李 強(qiáng)

山東理工職業(yè)學(xué)院 山東濟(jì)寧 272067

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光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置在教學(xué)中的應(yīng)用探討

李 強(qiáng)

山東理工職業(yè)學(xué)院 山東濟(jì)寧 272067

摘 要：集最新控制技術(shù)的光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置可以用于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。但在實(shí)際教學(xué)中，光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置并沒有得到充分應(yīng)用并發(fā)揮出其應(yīng)有的價(jià)值。為此可通過構(gòu)建新的課程體系，把光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置應(yīng)用到新課程體系中的每個(gè)環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：光機(jī)電一體化；實(shí)訓(xùn)裝置；課程體系

隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷加快，先進(jìn)的電氣控制設(shè)備自動化生產(chǎn)線在企業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。企業(yè)迫切需要大量從事電氣控制自動化生產(chǎn)線各方面工作的機(jī)電一體化技術(shù)人才。如何提高學(xué)生的綜合能力、創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力，使學(xué)生走向工作崗位時(shí)能夠勝任崗位要求，已經(jīng)成為高職機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)中的一個(gè)重要課題。

實(shí)踐教學(xué)是高職學(xué)生獲得實(shí)踐能力和綜合職業(yè)能力的最主要途徑和手段。實(shí)踐教學(xué)離不開實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的支撐，而傳統(tǒng)的教學(xué)儀器設(shè)備主要為了滿足某門課程驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的需要，缺乏對學(xué)生實(shí)踐動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［1］。在這樣的形勢下，集最新控制技術(shù)的光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置為學(xué)生提供了一個(gè)接近實(shí)際工作的訓(xùn)練平臺。全國職業(yè)技能大賽“自動生產(chǎn)線安裝與調(diào)試”競賽項(xiàng)目，就采用了這種光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置［2］。雖然和其他普通機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)設(shè)備相比價(jià)格昂貴，各職業(yè)院校包括我院還是紛紛采購了類似的光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置，為機(jī)電一體化相關(guān)技術(shù)的實(shí)訓(xùn)提供了有力保障。但經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)該裝置并沒有得到充分的應(yīng)用，沒有給機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的教學(xué)帶來深刻影響。因此積極探索光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置在教學(xué)中的應(yīng)用具有重要意義。

1 光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置簡介

1.1 實(shí)訓(xùn)裝置組成及功能

光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置由鋁合金實(shí)訓(xùn)平臺、送料單元、裝配單元、輸送單元以及分揀單元等部件構(gòu)成?？刂葡到y(tǒng)采用模塊組合式，由PLC模塊、變頻器模塊、觸摸屏模塊、電源模塊以及各種傳感器等組成，可按實(shí)訓(xùn)需要對模塊進(jìn)行靈活組合、安裝和調(diào)試。

光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置的主要功能：通過機(jī)械手臂將供料單元料倉內(nèi)的工件送往加工單元的物料臺，完成加工操作后，把加工好的工件送往裝配單元的物料臺。然后把裝配單元料倉內(nèi)的不同顏色的小圓柱工具嵌入到物料臺上的工件中，完成裝配后的成品送往分揀單元。分揀站根據(jù)工件的材質(zhì)、顏色進(jìn)行分揀。

1.2 實(shí)訓(xùn)裝置特點(diǎn)

光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）設(shè)備直觀：主要設(shè)備均采用直接外露的安裝形式，設(shè)備可以更加直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前，縮短了學(xué)生從教室到工業(yè)現(xiàn)場的過渡和適應(yīng)時(shí)間。

（2）結(jié)構(gòu)靈活：系統(tǒng)采用模塊式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)使用和組合更加靈活，可滿足實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)等多種內(nèi)容要求。

（3）系統(tǒng)性強(qiáng)：本平臺將PLC、觸摸屏、變頻器、工業(yè)交直流傳動、工業(yè)傳感器等工業(yè)現(xiàn)場主要設(shè)備集于一身，能夠真實(shí)模擬工業(yè)現(xiàn)場的各種控制方式。

（4）設(shè)備開放性、擴(kuò)展性強(qiáng)：教師可以根據(jù)自己的教學(xué)需要方便、快速的更換主要設(shè)備。

（5）貼近現(xiàn)場實(shí)際：設(shè)備的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容均為工業(yè)現(xiàn)場主流技術(shù)應(yīng)用，適應(yīng)當(dāng)今控制技術(shù)的發(fā)展。

2 教學(xué)應(yīng)用中存在的問題

光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置作為先進(jìn)的實(shí)訓(xùn)裝置，使用過程中需用到機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)學(xué)習(xí)中所涉及的諸如電機(jī)驅(qū)動、機(jī)械傳動、氣動控制、可編程控制器、傳感器、變頻調(diào)速等多項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)，為學(xué)生提供了一個(gè)典型的系統(tǒng)綜合實(shí)訓(xùn)環(huán)境，可以使學(xué)生掌握的各項(xiàng)專業(yè)知識得到全面、綜合地加深鞏固并靈活應(yīng)用。但在實(shí)際教學(xué)應(yīng)用中，光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置的優(yōu)點(diǎn)卻很難發(fā)揮出來，存在以下問題。

