典型模塊設(shè)計(jì)模式的實(shí)踐與探索

周輝

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?自動(dòng)生產(chǎn)線安裝與調(diào)試是一門將電機(jī)控制、PLC技術(shù)、傳感器檢測(cè)等多學(xué)科緊密相聯(lián)的專業(yè)技術(shù)課程，其綜合性與實(shí)踐性很強(qiáng)。針對(duì)當(dāng)前課程教學(xué)中存在的實(shí)際問(wèn)題，結(jié)合《中國(guó)制造2025》行動(dòng)計(jì)劃及湖南省‘雙一流建設(shè)對(duì)高素質(zhì)技術(shù)技能人才的需求情況，提出了將典型模塊設(shè)計(jì)引入自動(dòng)生產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程教學(xué)中的方法。對(duì)提高教學(xué)效果，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與新技術(shù)開發(fā)能力，為同類課程的教學(xué)改革提供了借鑒。

[關(guān) ? ?鍵 ? 詞] ?典型模塊設(shè)計(jì);自動(dòng)生產(chǎn)線安裝與調(diào)試;教學(xué)效果

[中圖分類號(hào)] ?G712 ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] ?A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號(hào)] ?2096-0603（2019）32-0308-02

一、背景

自動(dòng)生產(chǎn)線是將電子電工技術(shù)、傳感器檢測(cè)技術(shù)、PLC技術(shù)、液壓與氣動(dòng)技術(shù)等集于一體而形成的一代新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。具有高精度、高效率和高柔性的特點(diǎn)。目前自動(dòng)生產(chǎn)線已經(jīng)在各種機(jī)械加工設(shè)備和工業(yè)控制領(lǐng)域中廣泛地應(yīng)用，現(xiàn)代集團(tuán)公司或大型企業(yè)極需自動(dòng)化領(lǐng)域中專業(yè)開發(fā)人員和維修技術(shù)人才，在這種需求形勢(shì)下，自動(dòng)生產(chǎn)線安裝與調(diào)試或同類型課程已成為各職業(yè)院校相關(guān)專業(yè)都要開設(shè)的一門專業(yè)技術(shù)課。

我院于2011年開設(shè)自動(dòng)生產(chǎn)線安裝與調(diào)試。這門課程綜合應(yīng)用能力高、實(shí)踐性強(qiáng)，需要對(duì)自動(dòng)生產(chǎn)線的實(shí)驗(yàn)配套設(shè)施動(dòng)手操作和上機(jī)調(diào)試。我們?cè)趯?duì)學(xué)生跟蹤調(diào)查過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)他們?cè)趰徫坏膽?yīng)用能力及實(shí)踐能力上主要存在以下問(wèn)題。

1.機(jī)強(qiáng)電弱。在自動(dòng)生產(chǎn)線設(shè)備或其他類似裝備中機(jī)械、氣路等裝調(diào)部分能力突出。但在電氣控制、檢測(cè)機(jī)構(gòu)、PLC控制系統(tǒng)調(diào)試包括梯形圖設(shè)計(jì)與編程較弱，甚至個(gè)別學(xué)生對(duì)自動(dòng)生產(chǎn)線這種新技術(shù)絲毫不了解，這種不平衡的能力，不僅影響學(xué)生個(gè)體崗位適應(yīng)能力，還直接影響學(xué)校的社會(huì)品牌。

2.由于自動(dòng)生產(chǎn)線是多門技術(shù)集于一體而形成的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置，控制要求極為復(fù)雜。學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力差：對(duì)控制要求不能從原理入手進(jìn)行系統(tǒng)性的分析。

