基于移動物聯自主學習平臺的機電一體化技術與系統課程的改革研究

李嫄

摘要：本次教改研究以轉變教育觀念為先導，構建虛擬仿真教學環境，搭建信息化教學平臺，形成數字化環境下符合學生成長特點的實訓方式。最終賦予學生更多的跨時空學習資源，讓每個學生都能隨時隨地享受個性化的優質教育，感受到“教師總在我身邊”，形成更加完美、平等、和諧的師生關系。

關鍵詞：自主學習平臺；移動物聯；機電一體化；虛擬仿真

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）38-0160-02

一、研究背景

隨著“工業4.0”概念在德國的提出，以“智能工廠、智能制造”為主導的第四次工業革已經悄然來臨。機電一體化正是這場新技術革命中產生的新興領域。而機電一體化技術與系統正是機電一體化專業的專業課。

以《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020）》為指導，以《廣東省人民政府關于創建現代職業教育綜合改革試點省的意見》（粵府[2015]12號）、《廣東省現代職業教育體系建設規劃（2015—2020年）》（粵教改辦[2015]11號）為依據，本課程改革主動適應珠江三角洲地區構建現代產業體系的要求，堅持以服務為宗旨、就業為導向、走產學研結合的發展道路。對“機電一體化技術與系統”進行課程改革，創建“一體多能”的機電一體化綜合實訓室。與企業聯合開發移動物聯自主學習平臺等現代化教學平臺，緊跟政策指引。

二、課程改革的思路

1.打破傳統課程教學模式，探索全新課程教學模式。教學改革首先要轉變教師的教育觀念，打破傳統的以教師為中心、以教授理論知識為主的教學模式，逐步實現以學生自學為主，教師導學為輔，多種教學資源綜合運用，實踐教學技能培養為核心的項目化創新教學模式。同時要增強學生學習的自主性，即使沒有教師在實訓室，只要學生遇到問題，就能隨時解決，總能感覺到教師就在身邊，提升教學的互動效能。

2.依托我院的機電技術服務中心，提升社會服務能力。機電一體化技術與系統課程的改革既提升了實訓硬件條件，也為科研和校企合作提供良好的平臺，為逐步提升機電專業社會服務能力創造了良好的條件。

項目建設后，與韶關市高技能訓練基地形成互補，完成對社會人員的再就業技能培訓，并對在崗企業人員進行專業技能培訓，服務于地方機電產業及經濟發展。

3.課程教學要對接學生將來的就業崗位。學生畢業后的就業崗位是機電設備安裝與調試，在崗位中將面臨大量機電設備的安裝、調試和維修，以及一般的機電設備維護與保養等工作，要求學生能分析機電設備內部結構和電氣原理，并且能動手操作。所以在教學過程要讓學生自己動手拆裝機電設備，從而掌握相關知識。

三、課程改革特色

1.教學內容具有較強的針對性與適用性。在設計本課程的教學內容時，應針對機電設備中的行業企業崗位來設計，常見的崗位有自動化生產線裝調、機電設備的維修與保養、機電產品的電氣原理圖設計和氣路設計、機電一體化系統中的可編程控制器、步進電機、伺服電機、傳感器、機械傳動系統的控制和調試等。這些內容是學生在將來的工作崗位上經常會遇到的問題，要與學生的工作內容充分銜接。

2.提高教師對機電一體化專業技能的全面認知。學校普遍存在的問題是很多教師“從學校到學校”，缺乏真實崗位的歷練。針對這種情況，學校應該與企業聯合鼓勵教師利用寒暑假的時間到企業頂崗實習。“雙師型”仍然不足：學校可以從企業招聘優秀的工程師，從企業經營管理的角度去審視每個崗位需要的職業技能。

