高職自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程項(xiàng)目化的教學(xué)設(shè)計(jì)

梁亮??

摘 要：

本文從教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)、項(xiàng)目工作單、項(xiàng)目考核等幾個(gè)方面介紹了自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程項(xiàng)目化教學(xué)的設(shè)計(jì)。并通過(guò)幾輪的教學(xué)實(shí)施驗(yàn)證了項(xiàng)目化教學(xué)法的可行性。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化；生產(chǎn)線；調(diào)試；教學(xué)設(shè)計(jì)

一、 序言

項(xiàng)目教學(xué)于20世紀(jì)90年代末被引入我國(guó)，十幾年來(lái)，在研究了國(guó)外項(xiàng)目學(xué)習(xí)的理論基礎(chǔ)上，經(jīng)歷了“平臺(tái)式”的課程模式，我國(guó)主要借鑒德國(guó)的“雙元制”職業(yè)教育，提出了帶有中國(guó)特色、能滿足我國(guó)人才培養(yǎng)要求的以工作過(guò)程為導(dǎo)向的課程開發(fā)模式。我國(guó)教育部提出的“工學(xué)結(jié)合”教學(xué)理念，在此方向上我國(guó)專家做出了大量的研究，為高職院校教學(xué)改革指明了方向，如戴士弘教授的高職課程的“能力本位”項(xiàng)目化改造，姜大源的“基于工作過(guò)程導(dǎo)向”的高職課程開發(fā)等。下面就以我院機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的《自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試》課程為例介紹項(xiàng)目化教學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)。

二、 教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，本課程綜合應(yīng)用了機(jī)械基礎(chǔ)、傳感器技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)、PLC技術(shù)、變頻器、電機(jī)與拖動(dòng)等多項(xiàng)技術(shù)，以YL-335B實(shí)訓(xùn)設(shè)備為教學(xué)載體，該實(shí)訓(xùn)設(shè)備模擬工業(yè)中常見(jiàn)的零部件加工、裝配、分揀的全過(guò)程，接近于生產(chǎn)實(shí)踐，在此設(shè)備基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了6個(gè)教學(xué)項(xiàng)目，分別為供料單元安裝與調(diào)試、加工單元安裝與調(diào)試、裝配單元安裝與調(diào)試、分揀單元安裝與調(diào)試、輸送單元安裝與調(diào)試、自動(dòng)化生產(chǎn)線全線運(yùn)行控制。

三、 教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

這里以分揀單元安裝與調(diào)試項(xiàng)目為例介紹項(xiàng)目教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)。教學(xué)內(nèi)容按照教學(xué)實(shí)施的步驟共設(shè)計(jì)了5個(gè)任務(wù)環(huán)節(jié)，分別為Jigsaw小組討論、機(jī)械組裝、電氣接線、編程調(diào)試、創(chuàng)新設(shè)計(jì)，注重培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際的操作技能和職業(yè)素養(yǎng)。

項(xiàng)目任務(wù)一 Jigsaw小組討論

實(shí)施內(nèi)容：

1. 傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用。

2. 變頻器的工作原理及典型控制方案參數(shù)設(shè)置。

3. 氣動(dòng)組件的工作原理、結(jié)構(gòu)及分類。

4. 高速計(jì)數(shù)器指令的功能及應(yīng)用。

5. PLC模擬量指令功能及應(yīng)用。計(jì)劃學(xué)時(shí)：4學(xué)時(shí)。

項(xiàng)目任務(wù)二 機(jī)械組裝

實(shí)施內(nèi)容：

1. 皮帶傳送機(jī)構(gòu)及支架的組裝。

2. 三相電機(jī)與旋轉(zhuǎn)編碼器的組裝。

3. 氣動(dòng)組件的安裝。

4. 推料槽組件的組裝。

5. 光電、光纖、電感傳感器的安裝。計(jì)劃學(xué)時(shí)：4學(xué)時(shí)。

項(xiàng)目任務(wù)三 電氣接線

實(shí)施內(nèi)容：

1. 裝置側(cè)傳感器接線。

2. 裝置側(cè)電磁閥輸出接線。

3. PLC側(cè)輸入輸出端子分配及接線。

4. PLC側(cè)按鈕與指示燈設(shè)備接線。

5. 變頻器接線及與PLC連接。計(jì)劃學(xué)時(shí)：6學(xué)時(shí)。

項(xiàng)目任務(wù)四 編程調(diào)試

實(shí)施內(nèi)容：

1. 工件位置及編碼器輸出脈沖當(dāng)量測(cè)試。

2. 高速計(jì)數(shù)器指令向?qū)гO(shè)計(jì)。

3. 分料主程序設(shè)計(jì)。

4. 推料子程序設(shè)計(jì)。

5. 分料狀態(tài)指示程序設(shè)計(jì)。

6. 調(diào)試及程序優(yōu)化。計(jì)劃學(xué)時(shí)：12學(xué)時(shí)。

項(xiàng)目任務(wù)五 創(chuàng)新設(shè)計(jì)

實(shí)施內(nèi)容：分出不同套件。計(jì)劃學(xué)時(shí)：4學(xué)時(shí)。

四、 項(xiàng)目工作單

在實(shí)施過(guò)程中學(xué)生要完成工作單的填寫，及時(shí)了解自己在任務(wù)完成過(guò)程中的表現(xiàn)和完成情況，便于總結(jié)和今后的學(xué)習(xí)。這里仍然以分揀單元安裝與調(diào)試項(xiàng)目為例介紹項(xiàng)目工作單的設(shè)計(jì)。

