)控加工中心自動(dòng)換刀控制”1個(gè)項(xiàng)目和“PLC實(shí)現(xiàn)機(jī)械手順序控制”、“刀具庫選擇刀具實(shí)訓(xùn)”2個(gè)任務(wù)（見表1），將其與《電氣控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試》課程、“項(xiàng)目任務(wù)式”《可編程控制技術(shù)》課程比較可知，“項(xiàng)目任務(wù)式”導(dǎo)入機(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試?yán)韺?shí)一體化“匠心”實(shí)踐教學(xué)，不僅遵循了“以崗位定專業(yè)，以專業(yè)定課程”的現(xiàn)代職業(yè)教育指導(dǎo)思想，同時(shí)突出了機(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試課程的職業(yè)性、實(shí)踐性和開放性，達(dá)到專業(yè)課程貼近生產(chǎn)、服務(wù)生產(chǎn)一線、融入生產(chǎn)崗位及專業(yè)產(chǎn)業(yè)的職業(yè)素質(zhì)與職業(yè)技能目標(biāo)。

表1 各課程相關(guān)知識(shí)點(diǎn)在不同教學(xué)模式下的比較

2 典型任務(wù)構(gòu)建“匠心”實(shí)踐教學(xué)具體內(nèi)容

《機(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試》課程的內(nèi)容要注重崗位的關(guān)鍵職業(yè)能力，必須遵循由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從單一到綜合的原則，設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)“典型任務(wù)”來構(gòu)建課程內(nèi)容。每個(gè)“典型任務(wù)”都應(yīng)具備主線與目標(biāo)明確、內(nèi)容前后連貫、知識(shí)由淺入深及相應(yīng)的實(shí)踐教學(xué)條件。每個(gè)“典型任務(wù)”均采用以數(shù)控機(jī)床為載體，將機(jī)械裝配、電氣控制系統(tǒng)接線、可編程控制技術(shù)(PLC)、控制系統(tǒng)安裝調(diào)試、控制系統(tǒng)故障診斷及維修等知識(shí)有機(jī)結(jié)合成符合現(xiàn)代職業(yè)教育的機(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試?yán)韺?shí)一體化的“匠心”實(shí)踐教學(xué)。每個(gè)“典型任務(wù)”都可以讓學(xué)生循序漸進(jìn)地掌握機(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試的基本職業(yè)技能，體現(xiàn)以學(xué)生為主體、尊重學(xué)生個(gè)體和差異的現(xiàn)代教學(xué)理念。如“PLC實(shí)現(xiàn)機(jī)械手順序控制”典型任務(wù)中，依次涉及到機(jī)械手在數(shù)控加工中心自動(dòng)換刀裝置的電氣控制回路設(shè)計(jì)、可編程控制技術(shù)(PLC)、電氣控制系統(tǒng)安裝調(diào)試、電氣控制系統(tǒng)故障診斷及維修等知識(shí)，如表2所示。

表2 PLC實(shí)現(xiàn)機(jī)械手順序控制的理論與實(shí)踐知識(shí)

3 創(chuàng)新呈現(xiàn)形式，突出“匠心”實(shí)踐可操性

傳統(tǒng)的高等教育課程的理論系統(tǒng)化、邏輯性強(qiáng)，但是存在以下缺點(diǎn)：1) 要求理論基礎(chǔ)扎實(shí)，過分強(qiáng)調(diào)理論推導(dǎo)過程，實(shí)踐可操作性不強(qiáng)；2) 過分強(qiáng)調(diào)以教師講授為主，忽視學(xué)生的主動(dòng)性，導(dǎo)致學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐操作能力薄弱；3) 與現(xiàn)代專業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化、職業(yè)化嚴(yán)重脫節(jié)，跟不上時(shí)代步伐，最終可能導(dǎo)致學(xué)生喪失就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

通過創(chuàng)新內(nèi)容呈現(xiàn)多樣化形式和突出實(shí)踐可操性，機(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試的“匠心”實(shí)踐教學(xué)讓課堂不再成為教師的“獨(dú)角戲”，而是學(xué)生與教師互動(dòng)的“雙簧戲”，從而讓教師與學(xué)生在課堂中實(shí)現(xiàn)“做中教，做中學(xué)，學(xué)中做”。如在任務(wù)“PLC實(shí)現(xiàn)機(jī)械手順序控制”中可通過順序功能圖、置位復(fù)位指令和啟保停電路三種設(shè)計(jì)方法[1]來實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新內(nèi)容呈現(xiàn)多樣化形式和“理實(shí)一體化”的實(shí)踐可操性，具體見表3。經(jīng)過軟件編程后，將程序燒寫入實(shí)訓(xùn)臺(tái)進(jìn)行調(diào)試并修改，突出實(shí)踐可操性，實(shí)現(xiàn)了教師“做中教”與學(xué)生“做中學(xué)，學(xué)中做”的目標(biāo)。