（1）原有課程體系不完善，不能與時(shí)俱進(jìn)，不能與光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置設(shè)計(jì)理念相適應(yīng)。例如，課程體系中沒有與觸摸屏技術(shù)相關(guān)的課程。另外，課程內(nèi)容相對落后，如電動機(jī)課程還是主要學(xué)習(xí)三相異步電動機(jī)，而對伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)涉及很少。結(jié)果造成先進(jìn)的光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置變成了對學(xué)生新技術(shù)啟蒙的工具，無法達(dá)到提高學(xué)生綜合能力的目標(biāo)。

（2）實(shí)訓(xùn)裝置被定位為綜合實(shí)訓(xùn)用裝置，而綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)一般安排在主要專業(yè)課程結(jié)束后的第四學(xué)期或第五學(xué)期。一方面由于以前沒接觸過類似的實(shí)訓(xùn)裝置；另一方面如果前期相關(guān)課程學(xué)習(xí)不扎實(shí)的話，很多學(xué)生就會存在畏難膽怯心理，不能全身心地投入到學(xué)習(xí)中，造成兩極分化嚴(yán)重。

（3）實(shí)訓(xùn)裝置得不到科學(xué)有效使用，由于裝置數(shù)量有限，每臺裝置至少5～8人同時(shí)使用，經(jīng)常出現(xiàn)一人做多人看的情況。然而除了綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)以外，該實(shí)訓(xùn)裝置又基本閑置，可能一學(xué)期都沒有使用。

3 實(shí)訓(xùn)裝置在新課程體系的應(yīng)用

光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置在教學(xué)應(yīng)用中存在的問題，究其原因是沒有把光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置在教學(xué)中的應(yīng)用放在整個(gè)人才培養(yǎng)中科學(xué)規(guī)劃。

3.1 課程體系改革

專業(yè)課程體系是專業(yè)人才培養(yǎng)方案的核心內(nèi)容，也是專業(yè)建設(shè)的核心內(nèi)容，必須根據(jù)人才培養(yǎng)的需要進(jìn)行改革。經(jīng)過認(rèn)真調(diào)研和分析，結(jié)合我院專業(yè)建設(shè)委員會專家的意見及科學(xué)論證，認(rèn)為應(yīng)該充分重視光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置在教學(xué)中的應(yīng)用，提出了構(gòu)建訓(xùn)練“專業(yè)綜合能力”為主的新型課程體系。核心是以規(guī)模超過一門課程的大型綜合實(shí)踐項(xiàng)目（專業(yè)項(xiàng)目）帶動多個(gè)傳統(tǒng)課程，支撐整個(gè)課程體系，訓(xùn)練學(xué)生綜合能力。確定了以自動化生產(chǎn)線的裝配與調(diào)試項(xiàng)目作為支撐機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)課程體系的一個(gè)核心專業(yè)項(xiàng)目。這樣的課程體系可以分成三段結(jié)構(gòu)——始業(yè)與擇業(yè)教育、專業(yè)與樂業(yè)教育、就業(yè)與創(chuàng)業(yè)教育［3］。

3.2 實(shí)訓(xùn)裝置的應(yīng)用

光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置可以模擬典型的自動化生產(chǎn)線，在新課程體系中的每個(gè)階段都可以引入光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置的應(yīng)用（如圖1所示）。

圖1 光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置的應(yīng)用

（1）始業(yè)與擇業(yè)教育主要為了增加學(xué)生對行業(yè)工作過程的體驗(yàn)。學(xué)生入學(xué)后就可以參觀光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置，第一學(xué)期可以開設(shè)體驗(yàn)自動化生產(chǎn)線的課程，讓學(xué)生操作光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置、拆裝實(shí)訓(xùn)裝置上的部分簡單機(jī)械裝置，使學(xué)生熟悉光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置的組成，基于實(shí)訓(xùn)裝置實(shí)現(xiàn)的物料分揀系統(tǒng)工作流程。