Jigsaw小組討論工作單

子任務(wù)一 傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用

（1）光電傳感器的工作原理及接線方式。

（2）光纖傳感器的工作原理及接線方式。

（3）電感傳感器的工作原理及接線方式。

（4）旋轉(zhuǎn)編碼器的工作原理及接線方式。

（5）光電、光纖、電感、編碼器等傳感器在分料單元中的作用。

（6）根據(jù)皮帶輪直徑、編碼器分辨率計(jì)算電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周皮帶走多遠(yuǎn)。

子任務(wù)二 變頻器的應(yīng)用

（1）變頻器可通過(guò)哪些方式來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速？簡(jiǎn)述變頻器的工作原理。

（2）使用模擬量控制變頻器的相關(guān)參數(shù)及其含義。

（3）變頻器的參數(shù)設(shè)置方法。

（4）變頻器接線端子的功能（電機(jī)、開關(guān)量、模入、模出）。

子任務(wù)三 分料單元?dú)鈩?dòng)組件

（1）雙作用直線氣缸的工作原理，常用的氣缸類型還有哪些？

（2）二位五通電磁閥的工作原理，常用的電磁閥類型有哪些？

（3）簡(jiǎn)述單向節(jié)流閥的工作原理。

（4）設(shè)計(jì)分料單元?dú)鈩?dòng)原理圖。

子任務(wù)四 高速計(jì)數(shù)器指令

（1）高速計(jì)數(shù)器指令功能、工作模式。

（2）PLC高速計(jì)數(shù)器指令向?qū)У氖褂谩?/p>

（3）使用PLC高速計(jì)數(shù)器存儲(chǔ)編碼器脈沖的程序設(shè)計(jì)。

子任務(wù)五 PLC模擬量指令

（1）西門子S7-200模擬量指令功能。

（2）PLC給變頻器送模擬量信號(hào)控制變頻器運(yùn)行頻率。

分揀單元運(yùn)行狀態(tài)調(diào)試工作單

啟動(dòng)按鈕按下后

HL1指示燈是否點(diǎn)亮；HL2指示燈是否常亮；進(jìn)料口有料時(shí)傳送帶是否正常轉(zhuǎn)動(dòng)，編碼器是否正常工作；檢測(cè)為金屬物料、白色物料、黑色物料時(shí)，傳送帶是否停止，分別推向哪個(gè)工作槽；料倉(cāng)沒(méi)有工件時(shí)，供料動(dòng)作是否繼續(xù)。以上動(dòng)作如不能正常工作，分析其原因并給出解決方法。

停止按鈕按下后

HL1指示燈是否常亮；HL2指示燈是否熄滅；工作狀態(tài)是否正常。如不能正常工作分析其原因并給出解決方法。

五、 項(xiàng)目考核

過(guò)程考核是項(xiàng)目化考核評(píng)價(jià)的重要組成部分，它將知識(shí)、能力、素質(zhì)的考核融入到項(xiàng)目完成過(guò)程中，突出實(shí)踐技能的考核。本項(xiàng)目化教學(xué)考核評(píng)價(jià)體系包含理論知識(shí)考核、過(guò)程考核、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目考核三部分，權(quán)重如下所示。

期末總成績(jī)=0.2×理論知識(shí)考核+0.5×過(guò)程考核+0.3×實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目考核

三項(xiàng)考核內(nèi)容中只有過(guò)程考核最難掌控，因此這里只對(duì)過(guò)程考核做詳細(xì)說(shuō)明。

過(guò)程考核中，每個(gè)小組負(fù)責(zé)資料整理匯報(bào)的成員，需要準(zhǔn)備匯報(bào)PPT，總結(jié)項(xiàng)目的完成情況，項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方案，小組團(tuán)隊(duì)合作情況，知識(shí)點(diǎn)掌握情況等。同學(xué)給予評(píng)價(jià)，老師給予指導(dǎo)點(diǎn)評(píng)。在項(xiàng)目總結(jié)完成后，老師在每組中抽查2～3名學(xué)生進(jìn)行提問(wèn)，其中被提問(wèn)的學(xué)生所回答的問(wèn)題一定不是項(xiàng)目開始時(shí)下發(fā)到他手中的那個(gè)任務(wù)。其他項(xiàng)目的考核評(píng)價(jià)與此相同，過(guò)程考核成績(jī)?nèi)缦拢?/p>

過(guò)程考核成績(jī)=15%×自我評(píng)價(jià)+15%×同組評(píng)價(jià)+70%∑8i=1Xi

六、 教學(xué)效果

我院本課程項(xiàng)目化教學(xué)已經(jīng)實(shí)施多年，成效也頗為顯著，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣較之前濃厚了，動(dòng)手能力也增強(qiáng)了，其中參加省市及全國(guó)各類相關(guān)技能大賽上手特別快，并多次獲獎(jiǎng)，授課教師也普遍反映良好。真所謂“學(xué)生自學(xué)能力提高了，老師輕松了”！通過(guò)多輪的項(xiàng)目化教學(xué)實(shí)施，目前我院的PLC技術(shù)課程的項(xiàng)目化教學(xué)已基本形成理論，為其他課程的教學(xué)設(shè)計(jì)提供研究基礎(chǔ)。