表3 多樣化的實(shí)踐可操性

4 充分利用校內(nèi)外實(shí)訓(xùn)基地

高職高專院校校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地的計(jì)算機(jī)機(jī)房為理實(shí)一體化“匠心”實(shí)踐教學(xué)提供了很好的仿真平臺(tái)，讓學(xué)生在模擬實(shí)際工作的過程中激發(fā)學(xué)習(xí)積極性，掌握基本技能與關(guān)鍵職業(yè)能力；而高職高專院校校內(nèi)外實(shí)訓(xùn)基地及其合作企業(yè)則為學(xué)生提供實(shí)際工作平臺(tái)，讓學(xué)生能夠進(jìn)一步驗(yàn)證仿真結(jié)果和鞏固基本技能與關(guān)鍵職業(yè)能力，明白理論知識(shí)對(duì)專業(yè)關(guān)鍵職業(yè)能力的重要性與理論知識(shí)的價(jià)值。如在計(jì)算機(jī)機(jī)房對(duì)“PLC實(shí)現(xiàn)機(jī)械手順序控制”仿真完后，許多學(xué)生認(rèn)為是紙上談兵，但是在經(jīng)過校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地的實(shí)訓(xùn)臺(tái)與企業(yè)的實(shí)際操作后，學(xué)生才真正體會(huì)到理論、模擬仿真、實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)及校外實(shí)訓(xùn)基地或企業(yè)頂崗實(shí)習(xí)的好處與重要性，從而提升學(xué)生自身的關(guān)鍵職業(yè)能力，滿足社會(huì)需求?！癙LC實(shí)現(xiàn)機(jī)械手順序控制”需要用到的校內(nèi)外實(shí)訓(xùn)基地設(shè)備如表4所示。

表4 “匠心”實(shí)踐教學(xué)所需的校內(nèi)外實(shí)訓(xùn)基地設(shè)備

總之，機(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試的“匠心”實(shí)踐教學(xué)不僅是“教-學(xué)-做合一”的教學(xué)理念，也是教學(xué)方法多樣化與現(xiàn)代化教學(xué)手段的體現(xiàn)?！耙詫?shí)驗(yàn)、試驗(yàn)、模擬仿真、實(shí)訓(xùn)為中心”的“匠心”實(shí)踐教學(xué)關(guān)鍵在于培養(yǎng)學(xué)生的基本職業(yè)能力和專業(yè)關(guān)鍵職業(yè)能力。同時(shí)也是提高教師專業(yè)教學(xué)水平的最有效手段。

5 理實(shí)一體化“匠心”實(shí)踐教學(xué)的注意事項(xiàng)

理實(shí)一體化“匠心”實(shí)踐教學(xué)是根據(jù)高職院校的人才培養(yǎng)目標(biāo)、學(xué)生生源特點(diǎn)及課程特點(diǎn)而實(shí)施的，是目前最切合高職教學(xué)的一種教學(xué)模式?！敖承摹睂?shí)踐教學(xué)是集“教、學(xué)、做”于一體的課堂教學(xué)，理論講解與實(shí)踐操作緊密結(jié)合，知識(shí)技能目標(biāo)明確，教學(xué)實(shí)訓(xùn)設(shè)備直觀，學(xué)生能夠迅速掌握所學(xué)知識(shí)與技能。但是一體化教學(xué)實(shí)施過程中，由于環(huán)境、師資水平及課程實(shí)施方案等各種外界因素的影響，在實(shí)施理實(shí)一體化“匠心”實(shí)踐教學(xué)過程中需要注意以下幾點(diǎn)[2]：

1)充分做好課前準(zhǔn)備。理實(shí)一體化教學(xué)的教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)可以是實(shí)訓(xùn)室、實(shí)訓(xùn)車間，甚至是聲音嘈雜的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，所以課前準(zhǔn)備不僅包括對(duì)教學(xué)課件、教學(xué)過程的準(zhǔn)備，還包括對(duì)教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的實(shí)地考察。

2)注意隨時(shí)與學(xué)生互動(dòng)交流。理實(shí)一體化實(shí)踐教學(xué)中的互動(dòng)環(huán)節(jié)是以解決實(shí)際問題為目的，讓學(xué)生有足夠的時(shí)間理解基本必備知識(shí)點(diǎn)，以便學(xué)生進(jìn)行得心應(yīng)手的實(shí)踐操作。

3)隨時(shí)糾正學(xué)生實(shí)踐操作規(guī)范性。教師在講解完知識(shí)點(diǎn)和操作示范后，學(xué)生要模仿老師的示范操作，此時(shí)學(xué)生很容易出現(xiàn)不規(guī)范的操作，此時(shí)需要指導(dǎo)老師隨時(shí)點(diǎn)評(píng)學(xué)生的實(shí)踐操作是否規(guī)范，及時(shí)糾正發(fā)現(xiàn)的問題。

4)掌握好理論與實(shí)踐時(shí)間分配尺度。根據(jù)具體課堂內(nèi)容和實(shí)踐操作的難易程度適當(dāng)調(diào)整理論與實(shí)踐時(shí)間分配，靈活掌握。涉及到實(shí)踐操作難度大的關(guān)鍵職業(yè)技能可多安排時(shí)間，對(duì)容易掌握的技能則可少占時(shí)間。最重要的環(huán)節(jié)就是重點(diǎn)突出專業(yè)關(guān)鍵職業(yè)能力。如筆者在任務(wù)“刀具庫選擇刀具實(shí)訓(xùn)”的教學(xué)過程中，為闡述刀具被選擇的重要性，不僅講述了機(jī)械手的動(dòng)作過程，還講了數(shù)控加工過程中如何進(jìn)行試切對(duì)刀的方法[3-5]及刀具的補(bǔ)償指令[6]。

6 結(jié) 語

文中通過實(shí)例詳細(xì)闡述了《機(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試》理實(shí)一體化“匠心”實(shí)踐教學(xué)的具體做法和注意事項(xiàng)。把高職生特點(diǎn)、教材特點(diǎn)、教學(xué)實(shí)訓(xùn)設(shè)備、校內(nèi)外實(shí)訓(xùn)基地環(huán)境、課程特點(diǎn)、專業(yè)特色和企業(yè)崗位需求融入到集項(xiàng)目任務(wù)式導(dǎo)入、典型任務(wù)構(gòu)建內(nèi)容、創(chuàng)新內(nèi)容呈現(xiàn)形式、“匠心”實(shí)踐可操性的《機(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試》理實(shí)一體化“匠心”實(shí)踐教學(xué)過程中。