機電專業技能大賽 與課堂教學相互促進的實踐與研究

付秀

（江蘇省宿城中等專業學校，江蘇 宿遷 223800）

《關于深化職業教育改革的若干意見》指出：要圍繞我國經濟社會高質量人才需求，深入推進教學模式改革，積極探索“課證賽創”融通的育人模式。職業技能大賽作為全國性競賽，不僅僅是一場簡單的比拼，更是一次師生全方位的提升。我校一直高度重視技能大賽工作，并將職業技能大賽的內容融入到各個專業的課堂教學中，通過賽教結合、賽考結合，不斷完善特色人才培養體系，真正將學生培養成為具有“實用理論、精益技能、創新思維、良好人格、健康體魄”的高素質技能型人才。筆者結合機電一體化組裝與調試項目經驗，具體探討技能大賽與課堂教學的相互促進。

1 技能大賽與課堂教學融合對專業教學的重要性

1.1 有利于促進課程教學的改革

機電一體化組裝與調試項目采用的是理實一體的競賽方式，要求學生能夠按照圖紙組裝機電一體化設備及相關部件、按照機電一體化設備的電氣控制原理圖連接電路、根據機電一體化設備的工作說明及要求編寫PLC控制程序、制作觸摸屏頁面和設置參數，實現對機電一體化設備的監控與調試，最終達到任務書規定的工作要求和技術要求。顯而易見，一個競賽題目，就是一個典型的項目任務，將技能大賽與課堂教學融合起來，讓學生應用相關的理論知識和工作過程知識，完成機電一體化設備組裝與調試任務，有利于加強理論與實踐的結合，這也正是職業學校專業課程教學的改革方向。

1.2 有利于培養和激發學生學習興趣

將技能大賽與專業課堂教學進行有機融合，不但能鞏固學生所學理論知識，更為重要的是能激發學生興趣和競賽熱情。每年參加全國職業學校技能大賽的學生數不勝數，這充分證明了學生對技能競賽的參賽熱情。傳統枯燥的教育模式，讓學生缺乏學習積極性，而在機電一體化組裝與調試項目的學習中，學生能充分意識到知識學習的重要性，同時也能讓他們切身體驗知識的運用和實踐，進一步培養了他們學習的興趣和信心。

2 機電一體化組裝與調試技能大賽與課堂教學的融合路徑

2.1 項目定位

結合學生實際水平和歷年機電一體化組裝與調試技能大賽題目，我們精心制定了以下項目：

(1) 項目一：轉盤、警示燈的組裝與調試；

(2) 項目二：機械手控制系統的組裝與調試；

(3) 項目三：物料分揀控制系統的組裝與調試；

(4) 項目四：自動化生產線的綜合應用；

(5) 項目五：人機界面操作。

學生通過項目一的學習，掌握簡單機電設備的拆裝、可編程邏輯控制器的程序設計、電路連接等基本技能；通過項目二的學習，進一步掌握氣動技術、傳感檢測技術、機械拆裝等知識和技能；通過項目三、四、五的學習，學習分揀控制系統和自動化生產系統的組裝與調試技術。本文以項目二為例，具體分析機電一體化組裝與調試項目的教學過程。

2.2 項目處理

結合機電專業人才培養要求及企業機械手控制系統安裝與調試的工作過程，采取化整為零、化難為易的方式，將項目二繼續細化分為3個子項目，以便降低學習難度，幫助學生更好地完成學習任務。

項目二：機械手控制系統的組裝與調試

(1) 子項目一：氣動機械手的拆裝（6課時）；(2) 子項目二：氣動機械手的調試（6課時）；(3) 子項目三：機械手控制系統的綜合訓練（6課時）。

2.3 項目目標

2.3.1 知識目標

（1）掌握可編程邏輯控制器、傳感器、氣動系統及機械拆裝等基本知識；

（2）能識讀機械手控制系統的機械安裝圖、氣動系統圖及電氣控制圖；

（3）掌握可編程邏輯控制器程序的編寫方法。

2.3.2 能力目標

（1）能獨立拆裝機械手的搬運機構；

（2）能用可編程邏輯控制器控制檢測機械手的動作；

（3）能裝調機械手控制系統的電氣控制回路和氣動回路；

（4）能實現機械手控制系統的裝調與維護。

2.3.3 素質目標

（1）能養成互幫互助、團隊協作的能力。

（2）能養成嚴格遵守技能大賽各項規則的職業意識。

2.4 項目教學

2.4.1 工作任務書

通過分析某企業機電一體化機械手控制系統的工作過程及崗位要求，將典型的工作任務轉化為工作任務書，最后通過亞龍235A型光電機體一體化實訓裝置完成項目任務。

2.4.2 任務要求

按照組裝圖紙組裝設備，滿足機械手控制系統要求；按照氣動系統連接氣路、分配I/O地址、繪制電氣原理圖、編寫plc順序結構步進程序、設置系統參數，并進行設備調試，滿足圖紙的技術要求。

