機(jī)電類專業(yè)貫穿式項(xiàng)目制教學(xué)體系研究與實(shí)踐

姚 佳，黃有全，曾義聰

（長(zhǎng)沙民政職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電子信息工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

《中國(guó)制造2025》提出了制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略，而技藝精湛的技術(shù)技能人才隊(duì)伍是制造業(yè)強(qiáng)盛的重要支撐。國(guó)家大力發(fā)展職業(yè)技術(shù)教育，以產(chǎn)教融合、訂單班、現(xiàn)代學(xué)徒制班等多種模式推進(jìn)校企合作[1]。改革職業(yè)技術(shù)教育課程內(nèi)容，培養(yǎng)適應(yīng)智能制造行業(yè)所需要的高素質(zhì)綜合型人才，是職業(yè)技術(shù)院校的重要職責(zé)。

以往的職業(yè)教育，在實(shí)踐教學(xué)、對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)方面多有不足，對(duì)學(xué)生能力培養(yǎng)也與國(guó)家需求有一定差距，不能完全適應(yīng)制造業(yè)向智能制造發(fā)展的要求。因此，采用貫穿多門(mén)課程的項(xiàng)目制教學(xué)，設(shè)計(jì)與行業(yè)企業(yè)同步的教學(xué)項(xiàng)目，構(gòu)建機(jī)電一體化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系，培養(yǎng)具有項(xiàng)目開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力的人才，對(duì)于提高教學(xué)質(zhì)量，具有很好的現(xiàn)實(shí)意義。

1 機(jī)電一體化專業(yè)課程體系構(gòu)建

根據(jù)《高等職業(yè)學(xué)校專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)》機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)[2]中關(guān)于課程設(shè)置的要求，機(jī)械識(shí)圖與繪制、機(jī)械制造技術(shù)、液壓與氣壓傳動(dòng)、電氣與PLC控制技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試、機(jī)電設(shè)備故障診斷與維修、智能制造系統(tǒng)等課程是該專業(yè)的核心課程。

德國(guó)職業(yè)教育模式是世界公認(rèn)的先進(jìn)職業(yè)教育模式，是采用雙元制、基于工作過(guò)程的教學(xué)等先進(jìn)的教學(xué)模式[3-4]。我校結(jié)合德國(guó)職業(yè)教育機(jī)電一體化專業(yè)課程體系劃分，對(duì)照國(guó)家關(guān)于機(jī)電一體化辦學(xué)標(biāo)準(zhǔn)中的課程設(shè)置要求，構(gòu)建了機(jī)電一體化專業(yè)課程體系。

機(jī)電一體化課程體系包括9 個(gè)學(xué)習(xí)領(lǐng)域：

（1）機(jī)械基礎(chǔ)：主要包括機(jī)械識(shí)圖與繪制、機(jī)械零部件測(cè)繪等課程。

（2）機(jī)械零部件制作：主要包括機(jī)械制造技術(shù)、金屬加工實(shí)訓(xùn)等課程。

（3）電氣控制設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試：主要包括電工電子、電氣控制技術(shù)等課程。

（4）電氣液控制與實(shí)現(xiàn)：包括液壓與氣動(dòng)技術(shù)等課程。

（5）機(jī)電控制系統(tǒng)安裝與調(diào)試：包括PLC 控制技術(shù)、微控制技術(shù)、柔性控制技術(shù)等課程。

式（5）為逆變器輸出電壓的控制模型，實(shí)際的濾波器中三個(gè)電容器的數(shù)值都相同且為定值即C1=C2=C12=C，將其用估計(jì)值代替，則公式（6）變?yōu)椋?/p>

（6）工業(yè)機(jī)器人編程調(diào)試及應(yīng)用：包括工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試等課程。

