制造系統自動化技術的教學設計探討

周　亮

[摘 要]:針對制造系統自動化技術課程綜合性強、理論與實踐結合緊密的特點,探討了此課程的教學設計,選擇了教學方法與手段,描述了教學實踐過程,以實現本課程的教學目標。

[關鍵詞]:制造系統自動化技術 教學設計 教學實踐

一、引言

制造系統自動化技術是我校機械設計制造及其自動化專業的專業主干課程,綜合了多學科知識,是一門用以培養學生綜合運用制造系統自動化原理、設計、檢測、控制和管理等方面知識的專業基礎課。近幾年為更好地適應高等教育培養模式的需要,本著對學生就業負責、為社會服務的原則,根據畢業生和企業的大量反饋信息,及時調整教學內容和教學方法。

教學設計是運用系統方法對各種課程資源進行有機整合,對教學過程中相互聯系的各部分做出整體安排的一種構想,是在實施教學之前對目標、過程的構想與設計安排。教學目標是教學設計的根本指向和核心任務,是教學設計的關鍵。

二、教學內容與教學目標的確定

制造系統自動化技術課程所要講解的內容如圖1所示,主要包括制造系統自動化技術的理論與方法,探討制造過程自動化的新技術、新方法及其發展趨勢;制造自動化系統的系統分析、系統設計;制造系統自動化控制;制造系統物料的自動化傳輸;制造系統的自動化檢測與監控;制造系統的自動化裝配;制造系統的自動化管理等方面的內容。

在本課程的學習中學生需要用到相關技術如圖2所示。從中可以看出,學生需要已掌握的知識很多,在講課過程中,為避免與其它課程內容重復,將盡量使理論與實踐結合,重點突出各種技術在制造自動化系統中的應用。

從本課程的教學內容和應用的相關技術可知,本課程的教學目標是讓學生將所學的基礎理論和相關技術靈活應用于制造自動化系統中去,讓學生知道在實際制造自動化系統建立和實現過程中應用什么知識及如何應用,培養其創新思維、動手能力、團隊合作精神。

三、教學方案設計

在確定了教學內容和教學目標后,為了實現教學目標,需要精心設計教學方案。針對制造自動化技術綜合性強,理論與實踐結合緊密的特點,從以下幾個方面進行教學方案的設計。

1.理論與實踐相結合,引入實際科研內容

在教學過程中,將實際科研內容引入教學中,告訴學生如何將所學的知識應用于科研中去,并解決實際問題,這是本科學生所欠缺的,也是學生所感興趣的內容,從而可以調動學生學習的主動性和積極性。比如,在講到建立制造自動化系統模型過程中,在講解了幾種建模方法后,將與吉林微型客車廠合作的對車身性能進行分析的科研項目引入教學中,并配合以檢驗客車性能的實際碰撞錄像,取得不錯效果,學生非常感興趣,覺得所學的知識能解決實際問題,并知道如何解決。又如,在講解自動化控制中,將與四川某軍工企業合作的自行火炮調姿項目引入教學中,讓學生知道如何控制,不光告訴他們要采用哪種技術,還要讓他們知道為什么要選用這種技術,達到“授之以漁”的目的。這樣的例子很多,在課堂教學中效果顯著,提高了學生的學習主動性和積極性。

2.緊跟技術發展趨勢,不斷更新教學內容

為了讓學生在走向社會,進入工作崗位的時候能站在一個較高的起點,不至于所學知識很快被淘汰,在每年的教學中都將其中的一些內容進行刪減和增加,將最新的一些制造系統自動化技術引入到教學內容中。比如在教學中引入最新的綠色制造技術、網絡制造技術、智能制造技術等,讓學生站在時代的前沿。

3.重視實驗環節,開發合理實驗項目

為了配合課堂教學內容,讓學生能將理論與實踐相結合,開發了12個實驗,每個實驗都包括自動化結構設計、自動化檢測、自動化控制等內容,與課堂教學內容緊密結合。比如用于制造自動化傳輸中的自動尋跡小車實驗、鏈板履帶式傳輸帶控制檢測實驗、用于制造生產線中的三自由度機械手實驗、氣動加工中心組裝調試實驗等。并開發了18學時的大實驗,讓學生進行探索性、創新性的制造自動化生產線模型設計、組裝、檢測與控制,以12~15人為一組,老師只給出具體數據指標,讓學生自己配合進行方案設計與實現,從而培養了學生的創新意識、動手能力和團隊合作精神,學生也從中獲得從理論到實踐的知識,此類實驗受到了學生的普遍歡迎。

4.注重教學效果,布置綜合性作業

在教學設計中,為了讓學生能有自由發揮和靈活應用所學知識的空間,在每章課堂講解之后,都布置一個大作業,它不同于一般的習題式作業,也不同于課程設計,而是讓學生進行制造系統自動化技術中某一關鍵技術進行深入的研究和探討,檢驗學生將所學知識應用于解決實際問題的能力。比如在制造自動化控制技術講解之后,布置一個機械手搬運工件的設計控制大作業;在制造自動化裝配技術講解后,布置一個由兩個零件六個工位的自動化裝配大作業;在制造自動化檢測技術講解后,布置一個零件各種加工質量的自動化檢測大作業等。從學生的大作業結果來看,有些學生的工作非常仔細和認真,對教學效果起到了鞏固和提高的效果

5.充分利用現代教學手段輔助教學

在教學活動中,采用模塊教學與整體教學相結合的教學方式,讓學生有總體的制造自動化系統設計、建立與分析的思想,同時又分模塊將制造自動化系統中的控制系統、物料傳輸系統、檢測監控系統、車間管理系統分別進行系統的講解。靈活運用多種教學方法,充分利用現代信息技術,多媒體課件、實際科研例子為主要教學手段,展現現代教育技術的教學的特點,用影像、聲音、文字、動畫演示等手段,有聲有影的將本課程內容展現在學生面前。有效激發了學生學習的興趣,調動了學生參與學習的積極性,提高了教學效果。

6.培養學生全面素質,多方面考核學生能力

在對學生的考核中,考慮到學生的全面素質,從多方面進行考核,平時課堂表現占10%、大作業占10%、實驗占20%,卷面考試占60%。另外,為突出基本概念、基本理論及基本技能方面的訓練,出訓練題100余道,這些題具有典型性,可供學生課后自行學習使用,也可配合課堂教學作為例子使用。

四、結論

在制造系統自動化技術課程的教學設計中,改變了由傳統教學即以教師為中心的教學向以學生為中心的教學轉變,由單純的知識灌輸向提高學生學習興趣、調動學生學習的主動性和積極性轉變。

根據學生的知識結構,引入實際科研項目和最新制造系統自動化技術,將理論知識與實踐相結合,讓學生知道遇到問題時該用什么技術解決,并知道如何解決,調動學生的學習熱情和學習動機,充分發揮學生的主觀能動性,使課堂教學成為學生探索知識的場所。

通過一些創新性、綜合性實驗及大作業,讓學生將所學知識能及時使用和訓練,提高學生的創新思維、動手能力和團隊合作精神。

采用多種教學輔助手段和合理的考核方式,生動地展現教學內容,讓學生能主動地有興趣地學習,從而達到教學目的。

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