針對(duì)以上現(xiàn)象，經(jīng)座談會(huì)、面對(duì)面等形式交流與分析，總結(jié)幾點(diǎn)原因：（1）自動(dòng)生產(chǎn)線涉及的學(xué)科多，知識(shí)面廣（含有機(jī)械、電氣、PLC、檢測(cè)等），所招收學(xué)生的素質(zhì)要求必須提高。（2）學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的掌握一般處于某個(gè)孤立點(diǎn)，未形成知識(shí)能力的系統(tǒng)性。（3）實(shí)踐性環(huán)節(jié)練習(xí)太少，必須加強(qiáng)綜合性練習(xí)。經(jīng)多次研討形成決定，必須要進(jìn)行課程改革，提升課程品牌，我們著手將自動(dòng)生產(chǎn)線分解成多個(gè)典型模塊設(shè)計(jì)任務(wù)的方法，使學(xué)生從淺入深、由易到難，從單個(gè)模塊設(shè)計(jì)到完成整個(gè)綜合性實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)。我們?cè)趯?shí)踐中進(jìn)行了一系列探索，取得了良好的成效。

二、目標(biāo)

通過(guò)多次與畢業(yè)生及大中型企業(yè)溝通交流，我們有了清晰的認(rèn)識(shí)。以往課程教學(xué)理論內(nèi)容過(guò)多，重于強(qiáng)調(diào)學(xué)科知識(shí)的系統(tǒng)性和完整性。上機(jī)操作較少或?qū)嵺`性教學(xué)環(huán)節(jié)跟不上，屬于專業(yè)教育而不是專長(zhǎng)教育，脫離了《中國(guó)制造2025》行動(dòng)計(jì)劃及湖南省“雙一流”建設(shè)對(duì)高素質(zhì)技術(shù)技能人才需求情況的宗旨，也使我們的畢業(yè)生“四不象”，無(wú)法勝任企業(yè)交給的工作任務(wù)。以專業(yè)建設(shè)為目標(biāo)，以課程改革為平臺(tái)，我們對(duì)自動(dòng)生產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重組，調(diào)整教學(xué)計(jì)劃，更新教學(xué)大綱，改進(jìn)教學(xué)方法，優(yōu)化評(píng)價(jià)機(jī)制，使其適合職業(yè)教育的需要，更好地滿足企業(yè)的用人需求。