（7）智能制造生產(chǎn)線應(yīng)用：包括智能工廠、自動(dòng)生產(chǎn)線調(diào)試等課程。

（8）機(jī)電系統(tǒng)維修：包括機(jī)械系統(tǒng)維修和機(jī)床電氣維修等課程。

（9）客戶交流與交付：包括生產(chǎn)管理、技術(shù)資料編寫(xiě)等課程。

機(jī)電一體化課程體系遵循從基礎(chǔ)到融合、從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的原則，符合國(guó)家關(guān)于機(jī)電一體化專業(yè)辦學(xué)所要求的標(biāo)準(zhǔn)，也符合企業(yè)對(duì)人才的要求，是一個(gè)相對(duì)科學(xué)的體系。

2 貫穿式項(xiàng)目制教學(xué)體系構(gòu)建

對(duì)于職業(yè)院校來(lái)說(shuō)，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)技能是核心目標(biāo)；而對(duì)于工科專業(yè)的職業(yè)技術(shù)教育，培養(yǎng)學(xué)生技能的較好方式是采用項(xiàng)目制教學(xué)[5-6]。項(xiàng)目制教學(xué)法最顯著的特點(diǎn)是以項(xiàng)目為主線、以教師為主導(dǎo)、以學(xué)生為主體，改變了學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，創(chuàng)造了學(xué)生主動(dòng)參與、自主協(xié)作、探索創(chuàng)新的新型教學(xué)模式[7-8]。

項(xiàng)目教學(xué)法在我國(guó)高等教育中已經(jīng)應(yīng)用多年。大多數(shù)項(xiàng)目教學(xué)是設(shè)置為一門(mén)獨(dú)立的課程，每門(mén)課程設(shè)置多個(gè)由淺入深的項(xiàng)目[9-10]；而設(shè)計(jì)一個(gè)或幾個(gè)綜合性項(xiàng)目，將項(xiàng)目貫穿專業(yè)核心課程之中的做法卻較少。我校機(jī)電一體化專業(yè)自主設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)了多個(gè)融合多門(mén)課程的貫穿式綜合項(xiàng)目，例如簡(jiǎn)易挖掘機(jī)模型、快遞派發(fā)裝置、機(jī)械手臂等。通過(guò)綜合項(xiàng)目的實(shí)踐教學(xué)，學(xué)生對(duì)專業(yè)課程之間的聯(lián)系以及專業(yè)整體性技術(shù)認(rèn)知有很大提高。

2.1 挖掘機(jī)模型項(xiàng)目載體的設(shè)計(jì)思路

機(jī)電一體化是將機(jī)械與電氣結(jié)合在一起的專業(yè)技術(shù)，學(xué)習(xí)難度較大，但學(xué)生對(duì)于動(dòng)手操作是有很大興趣的，選取適合教學(xué)的載體和項(xiàng)目是貫穿式項(xiàng)目綜合教學(xué)的首要問(wèn)題[11]。通過(guò)調(diào)研，選取了本省支柱產(chǎn)業(yè)之一的工程機(jī)械制造業(yè)的典型產(chǎn)品——挖掘機(jī)進(jìn)行了項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。本著既來(lái)源于實(shí)際、又能用于教學(xué)的思想，最終設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)易挖掘機(jī)模型作為貫穿核心課程的項(xiàng)目。

圖1 為簡(jiǎn)易挖掘機(jī)項(xiàng)目的功能示意圖。簡(jiǎn)易挖掘機(jī)由控制盒進(jìn)行控制，其上面有多個(gè)控制搖桿，可以控制簡(jiǎn)易挖掘機(jī)模型的前進(jìn)和后退、大臂和中臂的伸出和縮回、挖斗的挖掘動(dòng)作等。該項(xiàng)目是機(jī)械識(shí)圖與繪制、機(jī)械制造技術(shù)、金屬加工實(shí)訓(xùn)、液壓與氣壓傳動(dòng)、電氣控制、可編程控制技術(shù)等課程知識(shí)和技能的結(jié)合，是一個(gè)貫穿多門(mén)核心課程知識(shí)和技能的綜合項(xiàng)目。