圖1

2.4.3 工作要求

按照機械手控制系統的組裝與調試項目要求，機械手控制系統能夠在plc程序的帶動下模擬人手進行物料抓取、搬運及釋放等過程。具體工作要求為：

第一步，復位。在plc通電后，機械手自動恢復到初始狀態。

第二步，啟動。在機械手復位后，啟動機械手控制系統開關按鈕，設備開始運行。

第三步，工作。當設備開始運行后，如果在工件平臺上有物料，機械手開始懸臂伸出，并下降手臂，到達位置后，氣爪加緊并延時1秒，接著手臂開始上升；到達位置后，機械手開始整體右擺，當到達位置后，懸臂開始回縮，到位后，機械手開始整體左擺，并回到初始位置，進行下一個循環的工作。

第四步，停止。當沒有物料后，按下停止按鈕，機械手控制系統停止工作。

2.4.4 教學過程

（1）課前準備環節

教師搜集與項目相關資料，并錄制機械手控制系統的演示操作微視頻，制作項目任務書，在課前發放給學生，學生利用課余時間閱讀資料、觀看視頻和分析任務。

（2）新課引入環節

一是利用多媒體播放機械手控制系統的工作過程視頻，學生認真觀察視頻，小組分析機械手控制系統工作過程包括：復位、氣動、工作及停止，將分析結果以口頭表達的方式呈報給老師和其他同學，其他小組認真聽講，并提出自己的分析結果，最后通過小組與小組的討論，得到統一結果。

二是利用多媒體演示各硬件設備的相關圖片，讓學生在從圖片中找到機械手搬運機構、電磁閥、氣源、傳感器等硬件設備，并小組討論各個設備的工作原理及選型依據，比如機械手搬運結構主要是由固定支架、旋轉氣缸、手臂提升氣缸、懸臂伸縮氣缸、氣動手爪氣缸等部件組成。氣源組件主要是由調壓閥、空氣干燥器、油霧分離器、空氣過濾器等部件組成。

（3）計劃準備環節

一是選擇元件。從材料箱中自行選擇合適的機械手支架、懸臂氣缸、手臂氣缸、手爪氣缸、傳感器、電磁閥、磁性開關、氣源組件、電源、plc等元器件及相關模塊，并按照名稱、數量、單位、型號等字段進行歸類整理，填寫任務書中的元器件清單。在此過程中，教師進行巡回指導，指導學生有序地尋找元器件及相關模塊，并規范地填寫所有設備清單表格，體現項目操作的嚴謹化、規范化。

二是分配I/O地址。小組討論系統所需I/O端口的總數，并進行I/0分配方案的制訂，填寫I/O分配表。

（4）元器件測試環節

以電感傳感器的測試方法與步驟為例，采用直接講授法和操作演示法，將測試元器件的方法與步驟灌輸給學生，然后引導學生結合任務書中測試表格，對元器件進行測試，若發現元器件的簡單故障，可以自行排除或維修；若元器件損壞，可及時向教師登記更換。

（5）實施環節

首先，由教師帶領學生分析機械裝配圖、氣動圖及電氣控制圖，明確圖中的尺寸要求、工作原理及注意事項；然后，教師通過講授的方式，向學生布置項目任務，學生結合任務書以小組為單位討論各步驟的操作細節。

第一步：機械手設備的拆裝。小組討論拆裝機械手的方案，在討論結束后，每個小組的實施方案進行匯報與比較，最后選擇最佳方案進行實施。

第二步：氣動機械手的調試。教師以一個工位進行示范，向學生演示根據氣動系統連接氣路的基本步驟及方法，然后進行軟件調試。教師根據機械手控制系統的要求，讓學生首先畫出相應的程序流程圖，然后進行plc程序編寫，教師巡回指導。

第三步：細節及程序的優化。通過實物投影，對各個小組的具體流程、編程結構等方面進行討論，幫助學生優化細節與程序。

（6）評價反饋環節

在評價反饋環節中，教師采用過程性評價及多元評價相結合的方式，根據項目任務評價表，引導學生進行評價。

3 結語

以賽促教、以賽促學，是促進學生職業能力提升的有力抓手。教學是學校的中心工作和教師的第一責任，技能大賽是基于規則的競技活動，比賽源于日常教學，技能大賽與課堂教學的相互促進，更能推動人才培養模式的創新，彰顯職業教育成效。