三、實(shí)踐與教學(xué)效果

（一）課程設(shè)置的變革

在具體教學(xué)內(nèi)容上，我們針對(duì)企業(yè)對(duì)高素質(zhì)技能人才的需求，對(duì)自動(dòng)生產(chǎn)線安裝與調(diào)試首先在課程設(shè)置上進(jìn)行調(diào)整，將自動(dòng)生產(chǎn)線分為多個(gè)典型模塊設(shè)計(jì)，模塊又分為基礎(chǔ)部分、核心部分：實(shí)訓(xùn)部分、綜合項(xiàng)目部分?；A(chǔ)部分以構(gòu)建人才培養(yǎng)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)為目標(biāo)，如電子技術(shù)、電工技術(shù)、機(jī)械裝配基礎(chǔ)技術(shù)等。核心部分以培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)知識(shí)能力結(jié)構(gòu)為目標(biāo)，如傳感器檢測(cè)技術(shù)、電氣控制與PLC技術(shù)、液壓與氣路技術(shù)等。實(shí)訓(xùn)部分以培養(yǎng)學(xué)生單元模塊課程應(yīng)用能力和實(shí)踐能力為目標(biāo)，包括：（1）供料單元模塊。具體分為：①供料單元機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)、安裝與調(diào)試。②供料單元控制電路的原理、連接與調(diào)試。③供料單元?dú)饴房刂苹芈钒飧纂姶砰y的結(jié)構(gòu)、連接與調(diào)試。④供料單元接近開關(guān)的工作原理、連接與調(diào)試。⑤供料單元PLC的編程、設(shè)計(jì)與調(diào)試。（2）加工單元模塊。具體分為：①加工單元包括沖壓機(jī)構(gòu)的機(jī)械部分結(jié)構(gòu)、安裝與調(diào)試。②加工單元控制電路的原理、連接與調(diào)試。③加工單元?dú)鈩?dòng)控制回路包括沖壓氣缸的結(jié)構(gòu)、連接與調(diào)試。④加工單元漫射式光電開關(guān)的工作原理、連接與調(diào)試。⑤加工單元PLC的編程、設(shè)計(jì)與調(diào)試。（3）裝配單元模塊。具體分為：①裝配單元包括機(jī)械手的機(jī)械部分結(jié)構(gòu)、安裝與調(diào)試。②裝配單元控制電路的原理、連接與調(diào)試。③裝配單元?dú)鈩?dòng)控制回路包括機(jī)械手的結(jié)構(gòu)、連接與調(diào)試。④裝配單元光纖式光電開關(guān)的工作原理、連接與調(diào)試。⑤裝配單元PLC的編程、設(shè)計(jì)與調(diào)試。（4）分揀單元。具體分為：①分揀單元包括運(yùn)輸機(jī)構(gòu)的機(jī)械部分結(jié)構(gòu)、安裝與調(diào)試。②分揀單元控制電路包括變頻器電路的原理、連接與調(diào)試。③分揀單元?dú)鈩?dòng)控制回路的結(jié)構(gòu)、連接與調(diào)試。④分揀單元電感式、電容式傳感器的工作原理、連接與調(diào)試。⑤分揀單元PLC的編程、設(shè)計(jì)與調(diào)試。⑥分揀單元變頻器參數(shù)設(shè)定。（5）輸送單元模塊。具體分為：①輸送單元包括三維機(jī)械手臂的機(jī)械部分結(jié)構(gòu)、安裝與調(diào)試。②輸送單元控制電路的原理、連接、調(diào)試。③輸送單元?dú)鈩?dòng)控制回路包括三維機(jī)械手臂的結(jié)構(gòu)、連接與調(diào)試。④輸送單元限位開關(guān)的工作原理、連接與調(diào)試。⑤輸送單元PLC的編程、設(shè)計(jì)與調(diào)試。⑥輸送單元伺服電機(jī)及伺服驅(qū)動(dòng)器的連接、調(diào)試及參數(shù)設(shè)定。綜合項(xiàng)目部分以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)自動(dòng)生產(chǎn)線典型模塊設(shè)計(jì)故障診斷及排除、多個(gè)模塊聯(lián)機(jī)運(yùn)行的綜合應(yīng)用能力為目標(biāo)，具體分為：①典型模塊設(shè)計(jì)故障診斷：包括對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行診斷和排除常見電氣故障、氣路故障，機(jī)械故障及參數(shù)錯(cuò)誤。②多個(gè)模塊聯(lián)機(jī)運(yùn)行：自動(dòng)生產(chǎn)線采用PPI協(xié)議的通信方式可以將2個(gè)或2個(gè)以上的典型模塊設(shè)計(jì)聯(lián)機(jī)調(diào)試，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制要求。如下圖所示。

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典型模塊設(shè)計(jì)聯(lián)機(jī)運(yùn)行

學(xué)生可根據(jù)教師提供的模塊控制要求結(jié)合自己專業(yè)的優(yōu)勢(shì)自主實(shí)踐課題，教師重點(diǎn)把握進(jìn)度、節(jié)奏以及個(gè)體的輔導(dǎo)，主體部分由學(xué)生協(xié)作完成并形成典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，當(dāng)然最后的自評(píng)互評(píng)程序是關(guān)鍵的一環(huán)。成績(jī)?cè)u(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)如下：實(shí)驗(yàn)報(bào)告20%，設(shè)計(jì)質(zhì)量50%，自評(píng)互評(píng)成績(jī)20%，6S管理10%，綜合評(píng)定不合格必須重新實(shí)踐。

（二）校本教材開發(fā)