圖1 簡(jiǎn)易挖掘機(jī)項(xiàng)目功能示意圖

2.2 課程項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程

根據(jù)上述核心課程的教學(xué)內(nèi)容，結(jié)合挖掘機(jī)模型制作過(guò)程中涉及的知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)，設(shè)計(jì)了6 個(gè)教學(xué)課程及項(xiàng)目，如表1 所示。每門(mén)課程由多個(gè)項(xiàng)目組成，與常用的項(xiàng)目制教學(xué)相同。課程項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)在于每門(mén)課程中都設(shè)計(jì)有與挖掘機(jī)模型制作相關(guān)的一個(gè)項(xiàng)目，通常作為最后一個(gè)項(xiàng)目，每個(gè)項(xiàng)目完成后組裝調(diào)試好就完成了整個(gè)挖掘機(jī)模型的制作。

表1 課程項(xiàng)目對(duì)應(yīng)表

學(xué)生在機(jī)械識(shí)圖與繪制課程中，需用繪圖軟件繪制挖掘機(jī)模型的零件圖和裝配圖（見(jiàn)圖2），然后在機(jī)械制造技術(shù)課程中按零件圖加工零件，然后進(jìn)行挖掘機(jī)模型的裝配。

在電氣控制課程中，學(xué)生需進(jìn)行控制板的設(shè)計(jì)與制作，并對(duì)挖掘機(jī)模型中的電氣部分進(jìn)行接線。

圖2 簡(jiǎn)易挖掘機(jī)機(jī)械裝配圖

在氣動(dòng)課程中進(jìn)行氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì)與安裝。挖掘機(jī)一般采用液壓控制，為方便教學(xué)本項(xiàng)目采用氣壓控制，而氣壓與液壓的工作原理基本相同。氣動(dòng)回路控制原理如圖3 所示。在單片機(jī)課程編寫(xiě)相應(yīng)的控制程序，還可以在PLC 課程中進(jìn)行另一種程序控制。

圖3 氣動(dòng)回路控制圖

通過(guò)這個(gè)項(xiàng)目的訓(xùn)練，可以讓學(xué)生將多門(mén)課程的知識(shí)進(jìn)行融會(huì)貫通，很好地理解知識(shí)的關(guān)聯(lián)，一項(xiàng)課程項(xiàng)目的完成情況將影響后續(xù)課程項(xiàng)目的實(shí)施，使學(xué)生對(duì)專業(yè)和課程的應(yīng)用有整體的認(rèn)知，提高綜合實(shí)踐能力[12-13]。

2.3 課程項(xiàng)目實(shí)施

簡(jiǎn)易挖掘機(jī)項(xiàng)目已經(jīng)在機(jī)電一體化專業(yè)課程教學(xué)中進(jìn)行了多次實(shí)施，取得了很好的教學(xué)效果，該項(xiàng)目還被用在2019 湖南—老撾職業(yè)教育師資國(guó)際培訓(xùn)班中，受到了老撾教育部的好評(píng)。圖4 為調(diào)試完成的挖掘機(jī)模型實(shí)物圖。

圖4 簡(jiǎn)易挖掘機(jī)模型實(shí)物圖

3 結(jié)語(yǔ)

在設(shè)計(jì)和運(yùn)用機(jī)電類專業(yè)貫穿式項(xiàng)目制教學(xué)體系的過(guò)程中有以下體會(huì)和思考：

（1）由于一個(gè)項(xiàng)目貫穿多門(mén)核心課程，提高了學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力和創(chuàng)新意識(shí)。

（2）采用企業(yè)的真實(shí)機(jī)械產(chǎn)品作為項(xiàng)目實(shí)例，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，開(kāi)發(fā)者可根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)和當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)的需求選取合適的項(xiàng)目載體。

（3）作為貫穿式項(xiàng)目制教學(xué)體系，宜選取多個(gè)載體、設(shè)計(jì)多個(gè)項(xiàng)目，例如機(jī)械類課程設(shè)計(jì)一個(gè)綜合項(xiàng)目、電類課程設(shè)計(jì)一個(gè)綜合項(xiàng)目，也可以是機(jī)電結(jié)合的項(xiàng)目，并且采用內(nèi)容和難度可拓展的項(xiàng)目為好。