機電一體化專業(yè)實訓課程教學的探討

吳秋立

摘 要：文章以宿遷澤達職業(yè)技術學院江南學院機電一體化專業(yè)課程的教學為例，針對傳統(tǒng)實訓教學中存在的學生學習興趣不持久、實訓變成應付式、實訓操作簡單化、實訓結果理想化、考核評價欠客觀、不能反映學生真實水平等問題，提出隨著虛擬現(xiàn)實技術的出現(xiàn)，為實訓教學提供了新的思路，基于虛擬仿真技術，設計并實現(xiàn)了虛擬仿真實訓教學系統(tǒng)平臺，對機電一體化專業(yè)課程中存在的問題提出新的解決思路。

關鍵詞：虛擬仿真技術;機電一體化;實訓教學

0 ? 引言

本研究致力于解決專業(yè)課程難度與學生基礎之間的矛盾，強調(diào)專業(yè)職業(yè)技能訓練對學生的提升，體現(xiàn)實訓教學對教學質(zhì)量的幫助，體現(xiàn)實訓教學對年青教師的作用。

1?機電一體化專業(yè)實訓課程

1.1 ?學院現(xiàn)有機電專業(yè)現(xiàn)狀

宿遷澤達職業(yè)技術學院江南學院是一所民辦高職院校，機電一體化專業(yè)有基礎專業(yè)課，核心專業(yè)課共計20余門，普遍具有抽象枯燥，需要較好的數(shù)學基本功等特點，與高職院校現(xiàn)有學生學習基礎、學習習慣較差形成鮮明的對比。因此部分高職院校提出了根據(jù)學生學習基礎，調(diào)整學習內(nèi)容、降低學習難度、增強學生學習自信心等教學改革思路。而機電一體化專業(yè)教學改革的重心應該是加大實訓課程的內(nèi)容，減少純理論課程說教式的教學方法，做到“做中學，做中教”，而這恰恰需要實訓教學的支持[1]。

1.2 ?現(xiàn)有實訓現(xiàn)狀

學院機電一體化專業(yè)現(xiàn)有電工與電子實訓室一間，電氣線路安裝與調(diào)試實訓室一個，但是一直存在著實訓室面積有限、實訓器材老舊損壞以及實訓老師缺乏等問題，導致很多班級只能分批做實訓，實訓內(nèi)容不足，實訓效果流于形式等問題;更加嚴重的是專業(yè)老師和學生缺乏實訓安全基本的常識;經(jīng)常出現(xiàn)一個老師給30個以上的學生上實訓課，這存在嚴重的安全隱患[2]。

1.3 ?建設虛擬實驗系統(tǒng)的理論意義

仿真（Simulation）技術或者稱為模擬技術，是人們深入認識研究世界客觀存在現(xiàn)象時的一種重要手段。隨著計算機應用技術的飛發(fā)展，促使仿真技術的手段得到了巨大的突破，仿真技術在各個專業(yè)領域的研究、設計、測試、論證過程中發(fā)揮著重要的作用。可以說虛擬仿真技術是現(xiàn)代仿真技術的典型代表應用。

在虛擬仿真實訓系統(tǒng)中，教師和學生可以通過局域網(wǎng)多媒體教學技術來開展多種內(nèi)容和手段的實驗項目。這些實驗項目可以是基礎驗證結果類的實驗，也可以是綜合性開發(fā)設計類的實驗。教師可以根據(jù)學生不同的情況控制實驗的難度，學生也不需要做出實際電路板后才能驗證設計是否合理有效。