課程改革的目標(biāo)是優(yōu)化人才培養(yǎng)方案、提高教學(xué)質(zhì)量。防止一到實(shí)踐環(huán)節(jié)出現(xiàn)教師“大聲喊”，學(xué)生“靜悄悄”的現(xiàn)象。于是按照專業(yè)培養(yǎng)的特點(diǎn)，引入典型模塊設(shè)計(jì)編寫《自動(dòng)生產(chǎn)線安裝與調(diào)試》，開發(fā)符合學(xué)生實(shí)際的校本課程教材。在教材編寫過(guò)程中，首先編寫了以職業(yè)技能及相關(guān)知識(shí)為內(nèi)容的單元模塊，再以這些單元模塊為基礎(chǔ)進(jìn)行整合，以覆蓋自動(dòng)生產(chǎn)線領(lǐng)域中所需的具體要求。其次，注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，教材能使學(xué)生看得懂，模得著，做得好;充分利用學(xué)生的形象思維強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，貼近學(xué)生的實(shí)際，不要求知識(shí)點(diǎn)的連續(xù)性，但求教師講完某一個(gè)模塊任務(wù)，學(xué)生就掌握這一個(gè)模塊任務(wù)的理論及實(shí)踐，經(jīng)過(guò)幾年的努力，成功編寫出校本教材《自動(dòng)生產(chǎn)線安裝與調(diào)試》，經(jīng)多個(gè)學(xué)期的檢驗(yàn)，均取得了良好的教學(xué)效果。

（三）教學(xué)過(guò)程的變革

1.教學(xué)方法

傳統(tǒng)的職業(yè)教育方式是教師在講臺(tái)上講學(xué)生在講臺(tái)下聽，只研究教的過(guò)程，而不考慮學(xué)和做的過(guò)程;往往是教師講完了，學(xué)生也忘記了，還是不會(huì)做;其次，缺失對(duì)畢業(yè)生及企業(yè)需求實(shí)際性的交流溝通，很多企業(yè)對(duì)畢業(yè)學(xué)生在上崗之前還是要進(jìn)行相關(guān)技能培訓(xùn)，造成企業(yè)的不滿與教育資源的浪費(fèi)。在課程改革指引下，我們貫徹以學(xué)生為主體，采用“做為主體，學(xué)為主線，知識(shí)傳授與實(shí)踐能力培養(yǎng)并重”的原則，以典型模塊設(shè)計(jì)教學(xué)法結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)生產(chǎn)線電氣、機(jī)械、氣路與PLC設(shè)計(jì)等技術(shù)的教學(xué)，使學(xué)生真正掌握這種目前在國(guó)內(nèi)工廠企業(yè)中廣泛應(yīng)用的自動(dòng)生產(chǎn)線設(shè)備，培養(yǎng)出走出校門就基本滿足企業(yè)所需要的高素質(zhì)人才。

2.評(píng)價(jià)體系

學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)在自動(dòng)生產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程體系中起著激勵(lì)導(dǎo)向和質(zhì)量監(jiān)控的作用。我們給學(xué)生的綜合評(píng)價(jià)制度應(yīng)由“單方面”轉(zhuǎn)向“多方面”，建立符合當(dāng)今學(xué)生實(shí)際的成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)體系。有助于學(xué)生素質(zhì)的全面發(fā)展。針對(duì)職業(yè)教育的特點(diǎn)和課程改革的需要，我們堅(jiān)持做到幾個(gè)“結(jié)合”，絕對(duì)評(píng)價(jià)與相對(duì)評(píng)價(jià)相結(jié)合，基礎(chǔ)評(píng)價(jià)與“特長(zhǎng)”評(píng)價(jià)相結(jié)合。在加強(qiáng)過(guò)程管理的同時(shí)，對(duì)過(guò)程評(píng)價(jià)、結(jié)果評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行細(xì)分，客觀反映學(xué)生自動(dòng)生產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程實(shí)踐能力的優(yōu)勢(shì)與不足，為學(xué)生素質(zhì)能力的提升指明方向，提供依據(jù)。

四、結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)生產(chǎn)線安裝與調(diào)試課程教學(xué)難度大、要求高、任務(wù)重、師資能力要求高。在課程教學(xué)實(shí)踐中，我們感謝學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)高度重視、大力支持，更得益于團(tuán)隊(duì)教師的精誠(chéng)團(tuán)結(jié)，是高度的責(zé)任使命感，推動(dòng)了課程教學(xué)的不斷前進(jìn)，我們?nèi)沃氐肋h(yuǎn)。

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◎編輯 馮永霞