從機電一體化工程實驗中提高學生的工程實踐能力

王笑香

（哈爾濱工業大學 機電學院，黑龍江 哈爾濱 150000）

0 引言

機電一體化專業的學生需要通過工程實驗課，來掌握機電類實踐的相關知識，使學生能夠把理論知識與實踐知識相互促進。在工程實驗課的過程中，需要涉及到的基礎課程的內容很多，包括PLC應用技術、觸摸屏應用技術、液壓氣動技術、傳感器與檢測技術、機電傳動控制技術以及網絡通訊技術等。對于這些技術，從教學內容來說，它們的應用性都很強。如果僅僅通過理論教學，就會使學生在動手能力上存在不足，達不到教學目的。為了使學生具有實踐知識，在學習過程中，必須加強培養學生的動手能力。但在傳統的本科教學當中，對實驗課的計劃學時不多，是學生很難有時間參加實驗課，這種不讓學生動手的機電一體化的教學，就會使學生難以理解課本中的理論知識。因為從機電一體化的教學來說，雖然不同的基礎課程是各自獨立教學，但知識的應用是需要相互結合。這種結合可以在實踐訓練中得到加強，體現出“一體化”意義。因此，高校要為學習機電一體化的學生開設工程強化訓練課教學。主要是提高學生的工程實踐能力，鼓勵學生參加考取可編程序控制系統設計師。這雖然對于普通高校來說，是一種新的嘗試，但這種嘗試可以探索培養應用型、創新型人才，使他們在小康社會的建設中做出更大的貢獻。

1 工程強化訓練的實驗設備

在工程強化訓練中，強化實驗教學的主要目的是希望學生能夠通過動手實踐，基本可以掌握機電一體化不同學科的知識得以應用，提高學生的工程實踐能力。顯然，學生需要接觸到的應該是最接近當今工業現場的工程訓練環境。為此，工程訓練所具備的實驗設備，應當能夠涵蓋機電一體化的各個訓練內容，具有開放式的，并要求具有貼近工業現場的操作現場。

為此，普通高校實驗中心應購置足夠可編程序控制系統設計師考證設備(以下簡稱“考證臺”)。考證臺能夠實現工件的姿勢辨別，以及工件顏色、材質的分揀。該考證臺作為可編程序控制系統設計師的考證平臺，能夠很好地訓練到了機電一體化的各項內容。同時，為了配合工程訓練中的基礎性練習，一些具有單一功能的實驗設備也參與其中。

2 工程強化訓練的實驗課設計

對于普通高校來說，對于工程強化訓練應安排在學期末，這樣就會使每位學生有4周的訓練時間。尤其是這個階段，又可以使學生可以對理論知識進行復習和整合，所以工程強化訓練需要安排理論課的教學時間。其比例可以為1∶5。具體的工程強化訓練部分的實驗設計。這一部分是采用先整體認識，然后采取分步練習，最后再進行綜合訓練的方式來安排實驗時間。具體的實驗過程如下。

2.1 對工程強化訓練的整體認識

將考證臺的完整分揀動作做出演示。此時即可向學生闡述本次工程強化訓練的最終訓練效果，以及要達到這個訓練效果所要掌握的技能:PLC應用技術、傳感技術、氣動技術、電機及傳動技術知識。

2.2 工程強化訓練的分步練習

為了讓學生在進行考證臺上機前打好基礎，對于參加工程訓練的大批學生，應分組按順序地先進行基礎訓練。結合現有的實驗設備，基礎訓練內容有:在PLC實驗臺上訓練PLC基本指令以及編程技巧;在氣動實驗臺上認識氣動系統和氣動回路;在小型分揀機構上訓練利用傳感器分揀不同顏色的工件;而通過小型機械手和小型數控平臺的訓練，這樣就可以提高大學生對小型項目的設計、安裝、編程到調試的能力，提高大學生的實踐能力。

2.3 工程強化的綜合訓練

由于大學生在高校學習過程中，就有機會在真刀真槍的在考證臺上機練習，還有老師的具體指導，就會很快使大學生能夠基本掌握操作方法，獨立的完成操作中的不同步驟，使學生獨立的完成整個的操作過程，提高了大學生的實踐能力。

3 工程強化訓練的實驗內容設計

3.1 工程強化訓練的PLC實驗

工程強化訓練所使用的實驗臺為傳統的實驗設備，控制對象用彩色LED燈模擬顯示。對于初始階段的PLC學習，該種實驗臺可以滿足訓練要求。該部分的實驗，實驗內容有彩燈交替顯示、數字顯示等比較經典的內容。對于同一個顯示功能，如何用多種編程方法來完成，這是工程訓練的重點。學生通過反復地練習PLC基礎實驗，能夠使大學生對理論知識得到鞏固，同時也可以鍛煉PLC的編程技巧，以及提高大學生對編程軟件的熟練程度。

3.2 工程強化訓練的氣動實訓

在氣動實驗臺上完成幾個基本氣動回路實驗:雙作用氣缸的換向回路、雙氣缸并聯同步回路、雙氣缸串聯同步回路、應用接近開關的順序控制回路。經過這幾個氣動回路的搭建，熟悉氣動系統的組成，熟悉電磁閥的使用。

3.3 工程強化的小型分揀機構

分揀機構在考證臺上是比較重要的。利用光電傳感器，能夠將工件的顏色特征加以區分，再通過程序，準確地將符合條件的工件，由氣缸推出。通過這樣小型分揀機構，能在進行綜合訓練之前，將“分揀”的幾個核心內容都預先進行練習。那么，在綜合訓練的時候“，分揀”這部分就會變得相當熟悉了。

3.4 工程強化的考證臺系統綜合設計與調試

在考證臺上，一開始就安排了動作演示。并且，給出了各個需要掌握的知識點。當學生上機時，在老師指導下，循序漸進地進行練習。在編程方面，大部分學生使用狀態轉移的方法會比較容易入手。在PLC方面，編程是重點。然而，由于傳統的PLC實驗的控制對象是模擬的，導致在面對具有機械結構的控制對象時，學生可能會一時難以適應。因此需要引導學生，動手調試硬件，使硬件配合所編寫的程序，最后整個系統才能無阻地運行起來。在機電傳動方面，主要的是變頻器的使用。這一部分，要引導大學生自己查閱變頻器的使用手冊。掌握參數的設置、故障的排除等。使學生在畢業后的工作中，即使遇到不同型號的變頻器，只要有一本使用說明書，就可以自己解決問題了。

當然，從大學生接觸設備到完全能夠獨立掌握設備，但在理論課的學習過程中，通過工程強化的過程。使學生達到獨立動手完成整個操作過程，這樣就會提高大學生的工程實踐能力，使大學生在學習過程中，就邁出實踐的第一步，有利于大學生就業難的問題。

4 結語

在機電一體化方向的學習中，創立工程強化訓練，將傳統的機電一體化實驗模式進行一定的改革，實實在在地將實驗設備設置為貼近工業環境，達到鍛煉大學生工程實踐能力的目的。并且，將工程訓練聯系上技能職業證書的考取，能夠幫助大學生在畢業以后的社會實踐中增加競爭力。

［1］趙晴,李雪峰,方開榮.在綜合實驗中提高學生的綜合素質[J].實驗科學與技術，2012-12-28.

［2］張喜艷,李智慧.工程教育背景下學生工程實踐能力培養研究[J].科技致富向導，2012-12-20.