2 ? 機電一體化專業(yè)教學改革

2.1 ?改革的新思路和新方法

筆者通過分析當前宿遷澤達職業(yè)技術學院與機電一體化專業(yè)理論課程教學和實訓課程教學之間存在的具體矛盾，總結出實訓課程教學亟須改革的具體內(nèi)容。在研究實訓課程教學過程中產(chǎn)生的問題和宿遷澤達職業(yè)技術學院學生的具體情況，提出運動虛擬仿真軟件建設虛擬實訓系統(tǒng)來解決一定實際當中比較難調(diào)和的矛盾，并通過教學效果比較的方式，來觀察學生和調(diào)查教師對于傳統(tǒng)實訓課的上課模式和虛擬仿真實訓系統(tǒng)的上課模式的接受程度和滿意度，為學院機電一體化專業(yè)教學改革提供新的思路和新的辦法。

2.2 ?采用虛擬仿真軟件進行實訓

當前，在中專教學階段，以“電氣設備安裝與調(diào)試”（“電機與電力拖動”）這門課為對象，參照以江蘇省學業(yè)考試標準為指導標準，利用虛擬仿真軟件來為學生反復練習提供條件。在軟件中練習的優(yōu)勢在于：（1）不需要實訓教師提前準備實訓設備。學生只要有一臺電腦就可以進行實訓。（2）不需要產(chǎn)生耗材。每一次接線都是在電腦上完成的，即節(jié)約耗材又節(jié)約時間，等學生完全掌握接線原理圖之后再進行實物接線，提高成功率。（3）不需要擔心實訓安全問題。所有實訓結果都是通過軟件仿真出來的，既可以讓學生看到最后的實訓效果，又不會發(fā)生電氣和機械安全事件[3]。

在大專教學階段，以專業(yè)性較強的“單片機原理及應用”“數(shù)控機床”等課程為對象，參照機電一體化專業(yè)人才培養(yǎng)方案，以現(xiàn)在企事業(yè)單位用人需求為導向，充分考慮當前無人機和物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展趨勢，利用虛擬仿真軟件設計出多個在宿遷澤達職業(yè)技術學院現(xiàn)有條件下無法開展和難以見到成果的實訓項目的硬件電路和仿真軟件，并以實訓指導書的形式加以推廣，為工科類專業(yè)的教學改革和青年教師科研項目建設新的思路和方法。

2.3 ?實訓改革的創(chuàng)新之處

（1）利用虛擬仿真技術來解決現(xiàn)有實訓條件的不足。在不增加學院預算負擔和學院場地有限等不利條件下，爭取更多的實訓內(nèi)容和更好的教學效果。

（2）建設青年教師科研的新平臺。作為高職院校，特別是宿遷澤達職業(yè)技術學院這樣的民辦高職院校，青年教師的科研能力一直得不到有力的支持;而虛擬仿真實訓系統(tǒng)可以充分調(diào)用豐富的硬件庫里硬件元器件來為青年教師的科研項目提供仿真數(shù)據(jù)。

（3）虛擬平臺化管理的未來。在互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術飛速發(fā)展的今天，足不出戶就能完成工作和生活已經(jīng)越來越成為常態(tài)。因此當虛擬仿真軟件和服務器-客戶端的形式，加上現(xiàn)有的仿真實訓項目相結合就可以做到在寢室里就能完成實訓教學的項目，打破了空間和時間的限制，為教師課堂管理提供了更靈活的選擇，同時也為提高宿遷澤達職業(yè)技術學院教學質(zhì)量，為學生多學習現(xiàn)代化技術，將來更好的就業(yè)提供幫助。

3 ? 不同年級的實訓課程及過程

3.1 ?以中專年級的“電機與電力拖動”課程為例

首先，在學期前由教師完成學生專業(yè)課學習調(diào)查問卷發(fā)給學生，總結出學生當前學習專業(yè)課遇到的問題和存在的癥結。

其次，按照年度計劃依據(jù)“2020年江蘇省中等職業(yè)學校學生學業(yè)水平考試機電類專業(yè)基本技能考試實施方案”的精神和要求，將“電氣線路安裝與調(diào)試”考試科目的內(nèi)容融入中專年紀“電機與電力拖動”授課課程中，在授課過程中分為電氣設備認知與拆裝;電氣線路原理圖認知與理解掌握;具體電氣線路的安裝與調(diào)試3個部分內(nèi)容。