3.讓學生在企業崗位實境中，得到職業技能的鍛煉。（1）建真實的崗位：場地建設圍繞企業各職能工作崗位進行設計與實施。（2）設真實的場景：教學校本開發以典型工作任務為線索。（3）用真實的流程：教學安排根據企業工作任務由淺入深。（4）采用真實的體驗形式、靈活的教學手段，促使學生主動感悟，印象深刻。（5）以實際工作任務為載體講授機電一體化技術的實踐內容。本課程主要以模塊化自動生產線為例，包括加工檢測單元、裝配單元、分揀單元，這部分是本課程的重點。自動生產線每個模塊均由一臺PLC控制，可自成一個獨立的機電一體化系統，連接起來可組成自動化模擬生產線。下面舉一個由4個模塊構成的自動線：A模塊模擬生產A型零件，A型零件貯存于立式塔柱內以人工放料的方式輸入，A型零件有金屬與鐵氟龍塑料的，并有不同的顏色。當A型零件掉入卡槽后由推料汽缸推向下一個工位，物料前進途中裝有色標感應開關，可通過此傳感器的設定來決定是否讓此工件流入下一道工序，不符合條件的工件由排料汽缸將其排出，符合條件的則流入下一沖孔工藝，沖孔完成后由旋轉汽缸用真空吸送的方式將A型工件輸送至順時針運轉的小轉盤，在轉盤的最后一個工位由C模塊中的曲軸機械手將其吸起，并輸送至大轉盤上方等待B模塊B型零件的到來。B模塊模擬生產B型零件，B型零件貯存于立式塔柱內以人工放料的方式輸入，B型零件有金屬與鐵氟龍塑料的，并有不同的顏色。當B型件掉入卡槽后由推料汽缸推向下一個工位，物料前進途中裝有色標感應開關，可通過此傳感器的設定來決定是否讓此工件流入下一道工序，不符合條件的工件由排料汽缸將其排出，符合條件的工件則由二維運動機構組成的夾子汽缸將其輸送至柔性皮帶的傳動工位，柔性皮帶轉動將工件輸送至最前端，在此工位再由另一個二維汽缸組合機構的夾子將B型工件送至模塊C的大轉盤組合槽中。當B型工件在C模塊的大轉盤組合槽內逆時針轉至A模塊輸送過來的工位槽時，C模塊的曲軸組合機構動作，吸起由A模塊輸送過來，A型工件直接組合到B型工件內。A與B工件組裝完畢后，轉盤逆時針轉動工件進入到補壓組裝的機構位置，補壓組裝機構將完成A與B工件的補充裝配。隨后將工件輸送至組合檢測位置，通過傳感器識別技術分辨出A與B工件的組合屬性情況，組合屬性為金屬件與金屬件的組合、金屬件與塑膠件的組合、塑膠件與金屬件的組合及塑膠件與塑膠件的組合共4種。組合屬性信號將實時傳輸給D模塊，D模塊的三軸機械手將根據C模塊傳來的組合信號將這4種不同組合的工件分別存儲在四層立體倉庫中。每放一個工件在人機界面中都會有信息顯示，當某個倉庫放滿時，倉庫托盤將伸出不再收倉。機器發出蜂鳴提醒操作員進行人工清理。（6）與企業聯合開發移動物聯自主學習平臺。通過先進的移動通信技術與移動計算技術，依托移動學習終端和專業網絡平臺，在總結移動學習的內涵特征、構建方略、實施操作和評價管理的同時，聚焦實訓教學過程中移動學習框架的架構、移動學習資源的開發與整合、移動學習策略與實施以及移動學習的管理與評價，探索面向未來的最佳學習模式和教學模式，形成數字化環境下符合學生成長特點的實訓方式，最終賦予學生更多的跨時空學習資源，提升教學的互動效能，讓每個學生都能隨時隨地享受個性化的優質教育，感受到“教師總在我身邊”，形成更加完美、平等和諧的師生關系，為加速提升學校師生的信息素養，推進學校整體內涵的進一步提升起到更加有效的引領作用。

四、課程教學實施

1.教學要求。課程教學要對接實際企業崗位，堅持以學生為中心、做中學、學中做的教學理念。充分利用現代教育技術，實現理論學習與操作實踐一體化教學；充分結合實際崗位工作任務，實施真實的項目化教學，開展企業崗位能力內容培訓和業績考核。

2.教學組織形式。強化現場教學，改革教學方法，創新教學手段和教學模式：集中講授以任務驅動、項目實施、案例分析等，突出培養學生解決和分析實際問題的能力；加強數字化資源、仿真資源等教學資源的開發與利用；教學手段應多元化，運用網絡教學，多媒體教學，引入企業和學校遠程資源。

3.課程改革的預期效果。創建“一體多能”的機電一體化綜合實訓室，提升學校實訓條件，縮小實訓條件與企業生產之間的距離，形成設備技術力量上的無縫對接。聯合企業共同開發移動物聯自主學習平臺，最終賦予學生更多的跨時空學習資源，提升教學的互動效能，讓每個學生都能隨時隨地享受個性化的優質教育，感受到“教師總在我身邊”，形成更加完美、平等和諧的師生關系，為加速提升學校師生的信息素養，推進學校整體內涵的進一步提升起到更加有效的引領作用。

參考文獻：

[1]陳英俊.“機電一體化設計基礎”課程教學內容創新設計分析[J].中國電力教育，2014，（11）：94-95.

[2]陳成軍，李東年.機電一體化系統設計案例教學研究與實踐[J].大學教育，2017，（09）：54-56.