（2）專業(yè)與樂業(yè)教育重點(diǎn)是專業(yè)能力的訓(xùn)練和專業(yè)應(yīng)用知識的系統(tǒng)學(xué)習(xí)。根據(jù)機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)的需要，結(jié)合光機(jī)電一體化技術(shù)實(shí)訓(xùn)裝置，可以在原有課程基礎(chǔ)上進(jìn)行專業(yè)課程開發(fā)。從而確保在學(xué)習(xí)使用光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置的時(shí)候，涉及所有知識技術(shù)都能在相關(guān)課程中學(xué)到。項(xiàng)目化教學(xué)已經(jīng)在職業(yè)教育領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。項(xiàng)目化教學(xué)是以項(xiàng)目為載體，以工作任務(wù)為驅(qū)動，將理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生在完成任務(wù)的過程中掌握知識和技能。項(xiàng)目直接影響著教學(xué)效果，讓學(xué)生完成基于光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置的課程項(xiàng)目。一方面可以克服傳統(tǒng)的課程項(xiàng)目過于簡單，缺少真實(shí)、具體、接近實(shí)際工作崗位的實(shí)訓(xùn)裝置支持，項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)只是停留在簡單模擬仿真上等一系列問題；另一方面能夠?qū)崿F(xiàn)對學(xué)生相應(yīng)基本技能的訓(xùn)練，從而在綜合實(shí)訓(xùn)教學(xué)時(shí)能夠集中提高學(xué)生綜合技能水平?；诠鈾C(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置的課程項(xiàng)目設(shè)計(jì)主要完成對相關(guān)課程項(xiàng)目的改造或擴(kuò)充，設(shè)計(jì)思路包括以下幾方面。

（1）對相關(guān)課程傳統(tǒng)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)可以充分利用光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置上的軟硬件設(shè)備進(jìn)行改造，針對具體情況還可以對實(shí)訓(xùn)裝置進(jìn)行擴(kuò)展和改造。例如，電氣控制與PLC技術(shù)課程在項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，可以把過去只能通過控制指示燈的亮滅來模擬系統(tǒng)控制過程的項(xiàng)目改造成可以依托實(shí)訓(xùn)裝置實(shí)現(xiàn)的項(xiàng)目，如報(bào)警燈控制系統(tǒng)、上料控制系統(tǒng)和機(jī)器手控制系統(tǒng)等項(xiàng)目。為了加強(qiáng)學(xué)生PLC技能的訓(xùn)練，可以對實(shí)訓(xùn)裝置進(jìn)行改造把PLC模塊制作成PLC控制盤，從而能更好地完成相應(yīng)的課程項(xiàng)目。

（2）把光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置上所用的先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)要引入擴(kuò)充到相關(guān)課程項(xiàng)目設(shè)計(jì)中。例如，實(shí)訓(xùn)裝置中使用了各種類型的接近式傳感器都可以引入到傳感器與檢測技術(shù)課程項(xiàng)目中。

（3）提高課程項(xiàng)目的綜合性，可以根據(jù)需要設(shè)置包含兩門或兩門以上技術(shù)的小綜合項(xiàng)目，用于初步培養(yǎng)學(xué)生的綜合技能。例如，設(shè)計(jì)PLC與變頻器技術(shù)綜合的傳送帶控制項(xiàng)目。

（4）就業(yè)與創(chuàng)業(yè)教育主要為了增加學(xué)生崗位工作過程的實(shí)戰(zhàn)體驗(yàn)。把原來在第四學(xué)期或第五學(xué)期開設(shè)的機(jī)電一體化技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)課放在這個(gè)階段，可以讓學(xué)生組成團(tuán)隊(duì)一起完成基于光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置的物料分揀系統(tǒng)裝配與調(diào)試。通過提出不同的分揀控制要求，不斷加大難度，為學(xué)生提供更接近未來上崗實(shí)戰(zhàn)的項(xiàng)目任務(wù)，全面提高學(xué)生的綜合技能，為學(xué)生下一步頂崗實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語

光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置基本涵蓋了機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的核心技術(shù)內(nèi)容。通過在人才培養(yǎng)中科學(xué)規(guī)劃光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置在教學(xué)中的應(yīng)用，才能充分發(fā)揮出實(shí)訓(xùn)裝置的優(yōu)點(diǎn)。光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置可以應(yīng)用到新的課程體系中的每一個(gè)環(huán)節(jié)。以光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置為載體，再進(jìn)一步深化課程改革和教學(xué)模式改革必將大大提高機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

［1］方貴盛，孫平.光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)裝置在機(jī)電類課程教學(xué)中的應(yīng)用［J］.電腦知識與技術(shù)，2010，6（1）:254-256.

［2］劉科建.光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.科技風(fēng)，2010（9）:167-168.

［3］戴士弘.職教院校整體教改［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2012.

Study on the Opto-mechatronics Practice Training Equipment Application in Teaching

Li Qiang
Shangdong Polytechnic College， Jining， 272067， China

Abstract:The opto-mechatronics practice training equipment of the latest control technology can be applied to train students' comprehensive ability. But in fact，the training equipment can't be fully applied and play its role. So in the paper， the new curricular system is structured. The training equipment will be applied in the whole Personnel Cultivation Project of mechatronics technology specialty.

Key words:opto-mechatronics； training equipment； curricular system

收稿日期：2015-12-02

作者簡介：李強(qiáng)，碩士，講師。