再次，利用高教版的“電工技能與實訓仿真軟件”將第一部分電氣設備認知與拆裝的內(nèi)容由仿真軟件在課堂中模擬出來，包括接觸器、電動機的結構認知和基礎拆裝步驟分解。因為仿真實訓系統(tǒng)有實時模擬畫面和提示，能讓學生及時找到不同部件的名稱和拆裝的順序，同時也方便教師分步講解。在第二部分電氣線路原理圖的認知與理解掌握，利用高教版的“電工技能與實訓仿真軟件”的接線功能同步地將電氣原理圖出的電線與實物圖中的電線一一對應提示學生完成接線，提高接線的準確性，同時教師講解接線的注意事項，提升教學效果。

最后，通過調(diào)試功能讓學生看到正確接線后電動機的不同功能的效果。在軟件上多次練習之后，再去電氣線路安裝與調(diào)試實訓室完成傳統(tǒng)的實訓課程，能提升學生的接線成功率。

通過2019中專國防機電班39位同學的驗證，80%的同學可以一次就能正確地完成接線要求。

3.2 ?以大專年級“單片機原理及應用”課程為例

首先，在學期前由教師完成學生專業(yè)課學習調(diào)查問卷發(fā)給學生，總結出學生當前學習專業(yè)課遇到的問題和存在的癥結。

其次，按照年度計劃依據(jù)“機電一體化專業(yè)人才培養(yǎng)方案”的精神和要求，將“單片機原理及應用”課程確立為機電一體化專業(yè)畢業(yè)設計的科目之一，要求學生在上課的同時完成相關的畢業(yè)設計。因此，要求學生不僅要學習課程中的理論部分，更需要把理論和實踐相結合，完成最后的實物設計。

在理論課程中著重講解匯編指令編程部分，先利用proteus軟件設計的單片機基礎類實訓項目完成定時器、存儲器、中斷系統(tǒng)等部分的學習;再利用proteus軟件設計的單片機綜合類實訓項目，結合電子焊接技術和電子線路設計等內(nèi)容完成最后的畢業(yè)設計內(nèi)容。

3.3 ?以大專年級“數(shù)控加工技術”課程為例

首先，在學期前由教師完成學生專業(yè)課學習調(diào)查問卷發(fā)給學生，總結出學生當前學習專業(yè)課遇到的問題和存在的癥結。

其次，按照年度計劃依據(jù)“機電一體化專業(yè)人才培養(yǎng)方案”的精神和要求，將“數(shù)控機械加工”課程確立為機電一體化專業(yè)畢業(yè)設計的科目之一，要求學生在上課的同時完成相關的畢業(yè)設計。利用斯沃數(shù)控軟件選擇加工異形面的刀具，設置加工順序，然后編寫程序，開始加工。學生在使用軟件模擬加工之前，老師要講解安全生產(chǎn)的重要性，這也是非常重要的。

4 ?結語

虛擬仿真實訓教學系統(tǒng)在中職高職的機電一體化專業(yè)課教學中可以使電氣設備有關專業(yè)的教學成本降低，提高訓練水平，在沒有設備的情況下完全能夠讓學生進行仿真實訓練習。對于有設備的專業(yè)可以先通過該系統(tǒng)進行訓練，然后在結合實際設備進行安全操作，以有效避免安全問題。在教育教學中應用仿真系統(tǒng)對推動學習手段、方式方法都有很好的影響。

[參考文獻]

[1]鄭仕華.關于高職院校利用虛擬實訓室的思考[J].經(jīng)濟研究導刊，2010（31）：297-298.

[2]孫愛娟.職教領域虛擬仿真教學資源建設與應用探析[J].中國電化教育，2012（11）：109-112.

[3]駱其城，趙國信，李柏輝.“互聯(lián)網(wǎng)+”時代虛擬仿真實訓教學資源的建設[J].廣西廣播電視大學學報，2020（5）：7-11.

（編輯 姚 鑫）